摘要：以天津顶正印刷包材有限公司为实例,探讨了采用吸附并催化燃烧的方法处理印刷包装材料行业的有机废气。结果表明：经过该方法的处理,使得苯减少量大于96%,甲苯减少量大于98%,二甲苯减少量大于99%,臭气减少量大于92%,效果明显。
1引言
随着社会的发展,物质文明和生活水平的提高,环境保护意识的增强,有机废气的排放造成的环境污染及其对人体健康的严重危害越来越成为各级政府和民众关注的焦点。在工业生产以及日常生活中会产生各种各样的有机废气,这些有机废气不仅会造成大气污染,危害人体健康,而且还会造成资源的浪费。如在塑料印刷过程中,随着油墨的干燥会排放出大量的混合溶剂废气；覆膜过程中会排出大量的乙酸乙酯等废气。有机废气是有毒、有害的气体,它的释放在空气中不仅会造成严重的环境污染,而且人体若长期接触或吸入,将会给神经系统及造血功能带来严重危害,甚至引发癌变及其他严重疾病直至死亡［1］。
通常有机废气指甲醛、苯、甲苯、二甲苯等苯系物、丙酮丁酮、乙酸乙酯、油雾、糠醛、苯乙烯、丙烯酸、树脂、添加剂、漆雾、天那水等含碳氢氧等有机物。
有机废气一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有机溶剂、处理难度大的特点。有机废气的处理方法主要有两类:一类是回收法,另一类是消除法。回收法主要有炭吸附、变压吸附、吸收法、冷凝法及膜分离技术；一般回收法是通过物理方法,改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机废气。消除法有直接燃烧、热氧化、催化燃烧、生物氧化、等离子体法、紫外光催化氧化法及其集成技术；消除法主要是通过化学或生化反应,用热、光、催化剂和微生物将有机废气转变成为CO2和水等无毒害的无机小分子化合物［2］。
吸附法是利用某些具有吸附能力的物质如活性炭、硅胶、沸石分子筛、活性氧化铝等吸附有害成分而达到消除有害污染的目的。吸附法适用于几乎所有的废气,一般是中低浓度的废气；吸附效果取决于吸附剂性质、废气种类和吸附系统的操作温度、湿度、压力等因素,具有去除效率高的优点,从而使其成为去除废气较为常用的方法,但存在投资后运行费用较高且有产生二次污染的缺陷。
燃烧法是消除法中的一种,是利用有机废气易燃烧性质进行处理的。其中直接燃烧法,又称火焰燃烧法,它是把可燃的有机废气当作燃料来燃烧的一种方法。该法适合处理高浓度有机废气,燃烧温度控制在1100℃以上,去除效率达95％以上。催化燃烧法处理有机废气的原理是利用废气中污染物可以燃烧的特性,将污染物中含碳氢的化合物经活性炭吸附浓缩后,在催化剂和较低温度下进行氧化分解,使其转化为二氧化碳和水蒸气,再经过吸收等净化措施,将有害气体彻底转化为无害气体的一种净化方法。
2案例中有机废气的排放现状
天津顶正印刷包材有限公司属于印刷包装材料行业,主要生产方便面盖材、卷材、日化自立袋、蒸/水煮袋、瓶/水标等产品,年设计生产能力27万R/S。该行业能源消耗高,使用和排放了有毒有害物质,有机废气排放量较高。
印刷包装行业有机废气的排放主要是在印刷过程中产生的,所以对于重点区域――印刷车间的废气排放进行调查和监测,得到其有机废气的排放情况,见表1~表3。
根据现场实际调查厂区东侧印刷一车间有机废气排放污染源现状为印刷一车间有机废气排放污染源没有处理装置;印刷一车间有机废气排放污染源有2个排放口属于有组织排放,3个排放口属于无组织排放;印刷一车间有机废气排放污染源所有排放口均超标排放;依据排放废气的实际现状,印刷一车间总处理量为131568m3/h。
3催化燃烧法处理有机废气的过程
3.1处理思路
本处理方法是依据“有机废气用蜂窝状活性炭吸附浓缩-脱附再生-催化燃烧的工艺流程”而设计的,采取单气路工作方式,由四个活性炭吸附床,一个催化燃烧床（辅之低压风机、阀门等构成）。其工作流程是:将有机废气经预处理除去粉尘、颗粒状物质后,送入蜂窝状活性炭吸附床吸附,当吸附达到饱和时,停止吸附操作,该炭床再用热空气流将有机物从蜂窝状活性炭上脱附下来使其再生,热空气流携带有机废气进入催化燃烧床自行燃烧,以CO2与H2O排出。在解吸脱附时,本吸附床停止吸附工作。
当有机废气的浓度达到2000×10-6以上时,废气在催化床内可维持自然,不用外加热。燃烧后的尾气一部分排往大气,一部分送往吸附床,用于蜂窝状活性炭的脱附再生。这样可以满足燃烧和脱附所需热能,从而大大节省能耗。该工程既适合于连续工作,也适合于间断工况下使用。
当某个吸附床吸附饱和需要脱附再生时,PLC程序自动切换到备用吸附床进行吸附工作,这样,可以保证生产需要的连续性。吸附风机有变频器进行自行调节。单台吸附器每次脱付需要4~5h。
燃烧法处理有机废气的工艺流程见图1。
注:1.吸附床；2.催化燃烧室;3.脱附风机；4.补冷风机
3.2设计规模的确定
根据实际处理风量,处理63548m2/h风量为2台吸附设备,共用1套脱附催化解析装置；处理28080m2/h风量为1台吸附设备；处理40000m2/h风量为1台吸附设备；活性炭的再生采用催化燃烧脱附。排气温度为29.1~47.0℃；进气浓度为TVOC(150~620)×10-6,按平均浓度400×10-6计；净化效率为蜂窝状活性炭吸附能力≥95%；贵金属催化剂催化效率≥98%；有机废气净化率≥98%；烟囱排放高度为20m；排放浓度为净化后废气排放浓度及排放速率达到《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中的新污染源的二级排放要求（甲苯≤40mg/m3,非甲烷总烃≤120等）；净化设备阻力≤1200Pa（表4）。
4有机废气处理效果
催化燃烧治理废气净化效率高,且不会产生二次污染,项目实施后其净化效率为苯>96%,甲苯>98,二甲苯>99%,臭气>92%。
注:该净化效率经中国环境科学研究院大气环境研究所检测。
原标题：印刷包装材料行业利用催化燃烧法处理有机废气的案例研究
