4種技術解決涂料、油墨行業VOCs排放

中國是涂料、油墨的生產和消費大國，由此帶來的揮發性有機物（VOCs）污染成為PM2.5、臭氧污染的重要來源。涂料、油墨生產企業數量多，規模小，分布散，不少企業的生產方式粗放，污染控制水平不高，無組織排放嚴重。

為了引導涂料、油墨行業的VOCs治理，亞洲清潔空氣中心聯合華東理工大學修光利教授的研究團隊共同開發了培訓材料“涂料油墨生產企業VOCs排放核算及治理技術指南”。VOCs治理需要同時抓住原材料、工藝過程及末端治理三個部分。以下是培訓材料提供的末端治理的部分信息。

1蓄熱式熱氧化處置裝置(RTO)

案例

某船舶涂料制造企業，占地面積達70000平方米，年生產能力5000萬升。該企業年工作日350天，每天24小時，四班三運轉工作制。生產工藝主要是固定釜操作，幾乎沒有移動缸操作工藝。主要的溶劑為二甲苯。

該企業將所有的廢氣都收集起來經過除塵器后接入到RTO處理裝置。設計處理風量約為1萬m3/h，出口能夠達到排放標準的要求。投入成本約1000萬元，運行成本約為50-100萬元之間（取決于連續運轉的時間）。

基本原理

蓄熱式熱氧化爐（RegenerativeThermalOxidizers，RTO）的特點是換熱器采用陶瓷蓄熱床，氧化分解后氣體將自身攜帶熱量傳遞并儲蓄在蓄熱床中，然后讓進入氧化器的氣體從蓄熱床中獲得換取熱量。

三床式RTO的工作示意圖（來自于某RTO公司）

適用范圍

原則上適用于24小時連續運轉的生產企業，進口濃度在1.5g/m3以上。如果非24小時連續運轉，需要考慮在非運轉期的保溫措施，否則會帶來較高的運行成本。

應用要點

RTO目前有兩床式、三床式和旋轉式等多種形式。因為如果采用兩床RTO，在蓄熱床換向時，會出現污染物未經有效處理直接排放的現象。因此建議至少有三個蓄熱床，其中一個用于預熱進氣，另一個用于蓄熱降溫排氣，還有一個用于吹掃循環，吹掃循環可避免蓄熱床換向時產生沖擊排放。

2固定床吸附脫附-催化氧化處置裝置

案例

某工業涂料企業建立于1995年，位于某經濟技術開發區內，屬于某大型涂料公司的分公司之一，主要的溶劑是二甲苯、乙酸乙酯等。其安裝的固定吸附脫附-催化氧化處置裝置設計風量為10萬m3/h。氣體經過過濾器，進入轉輪濃縮區，吸附后經過排氣筒排放。吸附裝置達到飽和時采用熱空氣脫附。脫附后的廢氣風量為1萬m3/h，進入催化氧化裝置，在350度下處理后，匯入排氣筒排放。

催化氧化的主要結果顯示，進口濃度（NMHC）在300mg/m3左右，出口濃度（NMHC）約在20mg/m3左右。

基本原理

沸石轉輪濃縮-催化氧化裝置，包括了沸石轉輪濃縮裝置和催化氧化裝置。在沸石轉輪濃縮裝置中，VOCs氣體進入吸附區被吸附，成為凈化氣體排放。當吸附區接近飽和時，旋轉至脫附再生區釋放VOCs濃縮氣體，并送至催化氧化爐燃燒分解。經脫附再生處理后的轉輪再旋轉至冷卻區降溫后，繼續進行吸附處理。

典型的工藝流程如下圖7.3所示。

沸石轉輪-催化氧化裝置流程示意圖

應用要點

轉輪吸附區的設計面風速不應小于3m/s，轉輪厚度不宜小于400mm。蓄熱燃燒裝置應設置保溫，爐體外表面溫度須小于60℃。如果進口VOCs濃度高于1.5g/m3，則需要考慮后續處理技術，以確保達標。

3固定床吸附脫附-冷凝回收裝置

案例

某船舶涂料有限公司，有1個油漆生產車間，主要產品為船舶及海洋工程漆，年生產能力60000噸。主要的工藝過程是物理混合，采用的主喲啊溶劑為二甲苯、丁醇以及其他固化劑等。

該企業選擇了活性炭吸附脫附-催化氧化處理裝置（如下圖示）。設計風量為10萬m3/h，設計運行風量為3-4萬m3/h。并安裝有在線監測裝置。經過監測，排放濃度基本上能穩定在10ppm左右。第三方檢測的結果為NMHC<1mg/m3；顆粒物<1.5mg/m3，二甲苯余約0.1mg/m3。總體上運行成本在50萬元/年左右；投資在400萬元左右。

基本原理

吸附濃縮-催化燃燒技術是將吸附和催化燃燒相結合的一種集成技術，將大風量、低濃度的有機廢氣經過吸附/脫附過程轉換成小風量、高濃度的有機廢氣，然后經過催化燃燒凈化。

應用要點

該方法適合于大風量、低濃度或濃度不穩定的廢氣治理，通常適用的濃度范圍低于1500mg/m3。

4固定床吸附脫附-冷凝回收裝置

案例

某涂料（上海）有限公司位于某精細化工產業園區，規劃年產能為28萬噸的涂料產品、配套溶劑及輔料產品。目前年產油性涂料6萬噸以上，水性醇酸樹脂12000噸、醇酸樹脂15000噸、聚酯樹脂2000噸、UV樹脂1000噸。

該企業選擇采用活性炭吸附脫附冷凝回收工藝。投資約300-400萬左右。年度運行成本約50-100萬元。

基本原理

有機廢氣由高壓離心風機抽送進入裝有活性炭的吸附槽內。在通過活性炭層時，有機溶劑被活性炭吸附在孔隙中。吸附槽吸附一定時間，系統自動啟動真空泵進行抽吸，同時通入低壓蒸汽加熱氣提溶劑，使活性炭得到再生。從活性炭表面脫附下來的有機溶劑和水蒸汽進入冷凝器冷凝成液體后，混合液體進入比重分離槽自動分離。