喷漆废气处理技术概述.docx
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1、喷漆废气处理技术概述更新时间:09-4-2310:18喷漆工艺广泛应用于机械、电气设备、家电、汽车、船舶、家具等行业喷漆原料-涂料由不挥发份和挥发份组成,不挥发份包括成膜物质和辅助成膜物质,挥发份指溶剂和稀释剂。喷漆废气中的有机气体来自溶剂和稀释剂的挥发,有机溶剂不会随油漆附着在喷漆物外表,在喷漆和固化过程将全部释放形成有机废气。喷漆废气中漆雾颗粒微小、粘度大,易粘附物质外表,净化有机废气前必须去除漆雾。传统的漆雾去除方法一般采用水洗式喷漆室,该方法净化效率低,无法到达前处理要求。通过实验及工程实践说明,雾化洗涤-超细过滤工艺去除漆雾效果显著,效率高达90%以上。喷漆废气处理工艺说明更新时间:
2、09-4-2310:19喷漆废气产生于工件涂装的喷漆工作台,高压空气喷射出的油漆大局部留在工件上,其它的BS着废气带出,形成漆雾粉尘。这些粉尘含量不高,粒径较小,绝大局部在IOPm以下,假设未经处理,将很快堵塞适性竣微孔,使活性炭失效。喷漆废气经过雾化洗涤塔净化处理,由于螺旋进气及在高级雾化作用下,气液充分接触,废气中细小粉尘、未凝固的油漆颗粒及少量的有机废气被洗涤液吸收,废气由洗涤塔内丝网除沫器脱水后进入干式超细过滤器,对粉尘进行深度处理,确保废气中粉尘完全脱除。废气进入两台吸附床,有机气体被活性炭吸附,干净气体由排气筒外排。一台吸附床经脱附再生后处于备用状态。脱附再生时,启动催化燃烧床电加
3、热器,预热空气,并送入吸附床加热适性期,活性炭到达一定温度后,吸附的有机气体解析出来,送入催化燃烧床,在催化作用下,有机气体燃烧放热,燃烧尾气主要三1用于1性炭加热脱附,局部外排。通过催化燃烧床使适性曼再生,并完全净化废气。细谈涂装车间废气的治理更新时间:09-4-2310:081、引言涂装是产品外表保护和装饰采用的最根本的技术手段,涂装作业普及国民经济各个部门,但涂装车间是环境污染主要的生产场所之一。在空气喷涂作业中,溶剂型涂料的50%70%在涂装过程中以漆雾飞散掉.涂料中的绝大局部有机溶剂挥发释放到大气中。涂装中排放有害废气主要集中在喷漆生产线上,其中喷漆室、晾干室、烘干室是废气的主要发生
4、源1。涂装车间最严重的危害是废气对大气的污染。有机挥发性物质的危害主要表现在3个方面2:(1)使空气中臭氧含量超标。在地面,有机挥发性物质与氮氧化物在阳光照射下生成臭氧。我国臭氧匚业卫生标准为0.30mg/m3,空气中臭氧浓度过高会使人产生不适,严重的会导致人体皮肤癌变和肺气肿。消耗高空臭氧层。用于外表前处理过程中清洗油污的溶剂,如氨里昂及含氯溶剂(如1,1,I-三氯乙烷等)都消耗臭氧,使高空臭氧层变薄,使紫外线辐射到地球外表上的量增加,对生命体造成破坏。(3)毒性。许多常用的有机溶剂,如二甲苯、甲苯、甲乙酮等都有相当大的毒性,对人体健康造成危害。对涂料工业中废气的治理主要从减少废气的排放和对
5、排放废气进行治理两个方面进行。2、减少废气的排放1.1选择环保型涂料环保型涂料就是不使用或少量使用有机溶剂的涂料,如粉末涂料、水性涂料、高固体分涂料等。粉末涂料根本上不排放有害废气,近年来开展迅速,虽然粉末涂料的应用已经大幅度增加,但不可能完全取代溶剂型涂料。建筑行业的涂料主要以水性涂料为主,特别是室内的内墙装饰需选择水性乳胶漆.无溶剂涂料和高固体分涂料是涂料行业的开展趋势。在涂装过程中,选择高固体分或低溶剂含量或无溶剂类型的涂料,尽涂料价格稽贵,但一次涂装可得到较高的干膜厚度,减少了涂装道数,缩短施工周期,并大大减少了溶剂的排放,具有极大的优势。1.2提高涂料利用率,减少涂料的使用量在涂料施
