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理想方案的摸索
目前,VOCs末端治理技术除了活性炭吸附脱附技术、燃烧技术外,还有低温等离子、光降解、生物降解等,低温等离子、光降解和生物降解技术在软包装凹印行业还没有实际的使用案例。对比之下,活性炭吸附脱附技术和燃烧技术有应用案例。就我公司使用的活性炭吸附脱附技术而言,随着废气处理的要求越来越高,国家环保政策的力度逐渐加强,该技术的废气净化率逐渐无法满足我公司的要求,于是我公司就对比较主流的VOCs治理技术进行了对比(结果如表1所示)。我们认为最理想的VOCs治理方案应该具备设备投资运营成本最低、安全性更高、无二次污染物和回收效率高等特点。综合比较之后,我们最终选择了沸石轮转浓缩+冷凝技术,经过一段时间的使用,达到了不错的治理效果。
1.沸石轮转浓缩+冷凝技术工艺原理及使用效果
沸石转轮浓缩+冷凝技术采用国际先进转轮浓缩技术,结合废气冷凝回收技术,将吸附技术和冷凝回收技术有机结合,产品集成度高,可将成分单一、回收价值高、大风量、中高浓度的有机废气经过吸附→脱附→冷凝过程回收为高价值的溶剂,变废为宝,实现资源再利用。
(1)工艺原理
有机废气经预处理和初步冷凝回收后,进入浓缩转轮结构,浓缩转轮的核心是蜂巢状转轮,是一种特殊的吸附材料—疏水性沸石,沸石对VOCs具有较高的吸附能力。沸石吸附VOCs后将干净气体排放至大气,被吸附的VOCs由脱附区利用高温脱附,脱附的气体为高浓度低流量浓缩废气,此浓缩废气再导入冷凝系统冷凝,可实现液态溶剂的回收。
(2)使用效果
目前,我公司在凹印机上使用沸石转轮浓缩+冷凝设备。经分析,我公司凹印生产线的废气主要成分含有乙酸乙酯、乙酸正丁(丙)酯,异丙醇等,废气风量为40000m³/h,废气浓度为800~1000mg/m³。处理后结果:出风口废气浓度<50mg/m³,废气处理效率≥95%。
通过计算,采用沸石转轮浓缩+冷凝设备回收溶剂的综合成本约为5元/kg,即回收每公斤溶剂的综合花费(运行费用+治理系统折旧费用)约5元,回收溶剂的成本依种类不同有所不同,取平均成本约为6元/kg,而VOCs排污收费将不低于8元/kg。相比之下,沸石转轮浓缩+冷凝技术具有明显的经济效益和社会效益。
2.技术优势
(1)安全性
①沸石轮转吸附为物理过程,不会发生危险的化学反应。
②废气处理过程一般是在常温或者低温及常压状态下自动运行。
③废气处理过程中没有产生火源的可能,设备内部结构也具备阻燃功能。
④自动化水平高,操作简单,在目前各种有机废气治理技术中最为安全。
(2)环保性
①VOCs冷凝后变成液态溶剂后被回收,无需进行任何后处理即可直接使用。
②回收过程无二次污染,不产生废水、废气和固废,真正做到零排放。
③废气处理后的排放指标达到国家排放标准要求。
(3)增效性
①吸附、脱附率高,使原本高风量、低浓度的VOCs废气,转换成低风量、高浓度的废气,废气浓度浓缩倍数可达10~20倍,大大缩小了后处理设备的规格,运行成本更低。而且回收得到的高纯度有机溶剂可达到生产所需品质,可直接循环利用到生产中,降低生产成本,获得较好的投资回报率。
②设备占地面积小,自动化程度高,人员需要少。
③沸石转轮吸附VOCs所产生的压降极低,可大大减少电力能耗。
④最大限度兼顾环境效益、经济效益和社会效益,使企业对环保的投入能够得到经济效益和社会效益的双重回报,有助于增强企业的相对竞争力。
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