橡膠制品硫化廢氣的收集及處理探討

摘要：結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及相關(guān)產(chǎn)污系數(shù)給出了某企業(yè)株膠硫化過(guò)程有機(jī)廢氣產(chǎn)生童計(jì)算的過(guò)程，探討了采用“冷凝器+洗滌塔+干式過(guò)濾器+光催化氧化+活性炭吸附”組合處理工藝處理硫化廢氣的可行性。以供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：橡膠硫化;廢氣處理;光催化氧化;活性炭吸附

中圖分類(lèi)號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）22-0121-04

1 引言

橡膠制品以橡膠為基本原料，加入炭黑、促進(jìn)劑、防老劑等配合劑和骨架材料，經(jīng)過(guò)物理和化學(xué)加工而成。橡膠加工在煉膠、壓延、硫化等工序的高溫塑煉和氧化過(guò)程中，容易產(chǎn)生有害的物質(zhì)。橡膠廢氣均有較強(qiáng)烈的、難聞的異味，會(huì)對(duì)工廠周?chē)用竦慕】翟斐晌：Α?/p>

以某橡膠制品有限公司為例，對(duì)硫化過(guò)程廢氣源強(qiáng)的確定、廢氣的收集及處理等全過(guò)程進(jìn)行了分析，從而給出處理此類(lèi)廢氣合理的技術(shù)方案。

2 硫化廢氣產(chǎn)生情況分析

某企業(yè)橡膠產(chǎn)品使用主要原料為氯丁混煉膠、三元乙丙混煉膠及氫化丁腈混煉膠，企業(yè)年工作300d，三班制每班8h工作制，其主要生產(chǎn)工藝過(guò)程見(jiàn)圖1。

該企業(yè)硫化罐分為4條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線設(shè)置6個(gè)硫化罐，硫化罐規(guī)格Φ400～1000mm不等、立式，設(shè)計(jì)壓力為2.25MPa。

廢氣收集分為兩部分：①待硫化罐內(nèi)硫化反應(yīng)結(jié)束、開(kāi)罐前3min左右打開(kāi)硫化罐連接密閉管道進(jìn)行廢氣收集，硫化罐蒸氣廢氣濃度最高，所占比例最大;②待硫化罐內(nèi)壓排盡后，打開(kāi)硫化罐，通過(guò)上方及側(cè)上方集氣罩收集，開(kāi)罐時(shí)間約為5min[4～9]。

該企業(yè)現(xiàn)有已存在同類(lèi)型硫化罐處于生產(chǎn)狀態(tài)，根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)硫化罐廢氣監(jiān)測(cè)情況，硫化過(guò)程的有機(jī)廢氣（以非甲烷總烴計(jì)）監(jiān)測(cè)的產(chǎn)生濃度情況見(jiàn)表1。

參考《橡膠制品工業(yè)工藝廢氣排放因子探討一以輪胎企業(yè)為例》[1]《橡膠制品生產(chǎn)過(guò)程中有機(jī)廢氣的排放系數(shù)》[2]《橡膠制品工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（征求意見(jiàn)稿）編制說(shuō)明》[3]等相關(guān)資料，硫化過(guò)程廢氣產(chǎn)生量按非甲烷總烴200mg/kg橡膠計(jì)。

結(jié)合現(xiàn)有硫化罐的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、相關(guān)產(chǎn)污系數(shù)核算情況，廢氣按照：0.20kg/t膠料進(jìn)行源強(qiáng)的估算。根據(jù)企業(yè)情況硫化罐混煉膠使用量為1128.93t/a，則硫化廢氣中非甲烷總烴產(chǎn)生量約為0.226t/a。

3 廢氣設(shè)計(jì)風(fēng)量

3.1 硫化罐蒸汽廢氣

額定風(fēng)量收集為可變風(fēng)量收集，即有罐體需要抽氣時(shí)風(fēng)機(jī)頻率調(diào)高，以3300m3/h風(fēng)量抽風(fēng)，沒(méi)有罐體需要抽氣時(shí)，不再抽空氣，根據(jù)現(xiàn)有硫化罐提供數(shù)據(jù)4條生產(chǎn)線平均每小時(shí)抽氣次數(shù)合計(jì)為18次，每次抽氣持續(xù)2min。

根據(jù)是否有罐體需要抽氣，由生產(chǎn)控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，PLC控制柜接到信號(hào)后，通過(guò)電控系統(tǒng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)僅在需要抽蒸汽的時(shí)候，以3300m3/h風(fēng)量抽氣，抽氣完畢后不再抽空氣。1h運(yùn)作時(shí)間36min，按照7200h/a，年運(yùn)行2592h。

