天津印刷行業有機廢氣治理工程實踐

劉文蓉張 熹肖 雪

（1天津環科環境咨詢有限公司 天津 300457 2天津經濟技術開發區環境保護局 天津 300457 3天津環科環境咨詢有限公司 天津 300191）

引言

印刷廢氣是在生產過程中使用溶劑型油墨、稀釋劑揮發形成的，含有大量苯、甲苯、二甲苯等揮發性有機物（VOCs）。揮發性有機物會造成嚴重的大氣光化學污染，引起溫室效應，造成極大的環境危害，對農作物、人體健康均造成嚴重損害[1]。據統計，我國包裝印刷行業使用的溶劑型油墨，含有50%～60%的揮發性組分，加上調整油墨粘度所需的稀釋劑，印制品干燥時，油墨所散發的揮發性組分的總含量占70%～80%[1]，控制印刷過程中揮發性有機物的排放是印刷企業減排工作中的重點。

1 印刷行業VOGs治理技術概述

目前，我國針對揮發性有機廢氣的主流治理技術主要包括吸附法、吸收法、燃燒法、冷凝法、生物法、低溫等離子體法、UV光催化等，有機廢氣的處理技術對比見表l。結合印刷企業有機廢氣的特點，單一的處理工藝很難達到有效治理廢氣的目標，一般工程設計單位會根據有機廢氣特征，在確保尾氣達標的前提下，盡可能采用成熟可靠、處理效率高的處理工藝或者聯合處理工藝，達到治理目的[2]。

表1 有機廢氣治理工藝比較

2 方案設計

為達到國家及天津市環保目標，針對自身印刷廢氣大風量、低濃度、含多種有機成分的特點，天津某印刷企業有機廢氣治理技術的設計思路為吸附脫附-燃燒法聯合處理工藝。下文針對吸附劑、脫附劑、燃燒方式的選取進行簡要分析。

2.1 吸附劑選擇

氣體吸附分離成功與否，極大程度上依賴于吸附劑的性能，因此選擇吸附劑是確定吸附操作的首要問題。工業上常用的吸附劑有：硅膠、活性炭、活性氧化鋁、分子篩等，其中活性炭是應用最廣泛的吸附劑，沸石材料是一種安全高效吸脫附材料，兩者吸附特性對比情況見表2。

表2 吸附劑對比

由此可知，沸石克服了活性炭不能高溫脫附和不適合高濕度的弊端，是一種替代傳統活性炭的安全高效吸脫附材料。

2.2 脫附劑選擇

選擇空氣作為脫附劑，首先氣源不需要外購，其次，由于空氣中含有氧，可以為后續燃燒提供氧原料。因此，只要控制好有機物濃度在爆炸下限內，選擇空氣作為脫附劑是經濟實惠、安全可靠的選擇。

2.3 燃燒技術選擇

燃燒法是利用有機氣相污染物易燃燒的性質，由于燃燒，可以使廢氣變成無機小分子，這種方法包括催化燃燒法和直接燃燒法兩類[3]。催化燃燒采用催化劑代替火焰，優點是操作溫度低，但是催化劑容易中毒失活，更換催化劑費用昂貴。直接燃燒法工藝簡單、燃燒徹底，但能耗大，目前陶瓷蓄熱體的合理利用可以降低能耗，減少運行成本。

3 工藝介紹

沸石轉輪濃縮-蓄熱式燃燒處理工藝主要由沸石轉輪濃縮（吸附區域、脫附區域、冷卻區域）、脫附系統、蓄熱式燃燒系統（RTO爐體、陶瓷蓄熱體、燃燒系統等）及控制系統等部分組成。

圖1 沸石轉輪-蓄熱式燃燒技術工藝流程

吸附脫附：沸石分子篩轉輪吸附濃縮系統利用吸附-脫附-冷卻這一連續性過程，對VOCs廢氣進行吸附濃縮，沸石分子篩轉輪分為吸附區、脫附區和冷卻區三個功能區域。廢氣進入沸石分子篩轉輪的吸附區，VOCs被沸石分子篩吸附除去，被凈化后排出。吸附在分子篩轉輪中的VOCs，在脫附區經過約200℃小風量的熱風處理而被脫附、濃縮。再生后的沸石分子篩轉輪在冷卻區被冷卻，如此反復。

蓄熱式燃燒：脫附后的高濃度小風量廢氣進入RTO處理系統，首先進入RTO蓄熱室A的陶瓷介質層，陶瓷釋放熱量，溫度降低，而有機廢氣吸收熱量，溫度升高，廢氣離開蓄熱室后以較高的溫度進入氧化室。在氧化室中，有機廢氣由燃燒器加熱升溫至設定的氧化溫度800℃以上，使其中的VOC分解成二氧化碳和水后排放。

廢氣流經蓄熱室A升溫后進入氧化室氧化，凈化后的高溫氣體離開氧化室，進入蓄熱室B，釋放熱量，降溫排出，而蓄熱室B吸收大量熱量后升溫，同時清掃蓄熱室C。循環完成后，進氣與出氣閥門進行一次切換，進入下一個循環，廢氣由蓄熱室B進入，蓄熱室C排出，清掃蓄熱室A。如此交替。由于廢氣已在蓄熱室內預熱，燃料耗量大為減少，運行成本大大降低。

4 運行效果

根據該廠的實際運行情況來看，該治理工藝性能穩定、操作簡單、安全可靠、無二次污染、設備占地面積小。特有的沸石材料保證轉輪裝置的高吸、脫附效率，使原本大風量、低濃度的VOC廢氣，轉換成小風量、高濃度的廢氣；沸石轉輪吸附VOC所產生的壓降極低，大大減少風機電力能耗；沸石轉輪濃縮倍數達到20-30倍，大大縮小焚燒設備規格，降低投資和運行成本；高去除率的轉輪設計保證經過轉輪濃縮后的排放廢氣，可達到國家排放標準；RTO與直接燃燒相比具有可充分利用熱能，能耗小的顯著特點；處理效率高，最終產物為無害的CO2和H2O，因此無二次污染問題。該治理設施可為其他印刷行業企業有機廢氣的治理提供一個可靠有效的參考。

結語

沸石轉輪濃縮-蓄熱式燃燒處理工藝將沸石附法和蓄熱式燃燒法串聯使用，繼承了雙方的優點又避免了各自的不足，特別適用于印刷行業低濃度、大風量有機廢氣的治理，該方法技術成熟、安全可靠、處理效率高、投資運行成本低，有機廢氣經治理后可穩定達標排放，可作為有效的揮發性有機物污染控制技術進行推廣。

參考文獻

[1]黃清明,許鵬,包能勝,陳芳園,白文華.包裝印刷有機廢氣排放控制與治理研究[J].輕工機械,2009,27(03):103-106.

[2]徐波,崔靈豐,皇甫錚.低濃度、大風量有機廢氣治理工藝應用研究[J].化工時刊,2016,30(03):39-41.

[3]楊秀竹.對揮發性有機廢氣治理技術的研究[J].環境科學與管理,2016,41(09):96-100.