6、工中,喷涂是常用的涂装方法,但喷涂时产生的漆雾较多,涂料以漆雾形式挥发到空气中。ASTM(美国材料试验学会)比照拟不同喷涂方法的涂覆效率有一个标准程序D5009-96。根据该方法测得的不同喷涂方法的典型涂覆效率见表1。涂覆效率受很多因素影响,涂装大面积工件时这些涂装方法的涂覆效率都很高。美国为减少有机溶剂的排放,规定喷涂方法的涂覆效率要高于65%。很显然,只有大容量低压空气喷枪(HVLP)和静电喷涂才能满足至少65%的涂装效率司。另外,采用机械手喷涂和旋转雾化方式都能够提高涂料利用率。3、对排放的废气进行治理3.1治理的概况治理涂装废气需要添加设备对废气中的有机溶剂问收利用或把有机溶剂分解成二
7、氧化碳和水。由于资源的有限性导致有机溶剂的价格越来越高,回收有机溶剂也就变得越来越重要。回收有机溶剂的方法有活性袁吸附法和液体吸收法。分解有机溶剂的方法有燃烧法、紫外线-臭氧法和微生物分解法。紫外线-臭氧法2是把废气通过一个高密度紫外线照射的区域进行氧化,氧化后的废气再被含有高浓度臭氧的水幕吸收进一步氧化,但有机溶剂经过这两步氧化后仍没有完全分解,吸收废气的水需要再通过一个活性堡床吸附剩余的有机溶剂,另一个已经吸收有机溶剂的活性袁床通高浓度臭氧氧化,两个适性炭床交替进行吸附-氧化。紫外线-臭氧法的优点是氧化过程中不产生Ce)和NOx,而旦可以同时除去漆雾颗粒和有机溶剂,但这种方法的缺点是设备复
8、杂、产生臭氧的木钱高、需耍处理吸收用水,而且不适应废气排量大的场合。微生物分解法2已经在减少臭味和除去一些有机溶剂上得到成功应用。其优点是不产生NOx,而且处理过程中消耗的能量很少,但该法需要的空间大、微生物处理系统需要维护。目前涂装车间常用的方法有燃烧法、液体吸收法、活性炭吸附法。选择废气治理方法时需要考虑废气排出量、有机溶剂的成分和浓度、设备费用和运转维护费用、设备占有空间的大小等因素。3.2燃烧法3.2.1直接燃烧法直接燃烧系统由燃烧嘴、燃烧室和热交换器组成。当废气中混合溶剂的浓度较高时,从平安上考虑,需要用空气稀释到混合溶剂爆炸下限浓度的1/41/5,才能进行燃烧.将含有有机溶剂的气体
9、加热到700800C,使其直接燃烧分解为二氧化碳和水。燃烧时要另外参加燃料,废气在燃烧室停留的时间为0.51.0s。碳氢化合物等废气在较高温度下才能完全燃烧,同时也产生光化学烟雾物质NOx,而NOX的产生与燃烧品种、燃烧温度、装置机构和燃烧时所需空气量等有关,其中最重要的是燃烧温度。因此为防止产生光化学烟雾物质NoX,直接燃烧温度应控制在800C以E采用直接燃烧法处理废气,由燃烧炉处理后的燃烧气体温度约500600C,为回收热能,需高价的热交换器直接燃烧法能够产生热量,燃气发电机又有现成的技术,二者结合就可以发电。如福特汽车公司在密歇根州的工厂中把收集的挥发性有机物通过燃气发电机转化为电能。直
10、接燃烧法适宜处理高浓度、小风量的涂装废气,效率高、构造简单、设备费用低、余热可利用。3.2.2催化燃烧法催化燃烧法,也称触媒燃烧法和触媒氧化法,是用白金、钻、铜、锦等作为催化剂,将含有涂装废气和漆雾的气体加热到200300.C,通过催化剂层,在较低的温度下,到达完全燃烧。此法适于高浓度、小风量的涂装废气的净化。缺点是外表异物附着易使催化剂中毒失效,且催化剂和设备价格较贵。3.3液体吸收法3.3.1液体吸收法的原理液体吸收法也称为气液传质吸收法,以液体作为吸收剂,使废气中的有害成分被液体吸收,从而到达净化的目的,其吸收过程是气相和液相之间进行气体分子扩散或者是湍流扩散进行物质转移。液体吸收法的关
