1. Утворення та основні компоненти відпрацьованого газу аерозольної фарби
Процес фарбування широко використовується в машинобудуванні, автомобільній, електротехнічній промисловості, побутовій техніці, суднах, меблевій та інших галузях промисловості.
Сировина для фарби — фарба складається з нелетких та летких речовин, включаючи плівкоутворюючі та допоміжні плівкоутворювальні речовини, леткий розріджувач використовується для розведення фарби, щоб досягти гладкої та красивої поверхні фарби.
Процес нанесення фарби розпиленням в основному призводить до утворення фарбового туману та органічних відхідних газів. Фарба під дією високого тиску розбивається на частинки, під час розпилення частина фарби не досягає поверхні, дифузуючи з потоком повітря, утворюючи фарбовий туман; органічні відхідні гази внаслідок випаровування розріджувача, органічний розчинник не прикріплюється до поверхні фарби, тому під час процесу фарбування та затвердіння виділяються органічні відхідні гази (відомо про сотні летких органічних сполук, які належать відповідно до алканів, алканів, олефінів, ароматичних сполук, спиртів, альдегідів, кетонів, естерів, ефірів та інших сполук).
2. Джерело та характеристики вихлопних газів автомобільного покриття
У автомайстерні слід проводити попередню обробку фарби, електрофорез та нанесення фарби на заготовку методом розпилення. Процес фарбування включає фарбування розпиленням, розтікання та сушіння, в цих процесах утворюються органічні відхідні гази (ЛОС) та розпилювальний спрей, тому для цих процесів необхідно очистити відхідні гази приміщення для фарбування розпиленням.
(1) Відхідний газ з приміщення для фарбування аерозольними фарбами
Для підтримки робочого середовища під час розпилення, відповідно до положень Закону про безпеку праці, повітря в приміщенні для розпилення повинно постійно змінюватися, а швидкість обміну повітря повинна контролюватися в межах (0,25~1) м/с. Основним складом повітря, що відходить у відпрацьований газ, є органічний розчинник аерозольної фарби, його основними компонентами є ароматичні вуглеводні (три бензольні та неметанові вуглеводні), спиртовий ефір, складний ефір, органічний розчинник. Оскільки об'єм вихлопних газів у приміщенні для розпилення дуже великий, загальна концентрація органічних відпрацьованих газів дуже низька, зазвичай близько 100 мг/м3. Крім того, вихлопні гази фарбувальної камери часто містять невелику кількість повністю необробленого фарбувального туману, особливо в приміщенні для розпилення сухої фарби, фарбувальний туман у вихлопних газах може стати перешкодою для очищення відпрацьованих газів, тому очищення відпрацьованих газів потребує попередньої обробки.
(2) Відхідний газ із сушильної камери
Після розпилення фарби для обличчя перед висиханням необхідно забезпечити циркуляцію повітря, щоб вологий шар фарби сушився з органічним розчинником. Щоб запобігти агрегації та вибуху органічних розчинників у повітрі в приміщенні, повітря в приміщенні повинно бути безперервним, швидкість зміни повітря зазвичай контролюється приблизно на 0,2 м/с, склад вихлопних газів та склад вихлопних газів фарбувальної кімнати не повинен містити туману фарби. Загальна концентрація органічних відхідних газів вища, ніж у розпилювальній кімнаті, залежно від об'єму вихлопних газів. Зазвичай концентрація вихлопних газів у розпилювальній кімнаті приблизно вдвічі вища, може досягати 300 мг/м3, зазвичай змішується з вихлопними газами розпилювальної кімнати після централізованої обробки. Крім того, фарбувальна кімната, басейн з циркуляцією стічних вод поверхневої фарби також повинні скидати аналогічні органічні відхідні гази.
(3)Dвихлопні гази
Склад відпрацьованого газу, що висушується, є більш складним, окрім органічного розчинника, частини пластифікатора або мономеру смоли та інших летких компонентів, але також містить продукти термічного розкладу та продукти реакції. Електрофоретичне ґрунтування та сушіння верхнього покриття розчинником мають розряд відпрацьованого газу, але його склад та концентрація мають велику різницю.
