摘要：以天津頂正印刷包材有限公司為實(shí)例,探討了采用吸附并催化燃燒的方法處理印刷包裝材料行業(yè)的有機(jī)廢氣。結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)該方法的處理,使得苯減少量大于96%,甲苯減少量大于98%,二甲苯減少量大于99%,臭氣減少量大于92%,效果明顯。

1引言

隨著社會(huì)的發(fā)展,物質(zhì)文明和生活水平的提高,環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),有機(jī)廢氣的排放造成的環(huán)境污染及其對(duì)人體健康的嚴(yán)重危害越來(lái)越成為各級(jí)政府和民眾關(guān)注的焦點(diǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的有機(jī)廢氣,這些有機(jī)廢氣不僅會(huì)造成大氣污染,危害人體健康,而且還會(huì)造成資源的浪費(fèi)。如在塑料印刷過(guò)程中,隨著油墨的干燥會(huì)排放出大量的混合溶劑廢氣；覆膜過(guò)程中會(huì)排出大量的乙酸乙酯等廢氣。有機(jī)廢氣是有毒、有害的氣體,它的釋放在空氣中不僅會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,而且人體若長(zhǎng)期接觸或吸入,將會(huì)給神經(jīng)系統(tǒng)及造血功能帶來(lái)嚴(yán)重危害,甚至引發(fā)癌變及其他嚴(yán)重疾病直至死亡［1］。

通常有機(jī)廢氣指甲醛、苯、甲苯、二甲苯等苯系物、丙酮丁酮、乙酸乙酯、油霧、糠醛、苯乙烯、丙烯酸、樹(shù)脂、添加劑、漆霧、天那水等含碳?xì)溲醯扔袡C(jī)物。

有機(jī)廢氣一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有機(jī)溶劑、處理難度大的特點(diǎn)。有機(jī)廢氣的處理方法主要有兩類(lèi):一類(lèi)是回收法,另一類(lèi)是消除法?；厥辗ㄖ饕刑课健⒆儔何?、吸收法、冷凝法及膜分離技術(shù)；一般回收法是通過(guò)物理方法,改變溫度、壓力或采用選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來(lái)富集分離有機(jī)廢氣。消除法有直接燃燒、熱氧化、催化燃燒、生物氧化、等離子體法、紫外光催化氧化法及其集成技術(shù)；消除法主要是通過(guò)化學(xué)或生化反應(yīng),用熱、光、催化劑和微生物將有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)變成為CO2和水等無(wú)毒害的無(wú)機(jī)小分子化合物［2］。

吸附法是利用某些具有吸附能力的物質(zhì)如活性炭、硅膠、沸石分子篩、活性氧化鋁等吸附有害成分而達(dá)到消除有害污染的目的。吸附法適用于幾乎所有的廢氣,一般是中低濃度的廢氣；吸附效果取決于吸附劑性質(zhì)、廢氣種類(lèi)和吸附系統(tǒng)的操作溫度、濕度、壓力等因素,具有去除效率高的優(yōu)點(diǎn),從而使其成為去除廢氣較為常用的方法,但存在投資后運(yùn)行費(fèi)用較高且有產(chǎn)生二次污染的缺陷。

燃燒法是消除法中的一種,是利用有機(jī)廢氣易燃燒性質(zhì)進(jìn)行處理的。其中直接燃燒法,又稱(chēng)火焰燃燒法,它是把可燃的有機(jī)廢氣當(dāng)作燃料來(lái)燃燒的一種方法。該法適合處理高濃度有機(jī)廢氣,燃燒溫度控制在1100℃以上,去除效率達(dá)95％以上。催化燃燒法處理有機(jī)廢氣的原理是利用廢氣中污染物可以燃燒的特性,將污染物中含碳?xì)涞幕衔锝?jīng)活性炭吸附濃縮后,在催化劑和較低溫度下進(jìn)行氧化分解,使其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣,再經(jīng)過(guò)吸收等凈化措施,將有害氣體徹底轉(zhuǎn)化為無(wú)害氣體的一種凈化方法。

2案例中有機(jī)廢氣的排放現(xiàn)狀

天津頂正印刷包材有限公司屬于印刷包裝材料行業(yè),主要生產(chǎn)方便面蓋材、卷材、日化自立袋、蒸/水煮袋、瓶/水標(biāo)等產(chǎn)品,年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力27萬(wàn)R/S。該行業(yè)能源消耗高,使用和排放了有毒有害物質(zhì),有機(jī)廢氣排放量較高。

