“綠色生態(tài)，和諧自然”是環(huán)境人的共同夢(mèng)想，環(huán)境企業(yè)為綠色發(fā)展都貢獻(xiàn)著自身力量。在自身領(lǐng)域精專做強(qiáng)，這其中少不了企業(yè)的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)的努力奉獻(xiàn)，晝夜拼搏。作為圈層企業(yè)技術(shù)專家開(kāi)放長(zhǎng)期發(fā)聲平臺(tái)，E20通過(guò)征文形式匯集多企業(yè)的核心技術(shù)特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及與該技術(shù)匹配的經(jīng)典案例，E20愿以企業(yè)為核心建立企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)專家?guī)?，促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用以及該技術(shù)的發(fā)展方向和創(chuàng)新。后續(xù)E20旗下中國(guó)水網(wǎng)/中國(guó)固廢網(wǎng)/中國(guó)大氣網(wǎng)微信和網(wǎng)站，將持續(xù)發(fā)布此系列內(nèi)容。今天特別發(fā)布嘉園環(huán)保股份有限公司的技術(shù)及案例。

1前言

涂布是將糊狀聚合物、熔融態(tài)聚合物或聚合物熔液涂布于紙、布、塑料薄膜上制得復(fù)合材料的方法，主要應(yīng)用于紙張、超薄線路板、玻璃纖維布、透明薄膜等。本文所述主要針對(duì)涂布的細(xì)分產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)：PU革涂布，PU產(chǎn)品主要應(yīng)用在戶外服裝、箱包等，其生產(chǎn)的主要原料之一是聚氨脂樹(shù)脂，是最后形成合成革表層的主要成份。但在合成革生產(chǎn)時(shí)，需要采用大量的有機(jī)溶劑將這些樹(shù)脂溶成膠液進(jìn)行涂布，這些溶劑包括DMF(二甲基甲酰胺)、TOL(甲苯)等。這些溶劑在生產(chǎn)過(guò)程中100%通過(guò)烘烤工段被蒸發(fā)，全部排放到大氣。不僅造成了資源的浪費(fèi)，而且嚴(yán)重地污染了環(huán)境。

PU革的生產(chǎn)工藝有干法和濕法，干法生產(chǎn)工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單、易操作，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，所以目前國(guó)內(nèi)大量的廠家采用干法生產(chǎn)。在江蘇吳江、浙江溫州、廣東一帶是PU革涂布生產(chǎn)企業(yè)比較集中、密集的區(qū)域，基本都是采用干法生產(chǎn)工藝，因此，每天有大量的有機(jī)物排入大氣。這些廢氣中，主要含有DMF和甲苯有機(jī)溶劑，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保治理要求日漸提高，各地方政府出臺(tái)的地方標(biāo)準(zhǔn)排放要求越來(lái)越嚴(yán)格，原有沒(méi)有治理設(shè)施或者簡(jiǎn)單的治理設(shè)施已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有新的治理目標(biāo)，面臨停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。基于此情況，我司針對(duì)性的研發(fā)新的治理技術(shù)工藝，能夠有效地提高治理效率，滿足企業(yè)需求。實(shí)踐證明，采用本工藝對(duì)干法生產(chǎn)PU革產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行治理，不僅可以達(dá)到目前嚴(yán)格的排放要求，而且能夠資源回收、循環(huán)再利用，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2 基礎(chǔ)特性

涂布機(jī)一般本身已經(jīng)帶有排風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)系統(tǒng)，生產(chǎn)線排氣具有以下主要特征：

2.1 含有的有機(jī)物特性

DMF在常溫常壓下為無(wú)色透明的液體、略帶氨味，化學(xué)名稱：N，N—二甲基甲酰胺。相對(duì)密度0.9445(25℃)，熔點(diǎn)-61℃，沸點(diǎn)152.8℃，在水中的溶解度約27%。爆炸極限下限2.2%。

甲苯沸點(diǎn)110.6℃, 溶點(diǎn)-95℃，密度0.8667，不溶于水，溶于多種有機(jī)溶劑。爆炸極限下限1.27%;飽和蒸汽壓80kPa(102.5℃)。

2.2 其他基礎(chǔ)屬性

生產(chǎn)線基本是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，每臺(tái)生產(chǎn)線廢氣基本相同，排放量約：10000m3/h

廢氣濃度：DMF:3500mg/m3，甲苯:1500mg/m3

排氣溫度：90~110℃

3 工藝技術(shù)

3.1工藝的理論基礎(chǔ)

