橡胶制品工业有机废气治理技术探讨

橡胶制品工业有机废气治理技术探讨

赵国保

广东顺德环境科学研究院有限公司 广东顺德 528300

摘要：我国是橡胶工业大国，自1915年广东兄弟树胶公司创立以来，至今已有100多年历史。橡胶市场规模不断扩大，为国民经济增长和改善就业等做出了巨大贡献。与此同时，橡胶生产制造过程产生的环境污染问题日益突出，各类环境污染事件接连发生，围绕着橡胶制品企业周边弥漫的橡胶异味和恶臭现象的问题投诉和搬迁意见屡见不鲜。本文主要分析橡胶制品工业有机废气治理技术探讨。

关键词：橡胶制品；工业有机废气；治理技术

引言

橡胶制品行业产生的废气成分极其复杂，排放的各类污染物多达近百种。除颗粒物的排放外，国内鲜有对橡胶制品各生产工序中排放的有机废气进行深入研究的报道，导致橡胶制品生产企业在环境影响评价阶段对废气产生源强的计算缺少理论和实测依据，给当地环保主管部门对橡胶制品企业的后续环境监管带来一系列的问题。

1、工艺流程与废气来源

橡胶制品是以生胶（天然胶、合成胶与再生胶等）原料、各种配合剂为辅料，经炼胶、压延、压出、成型、硫化等工艺，所制得各类产品；主要包括轮胎、汽车密封垫圈、防滑垫、胶带、乳胶制品以及其他的橡胶硅胶制品。因生胶升温炼制过程存在大量有机废气的挥发，主要包括残体有机单体的释放、有机溶剂的挥发和热反应生成物，逸散到大气环境中，从而导致周边环境呈现明显的异味与恶臭现象。通过分析美国橡胶制造协会（RAM）对橡胶制品生产过程中各类橡胶原料测试结果，表明主要的产污环节是混炼、硫化和修边打磨，应重点防控。

2、橡胶制品工业废气治理现状

当前仍存在工艺与设备落后的分散式企业，废气未收集直接排至车间，臭味逸散至周围大气环境，污染严重。少部分企业收集系统设计不合理，导致废气收集效率不高，无组织排放量较大。收集的废气直接排放，或者通过低温等离子、UV光解、生物处理、活性炭吸附、焚烧等末端控制技术。通过查询佛山市某企业的竣工环保验收监测报告，炼胶、硫化和成型废气均采用低温等离子与活性炭吸附组合工艺，非甲烷总烃处理前监测浓度是41.7～62.8mg/m³，处理后是2.25～4.92mg/m³，处理效率可达80%以上，非甲烷总烃排放浓度达到了《橡胶制品工业污染排放标准》（GB27632-2011）新建企业大气污染物排放限值；厂界监控点的非甲烷总烃监测浓度是0.49～0.95mg/m³，非甲烷总烃的排放浓度均达到了《橡胶制品工业污染排放标准》（GB27632-2011）中表6规定的排放限值4.0mg/m³。

3、主要治理技术

当前仍存在工艺与设备落后的分散式企业，废气未收集直接排至车间，臭味逸散至周围大气环境，污染严重。少部分企业收集系统设计不合理，导致废气收集效率不高，处理设施闲置或利用率低，达不到治理效果。少数企业采用空间分隔、局部围蔽，集气罩与负压收集相结合，废气可有效收集，对周围环境的污染相对较小，群众反应良好。

橡胶制品工业常将硫化区单独设置，收集难度高，建议在车间设置局部空间进行分隔。项目将在硫化机上方按照集气罩，在集气罩周围安装下垂式的幕帘系统，对硫化废气经收集，未经集气罩收集的硫化废气逸散至局部空间内部，在分隔区间顶部设置抽风系统，局部空间负压运行，将逸散的硫化废气引至收集管道，一并输送至废气处理系统中进行处理。硫化废气经集气罩与局部负压运行相结合，废气收集效率高，可达到90%以上。