※Небезпека вихлопних газів від аерозольної фарби:
З аналізу відомо, що відхідні гази з розпилювальної, сушильної, фарбувальної та стічної обробки поверхневих фарб мають низьку концентрацію та великий потік, а основними забруднювачами є ароматичні вуглеводні, спиртові ефіри та складноефірні органічні розчинники. Згідно з «Комплексним стандартом викидів для забруднення повітря», концентрація цих відхідних газів зазвичай знаходиться в межах ліміту викидів. Щоб впоратися з вимогами стандарту щодо рівня викидів, більшість автомобільних заводів використовують метод висотних викидів. Хоча цей метод може відповідати чинним стандартам викидів, відхідні гази по суті є неочищеними розбавленими викидами, і загальна кількість газоподібних забруднювачів, що викидаються великою лінією кузовного покриття, може сягати сотень тонн, що завдає дуже серйозної шкоди атмосфері.
Фарба у вигляді туману в органічному розчиннику — бензол, толуол, ксилол — це сильні токсичні розчинники, які, потрапляючи в повітря цеху, після вдихання в дихальні шляхи працівників можуть спричинити гостре та хронічне отруєння, головним чином ушкоджуючи центральну нервову та кровотворну системи. Короткочасне вдихання пари бензолу високої концентрації (понад 1500 мг/м3) може спричинити апластичну анемію. Часте вдихання пари бензолу низької концентрації також може спричинити блювоту та неврологічні симптоми, такі як сплутаність свідомості.
※Вибір методу очищення відпрацьованих газів для аерозольної фарби та покриттів:
Вибираючи методи органічного очищення, слід враховувати такі фактори: тип і концентрацію органічних забруднювачів, температуру органічних вихлопних газів та швидкість їхнього скидання, вміст твердих частинок та рівень контролю забруднювачів, якого необхідно досягти.
1Собробка фарбою для молитви при кімнатній температурі
Вихлопні гази з фарбувальних камер, сушильних камер, камер змішування фарб та камери очищення стічних вод для нанесення верхнього покриття – це вихлопні гази кімнатної температури з низькою концентрацією та великим потоком, а основним складом забруднюючих речовин є ароматичні вуглеводні, спирти, ефіри та складноефірні органічні розчинники. Відповідно до GB16297 «Комплексного стандарту викидів для забруднення повітря», концентрація цих відхідних газів зазвичай знаходиться в межах ліміту викидів. Щоб впоратися з вимогами стандарту щодо рівня викидів, більшість автомобільних заводів використовують метод викидів на великій висоті. Хоча цей метод може відповідати чинним стандартам викидів, відхідні гази по суті є розбавленими викидами без очищення, і загальна кількість забруднюючих газів, що викидаються великою лінією кузовного покриття, може сягати сотень тонн, що завдає дуже серйозної шкоди атмосфері.
Для кардинального зменшення викидів забруднюючих речовин у вихлопних газах можна використовувати кілька методів очищення вихлопних газів разом, але вартість очищення вихлопних газів з великим об'ємом повітря дуже висока. Наразі більш зрілим зарубіжним методом є спочатку концентрування (за допомогою адсорбційно-десорбційного колеса для концентрування загальної кількості приблизно в 15 разів), щоб зменшити загальну кількість, що підлягає обробці, а потім використання деструктивного методу для обробки концентрованих відхідних газів. У Китаї існують аналогічні методи, перший з яких використовує метод адсорбції (активоване вугілля або цеоліт як адсорбент) для адсорбції відхідних газів, отриманих за кімнатної температури, з використанням методу адсорбції активованого вугілля або цеоліту, а при високій температурі десорбції газу для обробки концентрованих відхідних газів використовується метод каталітичного спалювання або регенеративного термічного спалювання. Біологічний метод очищення відхідних газів, отриманих за допомогою низької концентрації та нормальної температури, ще розробляється, вітчизняні технології на сучасному етапі не є зрілими, але на них варто звернути увагу. Щоб дійсно зменшити забруднення населення відхідними газами, отриманими за допомогою покриттів, нам також потрібно вирішити проблему з самого початку, наприклад, використовуючи електростатичні обертові чаші та інші засоби для підвищення коефіцієнта використання покриттів, розробляючи покриття на водній основі та інші екологічно захисні покриття.