3.2 硫化開(kāi)罐廢氣

根據(jù)前期檢測(cè)，這部分廢氣污染負(fù)荷較低，同時(shí)考慮工人生產(chǎn)操作環(huán)境，不再建造封閉隔間，采用集氣罩收集，在每個(gè)硫化罐側(cè)上方設(shè)置集氣罩，每條生產(chǎn)線配備6個(gè)集氣罩。

根據(jù)集氣罩設(shè)計(jì)要求，其截面積應(yīng)略大于收集污染源（即硫化罐）的截面積，為了不影響生產(chǎn)，集氣罩不能在硫化罐的正上方，而是設(shè)置在側(cè)上方，因此需要更大的截面積。綜合以上內(nèi)容，確定集氣罩截面積為1m2。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，集氣罩的截面流速應(yīng)在0.5～1m/s，此處污染負(fù)荷較低，選取0.5m/s，則其風(fēng)量為1800m3/h。

一條生產(chǎn)線同一時(shí)間只能有一個(gè)硫化罐開(kāi)罐，所以當(dāng)有1個(gè)硫化罐開(kāi)啟時(shí)，其對(duì)應(yīng)的集氣罩開(kāi)啟，另外5個(gè)集氣罩關(guān)閉。因此每條生產(chǎn)線開(kāi)罐時(shí)的風(fēng)量就是1800m3/h。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，每條生產(chǎn)線每小時(shí)平均開(kāi)罐次數(shù)為4.6次，每次開(kāi)罐集氣罩抽氣時(shí)間設(shè)置為5min。4條生產(chǎn)線總風(fēng)量為7200m3/h。

1h運(yùn)作時(shí)間23min，按照7200h/a，年運(yùn)行1656h。

3.3 合計(jì)風(fēng)量及廢氣產(chǎn)生情況

為應(yīng)對(duì)風(fēng)量和濃度波動(dòng)帶來(lái)的負(fù)荷變化，確保廢氣處理后穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，廢氣處理設(shè)備的處理能力按12000m3/h風(fēng)量規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)。風(fēng)量設(shè)置情況見(jiàn)表2。

根據(jù)建設(shè)單位實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果（表1中數(shù)據(jù)），密閉管道收集廢氣約占廢氣總量的68%，集氣罩收集廢氣量約為29%，剩余的3%無(wú)組織排放。企業(yè)24臺(tái)硫化罐廢氣產(chǎn)生情況詳見(jiàn)表3。

4 廢氣處理措施

4.1 常見(jiàn)單一廢氣處理工藝

有機(jī)廢氣污染物種類(lèi)繁多，特性各異，因此相應(yīng)采用的治理方法也各不相同。常見(jiàn)的廢氣治理技術(shù)方法有：冷凝法、吸收法、吸附法、生物法、燃燒法、光催化氧化法等;近年來(lái)還發(fā)展出一些新的技術(shù)工藝，如：膜分離法、低溫等離子法等。

4.2 常見(jiàn)組合工藝

目前工業(yè)應(yīng)用中某一種技術(shù)單獨(dú)使用難以滿足要求，通常會(huì)使用幾種方法的組合工藝。針對(duì)不同種類(lèi)，不同特點(diǎn)的廢氣形成了以下幾種常見(jiàn)廢氣治理工藝。

（1）以醫(yī)藥、特殊化工行業(yè)為代表的有機(jī)溶劑廢氣，具有濃度高、成分單一、使用量大、并有回收價(jià)值等特點(diǎn)，通常采用活性炭吸附十冷凝回收工藝。

（2）以汽車(chē)、造船、家具等行業(yè)為代表的噴漆廢氣，具有風(fēng)量大，濃度中等且波動(dòng)大，成分復(fù)雜等特點(diǎn)，通常采用吸附脫附濃縮+燃燒法處理。具體又分為底漆涂裝、烘干工段采用沸石轉(zhuǎn)輪+RTO;外漆、晾干等工段采用活性炭吸附+RCO工藝。

（3）以橡膠、機(jī)電等行業(yè)為代表的廢氣，具有風(fēng)量大，濃度低，含粉塵和硫化物等，通常采用預(yù)處理（過(guò)濾或洗滌）+光催化+活性炭吸附工藝。

