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印刷廢氣(紙版、軟包、煙包)治理前必看
發布日期:[2018/7/12 15:39:10]
  一、 印刷行業的廢氣產生的主要成分及來源
  印刷生產車間廢氣成分主要是油墨溶劑產生的廢氣甲苯、苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、200號溶劑油、乙醇、丁醇等.使用的油墨主要含有色料、樹脂、溶劑、輔助劑等,廢氣產生的主要在上墨及烘干、復合過程,揮發出來有機溶劑是廢氣污染的主要來源。印刷廢氣成分復雜,異味重,易燃易爆,廢氣未經凈化排出后對周邊環境較大。
 
  二、目前印刷VOCs治理的主要方法
  1、回收技術
 ?。?)炭吸附法
  炭吸附是目前最廣泛使用的回收技術,其原理是利用吸附劑(粒狀活性炭和活性炭纖維)的多孔結構,將廢氣中的VOC捕獲。將含VOC的有機廢氣通過活性炭床,其中的VOC被吸附劑吸附,廢氣得到凈化,而排入大氣。
  當炭吸附達到飽和后,對飽和的炭床進行脫附再生;通入水蒸汽加熱炭層,VOC被吹脫放出,并與水蒸汽形成蒸汽混合物,一起離開炭吸附床,用冷凝器冷卻蒸汽混 合物,使蒸汽冷凝為液體。若VOC為水溶性的,則用精餾將液體混合物提純;若為水不溶性,則用沉析器直接回收VOC。因涂料中所用的“三苯”與水互不相 溶,故可以直接回收。
  炭吸附技術主要用于廢氣中組分比較簡單、有機物回收利用價值較高的情況,其廢氣處理設備的尺寸和費用正比于氣體中VOC的數量,卻相對獨立于廢氣流量;因此,炭吸附床更傾向于稀的大氣量物流,一般用于VOC濃度小于5000PPM的情況。
  適于噴漆、塑料包裝印刷和粘合劑等溫度不高,濕度不大,排氣量較大的場合,尤其對含鹵化物的凈化回收更為有效。
 ?。?)冷凝法
  冷凝法是將廢氣冷卻使其溫度低于有機物的露點溫度,使有機物冷凝變成液滴,從廢氣中分離出來,直接回收。但這種情況下,離開冷凝器的排放 氣中仍含有相當高濃度的VOC,不能滿足環境排放標準。要獲得高的回收率,系統需要很高的壓力和很低的溫度,設備費用顯著地增加。
  冷凝法主要用于高沸點和高濃度的VOC回收,適用的濃度范圍為>5%(體積)如煙包、軟包、及各種高濃度溶劑的回收。
 ?。?)變壓吸附技術
  該技術利用吸附劑在一定壓力下,先吸附有機物。當吸附劑吸附飽和后,進行吸附劑的再生。再生不是利用蒸汽,而是通過壓力變換來將有機物脫附。當壓力降低時, 有機物從吸附劑表面脫附放出。其特點是無污染物,回收效率高,可以回收反應性有機物。但是該技術操作費用較高,吸附需要加壓,脫附需要減壓,環保中應用較 少。
  回收技術的適用范圍:
  粒狀活性炭主要用于脂肪和芳香族碳氫化合物、大部分含氯溶劑、常用醇類、部分酮類和酯類等的回收。常見的有:苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、醋酸乙酯等,活性炭纖維吸附則可回收苯乙烯和丙烯晴等反應性單體,但費用較粒狀活性炭吸附要高的多。吸附法已廣泛用在噴漆行業的“三苯”、 醋酸乙酯、制鞋行業的“三苯”,印刷行業的甲苯、醋酸乙酯、電子行業的二氯甲烷和三氯乙烷的回收。炭吸附法要求廢氣中的VOC不能超過5000PPM,并 且濕度不能>50%;當濃度>5000PPM時,則需在吸附前稀釋,對部分酮、醛、酯等含活性的物質不適用,該類VOC會與活性炭或在活性炭表面發生反 應,堵塞炭孔,使活性炭失活。
  冷凝法對高沸點的有機物效果較好,對中等和高揮發的有機物回收效果不好,該法適合VOC濃度>5%的情況,回收率不高。而大部分廢氣中均存在水分,溫度低于0℃時會結冰,降低系統的可靠性,故很少單獨使用。
  工業上已經從聚烯烴裝置的沖洗氣中回收烯烴單體和氦氣。在環保領域,從加油站回收碳氫化合物;從制冷設備、氣霧劑及泡沫塑料的生產和使用過程中回收CFC, 從PVC加工中回收氯乙烯單體。此技術非常有前途,隨著新高效膜的出現和系統造價的降低,它會成為一種重要的回收手段。