2Дочищення відпрацьованих газів
Сушачі відхідні гази належать до середньо- та висококонцентрованих високотемпературних відхідних газів, придатних для обробки методом спалювання. Реакція горіння має три важливі параметри: час, температуру, збурення, тобто горіння відбувається в умовах 3T. Ефективність обробки відхідних газів, по суті, залежить від достатнього ступеня реакції горіння та залежить від контролю реакції горіння в умовах 3T. RTO може контролювати температуру горіння (820~900℃) та час перебування (1,0~1,2 с), забезпечуючи необхідні збурення (повне змішування повітря та органічних речовин), ефективність обробки до 99%, високий коефіцієнт виділення тепла та низьке енергоспоживання. Більшість японських автомобільних заводів у Японії та Китаї зазвичай використовують RTO для централізованої обробки відхідних газів сушіння (сушіння ґрунтовки, середнього покриття, верхнього шару). Наприклад, лінія покриття Huadu для легкових автомобілів Dongfeng Nissan використовує централізовану обробку відхідних газів RTO, що забезпечує дуже хороший ефект, повністю відповідає вимогам норм викидів. Однак, через високі одноразові інвестиції в обладнання для очищення відпрацьованих газів RTO, очищення відпрацьованих газів з невеликим потоком відпрацьованих газів є неекономічним.
Для завершеної виробничої лінії покриттів, коли потрібне додаткове обладнання для очищення відхідних газів, можна використовувати систему каталітичного спалювання та регенеративну систему термічного спалювання. Система каталітичного спалювання потребує невеликих інвестицій та має низьке споживання енергії на спалювання.
Загалом кажучи, використання платини як каталізатора може знизити температуру окислення більшості органічних відхідних газів приблизно до 315℃. Системи каталітичного згоряння можуть використовуватися для загальної обробки відхідних газів сушіння, особливо для випадків сушіння з використанням електричного нагріву, але існує проблема запобігання отруєнню каталізатора через несправність. З досвіду деяких користувачів, для загальної обробки відхідних газів сушіння поверхневої фарби, шляхом збільшення фільтрації відхідних газів та інших заходів, можна забезпечити термін служби каталізатора 3~5 років; відхідні гази електрофоретичного сушіння фарби легко спричиняють отруєння каталізатора, тому обробка відхідних газів електрофоретичного сушіння фарби повинна бути обережною з використанням каталітичного згоряння. У процесі обробки відхідних газів та перетворення лінії кузовних покриттів комерційних автомобілів Dongfeng відхідні гази електрофоретичного сушіння ґрунтовки обробляються методом RTO, а відхідні гази сушіння верхньої фарби обробляються методом каталітичного згоряння, і ефект використання хороший.
※Процес очищення відпрацьованих газів від нанесення фарби на аерозоль:
Схема очищення відпрацьованих газів розпилювальної промисловості в основному використовується для очищення відпрацьованих газів приміщень для фарбування розпиленням, меблевих фабрик, машинобудівної промисловості, заводів з огорожі, автомобільного виробництва та очищення відпрацьованих газів приміщень для фарбування розпиленням 4S. Наразі існує безліч процесів очищення, таких як: метод конденсації, метод абсорбції, метод горіння, каталітичний метод, метод адсорбції, біологічний метод та іонний метод.
1. Вметод розпилення води + адсорбція та десорбція активованим вугіллям + каталітичне спалювання
Використовуючи розпилювальну вежу для видалення фарбового туману та розчинного у воді матеріалу, після сухого фільтра, в пристрої для адсорбції активованим вугіллям, такому як повна адсорбція активованим вугіллям, потім відпарювання (метод відпарювання з парою, електричним нагріванням, відпарюванням азотом), після відпарювання газу (концентрація збільшена в десятки разів) за допомогою відпарного вентилятора в каталітичному пристрої згоряння, згоряння на вуглекислий газ та воду, після скидання.
