鋁型材概況噴涂時有機廢氣中VOCs的吸附再生使用

1 引言

最近幾年來，全國各地連氣兒多日的霧靄天色 ，使年夜 氣污染防治引發(fā) 社會和當(dāng)局 的高度存眷 ，響應(yīng) 的綜合治理辦法 也在公家 和媒體的存眷 下，以史無前例 的速度和力度睜開 。2021年6月14日，國務(wù)院常務(wù)會議公布 了《全國年夜 氣污染防治十項辦法 》（簡稱“國十條”），9月12日，國務(wù)院發(fā)布了《年夜 氣污染防治動作 計劃》（以下簡稱“計劃”），這是我國第一份全國性的空氣污染治理計劃 ，也被認為是我國有史以來最為嚴(yán)厲 的年夜 氣治理計劃?！秳幼?計劃》提出到2021年，全國地級及以上城市可吸入顆粒物（PM2.5 ）濃度比2021年下降10%以上；京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域細顆粒物濃度別離下降25%、20%、15%擺布。

PM2.5的起原 不但 僅是顆粒物，還有化學(xué)回響反映 生成物。是以 《計劃》的發(fā)布將帶來加倍 嚴(yán)厲 的VOCs（揮發(fā)性有機化合物）的減排和防治要求。在VOCs減排方面，中國一向 正視 不敷 ，但其數(shù)目 現(xiàn)實 跨越 二氧化硫和氮氧化物，是構(gòu)成 PM2.5和臭氧的主要 身分 。VOCs排放分歧 于二氧化硫和氮氧化物，其排放源分離，普遍 存在于石化、噴涂、印刷、制鞋、家具等行業(yè)，對 監(jiān)管和治理的挑戰(zhàn)更年夜 。環(huán)保部在本年 2月發(fā)布的《情況 空氣細顆粒物污染防治手藝 政策（試行）》收羅 定見 稿提出，對情況 污染嚴(yán)重、污染物排放量年夜 的區(qū)域 ，應(yīng)在國度 排放尺度 中劃定 出格排放限值或擬定實行 嚴(yán)厲 的處所 排放尺度 。此中，對工業(yè)污染源治理，收羅 定見 稿提出，將擬定嚴(yán)厲 、完美 的國度 和處所 工業(yè)污染物排放尺度 ，明白 各行業(yè)排放節(jié)制 要求；盡快擬定工業(yè)煙（廢）氣中VOCs、氨的國度 或處所 排放尺度 等。這意味著不但 對VOCs的排放監(jiān)管將增強 ，VOCs的排放尺度 也將提高。這類 情勢 將為所有排放VOCs的出產(chǎn)企業(yè)，包括鋁型材噴涂行業(yè)帶來巨年夜 的挑戰(zhàn)。

2 VOCs的熟悉 誤區(qū)

在鋁材噴涂行業(yè)，對VOCs的熟悉 存在兩個誤區(qū)，一是以三苯取代 VOCs，認為沒有三苯排放或三苯排放達標(biāo)便可 ，另外一 個是認為采取 水性涂料無VOCs排放。VOC是揮發(fā)性有機化合物(volatile organic compounds）的英文縮寫。美國聯(lián)邦環(huán)保署（EPA）對VOC的界說 是除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何加入年夜 氣光化學(xué)回響反映 的碳化合物。ASTM D3960-98尺度 將VOC界說 為任何能加入年夜 氣光化學(xué)回響反映 的有機化合物。世界衛(wèi)生組織(WHO，1989）對總揮發(fā)性有機化合物（TVOC）的界說 為，熔點低于室溫而沸點在50～260℃之間的揮發(fā)性有機化合物的總稱。有關(guān)色漆和清漆通用術(shù)語的國際尺度 ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000尺度 對VOC的界說 是，在常溫常壓下，任何能自闡揚發(fā)的有機液體和/或固體。同時，德國DIN 55649-2000尺度 在測定VOC含量時，又做了一個限制 ，即在每每壓力前提 下，沸點或初餾點低于或等于250℃的任何有機化合物?，F(xiàn)實 上，從環(huán)保動身 ，VOCs的界說 分為二類，一類是通俗 意義上的VOCs界說 ，只申明 甚么 是揮發(fā)性有機物，或 是在甚么 前提 下是揮發(fā)性有機物；另外一 類是環(huán)保意義上的界說 ，也就是會發(fā)生 風(fēng)險 的那一類揮發(fā)性有機物。在我國《年夜 氣污染物綜合排放尺度 》GB 16297-1996中，固然 沒有對VOCs排放做直接劃定 ，但現(xiàn)實 經(jīng)由過程 對非甲烷總烴指標(biāo)對VOCs的排放做了總量限制，同時又對苯、甲苯、二甲苯等做了劃定 。非甲烷總烴（NMHC）每每是指除甲烷之外的所有可揮發(fā)的碳氫化合物（此中主如果 C2～C12）。之所以清掃 甲烷，是認為除 爆炸燃燒和高濃度梗塞 影響外，甲烷在空氣中即使到達 高濃度也不會對健康造成風(fēng)險 。而其他所有可揮發(fā)的碳氫化合物已 證實 晰的對健康的影響包括對中樞神經(jīng)的麻醉感化 ，對皮膚的刺激，和 對造血功能的影響等。除直接對人體健康有害外，在必然 前提 下非甲烷總烴經(jīng)日光照耀 還能發(fā)生 光化學(xué)煙霧，構(gòu)成 PM2.5等，對情況 和人類造成更年夜 風(fēng)險 。例如，已有研究證實 PM2.5超標(biāo)和肺癌的多發(fā) 和致死成顯著的正相干 性。是以 ，環(huán)保上所指VOCs和非甲烷總烴是一致的。它包括 所有碳原子在2~12的碳氫化合物。噴涂企業(yè)積極采取 不含三苯的溶劑型涂料，可有用 下降 較具有健康風(fēng)險 的三苯排放，但其他溶劑仍在尺度 限制之列，必需 知足 非甲烷總烴的排放限制和排放速度 要求。水性涂料今朝 被普遍 視為環(huán)保產(chǎn)物 ，但現(xiàn)實 上因為 涂料機能 的要求，水性涂料不成避免含有VOCs，如成膜助劑、抗凍劑、乳液的殘留單體等。在水性涂料的噴涂中，仍需斟酌 非甲烷總烴的排放超標(biāo)問題。

