淺談涂料行業(yè)VOCs的源頭控制及末端治理技術

張明劍(上海賾羽環(huán)保技術有限公司，上海 201102)

1 概述

涂料行業(yè)是我國國民經濟的支柱產業(yè)之一，受益于工業(yè)和民用兩方面的需求拉動，2015年我國涂料產量有望達到1200萬噸。但涂料的生產和使用過程，需要使用大量有機溶劑，這些有機溶劑會揮發(fā)到大氣中，對人體健康及生存環(huán)境造成不利影響。

2 涂料行業(yè)VOCs的特點

涂料行業(yè)的廢氣，氣量大，濃度高，含有的有機物種類多，通常含有芳烴化合物(甲苯、二甲苯)、酯類化合物(乙酸乙酯、乙酸丁酯)、酮類化合物(甲乙酮、環(huán)己酮)、醇類化合物等有機物[1]。

3 涂料行業(yè)VOCs的產污環(huán)節(jié)

1.生產過程:加料、混合、攪拌、研磨和灌裝等生產工序，均存在有機溶劑的揮發(fā)。

2.輔助環(huán)節(jié):(1)溶劑儲存:常用的大批量溶劑均儲存在儲罐中，由于儲罐的“大小呼吸”也會伴有溶劑的揮發(fā)；(2)設備清洗:涂料生產完成后，需要使用有機溶劑對生產設備進行清洗，清洗溶劑的使用造成了相應組分的揮發(fā)；(3)設備泄露:將儲罐中的有機樹脂和溶劑通過管道輸送到固定缸的過程中，管道、閥門、輸送泵和法蘭組成的輸送系統(tǒng)各連接處由于密封性不夠造成廢氣的無組織排放。

4 源頭控制

直接控制涂料產品中VOCs含量，形成從用途管控、配方設計、毒性替代、使用監(jiān)管等VOCs減排一體化戰(zhàn)略[2]。具體措施如下:

4.1 開發(fā)低揮發(fā)性涂料

作為污染比較嚴重的溶劑型涂料，其VOCs排放量已經受到了來自國內外法規(guī)的限制，實現涂料的高固含化、無溶劑化、水性化是減少環(huán)境污染，實現環(huán)境友好的重要途徑[3]。主要包括如下四種:(1)粉末涂料:粉末涂料是一種新型的不含溶劑，100%固體粉末狀涂料，它是以微細粉末的狀態(tài)存在的，具有無害、高效率、節(jié)省資源和環(huán)保等特點；(2)水性涂料:以水作為溶劑或者分散介質的涂料。由于用水替代了傳統(tǒng)的有機溶劑，故可降低VOCs對環(huán)境的影響；(3)UV涂料:全稱聚氨酯紫外光固化涂料，它不含有揮發(fā)性有機化合物，具有固化速度快，對環(huán)境污染小的特點；(4)高固體分涂料:固體組份在65%-85%的涂料，大大減少有機溶劑的使用量，進而降低VOCs的產生量。

4.2 設備改進

4.2.1 儲運環(huán)節(jié):在儲罐上加裝平衡管，降低槽罐車加料和卸料過程以及儲罐正常呼吸導致溶劑揮發(fā)的量；儲罐排空管需導入末端處理系統(tǒng)中(加裝阻火器)，避免直接排放。

4.2.2 生產環(huán)節(jié):(1)加料過程:盡可能采用管道輸送加料的方式；提高加料過程的密閉性，減少溶劑的揮發(fā)量；對于無法完全密閉的設備，應配套安裝收集管道，通過控制敞開處微負壓的方式對揮發(fā)的廢氣進行收集，同時盡可能減少物料的損失。(2)生產、儲存過程:生產過程建議采用自動化控制系統(tǒng)，確保生產設備除投料和采樣外均保持密閉狀態(tài)；儲存有溶劑的容器(包括中間轉移容器)需加蓋子密閉，投料口、攪拌處和混合處不能保證密閉的地方需加裝收集罩；生產用釜的排空管需導入末端處理系統(tǒng)中，避免直接排放。(3)研磨過程:設置獨立的密閉區(qū)域用于研磨，通過整體換風的方式對廢氣進行收集。(4)灌裝過程:通過加裝圍擋裝置，減少灌裝過程擴散的體積，降低溶劑的揮發(fā)量。

4.2.3 清洗環(huán)節(jié):設置專門的圍擋區(qū)域用于設備的清洗，并對清洗設備區(qū)域加裝收集管道，減少清洗溶劑的無組織散發(fā)；清洗溶劑盡可能用管道輸送的方式加入到清洗設備中；清洗后的溶劑盡可能回收利用。

4.3 加強運營管理

定期對管道的連接點和閥門等單元進行泄露檢測，并做好記錄；定期對泵、閥等設備進行維護保養(yǎng)。

5 末端治理技術

涂料行業(yè)廢氣通常為大風量、低VOCs濃度的廢氣[4]。建議采用管道收集除塵+沸石轉輪+RTO或管道收集除塵+吸附濃縮+冷凝回收液體的方式進行凈化處理。

5.1 沸石轉輪濃縮+RTO凈化工藝

凈化裝置中的沸石采用轉輪濃縮的方式對排放氣體進行處理達標后排放，并設計通過閥門切換進行熱氣體再生，再生后的濃縮氣體進入后續(xù)的RTO裝置凈化后再排放。

5.2 吸附濃縮+冷凝回收凈化工藝

系統(tǒng)包括預處理系統(tǒng)(包括待處理氣體的過濾)、吸附器系統(tǒng)(兩臺并聯吸附器、管路切換程控閥門)、熱風循環(huán)解析回收系統(tǒng)(循環(huán)風機、導熱油加熱系統(tǒng)，冷凝系統(tǒng)等)，溶劑系統(tǒng)(儲罐，排液閥門等)，主氣流風機，輔助系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)等。

采用低風阻的活性炭固定床吸附凈化裝置對排放氣體進行處理達標排放，并設計通過閥門切換進行熱氣體再生，再生后的濃縮氣體經冷凝后回收，可作為清洗溶劑回收使用。

6 結語

本文通過對涂料行業(yè)VOCs的特點及產生環(huán)節(jié)進行分析，探討了涂料行業(yè)VOCs的污染防治策略，以及相應的源頭控制與末端治理技術，以期能有效提供涂料行業(yè)的VOCs防治水平，減少VOCs排放，最終改善大氣環(huán)境質量。

[1]涂偉萍,程建華.涂料生產與涂裝過程中廢氣排放與治理[J].中國涂料.2013,28(2):19-24.

[2]朱領地.涂料清潔生產工藝[M].北京:化學工業(yè)出版社，2005.

[3]魏巍,王書肖,郝吉明.中國涂料應用過程揮發(fā)性有機物的排放計算及未來發(fā)展趨勢預測[J].環(huán)境科學.2009,30(10):19-24.2809-2815.

[4]楊猿德.涂料涂裝行業(yè)VOC減排淺析[J].中國涂料.2014,29(8):2-4.