纺织涂层工业有机废气治理工艺研究

摘要：本文通过实际案例介绍了DMF＆甲苯串联回收工艺在纺织涂层工业有机废气治理中的应用，该工艺处理效率高，回收的DMF和甲苯可回用生产，对该类废气治理具有很好的借鉴作用。

纺织染整工业是中国最具有国际竞争力的优势产业群体，而涂层技术则是在纺织后整理中新发展起来的一种加工技术，主要是在织物表面(基布)均匀地涂敷一层或多层高分子成膜物(涂层剂)，使其产生不同功能的一种表面加工技术。由于它既能赋予织物各种功能以及独特的风格手感和外观，又能大大提高产品的附加值，其效果也是一般印染整理很难达到的。因此，在当今的国际市场上涂层产品层出不穷，被广泛应用于服装、箱包、汽车、家具、装饰等领域，产量逐年上升。但是，涂层工业的发展带来了严重的环境问题，特别是废气污染问题。涂层工业胶水中一般含有50%～80%的有机溶剂，在烘干过程中，这些溶剂挥发直接排放到空气中，对环境造成巨大污染。

1织物涂层工艺

织物涂层生产工艺可分为湿法涂层和干法涂层。涂层方式要根据产品要求和所用涂层剂的特性来选择，不同的涂层剂又对应不同的溶剂组成。湿法涂层生产工艺是将不同类型的基布经聚氨酯涂层剂涂刷或浸渍后，在溶液中凝固形成连续的微孔结构，再经过磨毛或压花、轧光等后加工工序制成胜似真皮的产品。湿法涂层工艺产生的主要污染物为物料中使用的溶剂DMF。

干法涂层生产工艺又分为直接涂层和转移涂层生产工艺。干法直接涂层生产工艺是将涂层剂溶于水或有机溶剂中，添加一定的助剂制成涂层浆，用涂布器直接均匀地涂布于织物上，然后加热烘干、焙烘使水分和溶剂蒸发，涂层剂在织物表面通过自身的凝聚力或树脂的交联作用，行成坚韧的薄膜。干法转移涂层生产工艺是先以涂层浆涂布于经有机硅处理过的转移纸，而后与基布叠合，在很低张力下经烘干、扎平和冷却，然后使转移纸和涂层织物分离。干法涂层工艺产生的主要污染物为物料中使用的溶剂，主要为DMF、甲苯、丁酮等，主要通过调胶、涂胶/浸胶、烘干工序进入废气，经废气处理装置处理后排放。

2治理方法

纺织涂层工业生产中使用的DMF、甲苯、丁酮等有机溶剂，由于较易挥发、回收困难，大部分随着废气一起排入环境中。因此，这类有机废气的治理一直是国内外环境保护的难点之一。现有的涂层废气治理技术主要包括水喷淋法、活性炭吸附法、冷凝回收法和燃烧法等。冷凝回收法一般采用喷淋塔或填料塔，以水为吸收剂来吸收废气中的有机溶剂，该方法技术上比较成熟，回收效率稳定可靠，而且有一定的经济效益，经测算治理回收收益大致能够抵消运行费用或稍有结余。但对于水溶性差的甲苯、丁酮等有机物去除效率较差，主要应用于DMF废气的治理。活性炭吸附法包括吸附净化和热脱再生。吸附净化过程是将有机废气由排风机送入吸附床，有机废气在吸附床被吸附而使气体得到净化，净化后的气体排向大气即完成净化过程。该法工艺成熟、效果可靠，易于回收有机溶剂，因此被广泛用于涂层行业甲苯、丁酮、乙酸乙酯等有机废气的治理。但在实际治理过程中，由于气量较大，活性炭再生困难等问题，一般活性炭在吸附饱和后采用直接送危废处置单位焚烧处理的方式，运行费用较高，一般企业难以承受。冷凝回收法是将废气直接冷凝或吸附浓缩后冷凝，冷凝液经分离回收有价值的有机物。该法投资大能耗高、运行费用大，因此无特殊需要，目前一般不采用此法。燃烧法分为直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧放出的热量将混合废气加热到一定温度(700～800℃)，驻留一定的时间，使可燃的有机废气燃烧，该法工艺简单、设备投资少，但能耗大，运行成本高。催化燃烧法将废气加热到200～300~C经过催化床燃烧，达到净化目的。该法能耗低、净化率高、无二次污染、工艺简单、操作方便。但无论是直接燃烧和催化燃烧都无法对有机溶剂进行回收，造成资源浪费。

近几年来，国家和地方相继颁布和制定了一系列有机污染物治理方面的政策、法规和标准，现有的涂层废气治理技术很难达到最新标准的要求。本文以吴江某涂层企业为例，浅析DMF&甲苯串联回收工艺在纺织涂层工业有机废气治理中的应用。该法针对企业所产生有机废气的特性，采用水喷淋+活性炭吸附联合处理工艺，工艺简单、成熟，处理效率高，经济合理。

