乳化液喷淋工艺在橡胶轮胎行业烟气治理工程中的应用分析

乳化液喷淋工艺在橡胶轮胎行业烟气治理工程中的应用分析

吴北志

身份证号码： 37083119890512**** 广州紫科环保科技股份有限公司 广州

摘要：橡胶废气中的废气污染物其中大部分是来自橡胶生产线原料聚合以及热处理等过程，其中可能含有大量的苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、丁酮、醛、硫化物、氮氧化物等有机废气及烟气，并伴随一定温度扩散至整个车间内部及厂界周边地区，是污染比较严重的废气。橡胶轮胎行业废气风量大，浓度低，目前没有非常适用的处理工艺。本文在对橡胶轮胎行业废气规模、污染物种类、污染物排放特点等因素详细分析的基础上，提出乳化液喷淋工艺解决方案。

关键词：橡胶轮胎；乳化液；喷淋；烟气治理

一、橡胶轮胎废气治理行业背景

随着我国工业生产的迅速发展与壮大，越来越多的固、液、气体废弃物大量排放，尤其是橡胶、轮胎、化工、制药、油漆、铸造、锅炉、烟草、汽车、军工等基础、重点行业的生产，大量有害气体排放到大气中，导致日益严重的雾霾，给人类社会造成不容忽视的危害，引起全世界各个国家的高度重视。因此，有害气体，特别是挥发性有机化合物（VOCs）的治理与减排技术也上升为世界性难题!目前我国政府有关部门对有害气体排放、雾霾等大气污染高度重视，作出停产、限产、监督治理、分区划片、出台政策、建章立法等等一系列行为措施，引起了社会各界的不同凡响。在目前形势下，国家对企业排放的挥发性有害气体（VOCs）的治理已迫在眉睫，企业不配合治理、不作为就涉嫌违法，面临停产、关门等尴尬局面。

二、橡胶轮胎行业废气特点分析

橡胶轮胎企业的密炼车间、半成品车间以及硫化车间各个工序均会产生工艺废气，污染因子为工业粉尘、挥发性气体及恶臭等污染物。虽然污染强度不大，但废气排放量大、污染成分复杂多变，尤其是废气中恶臭成分容易对周围环境、厂区环境造成较大的污染，扰民现象难以避免。轮胎制造厂硫化车间有害工艺废气具有排风量大、收集难度高、废气成份指标较低、异味强度大等特性。

三、目前国内外常用工艺方法解析

3。1吸附法：一般是利用活性炭对分子链较大的分子、粉尘颗粒的较强吸附作用力进行有害气体分子吸附处理的。在吸附面积与气体量比值较大的条件下，具有较。好的吸附处理效果，一般用于废气量小、流速低、缓慢处理的封闭场合。对于工业生产车间废气量大、流速高、及时处理的情况下，活性炭法具有以下缺点：吸附慢或来不及，影响处理效果；要求吸附面积大，设备庞大，设备投资高；吸附饱和快，饱和后失去对VOC吸附作用，也就失去处理效果；饱和后需要活化处理或停产更换，运行费用高，而且活化产生二次污染。目前采用本方法的生产厂家一般不再使用或达不到理想效果，这种方法目前往往不被接受。

3。2燃烧法：是利用燃料的火焰直接焚烧有害气体，使有害气体分子转化成无污染的二氧化碳和水分子，达到处理的目的。燃烧法是有效的方法，经常被国内外大公司采用，尤其是靠燃烧获得热能的公司（顺便将有害气体燃烧处理）普遍采用。对于不使用燃烧热能的生产车间，燃烧法面临的最大问题是：由于被收集的气体其有害物质的含量极低，大部分是自由空气，风量较大，若把有害气体燃烧达到处理效果，需要消耗大量燃料，造成大量热能流失排放，运行成本极高，存在烧不起现象。

3。3等离子、光催化法：是利用高压电产生的带电离子分解大分子，将有害物质变成无害物质。对于工业生产车间废气量大、流速高、及时处理的情况下，要想达到理想的效果，必须加大气体通道截面积，使得流速低到一定数值以下，在一定气体行程长度方向上布置足够数量的光线发射装置，否则达不到处理效果。其缺点是：设备庞大，功率消耗极高，前级必须粉尘处理，设备布置占地面积大，投资大，运行成本高。目前虽然有的厂家上马了这种有害气体处理设备，但是存在的普遍问题是：“参数”太小，风速太大，通道截面积太小，烟气来不及处理就“跑掉”了；发射装置数量少，功率太小；更有甚者，风机功率太小，风压太低，管路太长，结果是有害烟气不能有效收集，处理效果较差。