為了提高廢氣的綜合治理效率，降低廢氣治理設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用，針對(duì)獨(dú)特的行業(yè)特性設(shè)計(jì)本工藝，主要的依據(jù)有：

DMF具有較高的沸點(diǎn)，直接采用活性炭吸附易造成活性炭失效，導(dǎo)致頻繁更換活性炭，增加運(yùn)行費(fèi)用;

DMF在水中具有一定量的溶解度，采用直接水溶液進(jìn)行吸收，能夠?qū)MF去除，保證后端系統(tǒng)吸附劑性能;同時(shí)，采用多級(jí)分級(jí)吸收的方式，能夠確保去除率并獲得較高濃度的DMF水溶液;

從前端對(duì)廢氣中的DMF進(jìn)行回收，而甲苯不溶于水中，使得廢氣中主要成份僅為甲苯，降低進(jìn)入活性炭吸附器的廢氣濃度，降低活性炭的凈化負(fù)荷，同時(shí)采用二級(jí)活性炭系統(tǒng)，確保達(dá)到國(guó)家和地方新規(guī)、新排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 工藝系統(tǒng)組成

根據(jù)有機(jī)物物性和廢氣源的基礎(chǔ)情況，回收裝置采用空冷換熱器、主風(fēng)機(jī)、吸收塔、吸附罐、冷凝器、油水分離，精餾塔等設(shè)備組成，采用分級(jí)吸收液吸收塔完成對(duì)DMF的吸收，采用二級(jí)吸附、水蒸汽脫附工藝完成對(duì)甲苯的回收，采用精餾塔對(duì)吸收下來(lái)的DMF水溶液進(jìn)行精餾，回收DMF。

具體工藝流程如圖所示。

工藝流程圖

3.3工藝操作流程

如圖所示，高溫廢氣首先通過(guò)空冷-過(guò)濾器①，將廢氣溫度降低，避免吸收液溫度持續(xù)上升，使得吸收效率下降并造成排氣帶液過(guò)多從而影響后端吸附系統(tǒng)性能;通過(guò)高壓離心風(fēng)機(jī)作用進(jìn)入填料吸收塔，DMF被吸收形成一定濃度的DMF混合液，儲(chǔ)存到一定量后送入精餾塔精餾，得到DMF成品;經(jīng)過(guò)吸收塔去除DMF后的廢氣進(jìn)入活性炭吸附罐進(jìn)行甲苯吸附，系統(tǒng)設(shè)置三組吸附罐，廢氣先經(jīng)過(guò)第一組進(jìn)行一級(jí)吸附，然后進(jìn)入第二組進(jìn)行二級(jí)吸附后凈化排入大氣，第三組處于脫附再生狀態(tài)，每組吸附罐出口均設(shè)置濃度在線檢測(cè)儀，在測(cè)定值超過(guò)預(yù)設(shè)定值后切換各組吸附罐的工作狀態(tài)，一級(jí)吸附罐轉(zhuǎn)入再生脫附，二級(jí)吸附罐轉(zhuǎn)入一級(jí)吸附，上一狀態(tài)處于脫附再生的吸附罐則轉(zhuǎn)入一級(jí)吸附狀態(tài)，工作過(guò)程采用PLC控制，自動(dòng)切換。

脫附再生采用低壓飽和蒸汽對(duì)吸附在活性炭上的甲苯進(jìn)行解吸，解吸后的甲苯蒸汽混合汽通過(guò)冷凝器冷凝后經(jīng)過(guò)油水分離器分離，得到純度很高的甲苯回收品直接作為生產(chǎn)原料使用。

脫附完成后采用熱空氣對(duì)吸附罐內(nèi)的活性炭進(jìn)行吹掃、干燥，恢復(fù)活性炭的吸附能力，備用下一循環(huán)吸附。

DMF水溶液采用精餾塔進(jìn)行低壓精餾，屬于市場(chǎng)較為成熟的產(chǎn)品，本文不作詳細(xì)說(shuō)明。

4 工藝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

4.1DMF屬于高沸點(diǎn)物質(zhì)，其飽和蒸汽壓很低，吸附到活性炭上很難脫附下來(lái)，因此，很容易使活性炭失效，本工藝采用多級(jí)吸收塔能夠?qū)MF99.9%吸收下來(lái)，一方面保證了DMF的回收率，同時(shí)也保護(hù)活性炭吸附性能;

