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涂料溶劑廢氣的處理

文檔作者：王大孟文檔來源：上海市涂料研究所		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月10日
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第2期 涂 料 工 業(yè) 39
涂料溶劑廢氣的處理
王大孟(上海市涂料研究所)
溶劑型涂料生產(chǎn)和使用過程中，揮發(fā)出溶劑廢氣，其濃度有時高達(dá)幾千毫克／米。，尤其是苯
類溶劑廢氣對環(huán)境的危害較大．綜述了國外處理溶劑廢氣的一些方法，諸如催化焚燒法、活性炭
吸附法、溶劑吸收法的工藝過程，工藝要點稻影響因素．
溶劑型涂料生產(chǎn)和使用過程中，揮發(fā)出
溶劑廢氣，其濃度有時高達(dá)幾千毫克／米。，
尤其苯類溶劑廢氣對環(huán)境的危害較大。本文
綜述國外處理溶劑廢氣的一些方法，諸如催
化焚燒法、活性炭吸附法、溶劑吸收法的工
藝過程、工藝要點和影響因素。
在溶劑型涂料生產(chǎn)和使用過程中， 揮發(fā)
出溶劑廢氣，其濃度少則幾十毫克／米。，多
則幾千毫克／米。。溶劑廢氣，尤其苯類溶劑
廢氣對健康和環(huán)境危害較大，必須適當(dāng)處
理， 始能達(dá)到允許排放標(biāo)準(zhǔn)。
國外一般采用密閉容器，壓縮施工遭
數(shù)，操作點集中，研制厚漿型涂料和無溶劑
涂料等措施，以減少廢氣量，縮小污染區(qū)。
加強管理，開展科研使涂料不產(chǎn)生或少產(chǎn)生
廢氣，實屬積極措旎。無奈廢氣已經(jīng)產(chǎn)生，
處理方法的選擇則至關(guān)重要。常見的處理方
法有四類：低溫冷凝、催化焚燒、溶劑吸收
和活性炭吸附。四類方法各有利弊。低溫冷
凝適合有一定溫度的高濃度溶劑廢氣，溶劑
可回收利用’催化焚燒適合連續(xù)產(chǎn)生的高濃
度廢氣，溶劑可轉(zhuǎn)化為熱能，溶劑吸收適合
連續(xù)產(chǎn)生的低濃度廢氣， 吸收溶劑飽和后解
吸，溶劑和吸收劑均可回收利用， 活性炭吸
附適合間歇低濃度廢氣，吸附溶劑飽和后解
吸，溶劑和活性炭也可回收利用。
國內(nèi)應(yīng)用較普遍的是催化焚燒法和吸附
法，少數(shù)用吸收法、冷凝法和直接燃燒法。
能源充沛，可采用直接燃燒法。。直接燃燒法
是將廢氣預(yù)熱，起燃溫度高達(dá)800--．,900~C，
燃燒后溶劑不能回收，大量能量損失，但不
存在催化劑中毒和碳化結(jié)焦，不易堵塞，壓
力損失小，免去昂貴催化劑投資。如熱量
循環(huán)利用，能量可得到部分補償。上海食品
印鐵廠從聯(lián)邦德國引進(jìn)的廢氣處理裝置，‘就
是直接燃燒法設(shè)備。冷凝法系將溶劑廢氣低
溫冷凍，使其蒸氣冷凝析出，溶劑可回收，
但設(shè)備復(fù)雜，廢氣濃度低時，致冷量多，并
不經(jīng)濟(jì)。
近年來，為改進(jìn)處理效果，提高自動化
程度，國外研制了第二代凈化裝置，將活性
炭吸附和催化焚燒組合起來，并加進(jìn)電子計
算機，達(dá)到全自動化控制。該方法以活性炭
流動床代替固定床，活性炭解吸用氮氣代替
水蒸氣，將活性炭吸附、解吸、干燥、冷卻
間歇操作改為吸附、解吸連續(xù)過程，使活性
炭始終保持高活性狀態(tài)。目前，國內(nèi)已開發(fā)
活性炭吸附和催化焚燒組合方法， 但活性炭
部分仍為固定床。
現(xiàn)對催化焚燒法、活性炭吸附法、溶劑
吸收法分述于下。’ ‘
一
、催化焚燒法
催化焚燒法將起燃溫度，．從直接燃燒法
的900~C降低到300~C以下， 明顯減少了能
耗?？扇夹匀軇U氣的濃度不低于0．2％，均
’能有效地轉(zhuǎn)化成H O和CO：，加以‘凈化。
漆包線廠廣泛采用催化焚燒法凈化二甲苯廢
