嘉园环保：PU革涂布生产废气的循环经济

时间：2020-03-12 09:31

来源：中国水网

“绿色生态，和谐自然”是环境人的共同梦想，环境企业为绿色发展都贡献着自身力量。在自身领域精专做强，这其中少不了企业的核心技术团队的努力奉献，昼夜拼搏。作为圈层企业技术专家开放长期发声平台，E20通过征文形式汇集多企业的核心技术特点、优势以及与该技术匹配的经典案例，E20愿以企业为核心建立企业技术团队专家库，促进企业的技术优势在实际项目中的应用以及该技术的发展方向和创新。后续E20旗下中国水网/中国固废网/中国大气网微信和网站，将持续发布此系列内容。今天特别发布嘉园环保股份有限公司的技术及案例。

1前言

涂布是将糊状聚合物、熔融态聚合物或聚合物熔液涂布于纸、布、塑料薄膜上制得复合材料的方法，主要应用于纸张、超薄线路板、玻璃纤维布、透明薄膜等。本文所述主要针对涂布的细分产品产业：PU革涂布，PU产品主要应用在户外服装、箱包等，其生产的主要原料之一是聚氨脂树脂，是最后形成合成革表层的主要成份。但在合成革生产时，需要采用大量的有机溶剂将这些树脂溶成胶液进行涂布，这些溶剂包括DMF(二甲基甲酰胺)、TOL(甲苯)等。这些溶剂在生产过程中100%通过烘烤工段被蒸发，全部排放到大气。不仅造成了资源的浪费，而且严重地污染了环境。

PU革的生产工艺有干法和湿法，干法生产工艺相对比较简单、易操作，产品质量稳定，所以目前国内大量的厂家采用干法生产。在江苏吴江、浙江温州、广东一带是PU革涂布生产企业比较集中、密集的区域，基本都是采用干法生产工艺，因此，每天有大量的有机物排入大气。这些废气中，主要含有DMF和甲苯有机溶剂，随着国家对环保治理要求日渐提高，各地方政府出台的地方标准排放要求越来越严格，原有没有治理设施或者简单的治理设施已经不能满足现有新的治理目标，面临停产风险。基于此情况，我司针对性的研发新的治理技术工艺，能够有效地提高治理效率，满足企业需求。实践证明，采用本工艺对干法生产PU革产生的废气进行治理，不仅可以达到目前严格的排放要求，而且能够资源回收、循环再利用，产生可观的经济效益。

2 基础特性

涂布机一般本身已经带有排风系统排风系统，生产线排气具有以下主要特征：

2.1 含有的有机物特性

DMF在常温常压下为无色透明的液体、略带氨味，化学名称：N，N—二甲基甲酰胺。相对密度0.9445(25℃)，熔点-61℃，沸点152.8℃，在水中的溶解度约27%。爆炸极限下限2.2%。

甲苯沸点110.6℃, 溶点-95℃，密度0.8667，不溶于水，溶于多种有机溶剂。爆炸极限下限1.27%;饱和蒸汽压80kPa(102.5℃)。

2.2 其他基础属性

生产线基本是标准化产品，每台生产线废气基本相同，排放量约：10000m3/h

废气浓度：DMF:3500mg/m3，甲苯:1500mg/m3

排气温度：90~110℃

3 工艺技术

3.1工艺的理论基础

为了提高废气的综合治理效率，降低废气治理设备的运行费用，针对独特的行业特性设计本工艺，主要的依据有：

DMF具有较高的沸点，直接采用活性炭吸附易造成活性炭失效，导致频繁更换活性炭，增加运行费用;

DMF在水中具有一定量的溶解度，采用直接水溶液进行吸收，能够将DMF去除，保证后端系统吸附剂性能;同时，采用多级分级吸收的方式，能够确保去除率并获得较高浓度的DMF水溶液;

从前端对废气中的DMF进行回收，而甲苯不溶于水中，使得废气中主要成份仅为甲苯，降低进入活性炭吸附器的废气浓度，降低活性炭的净化负荷，同时采用二级活性炭系统，确保达到国家和地方新规、新排放标准。

3.2 工艺系统组成

根据有机物物性和废气源的基础情况，回收装置采用空冷换热器、主风机、吸收塔、吸附罐、冷凝器、油水分离，精馏塔等设备组成，采用分级吸收液吸收塔完成对DMF的吸收，采用二级吸附、水蒸汽脱附工艺完成对甲苯的回收，采用精馏塔对吸收下来的DMF水溶液进行精馏，回收DMF。