11、键是吸收剂的选择。3.3.2水作为吸收剂的液体吸收法国内己有用水作为吸收剂来处理水溶性涂料,水溶性涂料排出废气的主要成分为亲水性溶剂。废气由吸收塔底进入塔内,作为吸收剂的水从吸收塔上部进入并被分散。在气体由下而上和液体从上至下的接触过程中,废气中有害溶剂气体被水吸收,使废气得到净化。净化后气体由吸收塔上部排出,而含有废气的水由塔底排出并流入水槽。需对产生的废水作二次处理。日本大发汽车公司3开发的水洗吸收喷漆室废气中有机溶剂方法,是将废气通过吸收塔,在塔中使废气与水充分接触,而含溶剂的水经生化处理后再利用或排放。3.3.3油作为吸收剂的液体吸收法美国HadenDrySyS公司3采用油来吸收喷漆室
12、中的溶剂,让废气通过5个喷油的吸附室,使废气与油充分接触,将有机溶剂吸收。含溶剂的油经过分馆处理后可再利用,经处理的废气排入大气中。美国NewjerseylnstituteofTechnoIogy化学工程系的Ma2jumdar,S等4使有机溶剂通过中空纤维型膜孔,硅油作吸收剂来吸收废气中的有机溶剂。中空纤维型膜组件是将几十万乃至上百万根中空纤维弯成U形装入耐压器中,纤维顶端固定在耐压容器的顶端,用胶粘剂粘牢,固化后切割,形成整齐的开口端。该实验需要使用两个中空纤维膜组件,一个组件吸附,另一个组件同时脱附有机溶剂再生,二者交替进行吸附-脱附。在吸附组件中,废气开口端进入中空纤维膜,从中空纤维膜的
13、孔排出,吸收剂被筮送,逆向流过中空纤维的外外表吸附有机溶剂。这里吸收剂要求对空气根本不吸附,但需要很有效地吸附有机溶剂,而且还要求它是惰性的、根木不挥发、无毒的是有机液体物质。该实验中使用硅油作吸收剂。吸附了有机溶剂的吸收剂进入脱附组件中,在抽真空的气氛下加热除去有机溶剂而使吸收剂再生。在美国RobinS空军基地的喷漆室附近,建立了这样一个小规模的吸附-脱附中空纤维膜组件,处理从喷漆室中排出的废气,可以到达95%的有机溶剂去除率。2.4、活性炭吸附法2.4.1适性袁吸附的原理以适性去作为涂装车间废气吸附剂已有许多年的应用经验。活性炭价格廉价,外表有疏水性,比外表积(5001200m2g)大,因
14、而具有优异的吸附性能,可使有机溶剂蒸气吸附在其外表上,当加热烘干吸附剂时,被吸附的气体解析出来,冷却成液态,从而到达回收溶剂的目的。具有疏水性外表的分子筛价格昂贵。在以去除有机溶剂为目的的场合,适性曼是最适宜的吸附剂。2.4.2传统适性袁吸附法我国过去采用粒径在5mm左右的适性度在吸收塔内做成厚度0.81.5m吸附炭层。来自喷漆室和烘干室的废气,经过滤器和冷却器后,除去废气中的漆雾,并降低到所需的温度。由吸收塔下部进入吸收塔,吸收废气中的有害气体,净化后的干净气体被排放到大气中。处理废气流速0.30.6ms,但仅限于低浓度废气,溶剂去除效率可达95%。当处理废气通过吸附层时,大局部的吸附质在吸