3。4生物法：是使用特制的“物质”滋生生物菌类，吸食烟气中的有害物质成分的方法。听起来是一种好办法，最重要的也是最难的是缺乏培育生物菌种的有效技术，烟气量与菌量的比例关系也是进一步研究的课题。有的厂家采用了这种方法，但都是“摆设”，因为没有培养出“活菌”，或菌量不够，耗能不少，投资不小，效果并不好。

3。5中和法：是利用化学制剂（液体或固体粉末）喷洒到气体管路内减轻恶臭气味的方法。这种方法一般是作为组合工艺的前处理工艺，对废气进行预处理。

综上所述，在目前情况下，以上措施均不是治理橡胶轮胎企业大气污染物排放的最好办法。目前一般采用组合工艺进行除尘、除VOCs处理，比如使用布袋除尘+光催化工艺进行处理，这种工艺组合在前几年的VOCs处理市场种被大量使用，也为废气处理事业做出了一定的贡献。但是随着环保排放标准越来越严格，这种低效率的工艺组合已经无法满足市场的需要和环保部门的检查标准。同时，处理效率较高的燃烧工艺因为其安全性和运行费用等问题，大部分橡胶轮胎企业无法接受这种工艺。目前迫切需要一种新型工艺----处理效率更高、安全性更好，造价和运行成本更低----来填补低效工艺和燃烧工艺之间的空白。目前VOCs处理领域逐渐兴起的乳化液喷淋工艺具备这些工艺特点，可以弥补相关工艺空白。

乳化液吸收法是利用有机溶剂对有机物的吸附特性，通过加入乳化剂将不溶于水、不易挥发的有机溶剂，融入到循环水中，生成一种乳化液，通过喷淋塔和循环水泵的喷淋，使包含有机溶剂的乳化液如废气进行逆向全方位接触，达到吸附废气中挥发性有机污染物的目的。

四、乳化液阐述及其吸收作用原理

4。1乳化液概念：乳化液是指将一种液体以均匀的小液滴的形式分散在另外一种互不溶解的液体相中。两种互不相溶的液体放在一起，借助于外力的作用将其中一种分散在另外一种液体中，两相之间的过渡层称为相界面。表面自由能或表面张力是表征界面状态常用的物理量，乳化会使界面的表面积增大，稳定性增强，表面张大大减小，加入的乳化剂吸附在相界面上得到稳定的乳化液，一旦去除乳化剂，两相会很快分成不同的相。本技术即是将有机原料A与水在选择的乳化剂B的作用下制备出稳定分散的乳化液。--般将乳化液的两相称为“水”相和“油”相，或内相和外相，以小液滴的形式存在的相为分散相（内相），连成一片的相为连续相（外相）。因此，乳化液分为两种类型：一种是以水为连续相，油为分散相，即水包油型乳化液0/W；另一种是水为分散相，油为连续相，即油包水型乳化液W/0。本技术制备使用的乳化液通常为水包油型乳化液0/W（oilinwater）。针对吸收不同有机废气，选择的有机原料A是不同的，但一般要求是外观无色透明、无味、不易挥发、水样液体，对酸、光、热均稳定，并要考虑吸收剂对吸收溶质（苯、甲苯等有机物）的溶解能力（溶解度）和其自身的物理性质，如挥发性，耐腐蚀性，稳定性，可燃性等。在乳化剂B的作用下能够形成稳定的乳化液，并对有机废气（如苯、甲苯等）具有较高的吸收率。

4。2乳化液的制备工艺过程：

乳化液按乳化颗粒的大小可分为普通乳化液（乳化颗粒粒径在1μm以上比），细小乳状液（0。1μm~1μm）和微乳液（0。1μm以下）。制备的乳化液粒径越小、乳化液越稳定，制备工艺和操作相对来说越复杂、能耗越高，总体来说，制备出颗粒细小、分散均匀、稳定性良好的乳化液是各个工业应用领域比较关注的问题。

乳化液制备的方法很多，本技术通常将选择的表面活性剂或乳化剂B分别加入到油相A、水相中，即将油溶性的表面活性剂加入到油相（A）中，再将水溶性的表面活性剂添加到水相（或去离子水）中，搅拌溶解完全后，控制将油相（A）滴加到水中，并保持一定的温度、搅拌条件和乳化时间，即得到所需要的稳定乳化液。

4。3乳化液的破乳工艺过程：

为了将吸附饱和的乳化液重新使用，需要将乳化液进行破乳处理，分离出油相，再蒸馏出其所吸收的有机废弃物，油相A可继续用于循环制备乳化液。吸附饱和的。乳化液可以采用机械破乳的方法，也可以采用化学破乳的方法。本技术推荐采用添加化学药品C（极少量0。1-1。5%）的化学破乳方法。