氣，二甲苯轉(zhuǎn)化率·般在90％ 以上。 0．35
～2．5毫米漆包線，耗電量為1400度／噸，采
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涂 料 工 業(yè)
用催化焚燒法后，． 熱能回收利用，耗電量降
至6·00度／噸，節(jié)電6O％。 O．44毫米漆包線
原收線速度15米／分， 采用催化焚燒法后，
用熱風(fēng)循環(huán)，改進(jìn)熱交換，強化對流傳熱，
收線速度提高到30-"31米／分，產(chǎn)量增加一
倍。催化焚燒法的流程示意如圖l1。．
‘● I
●
’
．
●
阻I 椎億冀使法穗辭示意目
1．蠢 體
載體是負(fù)載活性組分的物質(zhì)，一般為硅
酸鹽，如含2一MgO·2 A12O3·5 SiOl的
耐熱陶瓷，或含Na8[(AIO2)8(SiO 1)．)
2‘H。0的絲光沸石等，加=I=成無定形或球
形顆粒。為減小氣阻，可加工成正方形、長，
方形和圓柱形蜂窩體。有的載體用高溫金屬
材料，在極薄片材上鉆孔，卷曲成各種規(guī)格
柱形、矩形等形體。硅酸鹽載體成本低，但
強度較差，不能多次負(fù)載再生使用。合金載
體成本高-但強度高，可反復(fù)再生使用。一
般前者多用于溶劑廢氣處理，后者多用于汽
車尾氣凈化。
不論何種材料制載體，都要求載體自由
空間大， 自身磨損小，不易產(chǎn)生粉塵，不易
被異物堵塞，氣流阻力小 比表面積大。成
都、株州和蘇州采用耐熱陶瓷做載體， 杭
州，繕云采用絲光沸石做載體’沈陽、北京
采用高溫合金做載體，均有各種規(guī)格產(chǎn)品投
放市場。 ’
2 '峨稍
各種類登載體，本身比表面積較小，不
能高度分散活性組分，耐熱抗老化能力也有
限。負(fù)載活性組分之前，在其表面預(yù)涂一層
比表面積較高物質(zhì)，如",t-Al2O。之后， 再
負(fù)載活性物質(zhì)，對載體比表面積、活性組分
分散程度及二者的結(jié)合能力均很有利。用醋
酸打漿的氧化鋁溶液、氨中和硝酸鋁、從氯
化鋁制得的堿式硝酸鋁或堿式氯化鋁溶液預(yù)
處理載體，然后在鉑或鈀的硝酸鹽或氯化物
中浸潰制取健化劑。一般貴金屬在載體上的
含量0．1％為宜。以稀土氧化物代用貴金J鶯
的研究，在國內(nèi)外方興未艾。上海華東化工
學(xué)院的催化劑研究工作，取得可喜進(jìn)展，其
產(chǎn)品已接近國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，并逐
漸打入國際市場。 ，
吸收法、
吸收法是用液體吸收劑吸收除去氣體混
合物中一種或多種氣體組分的方法。一般吸
收過程并不伴隨化學(xué)反應(yīng)，可以認(rèn)為是氣體
在液體中溶解，其溶解度可用亨利定律表示。
P分=警 ‘
武中P分——氣體組分在液體表面上的分
壓， 一
C分一氣體組分在液體中的濃度’
H——溶解度系數(shù)。
當(dāng)溫度不變時 氣體組 溶解在液體
中，其表面上產(chǎn)生的分壓愈小溶解度愈大。
氣體組分在氣相中分壓大于該組分自液面揮
發(fā)出的分壓時，吸收繼續(xù)進(jìn)行， 二分壓相等
時，趨于平衡，吸收終止。對飽和的吸收賚母
加溫，被吸收的組分按沸點不同，從低沸點 ．
到高沸點，先后從吸收劑中逸出，冷凝后得以
分離。勰吸的吸收劑可反復(fù)使用。通過吸收、
蒸餾循環(huán)操作，可達(dá)到凈化褒氣的目的。
溶劑廢氣包括芳烴、醋類、醇類、醚類等
揮發(fā)氣體，其中甲苯、二甲苯為大宗，采用吸
收法凈化處理。吸收法工藝流程列于圖2。
1．囊較書選擇
要求吸收劑對氣體的溶解度高，價格低
廉，供應(yīng)充沛，揮發(fā)性低，粘度低，無毒，
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第2期
墨· 弼
廢氣
涂 料 工 業(yè) 41
音
、
，
?
