嘉園環保：PU革涂布生產廢氣的循環經濟

時間：2020-03-12 09:31

來源：中國水網

“綠色生態，和諧自然”是環境人的共同夢想，環境企業為綠色發展都貢獻著自身力量。在自身領域精專做強，這其中少不了企業的核心技術團隊的努力奉獻，晝夜拼搏。作為圈層企業技術專家開放長期發聲平臺，E20通過征文形式匯集多企業的核心技術特點、優勢以及與該技術匹配的經典案例，E20愿以企業為核心建立企業技術團隊專家庫，促進企業的技術優勢在實際項目中的應用以及該技術的發展方向和創新。后續E20旗下中國水網/中國固廢網/中國大氣網微信和網站，將持續發布此系列內容。今天特別發布嘉園環保股份有限公司的技術及案例。

1前言

涂布是將糊狀聚合物、熔融態聚合物或聚合物熔液涂布于紙、布、塑料薄膜上制得復合材料的方法，主要應用于紙張、超薄線路板、玻璃纖維布、透明薄膜等。本文所述主要針對涂布的細分產品產業：PU革涂布，PU產品主要應用在戶外服裝、箱包等，其生產的主要原料之一是聚氨脂樹脂，是最后形成合成革表層的主要成份。但在合成革生產時，需要采用大量的有機溶劑將這些樹脂溶成膠液進行涂布，這些溶劑包括DMF(二甲基甲酰胺)、TOL(甲苯)等。這些溶劑在生產過程中100%通過烘烤工段被蒸發，全部排放到大氣。不僅造成了資源的浪費，而且嚴重地污染了環境。

PU革的生產工藝有干法和濕法，干法生產工藝相對比較簡單、易操作，產品質量穩定，所以目前國內大量的廠家采用干法生產。在江蘇吳江、浙江溫州、廣東一帶是PU革涂布生產企業比較集中、密集的區域，基本都是采用干法生產工藝，因此，每天有大量的有機物排入大氣。這些廢氣中，主要含有DMF和甲苯有機溶劑，隨著國家對環保治理要求日漸提高，各地方政府出臺的地方標準排放要求越來越嚴格，原有沒有治理設施或者簡單的治理設施已經不能滿足現有新的治理目標，面臨停產風險。基于此情況，我司針對性的研發新的治理技術工藝，能夠有效地提高治理效率，滿足企業需求。實踐證明，采用本工藝對干法生產PU革產生的廢氣進行治理，不僅可以達到目前嚴格的排放要求，而且能夠資源回收、循環再利用，產生可觀的經濟效益。

2 基礎特性

涂布機一般本身已經帶有排風系統排風系統，生產線排氣具有以下主要特征：

2.1 含有的有機物特性

DMF在常溫常壓下為無色透明的液體、略帶氨味，化學名稱：N，N—二甲基甲酰胺。相對密度0.9445(25℃)，熔點-61℃，沸點152.8℃，在水中的溶解度約27%。爆炸極限下限2.2%。

甲苯沸點110.6℃, 溶點-95℃，密度0.8667，不溶于水，溶于多種有機溶劑。爆炸極限下限1.27%;飽和蒸汽壓80kPa(102.5℃)。

2.2 其他基礎屬性

生產線基本是標準化產品，每臺生產線廢氣基本相同，排放量約：10000m3/h

廢氣濃度：DMF:3500mg/m3，甲苯:1500mg/m3

排氣溫度：90~110℃

3 工藝技術

3.1工藝的理論基礎

為了提高廢氣的綜合治理效率，降低廢氣治理設備的運行費用，針對獨特的行業特性設計本工藝，主要的依據有：

DMF具有較高的沸點，直接采用活性炭吸附易造成活性炭失效，導致頻繁更換活性炭，增加運行費用;

DMF在水中具有一定量的溶解度，采用直接水溶液進行吸收，能夠將DMF去除，保證后端系統吸附劑性能;同時，采用多級分級吸收的方式，能夠確保去除率并獲得較高濃度的DMF水溶液;

從前端對廢氣中的DMF進行回收，而甲苯不溶于水中，使得廢氣中主要成份僅為甲苯，降低進入活性炭吸附器的廢氣濃度，降低活性炭的凈化負荷，同時采用二級活性炭系統，確保達到國家和地方新規、新排放標準。

3.2 工藝系統組成

根據有機物物性和廢氣源的基礎情況，回收裝置采用空冷換熱器、主風機、吸收塔、吸附罐、冷凝器、油水分離，精餾塔等設備組成，采用分級吸收液吸收塔完成對DMF的吸收，采用二級吸附、水蒸汽脫附工藝完成對甲苯的回收，采用精餾塔對吸收下來的DMF水溶液進行精餾，回收DMF。

