本文通過實(shí)際案例介紹了DMF＆甲苯串聯(lián)回收工藝在紡織涂層工業(yè)有機(jī)廢氣治理中的應(yīng)用，該工藝處理效率高，回收的DMF和甲苯可回用生產(chǎn)，對該類廢氣治理具有很好的借鑒作用。
紡織染整工業(yè)是中國具有國際競爭力的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)群體，而涂層技術(shù)則是在紡織后整理中新發(fā)展起來的一種加工技術(shù)，主要是在織物表面(基布)均勻地涂敷一層或多層高分子成膜物(涂層劑)，使其產(chǎn)生不同功能的一種表面加工技術(shù)。由于它既能賦予織物各種功能以及獨(dú)特的風(fēng)格手感和外觀，又能大大提高產(chǎn)品的附加值，其效果也是一般印染整理很難達(dá)到的。因此，在當(dāng)今的國際市場上涂層產(chǎn)品層出不窮，被廣泛應(yīng)用于服裝、箱包、汽車、家具、裝飾等領(lǐng)域，產(chǎn)量逐年上升。但是，涂層工業(yè)的發(fā)展帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題，特別是廢氣污染問題。涂層工業(yè)膠水中一般含有50%～80%的有機(jī)溶劑，在烘干過程中，這些溶劑揮發(fā)直接排放到空氣中，對環(huán)境造成巨大污染。
1、織物涂層工藝
織物涂層生產(chǎn)工藝可分為濕法涂層和干法涂層。涂層方式要根據(jù)產(chǎn)品要求和所用涂層劑的特性來選擇，不同的涂層劑又對應(yīng)不同的溶劑組成。濕法涂層生產(chǎn)工藝是將不同類型的基布經(jīng)聚氨酯涂層劑涂刷或浸漬后，在溶液中凝固形成連續(xù)的微孔結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過磨毛或壓花、軋光等后加工工序制成勝似真皮的產(chǎn)品。濕法涂層工藝產(chǎn)生的主要污染物為物料中使用的溶劑DMF。
干法涂層生產(chǎn)工藝又分為直接涂層和轉(zhuǎn)移涂層生產(chǎn)工藝。干法直接涂層生產(chǎn)工藝是將涂層劑溶于水或有機(jī)溶劑中，添加一定的助劑制成涂層漿，用涂布器直接均勻地涂布于織物上，然后加熱烘干、焙烘使水分和溶劑蒸發(fā)，涂層劑在織物表面通過自身的凝聚力或樹脂的交聯(lián)作用，行成堅(jiān)韌的薄膜。干法轉(zhuǎn)移涂層生產(chǎn)工藝是先以涂層漿涂布于經(jīng)有機(jī)硅處理過的轉(zhuǎn)移紙，而后與基布疊合，在很低張力下經(jīng)烘干、扎平和冷卻，然后使轉(zhuǎn)移紙和涂層織物分離。干法涂層工藝產(chǎn)生的主要污染物為物料中使用的溶劑，主要為DMF、甲苯、丁酮等，主要通過調(diào)膠、涂膠/浸膠、烘干工序進(jìn)入廢氣，經(jīng)廢氣處理裝置處理后排放。
2、治理方法
紡織涂層工業(yè)生產(chǎn)中使用的DMF、甲苯、丁酮等有機(jī)溶劑，由于較易揮發(fā)、回收困難，大部分隨著廢氣一起排入環(huán)境中。因此，這類有機(jī)廢氣的治理一直是國內(nèi)外環(huán)境保護(hù)的難點(diǎn)之一?，F(xiàn)有的涂層廢氣治理技術(shù)主要包括水噴淋法、活性炭吸附法、冷凝回收法和燃燒法等。冷凝回收法一般采用噴淋塔或填料塔，以水為吸收劑來吸收廢氣中的有機(jī)溶劑，該方法技術(shù)上比較成熟，回收效率穩(wěn)定可靠，而且有一定的經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)測算治理回收收益大致能夠抵消運(yùn)行費(fèi)用或稍有結(jié)余。但對于水溶性差的甲苯、丁酮等有機(jī)物去除效率較差，主要應(yīng)用于DMF廢氣的治理?；钚蕴课椒òㄎ絻艋蜔崦撛偕Ｎ絻艋^程是將有機(jī)廢氣由排風(fēng)機(jī)送入吸附床，有機(jī)廢氣在吸附床被吸附而使氣體得到凈化，凈化后的氣體排向大氣即完成凈化過程。該法工藝成熟、效果可靠，易于回收有機(jī)溶劑，因此被廣泛用于涂層行業(yè)甲苯、丁酮、乙酸乙酯等有機(jī)廢氣的治理。但在實(shí)際治理過程中，由于氣量較大，活性炭再生困難等問題，一般活性炭在吸附飽和后采用直接送危廢處置單位焚燒處理的方式，運(yùn)行費(fèi)用較高，一般企業(yè)難以承受。