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缠绕膜(PE拉伸膜)和塑料包装(如PP/PE薄膜、复合包装材料)生产废气治理环保设备

除尘笔记 除尘笔记 发表于2025-07-28 08:15:29 浏览521 评论0

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缠绕膜(PE拉伸膜)和塑料包装(如PP/PE薄膜、复合包装材料)生产过程中,废气主要来源于原料加热熔融(挤出成型)、印刷(溶剂型油墨)、复合(胶黏剂固化)、破碎/分切(塑料边角料回收)等工序,其成分以挥发性有机物(VOCs)为主,辅以少量粉尘、酸性气体(如PVC加工产生的HCl)或溶剂残留(如苯系物、酮类)。以下从废气特性分析、治理工艺选择、系统设计要点三方面梳理治理方案。


一、缠绕膜与塑料包装废气特性分析

工序

废气来源

主要成分

浓度/温度

关键特性

挤出成型

原料(PE/PP/PVC)加热熔融(150~250℃)

低分子量烯烃(乙烯、丙烯)、添加剂分解物(如润滑剂、抗氧化剂)

温度80~150℃,VOCs浓度50~500mg/m³

温度高、湿度低,VOCs以非甲烷总烃(NMHC)为主。

印刷(凹版/柔版)

溶剂型油墨挥发(苯系物、酮类)

苯、甲苯、二甲苯(BTEX)、乙酸乙酯(BAc)、丙酮(MEK)

温度30~50℃,VOCs浓度1000~5000mg/m³

浓度高、成分复杂(含苯系物等有毒物质),需重点控制。

复合(干式复合)

胶黏剂(聚氨酯/丙烯酸酯)固化

醋酸乙酯(EAC)、甲醇(MeOH)、异氰酸酯(固化剂分解产物)

温度20~40℃,VOCs浓度800~3000mg/m³

含极性溶剂(如醋酸乙酯),易溶于水或醇类。

破碎/分切

塑料边角料回收(摩擦生热)

细小塑料颗粒(粉尘)、少量未完全挥发的低聚物

温度常温,粉尘浓度50~200mg/m³

粉尘粒径1~100μm(以PM10为主),需优先除尘。

清洗(若涉及)

印刷辊/设备清洗(溶剂擦拭)

溶剂残留(如DMF、二甲苯)

温度常温,VOCs浓度200~1000mg/m³

溶剂种类多样,需针对性处理。


二、治理工艺选择与核心设备

根据废气特性(VOCs浓度、成分、温度、湿度),治理流程需遵循“收集→预处理→核心净化→排放”,以下为典型工艺组合:


1. 第一步:废气收集系统

废气收集是治理的基础,需覆盖所有排放源(如挤出机头、印刷机烘箱、复合机废气出口、破碎工序),避免无组织排放。

  • 收集方式

    • 挤出机:采用密闭罩+侧吸罩(覆盖机头和挤出模头),风速≥0.5m/s(防止粉尘逸散);

    • 印刷/复合机:利用设备自带密闭烘箱(通过管道连接至废气处理系统),或增设外部吸罩(风速≥1.0m/s);

    • 破碎工序:采用全封闭破碎机+顶部吸风罩(风速≥0.8m/s);

  • 风量计算:根据设备尺寸、排风口风速(8~12m/s)计算总风量(小型厂5000~20000m³/h,大型厂≥50000m³/h);

  • 管道设计:管道坡度≥5%(防止粉尘沉积),材质选304不锈钢(耐腐蚀),直径与风机匹配(减少阻力)。


2. 第二步:预处理(除尘、降温、除湿、除酸性气体)

废气中的粉尘、高温、高湿或酸性成分需通过预处理降低后续处理负荷:

(1)除尘(去除塑料颗粒粉尘)

破碎/分切工序产生的塑料粉尘(粒径1~100μm)需优先去除,避免堵塞后续设备:

  • 布袋除尘器(首选):滤料选防水防油涤纶针刺毡(耐温≤120℃),过滤风速≤0.8m/min(确保效率≥99%);

  • 旋风除尘器(预处理):若粉尘粒径大(>50μm),可前置旋风除尘器(去除>80%粗颗粒),降低布袋负荷;

  • 注意:除尘设备需定期清灰(脉冲喷吹),滤袋需定期更换(周期约6~12个月)。

(2)降温与除湿
  • 高温废气(>100℃):采用热交换器(间接冷却)喷淋冷却塔(直接喷淋循环水),将温度降至50~60℃(避免后续设备高温损坏);

  • 高湿废气(含湿量>20%):喷淋冷却可同步降低湿度(含湿量降至10%~15%),防止后续管道结露;若需深度除湿(如生物滤池适用湿度60%~80%),可增设冷凝除湿器(通过制冷剂降低温度至露点以下,分离水分)。

(3)除酸性气体(针对PVC加工)

PVC挤出废气含HCl等酸性气体(浓度50~500ppm),需先中和:

  • 碱洗塔:喷淋NaOH溶液(浓度2%~5%),与HCl反应生成NaCl和水,去除率≥95%;

  • 注意:洗涤液需定期更换(避免浓度过低失效),废液需委托危废处理(HW34废酸)。

(4)除溶剂残留(针对清洗工序)

印刷辊/设备清洗产生的溶剂(如DMF、二甲苯)浓度高(>1000mg/m³),需单独收集并通过活性炭吸附冷凝回收处理(回收溶剂可再利用)。


3. 第三步:核心净化(VOCs高效处理)