2. Врозпилення води + адсорбція та десорбція активованим вугіллям + метод відновлення конденсацією
Використовуючи розпилювальну башту, можна видалити туман фарби та розчинні у воді речовини. Після сухого фільтрування, в пристрої для адсорбції активованим вугіллям, наприклад, повна адсорбція активованим вугіллям, потім відпарювання (метод відпарювання з парою, електричним нагріванням, відпарюванням азотом), після обробки відхідних газів відбувається концентрація конденсату, а потім виділення конденсату з відокремленням цінних органічних речовин. Цей метод використовується для очищення відхідних газів з високою концентрацією, низькою температурою та низьким об'ємом повітря. Але цей метод потребує інвестицій, високого енергоспоживання та експлуатаційних витрат, концентрація "три бензолу" та інших відхідних газів у відхідних газах, що містяться у фарбі для аерозольної фарби, зазвичай нижче 300 мг/м3, низької концентрації та великого об'єму повітря (об'єм повітря у фарбувальних цехах автомобілів часто перевищує 100 000), а також через склад органічних розчинників у вихлопних газах автомобільних покриттів, рециркуляційний розчинник важко використовувати та легко утворює вторинне забруднення, тому цей метод зазвичай не використовується для очищення відхідних газів.
3. Вметод адсорбції вихлопних газів
Адсорбцію відпрацьованих газів методом обробки аерозольною фарбою можна розділити на хімічну адсорбцію та фізичну адсорбцію, але хімічна активність відпрацьованих газів «три бензолу» низька, тому хімічна абсорбція зазвичай не використовується. Фізична абсорбуюча рідина поглинає менше летких речовин і поглинає компоненти з вищою спорідненістю до нагрівання, охолодження та повторного використання для аналізу насичення. Цей метод використовується для витіснення повітря, низької температури та низької концентрації. Установка складна, інвестиції великі, вибір абсорбуючої рідини складніший, існують два види забруднення.
4. АОбладнання для адсорбції активованим вуглецем + фотокаталітичного окислення УФ-випромінюванням
(1): безпосередня адсорбція органічного газу активованим вугіллям, що дозволяє досягти ступеня очищення 95%, просте обладнання, невеликі інвестиції, зручність експлуатації, але потребує частої заміни активованого вугілля, низька концентрація забруднюючих речовин, відсутність відновлення. (2) Метод адсорбції: адсорбція органічного газу на активованому вугіллі, десорбція та регенерація насиченого повітря активованим вугіллям.
5.Аадсорбція активованим вуглецем + обладнання для низькотемпературної плазми
Після адсорбції активованим вугіллям, а потім обробки відхідних газів за допомогою низькотемпературного плазмового обладнання, вони обробляються стандартним газовим розрядом. Іонний метод полягає в плазмовій (іонній) плазмі для розкладання органічних відхідних газів, що видаляє сморід, знищує бактерії та віруси, очищує повітря. Це високотехнологічний міжнародний метод, який експерти в країні та за кордоном називають однією з чотирьох основних екологічних технологій 21 століття. Ключем до цієї технології є високовольтний імпульсний розряд у середовищі, що утворює велику кількість активних іонів кисню (плазми), активуючи газ, утворюючи різноманітні активні вільні радикали, такі як OH, HO2, O тощо, бензол, толуол, ксилол, аміак, алкани та інші органічні відхідні гази, що призводить до їх розкладання, окислення та інших складних фізичних та хімічних реакцій, а також до нетоксичних побічних продуктів, що запобігає вторинному забрудненню. Ця технологія характеризується надзвичайно низьким споживанням енергії, невеликим простором, простотою експлуатації та обслуговування, і особливо підходить для обробки різних компонентних газів.
Bкороткий виклад:
Зараз на ринку існує багато видів методів очищення, і щоб відповідати національним та місцевим стандартам очищення, ми зазвичай обираємо кілька методів очищення поєднаними для очищення відхідних газів, вибираючи відповідно до їхнього фактичного процесу очищення.
Час публікації: 28 грудня 2022 р.
