天津印刷行业有机废气治理工程实践

2018-05-16刘文蓉张熹肖

资源节约与环保 2018年4期

刘文蓉张熹肖雪

（1天津环科环境咨询有限公司天津 300457 2天津经济技术开发区环境保护局天津 300457 3天津环科环境咨询有限公司天津 300191）

引言

印刷废气是在生产过程中使用溶剂型油墨、稀释剂挥发形成的，含有大量苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物（VOCs）。挥发性有机物会造成严重的大气光化学污染，引起温室效应，造成极大的环境危害，对农作物、人体健康均造成严重损害[1]。据统计，我国包装印刷行业使用的溶剂型油墨，含有50%～60%的挥发性组分，加上调整油墨粘度所需的稀释剂，印制品干燥时，油墨所散发的挥发性组分的总含量占70%～80%[1]，控制印刷过程中挥发性有机物的排放是印刷企业减排工作中的重点。

1 印刷行业VOGs治理技术概述

目前，我国针对挥发性有机废气的主流治理技术主要包括吸附法、吸收法、燃烧法、冷凝法、生物法、低温等离子体法、UV光催化等，有机废气的处理技术对比见表l。结合印刷企业有机废气的特点，单一的处理工艺很难达到有效治理废气的目标，一般工程设计单位会根据有机废气特征，在确保尾气达标的前提下，尽可能采用成熟可靠、处理效率高的处理工艺或者联合处理工艺，达到治理目的[2]。

表1 有机废气治理工艺比较

2 方案设计

为达到国家及天津市环保目标，针对自身印刷废气大风量、低浓度、含多种有机成分的特点，天津某印刷企业有机废气治理技术的设计思路为吸附脱附-燃烧法联合处理工艺。下文针对吸附剂、脱附剂、燃烧方式的选取进行简要分析。

2.1 吸附剂选择

气体吸附分离成功与否，极大程度上依赖于吸附剂的性能，因此选择吸附剂是确定吸附操作的首要问题。工业上常用的吸附剂有：硅胶、活性炭、活性氧化铝、分子筛等，其中活性炭是应用最广泛的吸附剂，沸石材料是一种安全高效吸脱附材料，两者吸附特性对比情况见表2。

表2 吸附剂对比

由此可知，沸石克服了活性炭不能高温脱附和不适合高湿度的弊端，是一种替代传统活性炭的安全高效吸脱附材料。

2.2 脱附剂选择

选择空气作为脱附剂，首先气源不需要外购，其次，由于空气中含有氧，可以为后续燃烧提供氧原料。因此，只要控制好有机物浓度在爆炸下限内，选择空气作为脱附剂是经济实惠、安全可靠的选择。

2.3 燃烧技术选择

燃烧法是利用有机气相污染物易燃烧的性质，由于燃烧，可以使废气变成无机小分子，这种方法包括催化燃烧法和直接燃烧法两类[3]。催化燃烧采用催化剂代替火焰，优点是操作温度低，但是催化剂容易中毒失活，更换催化剂费用昂贵。直接燃烧法工艺简单、燃烧彻底，但能耗大，目前陶瓷蓄热体的合理利用可以降低能耗，减少运行成本。

3 工艺介绍

沸石转轮浓缩-蓄热式燃烧处理工艺主要由沸石转轮浓缩（吸附区域、脱附区域、冷却区域）、脱附系统、蓄热式燃烧系统（RTO炉体、陶瓷蓄热体、燃烧系统等）及控制系统等部分组成。

图1 沸石转轮-蓄热式燃烧技术工艺流程

吸附脱附：沸石分子筛转轮吸附浓缩系统利用吸附-脱附-冷却这一连续性过程，对VOCs废气进行吸附浓缩，沸石分子筛转轮分为吸附区、脱附区和冷却区三个功能区域。废气进入沸石分子筛转轮的吸附区，VOCs被沸石分子筛吸附除去，被净化后排出。吸附在分子筛转轮中的VOCs，在脱附区经过约200℃小风量的热风处理而被脱附、浓缩。再生后的沸石分子筛转轮在冷却区被冷却，如此反复。

蓄热式燃烧：脱附后的高浓度小风量废气进入RTO处理系统，首先进入RTO蓄热室A的陶瓷介质层，陶瓷释放热量，温度降低，而有机废气吸收热量，温度升高，废气离开蓄热室后以较高的温度进入氧化室。在氧化室中，有机废气由燃烧器加热升温至设定的氧化温度800℃以上，使其中的VOC分解成二氧化碳和水后排放。

废气流经蓄热室A升温后进入氧化室氧化，净化后的高温气体离开氧化室，进入蓄热室B，释放热量，降温排出，而蓄热室B吸收大量热量后升温，同时清扫蓄热室C。循环完成后，进气与出气阀门进行一次切换，进入下一个循环，废气由蓄热室B进入，蓄热室C排出，清扫蓄热室A。如此交替。由于废气已在蓄热室内预热，燃料耗量大为减少，运行成本大大降低。

4 运行效果

根据该厂的实际运行情况来看，该治理工艺性能稳定、操作简单、安全可靠、无二次污染、设备占地面积小。特有的沸石材料保证转轮装置的高吸、脱附效率，使原本大风量、低浓度的VOC废气，转换成小风量、高浓度的废气；沸石转轮吸附VOC所产生的压降极低，大大减少风机电力能耗；沸石转轮浓缩倍数达到20-30倍，大大缩小焚烧设备规格，降低投资和运行成本；高去除率的转轮设计保证经过转轮浓缩后的排放废气，可达到国家排放标准；RTO与直接燃烧相比具有可充分利用热能，能耗小的显著特点；处理效率高，最终产物为无害的CO2和H2O，因此无二次污染问题。该治理设施可为其他印刷行业企业有机废气的治理提供一个可靠有效的参考。