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.

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%,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VOCs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、光催化等,有机废气的处理技术对比见表1.

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、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.

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.

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.

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.

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.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.

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200oC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800oC以上,使其中的VOCs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VOCs废气,转换成小风量、高浓度的废气;沸石转轮吸附VOCs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-印刷行业企业有机废气的治理提供一个可靠有效的参考.

5、结语

沸石转轮浓缩&蓄热式燃烧处理工艺将沸石附法和蓄热式燃烧法串联使用,继承了双方的优点又避免了各自的不足,特别适用于印刷行业低浓度、大风量有机废气的治理,该方法技术成熟、安全可靠、处理效率高、投资运行成本低,有机废气经治理后可稳定达标排放,可作为有效的挥发性有机物污染控制技术进行推广