15、附层内被吸附,随着吸附时间延续,活性炭层的吸附能力降低,其有效局部越来越薄,当出口处气体中含有被吸附质时,这时整个活性袁层被穿透。假设继续使用,处理后气体中所含吸附质越来越多,当出口侧浓度到达入口浓度时,那么活性炭到达饱和状态。此时需要脱附,使活性炭口新具有活性。传统适性量再生方法有水蒸汽、非活性气体、高温烧结和减压蒸憎法。常用的水蒸汽再生法使脱附后的混合气体进入冷凝器冷却成液体,然后再进入别离器使溶剂和水别离,回收溶剂。如果水中还含有亲水的醇类、丙酮等,需经处理后才能排放。2.4.3活性炭吸附法的新开展适0遗纤维作为吸附材料,其使用寿命比普通粒状适性发长34倍。国内也出现采用活性炭纤维(AC
16、F)作为吸附介质问收有机溶剂的装置。对于回收的溶剂利用有两种方法:重新分情利用或燃烧产生热量。燃烧需要在设备中增加催化燃烧室及热风循环系统,揩从活性送纤维上脱附的有机溶剂高温催化燃烧并为设备的运行提供能量,就不再需要蒸气脱附有机溶剂。Ell度技术学院化学工程系的DWiVediP等5采用己经商业化的适在袁纤维萱式反响器吸附有机气体,脱附有机溶剂时采用约50V的直流电加热,可以加热到120150C,在45-60min内可以脱附完毕。现在国际上最新的开展是采用适性炭纤维布(ACFC)作为吸附介质通电加热脱附可收有机溶剂。这种方法具有以下优点:有机溶剂在固相和流体相之间的质量转移快,比粒状活性炭快22
17、0倍:ACFC使用寿命长:活性炎纤维布能够快速加热、不需要水蒸汽脱附,因而操作和维护简便,脱附的有机溶剂不需要除水,可以直接应用。法国LeCloireC6采用ACFC作为吸附介质通电加热脱附Pl收二氯甲烷进行实验。该实验的特点是使用两个组件交替进行吸附-脱附,运转过程中不需要维护。用活性哀纤维布做成两个直径20Cm长50cm的圆柱形组件。一个圆柱形组件吸附,另一个组件同时脱附有机溶剂再生,二者交替进行吸附-脱附,先进行吸附,时间间隔为1h。实验中含3-18gm3二氯甲烷的污染空气以320m3h的速率流过,出口二氯甲烷的浓度降低到120mgm3,即二氯甲烷的平均排出量为3g/k直接施加电流进行加
18、热圆柱形组件,可以使其外表温度升高到约60C,然后用5m3h,即流速16mh的氮气流吹走脱附的二氯甲烷,冷却后回收利用。这套装置每天24h连续工作17个月,没有出现任何操作问题,运转性能很好。美国Universityoflllinois环境工程系的Sullivan.PatrickD等7采用ACFC作为吸附介质吸附甲乙酮,再通电加热脱附甲乙酮,脱附时使放在容器内的适性炭纤维布温度升高到甲乙酮的沸点以上,甲乙酮在容器内壁冷凝流走。这种实验方法的优点是有机溶剂在容器内壁冷凝后以液体形式流走l三l收。URS公司Austin,TX78729,UnitedStates】的DombroWS2kiKather
19、ineD等8采用适j逑纤维布吸附电加热脱附装置,试验了甲基异丁基酮、甲乙酮、正己烷、丙酮、氯乙烷混合气体,它们的浓度在(2001020)x10-6之间,溶剂IsI收率超过9919%.增加通过活性嵬纤维布的废气压力可相应增加回收率,而且FI收每摩尔纯液体消耗的电能也减少,该实验说明这种技术可以用于气流中多种挥发性有机气体的快速回收.3、结语采用环保型涂料、提高涂料的利用率并减少涂料的使用量涂装车间减少废气排放的要求。治理涂装废气时,高浓度小排量的废气采用燃烧法比拟适宜:而从喷漆室、挥发室和烘干室排出的废气因换气量大,其中所含的有机溶剂浓度极低,对于这种低浓度大排量的废气适宜采用辘去吸附法或液体吸