具体工艺流程如图所示。

工艺流程图

3.3工艺操作流程

如图所示，高温废气首先通过空冷-过滤器①，将废气温度降低，避免吸收液温度持续上升，使得吸收效率下降并造成排气带液过多从而影响后端吸附系统性能;通过高压离心风机作用进入填料吸收塔，DMF被吸收形成一定浓度的DMF混合液，储存到一定量后送入精馏塔精馏，得到DMF成品;经过吸收塔去除DMF后的废气进入活性炭吸附罐进行甲苯吸附，系统设置三组吸附罐，废气先经过第一组进行一级吸附，然后进入第二组进行二级吸附后净化排入大气，第三组处于脱附再生状态，每组吸附罐出口均设置浓度在线检测仪，在测定值超过预设定值后切换各组吸附罐的工作状态，一级吸附罐转入再生脱附，二级吸附罐转入一级吸附，上一状态处于脱附再生的吸附罐则转入一级吸附状态，工作过程采用PLC控制，自动切换。

脱附再生采用低压饱和蒸汽对吸附在活性炭上的甲苯进行解吸，解吸后的甲苯蒸汽混合汽通过冷凝器冷凝后经过油水分离器分离，得到纯度很高的甲苯回收品直接作为生产原料使用。

脱附完成后采用热空气对吸附罐内的活性炭进行吹扫、干燥，恢复活性炭的吸附能力，备用下一循环吸附。

DMF水溶液采用精馏塔进行低压精馏，属于市场较为成熟的产品，本文不作详细说明。

4 工艺技术的优点

4.1DMF属于高沸点物质，其饱和蒸汽压很低，吸附到活性炭上很难脱附下来，因此，很容易使活性炭失效，本工艺采用多级吸收塔能够将DMF99.9%吸收下来，一方面保证了DMF的回收率，同时也保护活性炭吸附性能;

4.2多级吸收塔采用独立吸收液池，能够保证采出液池DMF液体浓度稳定，有利于精馏系统稳定运行;二级吸收液补充一级吸收液池，三级补充到二级，四级补充到三级，四级补充新吸收液，有效保证吸收液的吸收效率;

4.3采用二级活性炭吸附工艺，有效的保证了净化效率，提高甲苯的回收率;

4.4节约能源：高温废气通过空气换热，可用于再生罐活性炭烘干，也可用于涂层生产线烘箱热能的补充，减少生产线耗能。涂布机通常是多生产线合并共用治理设施，排气总管设置负压传感器，在机台未同时生产时，可通过该传感器与引风机连锁变频运行，降低电耗。

4.5操作简单：采用自动控制系统运行，实现无人值守，减少人力成本。

4.6在企业密集区域，可采用集中精馏方式，减少设备投资成本。

5 工程案例

该工艺技术在江苏某涂布重镇已经投用多套装置，以某丝绸整理厂投用工程实际运用所得数据进行验证说明。

该厂共有涂层生产线4台，单台排风量10000m3/h，合计40000m3/h，尾气排放温度97℃。

自2投用以来，以废气进口浓度测算使用量计算回收率，DMF和甲苯回收率稳定维持在95%以上，回收品均返回工厂制胶回用，品质稳定。

该设施投用以来，以每天生产时间12小时，每月生产26天，有机溶剂以市场价格估算，DMF 4000元/吨、甲苯5000元/吨计算，每月回收品价值：25.49万元，估算年回收品价值：305.88万元。在产能充足的情况，解决了环保排放问题，同时减少了较大的原料投入，具有环保和经济双效益。

附净化数据检测：

该项目投产后，连续检测一周，数据下表：

后续季度性阶段性抽查检测，数据未出现波动，保持较高净化率。

6 总结

该工艺技术应用效果与设计计算数据未出现明显偏差，净化率和回收率都比市场上的同类环保设备提高较多，装置投入使用后运行情况优良，具有较高应用推广价值和市场竞争力。

而对于部分建厂较早，安装场地受限、公用工程配套不足等局限，导致该工艺设施无法实施，我司同样研发了对应的治理设施来满足达标治理和节能减排，后续可继续分享。

本文作者

康志杰，高级工程师;2000年毕业于福州大学化学工程与工艺专业，学士学位。2004年开始至今，16年的有机废气治理从业经验，属于较早一批该行业的从业者，目前就职于嘉园环保有限公司。

从业期历任设计工程师、工艺工程师、研发工程师、项目经理等岗位，在化工、制药、涂料、机械喷涂、包装印刷等行业具有较多的工程项目成功案例。期间获批多项治理设备、工艺技术专利，含4项发明专利。在国内刊物上发表多篇相关论文，2017年参编化学工业出版社出版的《挥发性有机物污染控制工程》(李守信主编，苏建华马德刚副主编)。