4.2多級(jí)吸收塔采用獨(dú)立吸收液池，能夠保證采出液池DMF液體濃度穩(wěn)定，有利于精餾系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行;二級(jí)吸收液補(bǔ)充一級(jí)吸收液池，三級(jí)補(bǔ)充到二級(jí)，四級(jí)補(bǔ)充到三級(jí)，四級(jí)補(bǔ)充新吸收液，有效保證吸收液的吸收效率;

4.3采用二級(jí)活性炭吸附工藝，有效的保證了凈化效率，提高甲苯的回收率;

4.4節(jié)約能源：高溫廢氣通過(guò)空氣換熱，可用于再生罐活性炭烘干，也可用于涂層生產(chǎn)線烘箱熱能的補(bǔ)充，減少生產(chǎn)線耗能。涂布機(jī)通常是多生產(chǎn)線合并共用治理設(shè)施，排氣總管設(shè)置負(fù)壓傳感器，在機(jī)臺(tái)未同時(shí)生產(chǎn)時(shí)，可通過(guò)該傳感器與引風(fēng)機(jī)連鎖變頻運(yùn)行，降低電耗。

4.5操作簡(jiǎn)單：采用自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，減少人力成本。

4.6在企業(yè)密集區(qū)域，可采用集中精餾方式，減少設(shè)備投資成本。

5 工程案例

該工藝技術(shù)在江蘇某涂布重鎮(zhèn)已經(jīng)投用多套裝置，以某絲綢整理廠投用工程實(shí)際運(yùn)用所得數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證說(shuō)明。

該廠共有涂層生產(chǎn)線4臺(tái)，單臺(tái)排風(fēng)量10000m3/h，合計(jì)40000m3/h，尾氣排放溫度97℃。

自2投用以來(lái)，以廢氣進(jìn)口濃度測(cè)算使用量計(jì)算回收率，DMF和甲苯回收率穩(wěn)定維持在95%以上，回收品均返回工廠制膠回用，品質(zhì)穩(wěn)定。

該設(shè)施投用以來(lái)，以每天生產(chǎn)時(shí)間12小時(shí)，每月生產(chǎn)26天， 有機(jī)溶劑以市場(chǎng)價(jià)格估算，DMF 4000元/噸、甲苯5000元/噸計(jì)算，每月回收品價(jià)值：25.49萬(wàn)元，估算年回收品價(jià)值：305.88萬(wàn)元。在產(chǎn)能充足的情況，解決了環(huán)保排放問(wèn)題，同時(shí)減少了較大的原料投入，具有環(huán)保和經(jīng)濟(jì)雙效益。

附凈化數(shù)據(jù)檢測(cè)：

該項(xiàng)目投產(chǎn)后，連續(xù)檢測(cè)一周，數(shù)據(jù)下表：

后續(xù)季度性階段性抽查檢測(cè)，數(shù)據(jù)未出現(xiàn)波動(dòng)，保持較高凈化率。

6 總結(jié)

該工藝技術(shù)應(yīng)用效果與設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)未出現(xiàn)明顯偏差，凈化率和回收率都比市場(chǎng)上的同類環(huán)保設(shè)備提高較多，裝置投入使用后運(yùn)行情況優(yōu)良，具有較高應(yīng)用推廣價(jià)值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

而對(duì)于部分建廠較早，安裝場(chǎng)地受限、公用工程配套不足等局限，導(dǎo)致該工藝設(shè)施無(wú)法實(shí)施，我司同樣研發(fā)了對(duì)應(yīng)的治理設(shè)施來(lái)滿足達(dá)標(biāo)治理和節(jié)能減排，后續(xù)可繼續(xù)分享。

本文作者

康志杰，高級(jí)工程師;2000年畢業(yè)于福州大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，學(xué)士學(xué)位。2004年開(kāi)始至今，16年的有機(jī)廢氣治理從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，屬于較早一批該行業(yè)的從業(yè)者，目前就職于嘉園環(huán)保有限公司。

從業(yè)期歷任設(shè)計(jì)工程師、工藝工程師、研發(fā)工程師、項(xiàng)目經(jīng)理等崗位，在化工、制藥、涂料、機(jī)械噴涂、包裝印刷等行業(yè)具有較多的工程項(xiàng)目成功案例。期間獲批多項(xiàng)治理設(shè)備、工藝技術(shù)專利，含4項(xiàng)發(fā)明專利。在國(guó)內(nèi)刊物上發(fā)表多篇相關(guān)論文，2017年參編化學(xué)工業(yè)出版社出版的《揮發(fā)性有機(jī)物污染控制工程》(李守信主編，蘇建華 馬德剛副主編)。

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編輯：王媛媛