  2、消除技術
 ?。?)熱氧化
  熱氧化系統就是火焰氧化器,通過燃燒來消除有機物的,其操作溫度高達700℃-1,000℃。這樣不可避免地具有高的燃料費用,為降低燃料費用,需要回收離開氧化器的排放氣中的熱量?;厥諢崃坑袃煞N方式,傳統的間壁式換熱和新的非穩態蓄熱換熱技術。
  間壁式熱氧化是用列管或板式間壁換熱器來捕獲凈化排放氣的熱量,它可以回收40%-70%的熱能,并用回收的熱量來預熱進入氧化系統的有機廢氣。預熱后的廢氣再通過火焰來達到氧化溫度,進行凈化,間壁換熱的缺點是熱回收效率不高。
  蓄熱式熱氧化(簡稱RTO)回收熱量采用一種新的非穩態熱傳遞方式。主要原理是:有機廢氣和凈化后的排放氣交替循環,通過多次不斷地改變流向,來最大限度地捕獲熱量,蓄熱系統提供了極高的熱能回收。
  在某個循環周期內,含VOC的有機廢氣進入RTO系統,首先進入耐火蓄熱床層1(該床層已被前一個循環的凈化氣加熱),廢氣從床層1吸收熱能使溫度升高,然 后進入氧化室;VOC在氧化室內被氧化成CO2和H2O,廢氣得到凈化;氧化后的高溫凈化氣離開燃燒室,進入另一個冷的蓄熱床層2,該床從凈化排放氣中吸 收熱量,并儲存起來(用來預熱下一個循環的進入系統的有機廢氣),并使凈化排放氣的溫度降低。此過程進行到一定時間,氣體流動方向被逆轉、有機廢氣從床層 2進入系統。此循環不斷地吸收和放出熱量,作為熱阱的蓄熱床也不斷地以進口和出口的操作方式改變,產生了高效熱能回收,熱回收率可高達95%,VOC的消 除率可達99%。
 ?。?)催化燃燒
  催化燃燒是一種類似熱氧化的方式來處理VOC的,它凈化有機物是用鉑、鈀等貴金屬催化劑及過渡金屬氧化物催化劑來代替火焰,操作溫度較熱氧化低一半,通常為 250℃-500℃。由于溫度降低,允許使用標準材料來代替昂貴的特殊材料,大大地降低設備費用和操作費用。與熱氧化相似,系統仍可分為間壁式和蓄熱式兩 類熱量回收方式。
  間壁式催化燃燒是在催化床后設一個換熱器,該換熱器在降低排放氣溫度的同時,也預熱含VOC的有機廢氣,其熱回收達60%—75%。該類氧化器早已用于工業過程。
  蓄熱催化燃燒(簡稱為RCO)是一種新的催化技術。它具有RTO高效回收能量的特點和催化反應的低溫操作及能  量有效性的優點,將催化劑置于蓄熱材料的頂部,來使凈化達到最優,其熱回收率高達95%-98%。
RCO系統性能的關鍵是使用專用的催化劑,浸漬在鞍狀或是蜂窩狀陶瓷上的貴金屬或過渡金屬催化劑,允許氧化發生在RTO系統溫度的一半,既降低了燃料消耗,又降低了設備造價。
  現在,有的國家已經開始使用RCO技術進行有機廢氣的消除處理,很多RTO設備已開始轉變成RCO,這樣可以削減操作費用達33%-75%,并增加排放氣流量達20%-40%。
 ?。?)集成技術(炭吸附+催化氧化)
  對于大流量、低濃度的有機廢氣,單一使用上述方法處理費用太高,不經濟。利用炭吸附具有處理低濃度和大氣量的優勢,先用活性炭捕獲廢氣中的有機物,然后用小 得多流量的熱空氣來脫附,這樣可使VOC富集10—15倍,大大地減少了處理廢氣的體積,使后處理設備的規模也大幅度地降低。把濃縮后的氣體送到催化燃燒 裝置中,利用催化燃燒適于處理較高濃度的特點來消除VOC。催化燃燒放出的熱量可以通過間壁換熱器,來預熱進入炭吸附床的脫附氣,降低系統的能量需要量。
  該技術利用炭吸附處理低濃度和大氣量的持點,又利用催化床處理適中流量、高濃度的優勢,形成一種非常有效的集成技術。國內也已開始利用此技術,用于噴漆、印刷和制鞋等排放大流量、低濃度有機廢氣行業的治理。
 