別的 ，值得留意 的是VOCs排放附帶的氣息 問題。因為 年夜 量的鋁型材噴涂企業(yè)和生涯 區(qū)稠濁，氣息 影響成為針對鋁型材噴涂企業(yè)的環(huán)保投訴的主要 緣由 。不管 是為了知足 排放尺度 要求，還是為了不 氣息 投訴，從護衛(wèi)職工和人平易近 大眾 的健康動身 、從護衛(wèi)情況 角度動身 ，鋁型材噴涂企業(yè)應(yīng)高度正視 VOCs排放的節(jié)制 和治理。

3 鋁材噴涂有機廢氣處置懲罰 方案的選擇

今朝 工程實踐和嘗試中的有機廢氣處置懲罰 工藝主要分為分化 和收受接管 兩類（如圖一所示）。這些處置懲罰 工藝有些對照 成熟，有些則存有爭議。在這些工藝中，經(jīng)由過程 燃燒將VOCs分化 為H2O和CO2是對照 完全 的治理工藝。燃燒法不存在選擇性，在800~1200℃高溫下，絕年夜 部門VOCs都被分化 。因為 燃燒法在高溫下運行，是以 投資和運行費用也是所有治理工藝中最高。在噴涂有機廢氣治理中，因為 空氣中有機物熱值低，年夜 部門的燃燒工藝均需要添加燃料助燃。廣州尚水環(huán)保節(jié)能科技有限公司在實踐中針對年夜 風(fēng)量低濃度有機廢氣主要經(jīng)由過程 采取 活性炭或其他吸附劑對VOCs進行富集，再經(jīng)由過程 催化燃燒（CO）或蓄熱燃燒（RTO）等工藝來完全 分化 的工藝線路 ；針對小風(fēng)量中高濃度的有機廢氣，則主要經(jīng)由過程 催化燃燒（CO）或蓄熱燃燒（RTO）處置懲罰 。對鋁合金概況噴涂有機廢氣處置懲罰 工藝線路 的選擇主如果 經(jīng)由過程 收受接管 富集VOCs盡可能 減小燃燒 爐的范圍 ，經(jīng)由過程 收受接管 熱能削減 燃料或輔助加熱，以削減 投資和平常 運行費用。但即使 如斯 ，實踐中噴涂企業(yè)仍對系統(tǒng)的運行費用和平常 治理 感應(yīng) 頭痛。

分化 法中生物分化 工藝主要依托 微生物分化 有機物，運行費用較低。然則 因為 生物分化 需要的時候 長，因今生 物分化 工藝所需占地面積較年夜 ，一般工場 難以知足 生物分化 所需的空間要求。同時，生物分化 的VOC種類有必然 限制，需要憑據(jù) 經(jīng)驗和嘗試來肯定 處置懲罰 結(jié)果 。而光催化、等離子、電暈等方式 在實踐中的處置懲罰 結(jié)果 有待進一步驗證。

與燃燒法比擬 ，因為 不需要裂解份子 ，而只需要改變VOCs的狀況 ，是以 收受接管 法的運行費用和投資都較低。收受接管 法中經(jīng)由過程 吸附收受接管 VOCs合用 局限 最廣，而冷凝、膜分手和接收 等工藝均要對VOC的種類、濃度等進行闡發(fā)，有針對性的加以采取 。