20、收法。但过去液体吸收法和活性炭吸附法因技术上的缺陷限制了其应用。液体吸收法没有解决吸收剂和吸收效率的问题:过去采用的活性堂吸附法脱附有机溶剂的方法复杂,要到专门渔嵯再生厂,而使溶剂问收困难。中空纤维型膜和硅油吸收剂为液体吸收法提供一种新的开展思路。采用活性炭纤维布作为吸附介质通电加热脱附l三l收有机溶剂,因其操作和维护简便、脱附的有机溶剂不需要除水,是一种非常有前景的方法。钢桶涂装生产中废气污染的治理来源:中国包装报更新时间:09-4-2310:07在我国,自从出现钢桶包装以来,其涂料及涂装技术一直伴随着钢桶的开展而不断开展。多年来,涂料已从植物油和以天然树脂为原料演变为现代的以高分子合成树脂
21、、改性油或合成油、有机或无机化工颜料、有机溶剂等混炼而成的材料了,这些材料绝大多数是有毒的人们不断地把先进的科学技术用于改善涂料及涂装对生产环境的污染和对生产者的健康危害,几十年来也取得了一些卓有成效的技术成果,如一大批低污染的置换型涂料、高固体分涂料、原浆涂料、非水分散型涂料、水乳胶涂料、水溶性涂料、无溶剂涂料、无溶剂粉末涂料、辐射固化涂料和塑胶涂料等,以及随着涂料生产技术的开展而开展起来的高压无气喷涂法及设备、电泳喷涂法及设备、静电喷涂法及设备、粉末涂装法及设备等多种技术,从各方面改善了对环境的污染和对健康的危害,初步实现了高效、低耗、节能的开展目标。可是,纵观现代涂料的生产结构,依然是有
22、机溶剂型涂料的生产与使用占主导地位,钢桶涂装生产过程产生的环境污染中,废气是最为严重的污染。在全球环保呼声日益高涨的今天,钢桶涂装中的废气污染问题也日显严重,应该引起广泛的重视,并积极地采取措施。一、钢桶涂装生产中废气的产生钢桶涂装生产中产生的废气,主要是大量的有机溶剂挥发气体和飞散的漆雾;涂装前外表处理的酸气和三氯乙烯挥发气体等。钢桶涂装中使用的不同类型和品种的涂料稀释剂有着各自的涂装特点及涂装方法,造成污染的废气也大不相同。如喷涂方法中使用的硝基类涂料、过氯乙烯类涂料、品种不同的底层涂料及其它一些合成膜固体分低的溶剂型涂料等,都有大量有机溶剂和漆雾飞散在空气中,危害性大。一般溶剂型涂料除静
23、电喷涂方法污染较小外,所有喷涂方法产生的废气污染都是十分严重的。虽然有的钢桶厂采取了良好的通风装置等设备,如喷涂室或水帘式喷涂室等许多有效的排放和问收处理措施,但是,有机溶剂和过喷漆雾因排放回收处理效果欠佳等原因,仍有相当程度的有机溶剂和e散漆雾等废气污染环境和危害操作者的健康。更何况有些钢桶生产厂家条件差,涂装方法、设备工具、涂装环境及操作水平不高,采取的环保措施与效果不好等,将造成严重的环境污染和危害。在钢桶涂装枯燥过程中,由于使用涂料不同,枯燥设备不同,枯燥时挥发出性质不同的废气。涂装及枯燥过程中进入空气的挥发性有机溶剂主要有甲苯、二甲苯、脂、酮、醇类、少量的醛类及胺类等有害有毒性气体。
24、涂装前外表处理液需要在一定温度下才能与钢桶外表的油污、锈蚀、污垢等发生作用,完成处理要求。磷化膜、钝化膜及氧化膜等处理过程中也都需要在一定的温度下进行高、中、低温下的处理反响和作用,都将有无机废气排出,并伴随着处理液的蒸发气体排出,污染环境和危害健康。二、钢桶涂装生产中的废气治理钢桶涂装中的废气有涂装前外表处理过程中产生的废气和涂装过程中产生的废气,但主要是涂料涂装过程中的废气。而涂装过程中的废气又主要是枯燥过程和喷涂过程中大量挥发或蒸发的有机溶剂1.吸附治理法吸附治理法适合于喷涂过程中产生的废气的治理。由于固体外表上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力,因此当其与气体接触时,就能吸引气体
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