  消除技術的使用范圍:
 ?。?)熱氧化
  熱氧化系統在700℃-1000℃下操作,適于流量為2000-50,000m3/h,VOC濃度為100-2000PPM的情況。
  間壁式較蓄熱式的優點是,用簡單的金屬換熱器來捕獲熱量,僅在幾分鐘即達到所需的操作條件,最適于循環操作。
  蓄熱熱氧化具有非常高的氧化溫度,可以處理難以熱分解的有機物,該系統98%-99%的VOC消除率是很常見的。熱回收效率為85%-95%。僅需少量或不需燃料即可運行,特別是對具有相對低VOC含量的氣體,它們比間壁熱氧化費用更低。
  熱氧化的缺點是:①在高溫燃燒中產生了NOx,它也為危險排放物,需要進一步治理;②較慢的熱反應;③不能滿意地處理鹵化物,必需加后處理裝置洗滌塔,來處理酸性氣體;④進氣濃度不能>25%LEL;⑤高的設備投資費用。
 ?。?)催化氧化
  催化氧化是在比熱氧化低的溫度下進行,通常為250℃-500℃,其處理能力為2000-20,000m3/h,適于VOC濃度為100-2000 PPM,其消除效率高達95%以上。低的操作溫度結合間壁換熱器,可以降低啟動所需的燃料。
  催化燃燒較熱氧化有幾個優點:①反應溫度較熱氧化低一半,節省了燃料;②停留時間短,降低了設備尺寸;③由于燃料減少,生成的CO也少,CO和VOC一起被 轉換;④較熱氧化系統需更少的啟動和冷卻時間;⑤低的操作溫度,排除了NOx的生成;⑥因溫度降低,允許使用標準材料來代替昂貴的特殊材料,RCO系統的 整個機械壽命將增加。
  催化氧化也有不足:①催化劑易被重金屬或顆粒覆蓋而失活;②處理鹵化物和硫化物時,會產生酸性氣體,需用洗滌塔進一步處理;③廢催化劑如不能循環使用,也要處理;④進氣濃度不能>25%。
 ?。?)集成技術(炭吸附+催化燃燒)
  炭吸附進行VOC回收已廣泛用于噴漆、印刷和電子工業等行業,消除率可達90%-95%,但對低濃度廢氣,從經濟上考慮,回收不經濟,故采用消除技術。
  集成技術的優點就是用較低的費用來處理低濃度、大氣量的廢氣,通過濃縮廢氣,降低了需處理廢氣的體積,用較小體積的催化燃燒氧化器來處理大流量的廢氣,降低設備費用和操作費用。
 
 ?。ǘ┑蜐舛?、大風量有機廢氣的治理技術
  在使用有機溶劑的行業中,象汽車涂裝、印刷等工業排放的有機廢氣,其特點是有機溶劑濃度低、風量大,若采用上述方法都將使用龐大的設備,耗用大量經費。目前世界上對這類低濃度、大風量的有機廢氣,主要采用下面幾種方法進行治理。
 ?。?)蜂窩輪式濃縮系統
  這種系統于1977-1979年由日本開發成功,瑞典的Munter、Zeol公司也于1985-1986年開發成功并銷售。1990年左右隨著對有機溶劑 排放實行更嚴格的總量控制后,歐美地區也從日本引進該技術,其市場急劇擴大。該系統采用蜂窩輪,連續不斷地將低濃度、大風量的排氣中的有機溶劑吸附、分離。然后,再用小風量的熱風脫附得到高濃度、小風量的含有機溶劑氣體。濃縮后的氣體再與小型的催化燃燒或活性炭回收裝置組合,構成經濟的處理系統。整個蜂窩輪分為吸附區和再生區,工作中以非常低的速度連續轉動,含有機溶劑的廢氣通過吸附區時有機溶劑被吸附,凈化氣體排出。輪子吸附的有機溶劑,隨著輪的轉動被送到再生區,由120-140℃的熱風加熱脫附,隨 熱風排出。由于脫附風量遠小于吸附風量,因此脫附后氣體中的有機溶劑濃度可以增加10-20倍。脫附后的排氣只要用吸附風量十幾分之一的裝置就可以進行處理了。該系統體積小,費用低,在國外已成為治理低濃度、大風量有機廢氣的首選方法,并得到廣泛應用。
  也有用蜂窩狀活性炭的固定吸附濃縮裝置,取代蜂窩輪濃縮裝置的辦法, 通過數個固定床之間的吸附,脫附過程切換,完成蜂窩輪轉動所起的作用。因這種方法沒有轉動部件,不存在動密封問題,所以設備制造簡單,維修方便,價格便宜 并發揮了原工藝中濃縮作用的優點。在郵電部郵票印制局引進法國六色印刷機廢氣治理中,采用該工藝設備完成了處理風量21000—30000 m3/h規模的微機全自動控制工業試驗,通過2年的運行考驗,取得滿意結果。為我國治理低濃度、大風量有機廢氣提供了一種適用的方法。
       (2)液體吸收法
  該法是通過有機廢氣與液體吸收劑接觸,使其中的有機溶劑被吸收劑所吸收,再經解吸,將有機溶劑除去或回收,井使吸收劑獲得再生重復利用。由于工藝中可選用比吸附,催化燃燒裝置處理氣體能力大數倍的塔式吸收設備,因而設備的體積可做得小很多,設備費也低。
 ?。?) 光催化氧化技術
  國外科學家利用臭氧作為輔助氧化劑,進行了光催化氧化苯的研究,以及各種光催化氧化反應為補償技術的治理含苯、甲苯、二甲苯、乙基苯廢氣的研究。研究表明,光催化氧化反應同活性炭吸附、催化燃燒法等補償技術相比,具有經濟潛力。
  廢氣中的氧氣和水分子吸收EXCIMER真空紫外線的能量,生成大量活性氧原子核氫氧自由基,強烈氧化大分子氣相污染物,活性基團自身則在反應中不斷消耗,最終大分子污染物被礦化成H2O、CO2等無害或低害的小分子化合物,從而達到凈化、除臭的效果。

 
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