针对该类废气适宜安装“冷凝器+洗涤塔+干式过滤器+光催化氧化+活性炭吸附”装置，消除橡胶工业产生的炼胶、压延、压出、成型、硫化等工艺产生的有机气体，主要污染物是总碳氢化合物等，而不是甲烷。尾气收集后，通过冷凝器、洗涤塔、干式过滤器、光催化剂氧化、活性炭吸附处理、尾气15米高排气筒排出。具体过程如图1所示。

图1 废气处理设施工艺流程

废气处理方案采用了冷凝、吸收（洗涤塔）、光催化氧化、活性炭吸附多种废气治理工艺。这样多种原理工艺的组合，可以消除单个处理工艺只能针对特定种类的污染物或特定性质的污染物的缺点，使系统在处理复杂的集团尾气的过程中保持较高的净化效率。根据某橡胶厂生产的500T有机硅产品、30T橡胶产品、500T塑料产品新建项目竣工环境保护验收监测报告，采用组合工艺处理后可保证废气稳定达标排放。

4、污染物的防治对策

（1）有效收集与输配系统是确保橡胶制品工业有机废气得以处理的前提与保障。建议在密炼与开炼废气产生位置上方安装集气罩，并在集气罩四周安装下垂式的幕帘系统，使工艺废气通过抽风系统引出。建议除了操作工位需要，下垂帘幕尽可能延长，覆盖并包围整个的废气排放源，最大限度的控制废气在局部空间，同时严格控制吸风口与废气产生位置的距离，合理设置吸风速度。

（2）针对UV光解设施需采用中高功率的紫外光解灯管，保持一定的光照强度，定期检查灯管外表面，及时清理灰尘与附着物，使其与有机物质充分接触，因UV光解有机废气裂解反应时间极短（<0.01s），氧化反应时间需约2~3s，要求保证处理的停留时间在2~3s或以上。

（3）废气主要是密炼、开炼和硫化等工艺产生的废气，来源橡胶内残体有机单体的释放，熔沸点和闪点相对较高，不属于易燃易爆的挥发性有机物。非甲烷总烃爆炸极限：体积分数2.6～13.4%，运营期间非甲烷总烃的产生浓度远低于爆炸极限，且工况温度，浓度波动较小，不易出现高负荷的瞬时浓度值。根据扩建前废气处理设施的实际运营状况，运行至今废气处理设施运转正常，从未发生过任何爆炸迹象。污染源强浓度远低于低温等离子的爆炸下限浓度，污染组分不包括苯、二甲苯等易燃易爆的物质。废气治理设施应科学设计完善的阻火与防爆系统；严格按照技术规范进行操作，做好安全风险管控措施。

（4）活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔，1克活性炭材料中微孔的总内表面积可高达700-2300m²。正是这些微孔使得活性炭能“捕捉”各种有毒有害气体和杂质。由于气相分子和吸附剂表面分子之间的吸引力，使气相分子吸附在吸附剂表面。吸附剂表面面积愈大、单位质量吸附剂所能吸附的物质愈多。建议项目采用蜂窝状活性碳，比表面积900～1500m²/g，具有非常良好的吸附特性，其吸附量比活性炭颗粒一般大20-100倍，吸附容量为25wt%。当吸附载体吸附饱和时，可考虑更换。采用活性炭进行有机尾气的净化，其去除效率会因活性炭吸附废气的饱和程度而不同，确保有机废气在活性炭吸附罐内停留时间1～2s或以上，其净化效率可达到50%~90%，处理效率高。

结束语

橡胶制品工业在我国的经济领域中有至关重要的作用，然而我国在最初发展橡胶制品工业的过程中，在发展模式方面存在较为传统的特点，过分依赖资源与能源。随着社会经济的快速发展，橡胶制品工业企业规模在不断扩大，部分橡胶制品工业企业在生产过程中为了利益的最大化，向环境空气中排放大量废气，对空气环境质量产生严重的影响，造成比较严重的污染问题。基于此，我国在治理空气污染的过程中务必要加强对于橡胶制品工业有机废气的重视；建议采用组合工艺联合处理，最大程度的降低对周围环境的危害。

参考文献

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