具體工藝流程如圖所示。

工藝流程圖

3.3工藝操作流程

如圖所示，高溫廢氣首先通過空冷-過濾器①，將廢氣溫度降低，避免吸收液溫度持續上升，使得吸收效率下降并造成排氣帶液過多從而影響后端吸附系統性能;通過高壓離心風機作用進入填料吸收塔，DMF被吸收形成一定濃度的DMF混合液，儲存到一定量后送入精餾塔精餾，得到DMF成品;經過吸收塔去除DMF后的廢氣進入活性炭吸附罐進行甲苯吸附，系統設置三組吸附罐，廢氣先經過第一組進行一級吸附，然后進入第二組進行二級吸附后凈化排入大氣，第三組處于脫附再生狀態，每組吸附罐出口均設置濃度在線檢測儀，在測定值超過預設定值后切換各組吸附罐的工作狀態，一級吸附罐轉入再生脫附，二級吸附罐轉入一級吸附，上一狀態處于脫附再生的吸附罐則轉入一級吸附狀態，工作過程采用PLC控制，自動切換。

脫附再生采用低壓飽和蒸汽對吸附在活性炭上的甲苯進行解吸，解吸后的甲苯蒸汽混合汽通過冷凝器冷凝后經過油水分離器分離，得到純度很高的甲苯回收品直接作為生產原料使用。

脫附完成后采用熱空氣對吸附罐內的活性炭進行吹掃、干燥，恢復活性炭的吸附能力，備用下一循環吸附。

DMF水溶液采用精餾塔進行低壓精餾，屬于市場較為成熟的產品，本文不作詳細說明。

4 工藝技術的優點

4.1DMF屬于高沸點物質，其飽和蒸汽壓很低，吸附到活性炭上很難脫附下來，因此，很容易使活性炭失效，本工藝采用多級吸收塔能夠將DMF99.9%吸收下來，一方面保證了DMF的回收率，同時也保護活性炭吸附性能;

4.2多級吸收塔采用獨立吸收液池，能夠保證采出液池DMF液體濃度穩定，有利于精餾系統穩定運行;二級吸收液補充一級吸收液池，三級補充到二級，四級補充到三級，四級補充新吸收液，有效保證吸收液的吸收效率;

4.3采用二級活性炭吸附工藝，有效的保證了凈化效率，提高甲苯的回收率;

4.4節約能源：高溫廢氣通過空氣換熱，可用于再生罐活性炭烘干，也可用于涂層生產線烘箱熱能的補充，減少生產線耗能。涂布機通常是多生產線合并共用治理設施，排氣總管設置負壓傳感器，在機臺未同時生產時，可通過該傳感器與引風機連鎖變頻運行，降低電耗。

4.5操作簡單：采用自動控制系統運行，實現無人值守，減少人力成本。

4.6在企業密集區域，可采用集中精餾方式，減少設備投資成本。

5 工程案例

該工藝技術在江蘇某涂布重鎮已經投用多套裝置，以某絲綢整理廠投用工程實際運用所得數據進行驗證說明。

該廠共有涂層生產線4臺，單臺排風量10000m3/h，合計40000m3/h，尾氣排放溫度97℃。

自2投用以來，以廢氣進口濃度測算使用量計算回收率，DMF和甲苯回收率穩定維持在95%以上，回收品均返回工廠制膠回用，品質穩定。

該設施投用以來，以每天生產時間12小時，每月生產26天，有機溶劑以市場價格估算，DMF 4000元/噸、甲苯5000元/噸計算，每月回收品價值：25.49萬元，估算年回收品價值：305.88萬元。在產能充足的情況，解決了環保排放問題，同時減少了較大的原料投入，具有環保和經濟雙效益。

附凈化數據檢測：

該項目投產后，連續檢測一周，數據下表：

后續季度性階段性抽查檢測，數據未出現波動，保持較高凈化率。

6 總結

該工藝技術應用效果與設計計算數據未出現明顯偏差，凈化率和回收率都比市場上的同類環保設備提高較多，裝置投入使用后運行情況優良，具有較高應用推廣價值和市場競爭力。

而對于部分建廠較早，安裝場地受限、公用工程配套不足等局限，導致該工藝設施無法實施，我司同樣研發了對應的治理設施來滿足達標治理和節能減排，后續可繼續分享。

本文作者

康志杰，高級工程師;2000年畢業于福州大學化學工程與工藝專業，學士學位。2004年開始至今，16年的有機廢氣治理從業經驗，屬于較早一批該行業的從業者，目前就職于嘉園環保有限公司。

從業期歷任設計工程師、工藝工程師、研發工程師、項目經理等崗位，在化工、制藥、涂料、機械噴涂、包裝印刷等行業具有較多的工程項目成功案例。期間獲批多項治理設備、工藝技術專利，含4項發明專利。在國內刊物上發表多篇相關論文，2017年參編化學工業出版社出版的《揮發性有機物污染控制工程》(李守信主編，蘇建華馬德剛副主編)。