PU合成革行業揮發性有機物治理工程提升改造案例分析

林文勝

(三明市尤溪環境監測站，福建 三明 365100)

2019年三明市環境質量分析報告和2017年福建省排放源清單研究結果顯示，自2016年以來，尤溪縣O3-8h年均濃度(第90位百分數日最大8小時平均值，μg/m3)持續上升(表1)，臭氧污染日益凸顯，其中工業源排放的揮發性有機物(VOCs)占比達67.5%，對O3生成貢獻較大。

表1 2016—2019年尤溪縣O3-8h年均濃度

2017年，福建省環保廳印發《福建省重點行業揮發性有機物污染防治工作方案》，明確重點行業VOCs整治任務。2018年，福建省人民政府印發《福建省打贏藍天保衛戰三年行動計劃實施方案》，明確VOCs治理目標為“至2020年，排放總量較2015年下降10%以上”。尤溪城西合成革集控區5家合成革企業率先啟動VOCs治理工程提升改造，本文以其中一家PU合成革企業(以下簡稱某企業)VOCs治理工程提升改造為例，分析VOCs去除率、削減率、回收量及經濟效益等問題，提出可行的治理措施，使PU革行業得以實現可持續發展，實現節能減排目標。

1 某企業VOCs治理工藝概述

某企業現階段已建成3條濕法生產線年產1050萬m貝斯(底坯)、2條干法生產線年產833.3萬m合成革、DMF回收裝置等工程,主要原輔材料有聚氨酯樹脂、DMF、醋酸甲酯等。生產工藝產生的VOCs主要是經三段填料噴淋塔處理后排放。本文主要對干法廢氣回收噴淋塔及配料車間設施提升改造進行討論。

1.1 干法廢氣回收噴淋塔改造

干法生產線收集的廢氣包含涂臺廢氣和烘干廢氣。其中,烘干過程溫度高達100～170℃，大量有機溶劑揮發，廢氣中VOCs濃度高，排放量大，是合成革企業VOCs主要來源[1]。干法生產線產生的VOCs主要含DMF、甲苯、丁酮、醋酸甲酯等成分[2]，其沸點見表2。

表2 干法生產線VOCs主要成分及沸點

由表2可知，干法生產線產生的VOCs主要成分沸點均較高。企業本次改造采取在噴淋塔前端加裝旋風冷凝器的方式，先將高溫VOCs溫度降至約25℃，待大部分VOCs冷凝成液態，即得到含80%DMF的有機溶劑，此有機溶劑可直接回用于濕法車間配料，剩余含少量VOCs的廢氣再經三段填料噴淋塔處理后排放，可進一步減少污染物排放量。干法廢氣回收噴淋塔改造前后流程對比見圖1、圖2。

圖1 改造前VOCs治理工藝流程

圖2 改造后VOCs治理工藝流程

1.2 配料車間設施改造

配料車間基本整體密閉，除員工和物料出入口裝活動玻璃門外，配料產生的無組織廢氣用風機抽至噴淋塔處理。本次改造將6個配料桶全部替換成配料釜，二者配料過程主要區別見表3。

表3 配料桶與配料釜配料過程的主要區別

由表3可知，配料桶配料過程，人工敞開式裝卸料、集氣罩與配料桶之間的間隙會有部分VOCs逸出，難以收集，對車間工作環境造成極大污染；配料釜封閉配料可有效減少無組織廢氣排放，改善車間空氣質量。

2 某企業VOCs治理工程提升改造成效

某企業于2018年12月、2019年7月委托廈門金雀檢測技術有限公司分別對改造前后干法1#、2#噴淋塔廢氣及配料間內6個點位(配料桶(釜)外1米)無組織廢氣開展監測，分析結果如下。

2.1 干法廢氣回收噴淋塔改造效果分析

干法廢氣回收噴淋塔改造前后廢氣監測結果(均值)對比見表4，廢氣中各特征污染物去除率對比見圖3，削減量及削減率見表5。

表4 企業干法廢氣回收噴淋塔改造前后廢氣監測結果對比

圖3 企業干法廢氣回收噴淋塔改造前后特征污染物去除率對比

表5 各特征污染物削減量及削減率(按100%負荷折算)

2.1.1 環境效益分析

由表4、圖3可知，在干法廢氣噴淋塔前端加裝旋風冷凝器后，各特征污染物排放濃度進一步降低，排放量進一步減小。其中，廢氣中非甲烷總烴去除率提高約25%；甲苯去除率提高約40%；DMF與水混溶，雖去除率(均在99%以上)提高不明顯，但增加冷凝工序后，可提前回收大部分DMF(約77%)，使廢氣中DMF濃度顯著降低，在后續廢氣噴淋處理工序中，將有效減少噴淋用水量，經計算，每套設備噴淋廢水產生量減少約1584t/a，有效減少了廢水產生量。

由表5可知，改造前后按100%負荷折算，廢氣中DMF排放量凈削減1.858t/a，削減率89.97%；甲苯排放量凈削減0.0497t/a，削減率97.3%；非甲烷總烴排放量凈削減16.09t/a，削減率66.54%。即每套設備VOCs(含DMF、非甲烷總烴、甲苯)排放量凈削減約為18t/a，削減率約為68.4%，實現了污染治理減排目標。

由以上分析可知，該方案實施后，具有較好的環境效益。

2.1.2 經濟效益分析

根據監測報告，兩日流量范圍49～58kg/h，兩日均值約為55kg/h，即每套冷凝器回收含80%DMF溶劑速率約55kg/h，則每年可回收溶劑約396t(含純DMF約316.8t)。含80%DMF溶劑可直接用于濕法配料，相當于噴淋塔回收濃度為20%DMF廢水量1584t。每噸20%DMF廢水回收純DMF費用以160元計算，則每年可節省DMF回收費用約25萬元?？梢?，實施該方案后，2套冷凝設備可產生經濟效益約50萬元，經濟效益較大。

2.2 配料間設施改造效果分析

6個配料桶全部替換成配料釜，改造前后設施外1米6個點位無組織監測結果(取最大值)對比，詳見表5。

由表6可知，改造前用配料桶配料時，設施外6個點位非甲烷總烴周界濃度最大值達6.99 mg/m3；改用配料釜配料后，設施外6個點位非甲烷總烴周界濃度最大值僅為0.15 mg/m3?？梢姡O施密閉性顯著提高，非甲烷總烴排放濃度降低明顯，車間工作環境得到較大改善，環境效益良好。

表6 企業配料間設施改造前后設施外1米點位無組織監測結果對比 單位：mg·m-3

3 結論

本文給出了一種較為有效的PU合成革企業VOCs治理工程提升改造方案，即在干法廢氣噴淋塔前端加裝旋風冷凝器及配料桶改用配料釜法，有效減少廢氣中VOCs排放量，為合成革行業綠色可持續發展提供有益借鑒，也為遏制臭氧污染做出一定貢獻。