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喷涂行业的VOCs废气治理工艺汇总

文章出处:大辰环境 人气:发表时间:2019-11-16
       涂装喷漆废气主要为挥发性有机物VOCs、苯系物、颗粒物、恶臭气体等污染因子,主要汽车制造、家具行业、船舶制造、集装箱制造、金属制品、机械设备、航空铁路制造等表面处理时产生的废气。喷涂过程中排放的有机废气对周围环境甚至人类健康带来危害,喷漆废气主要以三苯(苯、甲苯、二甲苯)为主,有些还兼具酯类、醚类、酮类等组分。这些挥发性有机物轻则使人头痛恶心,重则抽搐昏迷,伤害人体免疫系统。而且有机废气通过呼吸道和皮肤进入人体后,可能给人的呼吸、血液、肝脏等系统和器官造成暂时性和永久病变,对人体危害极大。为有效解决这些问题,国家及部分省市已颁布一系列法律法规和大气环境保护标准限制和治理废气产生的危害。VCOs有机废气自然环境下又难以降解,所以对它们的控制是一直以来的重点难点,下面大辰环境小编为大家介绍现在常用的VOCs有机废气治理方法工艺。



       有机废气的来源及性质:在染料、医药、塑料、感光材料、合成橡胶、化学纤维以及许多石油化工产品和焦化产品的生产使用过程,都会产生大量的有机废气。有机废气主要包括各种烃类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类等,一般都有易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有机溶剂的特性。
 
目前我国有机废气处理主要采用的是冷凝回收法、液体吸收法、膜分离法、直接燃烧法、催化燃烧法、吸附法、吸附-脱附催化燃烧法等多种原理。


1、冷凝回收法
冷凝法采用多级连续冷却的方法,使混合油气中的烃类各组分的温度低于凝点从气态变为液态,除水蒸汽外空气仍保持气态,从而实现油气与空气的分离,可回收有价值的有机物。
优缺点:
其关键部件压缩机和节流机构已全部实现本土化生产,投资和运行成本较低;并且设备简单、自动化程度高、维护方便、安全性好、输出为液态油可直接利用等优点。但需要附属冷冻设备,系统流程相对复杂。
适用条件:
有机废气浓度高、温度低、风量小的工况,有回收价值的有机物。


2、液体吸收法
液体吸收法利用液体吸收液与有机废气的相似相溶性原理。通常为强化吸收效果用液体石油类物质、表面活性剂和水组成的混合液来作为吸收液。废气引入吸收液净化,待吸收液饱和后经加热、解析、冷凝回收,可重复利用。
优缺点:
需配备加热解析回收装置,设备体积大、投资较高。  
适用条件:
本法适用于大气量、低温度、低浓度的废气。



3、膜分离法
膜分离法的基本原理是基于气体中各组分透过膜的速度不同,根据有机蒸气和空气透过膜的能力不同,将二者分开。
优缺点:
膜分离法投资费用低、常温操作,分离效果好,而且膜法净化操作简单、控制方便、操作弹性大,但对分离膜要求较高。


4、直接燃烧法
直接燃烧法是将有机废气引入燃烧室,直接与火焰接触燃烧,把废气中的可燃成分燃烧分解的一种方法。本法又分为不加辅助燃料和加辅助燃料两种燃烧类型。
若废气中可燃污染物浓度高、热值大,仅靠燃烧废气即可维持燃烧温度(高于800℃)则选用前者。
废气中可燃污染物浓度低、热值小,必须加辅助燃料才能维持燃烧温度(600~800℃)则选择后者。  

优缺点:

直接燃烧法工艺简单、投资小;管理容易,维护简单,可靠性高;但需要的处理温度高,耗费燃料多,对安全技术、操作要求较高。 
适用条件:
适用于高浓度、小风量的废气。



5、催化燃烧法
有机废气先通过热交换器预热到200~400℃,再进入燃烧室,通过催化剂床时,碳氢化合物的分子和混合气体中的氧分子分别被吸附在催化剂的表面而活化。
由于表面吸附降低了反应的活化能,碳氢化合物与氧分子在较低的温度下迅速氧化,产生二氧化碳和水。


优缺点:

和直接燃烧法相比,温度低、节能、净化率高、操作方便。但是催化剂易中毒、不耐高温,而且投资较大。 
适用条件:
适用于高温或高浓度的有机废气。


6、吸附法
通过活性炭吸附废气,当吸附饱和后,活性炭脱附再生,是目前我国对工业有机废气使用最多的净化处理技术。目前在有机溶剂回收方面有了新的突破,有机废气可回收再利用。 


优缺点:

吸附法具有能耗低、工艺成熟、去除率高、净化彻底等优点?。缺点是设备庞大,流程复杂,运行成本较高,不适合于湿度大的环境,当废气中有胶粒物质或其他杂质时?,吸附剂易中毒。  
适用条件:
主要用于低浓度,高通量可挥法性有机物的处理。对苯类废气具有良好的吸附性能,但对烃类废气吸附性较差。


7、吸附-催化燃烧法
此法采用蜂窝状活性炭吸附,在活性炭接近饱和后引入热空气进行脱附、解析,脱附后废气引入催化燃烧床无焰燃烧,将其彻底净化。


优缺点:

综合了吸附法及催化燃烧法的优点,热气体在系统中循环使用,大大降低能耗,具有运行稳定可靠、投资省、运行成本低、维修方便等特点。
适用条件:
适用于大风量、低浓度的废气治理,是目前国内治理有机废气较成熟、实用的方法。

喷涂废气预处理技术——湿式净化
喷涂废气不仅含有挥发性有机物,还包含喷涂过程中悬浮在空气中的漆雾,漆雾会影响后续有机废气处理,所以喷漆废气净化前需要去除其中的漆雾,以便下一步对其中挥发性有机物净化治理。
湿式净化法是依据相似相溶原理,通过溶剂吸收(或者化学吸收)喷漆废气中的漆雾,常用的湿式净化法有水帘式、无泵水幕式、文丘里式、水旋式等处理净化法。

1、水帘式净化法
水帘式净化法是经过水泵循环喷淋产生流动的帘状水层,水幕捕集飞散的漆雾,工艺流程如图1所示。一般大型水帘式喷漆室将水帘斜坡放置在室底,通过专用循环水泵调节水帘形状,当喷漆气流通过水帘时,漆雾被附着留下。工业上常见的水帘式喷漆室设备主要由喷漆室室体、漆雾净化器、水气分离器、水过滤器、水循环管、照明装置、风机、水泵及电器控制系统等部分组成。水帘式净化法可有效降低喷漆废气中漆雾的排放量,操作方便,结构简单。但水幕净化产生含有漆雾的废水,需废水处理防止二次污染;对于大型水帘喷漆室,大面积水帘会增大室内空气湿度,影响工人工作环境和涂层质量。



2、无泵水幕式净化法
无泵水幕式净化法是利用空气诱导提水形成水幕,当喷漆废气与水幕碰撞后,水幕截留雾状微粒及其携带油漆的水珠;然后废气穿过水帘进入气水搅拌通道,在通道中与水混合;进入集气箱后由于气速降低发生气液分离,净化后的气体排放到大气中,被分离的水在集气箱中汇集流向溢水槽,再通过泛水板形成水幕,循环重复净化喷漆废气,工艺流程如图2所示。相对于水帘式净化法,无泵式净化法去除了水泵设备,优化了净化流程,节约成本和占地面积,同时克服了漆雾黏附管道内壁导致水泵阻塞的现象。



3、文丘里水幕式净化法
完整的文丘里水幕式喷漆净化室由室体、送风系统、排风系统、供气系统、供水系统、水密封系统、供电系统等组成。处理流程主要是运用文丘里效应的气相负压,气流在文丘里喉口部位急剧加速,通过风口的均匀水流被充分雾化,利用雾化的水汽捕集废气中漆雾;最后在离心分离器中将含有油漆的水渣从气流中分离以达到净化效果,工艺流程见图3。文丘里水幕式净化可有效提高漆雾的捕集效率,同时能够减少设备能耗,但是对于悬浮在喷漆室中漆雾处理效果并不好,漆雾容易黏附在喷漆室的壁板上。



4、水旋式净化法
水旋式处理系统一般由室体、照明系统、送风系统、抽风系统、供水系统、水槽以及防火系统构成。基本原理是将喷漆废气经过水幕预清洗后通往水旋器,利用旋压器内的高速气流的冲击力将水卷起,从而达到捕集漆雾目的,工艺流程如图4所示。
该净化装置存在问题是各相邻水旋器气流之间相互干扰,气流利用率低,使得水旋器雾化效果层次不齐;喷房底部漆泥不容易清除,维修清理困难。



喷涂废气不仅含有挥发性有机物,还包含喷涂过程中悬浮在空气中的漆雾,漆雾会影响后续有机废气处理,所以喷漆废气净化前需要去除其中的漆雾,以便下一步对其中挥发性有机物净化治理。


喷涂废气预处理技术——干式净化法
干式净化法是将喷漆废气进入过滤器,利用滤层阻留喷漆废气中的漆雾和颗粒物,常用玻璃纤维棉、炉渣等作为滤料。理论上过滤法可以去除大部分漆雾,并对其中的挥发性有机物进行少量吸附。该方法无二次污染,不产生废水;缺点是过滤不够彻底,对设备污染严重,易堵塞。从表5可以看出,相对于湿式净化法,干式净化法在性能上不够稳定,但由于美国等已将湿式净化排放的含涂料废水视为危险废弃物,企业开始放弃湿式净化法,转而使用没有废水排出的干式净化法。






涂装行业是目前国内产业中,污染较为严重的一个行业之一,除了国家规定之外,各个地方都出台了一定的治理标准。在众多行业领域中,就涂装喷漆废气在净化处理上,是比较困难的一类,对于低浓度VOCs废气适用“吸附浓缩+焚烧”或“吸附浓缩+回收”处理技术,中浓度废气适用“催化燃烧”或“热力燃烧”技术,高浓度废气适用直接燃烧处理技术。只要根据涂装废气的特点采用适当的治理技术才能获得较低的排放和较低的能耗。前期做好工艺综合解决方案设计,通过这样的工艺设备组合,基本上废气净化效率在95%左右,能够满足国家或者地方排放要求。

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