吸附收受接管 處置懲罰 的主要工藝線路 如圖2所示。

吸附收受接管 處置懲罰 的樞紐手藝 在于吸附劑的選擇，脫附再生工藝設(shè)計和收受接管 后溶劑的處置懲罰 。因為 吸附具有富集VOCs的感化 ，是以 異常 適合作為前級工藝，提高后續(xù)處置懲罰 的結(jié)果 和經(jīng)濟性。吸附也已成為VOCs處置懲罰 的根基 工藝，但只有使吸附劑脫附才能既使得吸附劑可以再生使用，又能為終究 處置VOCs締造 前提 。吸附處置懲罰 作為一種汗青 悠長 的傳統(tǒng)工藝，只有和后續(xù)的脫附再生、終究 處置懲罰 相連系 才能闡揚最年夜 結(jié)果 。采取 適合 的工藝使得脫附后的VOCs可以收受接管 再使用，不管 是再用于出產(chǎn)，還是用于其他可使用環(huán)節(jié)，都可以實現(xiàn)燒毀 物的再資本 化，實現(xiàn)“削減 排放”到“收受接管 資本 ”的巨年夜 改變 。而從資本 收受接管 角度，直接使用最具有價值，再使用的線路 越長，價值越低。實踐證實 ，吸附收受接管 是一種性價對照 高的處置懲罰 工藝，但要闡揚這類 工藝的長處 ，知足 日趨 嚴(yán)苛的排放尺度 要求，還需要對這類 工藝加以立異 改善 。

4 吸附收受接管 處置懲罰 工藝的改善

廣州尚水環(huán)保節(jié)能科技有限公司在實踐中主要在以下 方面進行改善 ：

（1）吸附劑的選擇

活性炭作為通用吸附劑獲得 普遍 利用，活性炭具有比概況歷年 夜 、孔徑散布 富厚的特點，然則 活性炭也有不合用 的場所 。某些VOCs可以穿度日 性炭造成吸附掉 效。收到活性炭耐溫機能 影響，不克不及 用于高沸點VOCs和熱風(fēng)脫附場所 。而份子 篩具有孔徑散布 平均 ，耐溫性好的特點。在實踐中，可憑據(jù) 吸附種類采取 活性炭、活性炭纖維、份子 篩、和 活性炭和份子 篩夾雜 物作為吸附劑，從而擴年夜 吸附收受接管 工藝的使用局限 。

（2）吸附床的布局

改善吸附床的布局主要目標(biāo) 是為了在脫附時獲得 最好 的傳熱結(jié)果 ，從而削減 用于脫附的蒸汽或熱風(fēng)的使用量。改善后的布局將年夜 幅削減 蒸汽或熱風(fēng)的損耗，從而最年夜 限度節(jié)儉脫附能耗。

（3）蒸汽和熱風(fēng)的選擇

蒸汽焓值遠高于熱風(fēng)，在脫附時發(fā)生相變，具有較高的傳熱效力 和脫附結(jié)果 ，且平安 性較高。但在對高沸點VOCs進行脫附時，因為 需要高溫蒸汽，則無疑加年夜 了脫附工藝的難度。此時可斟酌 選用熱風(fēng)脫附。

（4）收受接管 溶劑的處置懲罰

對 價值較高、組份單一的液態(tài)VOCs溶劑，可采取 靜置、蒸餾等方式提純直接回用至出產(chǎn)中，從而實現(xiàn)資本 收受接管 。對 價值較低的夾雜 溶劑，可噴入已建汽鍋 燃燒收受接管 熱值，實現(xiàn)間接使用，而無需專門建造昂貴的燃燒 爐。

5 結(jié)語

連系 工程實踐，對照分歧 的鋁型材噴涂有機廢氣處置懲罰 工藝，指出吸附收受接管 工藝的性價比優(yōu)勢和合用 局限 ，介紹本公司對這類 工藝的改善 ，以同時實現(xiàn)實現(xiàn)“削減 排放”和“收受接管 資本 ”，協(xié)助噴涂鋁材出產(chǎn)廠家知足 日趨 嚴(yán)厲 的VOC排放尺度 并收受接管 VOCs資本 。綜上所述，鋁型材噴涂工場 應(yīng)高度正視 VOCs的治理，盡早 研究，以知足 排放日趨 嚴(yán)苛的排放尺度 要求。吸附收受接管 工藝是一種性價對照 高的處置懲罰 工藝，經(jīng)由過程 研發(fā)立異 ，該工藝可同時實現(xiàn)“削減 排放”和“收受接管 資本 ”，經(jīng)由過程 收受接管 VOCs既知足 排放尺度 要求，又實現(xiàn)資本 的再生使用。