橡胶混炼过程中挥发性有机物的治理

胡晋瑞

（阳泉煤业（集团）有限责任公司奥伦胶带分公司橡胶输送带厂,山西 阳泉 045000）

1 挥发性有机物定义及危害

根据世界卫生组织定义,挥发性有机物（简称VOCs）是指在常温下,沸点在50℃～260℃的各种有机化合物［1］。

挥发性有机物的危害很明显,室内空气中挥发性有机物浓度过高时很容易引起急性中毒,轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐或呈酩醉状；重者会出现肝中毒或昏迷,甚至还可能有生命危险。长期居住在挥发性有机化合物污染的室内,可引起慢性中毒,损害肝脏和神经系统等［2－3］。

2 橡胶混炼过程中挥发性有机物产生原因和成分

在橡胶混炼生产过程中,胶料首先会在密炼机内完成初次混炼,而后通过开炼机自动翻胶、摆胶最终完成胶料的混炼。在密炼机内混炼过程中,橡胶在上顶栓和密炼机转子机械剪切力下温度不断升高,胶料发生热氧化裂解作用,部分低相对分子质量物质挥发出来,从而产生挥发性有机物。在开炼机摆胶、翻胶混炼过程中,胶料继续在剪切力作用下,产生一定量的挥发性有机物。挥发性有机物成分有：

1）高温生产过程中产生的有害物质（主要来源）。

2）从材料中挥发出来的有机物质、废气,其成分复杂多变,大致可分成：

a）含硫的化合物：如,硫化氢、硫醇类、硫醚类、二氧化硫等；

b）粉尘类：如,炭黑、胶粒等；

c）有机废气（VOCs）类：烃类、醇、酚、醛、酮,有机酸等。

3 挥发性有机物治理原理

挥发性有机物治理,首先,要将污染源无组织烟气排放改进为有组织收集,把排放量降到最低,再考虑集尘、集烟收集通风装置,然后,配套针对性处理措施（焚烧、等离子、静电吸附、光催化氧化、多级吸收）才能达到要求［4］。密炼机投排料废气首先经管道收集,进入到除尘器进行除尘,然后与开炼机废气汇集,经风机送入到旋流板洗涤塔进行预处理,经预处理后的废气进入到生物除臭设备。气体自下而上穿过,与填料及生物菌种充分接触,污染成分被生物菌种捕集并分解,此过程中大部分污染物得以去除；经生物洗涤后的废气进入到末端低温等离子处理设备进行进一步处理,最终达标排放。废气排放源气量及处理方式见表1,橡胶混炼过程中VOCs治理工艺流程图见第161页图1。

表1 废气排放源气量及处理方式

3.1 管路收集系统

管路收集系统主要由离心风机（风量40 000m3/h,全压2.3kPa,功率37kW）集气罩、风管、风阀等构成,主要用于将废气源废气收集输送至后续处理设备中。奥伦胶带分公司现有两套密炼机生产线,每套密炼机生产线汇集路配备一个自动风量调节阀,与密炼线联动。

图1 橡胶混炼过程中VOCs治理工艺流程图

3.2 预处理系统（见表2）

表2 预处理系统参数

胶料混炼过程产生胶料粉尘,废气经除尘器后仍会有部分粉尘,为保证后续除臭效果,在除臭设备前增加旋流板洗涤塔（Φ2 600×6 000mm）,进一步去除粉尘。旋流塔中设有旋流塔板,其形状如风车叶片,当气流自下而上通过叶片时产生旋转和离心运动,喷淋液通过中间盲板均匀分配到每个叶片,形成薄液层,与旋转向上的气流形成旋转和离心效果,液滴包裹尘粒受到重力作用下落,而气体从排风口排出。

3.3 生物洗涤

生物洗涤塔（Φ2 600×6 000mm）采用液体吸收和生物处理的组合作用。臭气首先被液体吸收形成混合污水,再通过微生物的作用将其中的污染物降解。除臭系统参数见表3。

表3 除臭系统参数

1）原理：污染气体经过填料表面初期,污染气体与洗涤溶液充分接触并溶于其中,洗涤溶液中的微生物菌群以污染成分为营养源,在适宜的温度、湿度、pH值等条件下进行新陈代谢,污染成分被微生物吸附和降解,得到净化再生的洗涤溶液被重复使用。污染物去除的实质是以臭气作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用。

2）控制系统主要由继电器、接触器、仪器仪表等一系列配套的电气元件组成,目的是实现对水泵、风机、液位、温度以及一些附件的全自动控制,以保证整套除臭系统的正常运行。

a）水泵（流速44m3/h,扬尘16m,功率4kW）。运行时一用一备,一台故障时自动切换到另一台,保证喷淋系统不间断运行。水泵设有低液位保护,当液位低于一定值时水泵开启,直至液位高于一定值时自动关闭。

b）液位控制。水箱内安装有液位计,进水管、排水管均设有电动阀门。当液位低于一定值时进水阀开启,到达一定值时关闭；生物水箱排水阀在pH高于或低于一定值时开启,排至一定液位时关闭。

c）温度控制。水箱内安装有加热器和热电阻,当温度低于一定值时加热器开启,加热到一定温度时加热器关闭,以保证设备在冬季的正常运行。

3.4 低温等离子

低 温 等 离 子 箱 （4 500mm×2 000mm×1 800mm）,其工作原理是施加一个外加电源,当外加电压达到气体的放电电压时,气体被击穿,产生包括电子、离子、原子和自由基在内的混合体。利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。

3.5 治理效果

经治理后VOCs质量浓度小于10mg/m3,既达到了环保部门要求,也达到了《工业企业挥发性有机物控制排放标准》（DB12/524－14）见表4。

表4 工业企业挥发性有机物控制排放标准

4 结语

橡胶混炼加装VOCs处理系统后,设备整体处理效果达到90%以上。挥发性有机物的治理对我国的大气质量改善有着很大的意义。本文在VOCs治理技术中的创新,为国内输送带行业的技术改造提供了参考。

参考文献：

［1］ 刘刚.盛国英.等.香港大气中有毒挥发性有机物研究［J］.环境化学,2009,19（1）：61－66.

［2］ 蒋卉.挥发性有机物的控制技术及其发展［J］.资源开发与市场,2006,22（4）：316－317.

［3］ 罗荣书.工业挥发性有机物的防治技术［J］.自然科学文摘版,2016（1）：124.

［4］ 吴祺.挥发性有机物污染［J］.化学教学,2001（7）：17－18.