五、乳化液吸收法处理VOCs工艺流程简介

各工序废气，在需治理的区域里合理布置收集罩及风管，靠风机产生的负压，将废气抽引到废气处理单元进行净化。

第一步：经过收集风管汇总后的废气，首先进入预处理设备进行预处理，其作用是对烟气进行一级净化，将烟气中的粉尘、焦油等大颗粒状物质分离去除，为后处理创造有利条件。

第二步：经预处理的废气进入乳化液湿法净化塔中，废气在净化塔内在低速通过，与净化塔内的雾化喷洒状乳化液进行充分的混合吸收达到净化的目的。净化塔通过连通器与旁通罐内的乳化液在液泵工作的过程中完成循环使用，乳化液在离心泵工作的过程中完成循环使用。

第三步：经过喷淋处理后的废气进入洗涤塔最顶端的高效脱水除雾层，将废气中的絮状物拦截，并将废气中的水分脱至 85%以下，减少湿式净化塔补水量。

第四步：经废气处理系统处理后的气体，通过烟囱引高排放。

5。1喷淋净化塔的功能与用途

本设备主要用于各种有害气体的净化处理，通过乳化液的作用（穿过、喷淋、碰撞、吸附、包裹、沉降）将气体中的有害物质（苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、氨、三甲胺、醇类化合物、硫类化合物等）去除，达到处理废气的目的。根据有害气体成分的不同，采用配制不同的乳化液。

5。2、乳化液喷淋净化系统组成

净化塔主要由预处理设备、塔体、循环水泵、丝网除雾层、导流板、雾化喷头、循环管道、循环水泵、填料层、破乳分离池、离心风机、烟囱等组成。其中乳化液喷淋塔的各部分的作用如下：

贮液箱——确保喷淋液循环使用，在该系统上加液管，并在吸液管上加有滤液装置。

循环水泵——确保喷淋液循环工作的动力设备；

填料层——为了扩大废气与循环液接触面积，并能使废气与液体均匀充分接触。

喷淋段——在净化塔的内部安装的喷淋系统，在喷淋管道上安装了雾化头，能保证废气与循环液接触效果。

进风段——根据处理风量的大小设计进风段，合理的设计可以减小风阻，降低能耗。

布气层——能让待处理风量均匀的分布在设备里，确保整体的处理效果。

支撑层——主要是脱水填料层的支撑架，同时也起到设备的加强加固等作用。

丝网除雾层——是处理设备的核心组成部分，起以分离气液的作用，同时也可以起到拦截废气中粉尘、颗粒物和絮状物的作用。

出风段——设备中的缓冲层和排放口。

排水系统——经过脱水填料层的废气，其所含有水份被脱离后，通过排水系统排至指定的系统或位置。

六、乳化液吸收法处理VOCs工艺技术特点

（1）乳化液喷淋净化塔适用性广，适合各种气体的净化处理；

（2）乳化液喷淋系统处理效果好，达到国家环保大气排放标准，不产生二次污染；

（3）乳化液喷淋系统初始投资少。

（4）乳化液喷淋系统运行成本低。处理原料为乳化液，主要成分为水，制配价格低廉，饱和周期长；

（5）乳化液喷淋系统处理环境好。气体、液体皆在密封状态下工作，不污染工作环境；

（6）乳化液喷淋系统安装地点灵活，室内、室外都可以安装；

7. 乳化液喷淋系统结构简单、使用可靠、维修量小。

结束语

乳化液吸收工艺可作为治理减排企业大气污染物排放的一种有效实用方法，并具有如下特点：

（1）乳化液喷淋工艺处理橡胶轮胎行业有机废气适用性广，适合各个车间生产废气的净化处理，并具有显著的除尘净化效果；

（2）根据不同橡胶轮胎行业各个车间排放有害气体的化学成分不同，可针对性地使用不同药剂的乳化液，提高乳化液的最大吸附饱和容量，有效延长其使用周期；

（3）针对橡胶轮胎行业废气大风量、低浓度的实际情况，该工艺技术实用，净化处理效果好，一次处理能达到国家环保大气排放标准，不产生二次污染；

（4）与目前橡胶轮胎企业尝试使用的多种废气处理工艺，如RT0焚烧、活性炭吸附、等离子、光催化、微生物、冷凝回收等工艺相比，乳化液吸收净化工艺具有设备投资少、安全性高、运行费用低等显著特点；

经过研究证明，乳化液喷淋工艺是适合橡胶轮胎行业各个车间生产烟气治理的合适工艺，值得进行广泛应用和大范围推广。

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