（4）以垃圾處理站、廢水處理廠為代表的惡臭廢氣，具有臭氣濃度高、含硫化物、芳烴類(lèi)化合物較多等特點(diǎn)，通常采用生物法處理。

4.3 采用廢氣處理工藝情況

企業(yè)設(shè)置“冷凝器+洗滌塔+干式過(guò)濾器+光催化氧化+活性炭吸附”裝置去除密煉、開(kāi)煉、擠出壓延和硫化過(guò)程產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，主要污染物為非甲烷總烴等。廢氣收集后經(jīng)冷凝器、洗滌塔、干式過(guò)濾器、光催化氧化、活性炭吸附處理，尾氣通過(guò)15m高排氣筒排放，具體流程見(jiàn)圖2。

企業(yè)有機(jī)廢氣處理裝置具體參數(shù)見(jiàn)表4。

廢氣處理方案采用了冷凝、吸收（洗滌塔）、光催化氧化、活性炭吸附多種廢氣治理工藝。這樣多種原理工藝的組合，避免了單一處理工藝僅能針對(duì)某類(lèi)污染物或具備某一相同性質(zhì)的污染物的缺點(diǎn)，使系統(tǒng)在處理復(fù)雜組分廢氣過(guò)程中能保持較高的凈化效率。

根據(jù)《某橡膠廠年產(chǎn)有機(jī)硅膠制品500t、橡膠制品30t、塑料制品500t新建項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)報(bào)告》，某橡膠廠橡膠密煉、開(kāi)煉和硅橡膠開(kāi)煉、二次硫化工序產(chǎn)生廢氣經(jīng)“水噴淋+UV光解十活性炭吸附”處理后通過(guò)1根15m高排氣筒排放，具體檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)可知，水噴淋+UV光解十活性炭吸附對(duì)非甲烷總烴去除效率為89.2%～93.7%。廢氣處理措施對(duì)硫化廢氣設(shè)計(jì)處理效率按照90%考慮，經(jīng)過(guò)處理后的廢氣排放濃度為0.88mg/m3。

根據(jù)《橡膠制品工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27632-2011）表5[4]，輪胎企業(yè)及其他制品企業(yè)煉膠、硫化裝置非甲烷總烴基準(zhǔn)排氣量為2000m3/t膠，該企業(yè)使用1128.93t膠，基準(zhǔn)排氣量為225.8萬(wàn)m3。根據(jù)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)氣量2342.9萬(wàn)m3，企業(yè)實(shí)際排氣量超過(guò)膠料基準(zhǔn)排氣量，須按公式將實(shí)測(cè)大氣污染物濃度換算成大氣污染物基準(zhǔn)氣量排放濃度，并以大氣污染物基準(zhǔn)氣量排放濃度作為判定排放是否達(dá)標(biāo)的依據(jù)。大氣污染物基準(zhǔn)排氣量排放濃度換算公式為：

式（1）中：ρ基為大氣污染物基準(zhǔn)排氣量下的排放濃度mg/m3;Q總為排氣總量，m3;Yi為膠料消耗量，t;Qi基為單位膠料的基準(zhǔn)排氣量，m3/t;ρ實(shí)為實(shí)測(cè)大氣污染物濃度，mg/m3。

根據(jù)計(jì)算，排氣筒排放非甲烷總烴基準(zhǔn)排氣量下的排放濃度為0.83×（2342.9÷225.8）≈8.6mg/m3，折算后的排放濃度滿足《橡膠制品工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27632-2011）表5中10mg/m3排放限值的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及相關(guān)產(chǎn)污系數(shù)給出了某企業(yè)硫化過(guò)程有機(jī)廢氣產(chǎn)生量計(jì)算的過(guò)程。

（2）硫化過(guò)程廢氣的氣量及處理措施的選擇要結(jié)合硫化廢氣產(chǎn)生規(guī)律進(jìn)行設(shè)置，本文給出的“冷凝器+洗滌塔+干式過(guò)濾器+光催化氧化十活性炭吸附”組合處理工藝，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算及同類(lèi)案例分析，該處理工藝處理效率高，處理后廢氣濃度經(jīng)過(guò)折算后滿足《橡膠制品工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27632-2011）標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（3）組合處理工藝避免了單一處理工藝僅能針對(duì)某類(lèi)污染物或具備某一相同性質(zhì)的污染物的缺點(diǎn)，使系統(tǒng)在處理復(fù)雜組分廢氣過(guò)程中能保持較高的凈化效率。

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可以采用萬(wàn)川環(huán)保噴淋+催化燃燒對(duì)橡膠廢氣進(jìn)行處理。橡膠硫化煙氣危害比較大，廢氣成分含有惡臭物質(zhì)，并隨著風(fēng)向遠(yuǎn)距離飄飄逸，在空氣中停留時(shí)間長(zhǎng)；因此，需要進(jìn)行有效收集并做凈化處理，以確保企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行良好及改善車(chē)間及廠區(qū)環(huán)境、達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求。