冷凝回收法是將廢氣直接冷凝或吸附濃縮后冷凝，冷凝液經(jīng)分離回收有價(jià)值的有機(jī)物。該法投資大能耗高、運(yùn)行費(fèi)用大，因此無特殊需要，目前一般不采用此法。燃燒法分為直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法利用燃?xì)饣蛉加偷容o助燃料燃燒放出的熱量將混合廢氣加熱到一定溫度(700～800℃)，駐留一定的時(shí)間，使可燃的有機(jī)廢氣燃燒，該法工藝簡單、設(shè)備投資少，但能耗大，運(yùn)行成本高。催化燃燒法將廢氣加熱到200～300~C經(jīng)過催化床燃燒，達(dá)到凈化目的。該法能耗低、凈化率高、無二次污染、工藝簡單、操作方便。但無論是直接燃燒和催化燃燒都無法對有機(jī)溶劑進(jìn)行回收，造成資源浪費(fèi)。
近幾年來，國家和地方相繼頒布和制定了一系列有機(jī)污染物治理方面的政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的涂層廢氣治理技術(shù)很難達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的要求。本文以吳江某涂層企業(yè)為例，淺析DMF&甲苯串聯(lián)回收工藝在紡織涂層工業(yè)有機(jī)廢氣治理中的應(yīng)用。該法針對企業(yè)所產(chǎn)生有機(jī)廢氣的特性，采用水噴淋+活性炭吸附聯(lián)合處理工藝，工藝簡單、成熟，處理效率高，經(jīng)濟(jì)合理。
3、應(yīng)用案例
該涂層企業(yè)采用干法直接涂層生產(chǎn)工藝，設(shè)置3條生產(chǎn)線，產(chǎn)量約為20萬m/t，DMF用量500kg/d，甲苯2400kg/d，耗電1104kwh/d，耗水15t/d，蒸汽14t/d。廢氣產(chǎn)生源主要為樹脂及溶劑配料、涂覆、烘干等過程中有機(jī)溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的廢氣，主要成分為DMF和甲苯，根據(jù)其有機(jī)廢氣特性和企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)狀況，選用水噴淋+活性炭吸附工藝進(jìn)行處理。首先利用DMF具有親水基團(tuán)，極易溶于水，而甲苯不溶于水的特性，采用高效四循環(huán)水噴淋吸收工藝將DMF回收，待精餾加工后回用生產(chǎn)，然后利用高效專用活性炭對甲苯的強(qiáng)吸附特性，低溫吸附甲苯，將廢氣處理達(dá)標(biāo)后排放，活性炭吸附飽和后，利用活性炭高溫下優(yōu)良的脫附性能，將甲苯從活性炭中解析出來，使活性炭再生，脫附液經(jīng)冷凝、水液分離后可得純甲苯，直接回用生產(chǎn)。該套廢氣處理系統(tǒng)DMF、甲苯去除效率可達(dá)98%以上，DMF、甲苯排放達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。工藝流程如圖1所示。
圖1工藝流程圖
Fig1Processt
此系統(tǒng)工藝流程主要分為兩部分：水噴淋吸收流程和活性炭吸附流程。
水噴淋吸收流程：車間排出的DMF&甲苯混合生產(chǎn)廢氣經(jīng)過濾、冷卻后，經(jīng)回收風(fēng)車送入水洗塔底部然后上升，首先經(jīng)孑L板均風(fēng)器對氣體進(jìn)行均風(fēng)，與上端下淋的水形成氣液吸收，并完成對DMF的初步吸收和進(jìn)一步降溫，該部分循環(huán)液為高濃度循環(huán)液，回收液濃度一般控制在16%～22%之間，在DMF水溶液達(dá)到排放濃度要求時(shí)，將該DMF水溶液排入DMF儲罐進(jìn)行后續(xù)的蒸餾提純，同時(shí)將二級中循環(huán)液補(bǔ)入一級內(nèi)循環(huán)液儲池。經(jīng)降溫后的氣體體積流率減少，以利提高后續(xù)填料層對DMF的吸收。含有DMF的氣體繼續(xù)上升至二級中循環(huán)填料層，在該填料層將去除大部分氣體中的DMF。