-
木
薯
{
-
圜2 吸收法流程示意圖
化學(xué)穩(wěn)定。同濟(jì)大學(xué)有關(guān)部門曾用柴油，機
油、洗油， 鄰苯二甲酸二丁酯和醋酸丁酯五
種不同溶劑，對甲苯廢氣吸收做對比實驗，
發(fā)現(xiàn)在溫度和壓力恒定條件下，按對甲苯的
吸收效率及其他條件綜合考慮，柴油作吸收
劑最佳。
柴油吸收效率最好，密度和粘度較小，
價廉易得。雖然機油、鄰苯二甲酸二丁兩相
醋酸丁酯的吸收效率尚可，但不是價格昂貴
就是粘度大。洗油吸收效率較差，不宜作甲
苯廢氣吸收劑。醋酸丁酯吸收效果好．吸收
甲苯廢氣后不解吸可直接用于配制稀釋劑。
五種有機溶劑對甲苯廢氣吸收效率見表1。
2．吸收裝置選擇
吸收裝置應(yīng)氣液接觸好，有利傳質(zhì)，系
統(tǒng)阻力小，有利節(jié)能；結(jié)構(gòu)簡單，有利運行
管理。廢氣凈化的吸收裝置，主要有填料塔
和板式塔兩大類。填料塔結(jié)構(gòu)簡單， 壓降
小，但空塔速度也低， 易堵塞，．清理檢修不
便。改進(jìn)的篩孔板塔、斜孔板塔和旋流板
塔，氣液分散程度增加，傳質(zhì)過程強化，壓
降較小，不易堵塞，適合作廢氣凈化的吸收
裝置。有人曾用斜孔板塔以柴油吸收甲苯廢
氣，發(fā)現(xiàn)塔板平整，板上液層一致，溢流均
勻，無氣流短路或液泛， 空塔速度維持在2
米／秒，凈化率可達(dá)8O 以上。
3．解吸裝置選擇
解吸裝置郡精餾裝置，分間歇式和連續(xù)
式兩種，其作用都是將被吸收的廢氣，通過
蒸餾從吸收劑中分離出來，達(dá)到回收溶劑及
表l 有機溶劑對甲苯廢氣的吸收效率
l凈化前l(fā)凈化后
吸收劑 !f甲毫苯克含／米量0， Ji甲毫苯克 ／皋米0，
柴 油
772
911
932
1760
機 油
208
472
702
1O15
eO
45
48
52
24
52
72
66
凈化率。
92．2
95．2
94．8
97．0
85．0
88．8
90．5
93．5
洗 油
360
773
1152
l7l2
l08
182
232
392
70．2
76．5
79．7
77．7
鄰苯二甲酸
二丁醑
220
4l3
640
2320
30
40
60
118
醋酸丁酯
770
9l0
980
1350
90
90
70
40
86．4
90．3
90．6
95．2
88．4
90．1
93．0
97．0
凈化廢氣的目的。間歇式宜用于吸收液體成
分和濃度變化程度較大的物料J連續(xù)式宜用
-
于吸收液體成分和濃度變化程度較小的物
料，并能使工藝連續(xù)化。
三、吸附法
／
吸附法是廢氣分子與固體吸附介質(zhì)相互
接觸，借兩相之間的吸引力，氣體分子被固
體表面捕捉，達(dá)到凈化目的。對溶劑廢氣，
通常以活性炭為吸附介質(zhì)?；钚蕴坑胸S富毛
細(xì)孔，比表面積高~ilOO米。／克，在分子間范
德華力作用下，可以吸{ifjI大量廢氣分子。吸
