浅谈涂料行业VOCs的源头控制及末端治理技术

1 概述

涂料行业是我国国民经济的支柱产业之一, 受益于工业和民用两方面的需求拉动, 2015年我国涂料产量有望达到1200万吨。但涂料的生产和使用过程, 需要使用大量有机溶剂, 这些有机溶剂会挥发到大气中, 对人体健康及生存环境造成不利影响。

2 涂料行业VOCs的特点

涂料行业的废气, 气量大, 浓度高, 含有的有机物种类多, 通常含有芳烃化合物 (甲苯、二甲苯) 、酯类化合物 (乙酸乙酯、乙酸丁酯) 、酮类化合物 (甲乙酮、环己酮) 、醇类化合物等有机物[1]。

3 涂料行业VOCs的产污环节

1.生产过程:加料、混合、搅拌、研磨和灌装等生产工序, 均存在有机溶剂的挥发。

2.辅助环节: (1) 溶剂储存:常用的大批量溶剂均储存在储罐中, 由于储罐的“大小呼吸”也会伴有溶剂的挥发; (2) 设备清洗:涂料生产完成后, 需要使用有机溶剂对生产设备进行清洗, 清洗溶剂的使用造成了相应组分的挥发; (3) 设备泄露:将储罐中的有机树脂和溶剂通过管道输送到固定缸的过程中, 管道、阀门、输送泵和法兰组成的输送系统各连接处由于密封性不够造成废气的无组织排放。

4 源头控制

直接控制涂料产品中VOCs含量, 形成从用途管控、配方设计、毒性替代、使用监管等VOCs减排一体化战略[2]。具体措施如下:

4.1 开发低挥发性涂料

作为污染比较严重的溶剂型涂料, 其VOCs排放量已经受到了来自国内外法规的限制, 实现涂料的高固含化、无溶剂化、水性化是减少环境污染, 实现环境友好的重要途径[3]。主要包括如下四种: (1) 粉末涂料:粉末涂料是一种新型的不含溶剂, 100%固体粉末状涂料, 它是以微细粉末的状态存在的, 具有无害、高效率、节省资源和环保等特点; (2) 水性涂料:以水作为溶剂或者分散介质的涂料。由于用水替代了传统的有机溶剂, 故可降低VOCs对环境的影响; (3) UV涂料:全称聚氨酯紫外光固化涂料, 它不含有挥发性有机化合物, 具有固化速度快, 对环境污染小的特点; (4) 高固体分涂料:固体组份在65%-85%的涂料, 大大减少有机溶剂的使用量, 进而降低VOCs的产生量。

4.2 设备改进

4.2.1 储运环节:

在储罐上加装平衡管, 降低槽罐车加料和卸料过程以及储罐正常呼吸导致溶剂挥发的量;储罐排空管需导入末端处理系统中 (加装阻火器) , 避免直接排放。

4.2.2 生产环节:

(1) 加料过程:尽可能采用管道输送加料的方式;提高加料过程的密闭性, 减少溶剂的挥发量;对于无法完全密闭的设备, 应配套安装收集管道, 通过控制敞开处微负压的方式对挥发的废气进行收集, 同时尽可能减少物料的损失。 (2) 生产、储存过程:生产过程建议采用自动化控制系统, 确保生产设备除投料和采样外均保持密闭状态;储存有溶剂的容器 (包括中间转移容器) 需加盖子密闭, 投料口、搅拌处和混合处不能保证密闭的地方需加装收集罩;生产用釜的排空管需导入末端处理系统中, 避免直接排放。 (3) 研磨过程:设置独立的密闭区域用于研磨, 通过整体换风的方式对废气进行收集。 (4) 灌装过程:通过加装围挡装置, 减少灌装过程扩散的体积, 降低溶剂的挥发量。