3应用案例

该涂层企业采用干法直接涂层生产工艺，设置3条生产线，产量约为20万m/t，DMF用量500kg/d，甲苯2400kg/d，耗电1104kwh/d，耗水15t/d，蒸汽14t/d。废气产生源主要为树脂及溶剂配料、涂覆、烘干等过程中有机溶剂挥发产生的废气，主要成分为DMF和甲苯，根据其有机废气特性和企业的实际生产状况，选用水喷淋+活性炭吸附工艺进行处理。首先利用DMF具有亲水基团，极易溶于水，而甲苯不溶于水的特性，采用高效四循环水喷淋吸收工艺将DMF回收，待精馏加工后回用生产，然后利用高效专用活性炭对甲苯的强吸附特性，低温吸附甲苯，将废气处理达标后排放，活性炭吸附饱和后，利用活性炭高温下优良的脱附性能，将甲苯从活性炭中解析出来，使活性炭再生，脱附液经冷凝、水液分离后可得纯甲苯，直接回用生产。该套废气处理系统DMF、甲苯去除效率可达98%以上，DMF、甲苯排放达到相应排放标准要求。工艺流程如图1所示。

图1工艺流程图

Fig1Processt

此系统工艺流程主要分为两部分：水喷淋吸收流程和活性炭吸附流程。

水喷淋吸收流程：车间排出的DMF&甲苯混合生产废气经过滤、冷却后，经回收风车送入水洗塔底部然后上升，首先经孑L板均风器对气体进行均风，与上端下淋的水形成气液吸收，并完成对DMF的初步吸收和进一步降温，该部分循环液为高浓度循环液，回收液浓度一般控制在16%～22%之间，在DMF水溶液达到排放浓度要求时，将该DMF水溶液排入DMF储罐进行后续的蒸馏提纯，同时将二级中循环液补入一级内循环液储池。经降温后的气体体积流率减少，以利提高后续填料层对DMF的吸收。含有DMF的气体继续上升至二级中循环填料层，在该填料层将去除大部分气体中的DMF。二级循环的吸收液经集液器收集到二级中循环液储池，该循环液在一级内循环液被外排后等量补充到一级内循环液储池中。同时补入等量的三级外循环液。经二级中循环填料层吸收后，气体继续上升至三级外循环填料层，将经二级中循环液吸收后的DMF气体中残留的DMF做进一步收集，三级外循环的吸收液经集液器收集到三级外循环液储池，该循环液在二级中循环液补充到一级内循环液储池中后等量补充到二级中循环液储池中。经三级循环填料层吸收后，气体继续上升至四级循环填料层，将经三级外循环液吸收后的DMF气体中残留的DMF基本全部收集，四级循环的吸收液经集液器收集到四级循环液储池，该循环液在三级循环液补充到二级循环液储池中后等量补充到三级循环液储池中。当四级循环液储池中液位高度低于1m时，通过继电器自动开启增压泵，补入一定量的自来水或纯水。最后气体经除雾器除雾后，进入活性炭槽回收废气中的甲苯。

活性炭吸附流程：废气进入炭槽后，甲苯于活性炭中逐渐积累，直到活性炭已不能使废气中的甲苯达到排放标准(在线检测，超标报警提示)。此时停止吸附，进人脱附阶段，利用2K蒸汽将吸附于活性炭的甲苯解析脱附出来，含有甲苯的蒸汽与水混合物排出炭槽经冷凝、水液分离得出甲苯，回用生产。该系统设置4套活性炭槽，轮流进行吸附和脱附，保证生产的连续性。

根据该厂的实际运行情况来看，该治理工艺可回收高价值的DMF和甲苯，正常运行情况下每天可回收DMF水溶液2.38t，甲苯2.28t，每天节约成本1.万元，扣除水、电、蒸汽消耗可实现每天1万元以上的收益;消耗的工艺水少，每天只需15t循环吸收液补水，DMF吸收液可循环使用，无二次污染;采用高效四循环吸收工艺，含DMF废气经四级循环液反复吸收，确保了回收效率;炭槽人气风管采用均风导流板，炭槽底部更设三层均风，确保炭槽内活性炭全部能处于工作状态，不留死角，也更安全高效，DMF和甲苯去除效率均可稳定达到98%以上;同时，吸收塔内置四级循环液储池，减少了占地面积，并增加了尾气排放高度。该处理工艺技术成熟，稳定可靠，处理效率高，同时回收溶剂可实现一定的经济效益。

4结论

DMF&甲苯串联回收工艺，结合了水喷淋吸收和活性炭吸附各自的优点，避免了水喷淋吸收工艺只能处理易溶于水的有机废气，而无法处理不溶于水的有机废气的问题。同时，通过前置水喷淋减少了废气量，很好的解决了活性炭再生困难的问题，大大减少活性炭的更换费用。目前，根据吴江区环保部门提供的统计资料显示，区内共有涂层企业275家，其中80%以上采用干法直接涂层工艺。但是，其配套的DMF和甲苯废气处理回收装置大部分属于早期产品，回收效率大约为60%～70%，无法满足当前的有机废气治理要求。DMF&甲苯串联回收工艺对上述同类企业废气治理的技术改造提供了很好的工程实例参考。