二級循環(huán)的吸收液經(jīng)集液器收集到二級中循環(huán)液儲池，該循環(huán)液在一級內(nèi)循環(huán)液被外排后等量補(bǔ)充到一級內(nèi)循環(huán)液儲池中。同時(shí)補(bǔ)入等量的三級外循環(huán)液。經(jīng)二級中循環(huán)填料層吸收后，氣體繼續(xù)上升至三級外循環(huán)填料層，將經(jīng)二級中循環(huán)液吸收后的DMF氣體中殘留的DMF做進(jìn)一步收集，三級外循環(huán)的吸收液經(jīng)集液器收集到三級外循環(huán)液儲池，該循環(huán)液在二級中循環(huán)液補(bǔ)充到一級內(nèi)循環(huán)液儲池中后等量補(bǔ)充到二級中循環(huán)液儲池中。經(jīng)三級循環(huán)填料層吸收后，氣體繼續(xù)上升至四級循環(huán)填料層，將經(jīng)三級外循環(huán)液吸收后的DMF氣體中殘留的DMF基本全部收集，四級循環(huán)的吸收液經(jīng)集液器收集到四級循環(huán)液儲池，該循環(huán)液在三級循環(huán)液補(bǔ)充到二級循環(huán)液儲池中后等量補(bǔ)充到三級循環(huán)液儲池中。當(dāng)四級循環(huán)液儲池中液位高度低于1m時(shí)，通過繼電器自動開啟增壓泵，補(bǔ)入一定量的自來水或純水。氣體經(jīng)除霧器除霧后，進(jìn)入活性炭槽回收廢氣中的甲苯。
活性炭吸附流程：廢氣進(jìn)入炭槽后，甲苯于活性炭中逐漸積累，直到活性炭已不能使廢氣中的甲苯達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)(在線檢測，超標(biāo)報(bào)警提示)。此時(shí)停止吸附，進(jìn)人脫附階段，利用2K蒸汽將吸附于活性炭的甲苯解析脫附出來，含有甲苯的蒸汽與水混合物排出炭槽經(jīng)冷凝、水液分離得出甲苯，回用生產(chǎn)。該系統(tǒng)設(shè)置4套活性炭槽，輪流進(jìn)行吸附和脫附，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
根據(jù)該廠的實(shí)際運(yùn)行情況來看，該治理工藝可回收高價(jià)值的DMF和甲苯，正常運(yùn)行情況下每天可回收DMF水溶液2.38t，甲苯2.28t，每天節(jié)約成本1.萬元，扣除水、電、蒸汽消耗可實(shí)現(xiàn)每天1萬元以上的收益;消耗的工藝水少，每天只需15t循環(huán)吸收液補(bǔ)水，DMF吸收液可循環(huán)使用，無二次污染;采用高效四循環(huán)吸收工藝，含DMF廢氣經(jīng)四級循環(huán)液反復(fù)吸收，確保了回收效率;炭槽人氣風(fēng)管采用均風(fēng)導(dǎo)流板，炭槽底部更設(shè)三層均風(fēng)，確保炭槽內(nèi)活性炭全部能處于工作狀態(tài)，不留死角，也更安全高效，DMF和甲苯去除效率均可穩(wěn)定達(dá)到98%以上;同時(shí)，吸收塔內(nèi)置四級循環(huán)液儲池，減少了占地面積，并增加了尾氣排放高度。該處理工藝技術(shù)成熟，穩(wěn)定可靠，處理效率高，同時(shí)回收溶劑可實(shí)現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益。
4、結(jié)論
DMF&甲苯串聯(lián)回收工藝，結(jié)合了水噴淋吸收和活性炭吸附各自的優(yōu)點(diǎn)，避免了水噴淋吸收工藝只能處理易溶于水的有機(jī)廢氣，而無法處理不溶于水的有機(jī)廢氣的問題。同時(shí)，通過前置水噴淋減少了廢氣量，很好的解決了活性炭再生困難的問題，大大減少活性炭的更換費(fèi)用。目前，根據(jù)吳江區(qū)環(huán)保部門提供的統(tǒng)計(jì)資料顯示，區(qū)內(nèi)共有涂層企業(yè)275家，其中80%以上采用干法直接涂層工藝。但是，其配套的DMF和甲苯廢氣處理回收裝置大部分屬于早期產(chǎn)品，回收效率大約為60%～70%，無法滿足當(dāng)前的有機(jī)廢氣治理要求。DMF&甲苯串聯(lián)回收工藝對上述同類企業(yè)廢氣治理的技術(shù)改造提供了很好的工程實(shí)例參考。