印刷包裝行業(yè)有機(jī)廢氣的排放主要是在印刷過(guò)程中產(chǎn)生的,所以對(duì)于重點(diǎn)區(qū)域――印刷車(chē)間的廢氣排放進(jìn)行調(diào)查和監(jiān)測(cè),得到其有機(jī)廢氣的排放情況,見(jiàn)表1~表3。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查廠區(qū)東側(cè)印刷一車(chē)間有機(jī)廢氣排放污染源現(xiàn)狀為印刷一車(chē)間有機(jī)廢氣排放污染源沒(méi)有處理裝置;印刷一車(chē)間有機(jī)廢氣排放污染源有2個(gè)排放口屬于有組織排放,3個(gè)排放口屬于無(wú)組織排放;印刷一車(chē)間有機(jī)廢氣排放污染源所有排放口均超標(biāo)排放;依據(jù)排放廢氣的實(shí)際現(xiàn)狀,印刷一車(chē)間總處理量為131568m3/h。

3催化燃燒法處理有機(jī)廢氣的過(guò)程

3.1處理思路

本處理方法是依據(jù)“有機(jī)廢氣用蜂窩狀活性炭吸附濃縮-脫附再生-催化燃燒的工藝流程”而設(shè)計(jì)的,采取單氣路工作方式,由四個(gè)活性炭吸附床,一個(gè)催化燃燒床（輔之低壓風(fēng)機(jī)、閥門(mén)等構(gòu)成）。其工作流程是:將有機(jī)廢氣經(jīng)預(yù)處理除去粉塵、顆粒狀物質(zhì)后,送入蜂窩狀活性炭吸附床吸附,當(dāng)吸附達(dá)到飽和時(shí),停止吸附操作,該炭床再用熱空氣流將有機(jī)物從蜂窩狀活性炭上脫附下來(lái)使其再生,熱空氣流攜帶有機(jī)廢氣進(jìn)入催化燃燒床自行燃燒,以CO2與H2O排出。在解吸脫附時(shí),本吸附床停止吸附工作。

當(dāng)有機(jī)廢氣的濃度達(dá)到2000×10-6以上時(shí),廢氣在催化床內(nèi)可維持自然,不用外加熱。燃燒后的尾氣一部分排往大氣,一部分送往吸附床,用于蜂窩狀活性炭的脫附再生。這樣可以滿(mǎn)足燃燒和脫附所需熱能,從而大大節(jié)省能耗。該工程既適合于連續(xù)工作,也適合于間斷工況下使用。

當(dāng)某個(gè)吸附床吸附飽和需要脫附再生時(shí),PLC程序自動(dòng)切換到備用吸附床進(jìn)行吸附工作,這樣,可以保證生產(chǎn)需要的連續(xù)性。吸附風(fēng)機(jī)有變頻器進(jìn)行自行調(diào)節(jié)。單臺(tái)吸附器每次脫付需要4~5h。

燃燒法處理有機(jī)廢氣的工藝流程見(jiàn)圖1。

注:1.吸附床；2.催化燃燒室;3.脫附風(fēng)機(jī)；4.補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)

3.2設(shè)計(jì)規(guī)模的確定

根據(jù)實(shí)際處理風(fēng)量,處理63548m2/h風(fēng)量為2臺(tái)吸附設(shè)備,共用1套脫附催化解析裝置；處理28080m2/h風(fēng)量為1臺(tái)吸附設(shè)備；處理40000m2/h風(fēng)量為1臺(tái)吸附設(shè)備；活性炭的再生采用催化燃燒脫附。排氣溫度為29.1~47.0℃；進(jìn)氣濃度為T(mén)VOC(150~620)×10-6,按平均濃度400×10-6計(jì)；凈化效率為蜂窩狀活性炭吸附能力≥95%；貴金屬催化劑催化效率≥98%；有機(jī)廢氣凈化率≥98%；煙囪排放高度為20m；排放濃度為凈化后廢氣排放濃度及排放速率達(dá)到《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）中的新污染源的二級(jí)排放要求（甲苯≤40mg/m3,非甲烷總烴≤120等）；凈化設(shè)備阻力≤1200Pa（表4）。

4有機(jī)廢氣處理效果

催化燃燒治理廢氣凈化效率高,且不會(huì)產(chǎn)生二次污染,項(xiàng)目實(shí)施后其凈化效率為苯>96%,甲苯>98,二甲苯>99%,臭氣>92%。

注:該凈化效率經(jīng)中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院大氣環(huán)境研究所檢測(cè)。

來(lái)源:《綠色科技》  作者:張立艷 程炳杰 

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