附飽和的活性炭升溫，使被吸附的分子重新
釋放出來，經(jīng)解吸，活性炭可以再用。如果
以水蒸氣解吸，活性炭吹干冷卻后再循環(huán)便
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42 涂 料 工 業(yè)
用?；覊m或油滴等雜質(zhì)易堵塞炭粒毛細(xì)孔，
潮氣易導(dǎo)致炭床板結(jié)。·溶劑廢氣過濾及干燥
后導(dǎo)入炭床，才有利于活性炭吸附效率的提
高。吸附是放熱過程，降低系統(tǒng)溫度有利于
吸附作用，廢氣入口的溫度愈低，裝置的熱
功能愈高，吸附效果愈好。對低濃度間歇溶
劑龐氣，可采用單床吸附。若廢氣量較大，
采用多床吸附更為經(jīng)濟(jì)有效。如兩床并聯(lián)，
一床吸附，一床再生，可相互切換連續(xù)運
轉(zhuǎn)?；钚蕴績艋軇U氣的吸附和解吸過程
如圖3所示。
? ●■■_
、 ，
圈3 活性炭凈化溶制廢氣的吸附和解吸示意圖
近年來，國外有人研究活性炭吸附和催
化焚燒組合的溶劑廢氣處理系統(tǒng)?；钚蕴渴?
集濃縮溶劑廢氣，催化焚燒回收余熱，使凈
化效率明顯提高。1980年日本狩野雄司和白
木博明研制的多級活性炭固定床催化焚燒裝
置，屬此類型。活性炭吸附器分三組，每組
兩臺 其中一組吸附，二組解吸，三組吹干
冷卻，循環(huán)運轉(zhuǎn)。焚燒部分包括燃燒室，熱
交換室和冷卻室。焚燒溫度350～800℃，催
化劑溫度維持在350～40O℃，焚燒后氣體經(jīng)
熱交換冷卻進(jìn)入下一循環(huán)。漆膜烘房和金屬
表面溶劑脫脂產(chǎn)生的高濃度廢氣，焚燒的余
熱，可用于預(yù)熱廢氣、加熱烘房及干燥活性
炭。同年，美國M ·M ·Mattia在此基礎(chǔ)
上，把固定床改為流動床，用輸送機使活性
炭的吸附過程處于流動狀態(tài)，提高了傳質(zhì)效
率，用氮氣代替水蒸氣解吸，免去了活性炭
烘干冷卻過程，使吸附、解吸和冷卻連續(xù)進(jìn)
行，并在吸附和焚燒過程中引進(jìn)計算機，使
溶劑廢氣的凈化處理實現(xiàn)了自動化。
四、結(jié)語
目前，涂料工業(yè)中以溶劑型涂料為主，
要解決溶劑廢氣污染，首先應(yīng)從改革產(chǎn)品類
型著手。水性涂料、粉末涂料、非水分散涂
料、光固化涂料、電子輻射涂料的開發(fā)應(yīng)
用，為減少廢氣污染提供了條件。對老產(chǎn)
品，應(yīng)加強科學(xué)管理，遵守操作規(guī)程，容器
盡可能密閉，以減少廢氣的產(chǎn)生，均系積極
措施，防患于未然。廢氣已經(jīng)產(chǎn)生，處理畢
竟是勞民傷財?shù)氖?，只能作為環(huán)境保護(hù)的一
種輔手段，而不能成為環(huán)境保護(hù)的唯一手段
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