预处理后的废气主要含VOCs(NMHC、苯系物、酯类等),需根据浓度选择适配工艺:

(1)吸附法(适用于低浓度、大风量)
  • 原理:活性炭/沸石分子筛吸附VOCs,饱和后通过热空气脱附(120~150℃),脱附废气引入催化燃烧(RCO)处理;

  • 适用场景:印刷/复合工序低浓度废气(NMHC<1000mg/m³),或作为高浓度废气的预处理(吸附浓缩);

  • 设备选型

    • 活性炭吸附箱(碘值≥800mg/g,颗粒状或蜂窝状);

    • 沸石转轮吸附浓缩装置(适用于大风量低浓度,浓缩比10~20倍)。

(2)催化燃烧(RCO,适用于中高浓度)
  • 原理:VOCs在200~400℃下通过催化剂(如钯、铂)氧化分解为CO₂和H₂O,无二次污染;

  • 适用场景:印刷/复合工序中高浓度废气(NMHC≥1000mg/m³),或吸附浓缩后的脱附废气(浓度提升至5000~20000mg/m³);

  • 优势:能耗低(利用VOCs自身燃烧放热),处理效率≥97%;

  • 注意:需控制入口浓度(≤爆炸下限25%),催化剂需定期更换(寿命约2~3年)。

(3)蓄热式焚烧(RTO,适用于高浓度、成分复杂)
  • 原理:VOCs在700~900℃高温下氧化分解,热效率≥95%,可回收余热;

  • 适用场景:大型缠绕膜/包装厂高浓度废气(NMHC≥2000mg/m³),或含卤素(如PVC废气)的复杂成分;

  • 注意:设备投资高(约为RCO的2~3倍),需控制含湿量(避免腐蚀蓄热陶瓷)。

(4)生物法(适用于低浓度、易降解VOCs)
  • 原理:利用微生物(如硝化细菌、假单胞菌)将VOCs分解为CO₂、H₂O和无机盐;

  • 适用场景:复合工序低浓度酯类废气(如乙酸乙酯,浓度<500mg/m³),或与化学洗涤联用处理含酸性气体的废气;

  • 优势:运行成本低(仅需电费和营养液),无二次污染;

  • 注意:需控制温度(20~40℃)、湿度(60%~80%),对难降解物质(如苯系物)效果差。


三、治理系统设计要点

  1. 工艺组合优化

    • 挤出工序:废气→布袋除尘→降温除湿→活性炭吸附(低浓度)或RCO(中高浓度)→排放;

    • 印刷/复合工序:废气→喷淋除湿(若含溶剂)→RCO/RTO(中高浓度)或“吸附浓缩+RCO”(低浓度)→排放;

    • 含PVC废气:废气→碱洗塔(除HCl)→布袋除尘→RTO(高温分解)→排放。

  2. 材料与设备选型

    • 预处理设备(热交换器、喷淋塔)材质选304不锈钢(耐腐蚀);

    • RCO/RTO蓄热陶瓷选堇青石或莫来石(耐高温);

    • 活性炭选颗粒状(避免粉末脱落),沸石转轮选疏水性分子筛(抗湿性强)。

  3. 监测与运维

    • 安装在线监测设备(如FID监测NMHC、PID监测苯系物、恶臭监测仪),实时监控排放浓度(需符合《大气污染物综合排放标准》GB 16297及地方标准);

    • 定期检查布袋除尘器滤袋(破损及时更换)、洗涤塔pH值(调整药剂投加量)、RCO催化剂活性(定期检测转化率);

    • 废活性炭、废洗涤液需委托有资质单位处置(危废代码HW49、HW50)。


四、典型案例参考

  • 某缠绕膜生产企业(年产能2万吨)

    废气参数:挤出工序风量15000m³/h(温度120℃,VOCs浓度300mg/m³),印刷工序风量10000m³/h(温度50℃,VOCs浓度2000mg/m³)。

    治理方案:

    • 挤出废气→旋风除尘(去除粗颗粒)→热交换器降温至60℃→布袋除尘器(粉尘浓度<50mg/m³)→活性炭吸附(NMHC去除率90%);

    • 印刷废气→喷淋除湿(含湿量降至15%)→RCO(VOCs去除率97%);

    • 总排放:NMHC≤50mg/m³,无组织无异味。

  • 某塑料包装印刷厂(年印刷量5000万㎡)

    废气参数:印刷烘箱风量30000m³/h(温度40℃,VOCs浓度4000mg/m³,含乙酸乙酯、丙酮)。

    治理方案:

    • 印刷废气→冷凝回收(回收溶剂80%)→剩余废气→沸石转轮吸附浓缩(浓缩比15倍)→RCO(VOCs去除率98%);

    • 总排放:NMHC≤30mg/m³,溶剂回收率≥85%(年节约成本约50万元)。


五、总结

缠绕膜与塑料包装废气治理需“收集高效、预处理精准、核心工艺适配”,重点解决VOCs(浓度差异大)、粉尘(塑料颗粒)、酸性气体(PVC加工)等问题:

  • 低浓度大风量废气:吸附浓缩+RCO;

  • 中高浓度废气:RCO/RTO;

  • 含酸性气体(如HCl):碱洗预处理+RTO;

  • 含溶剂清洗废气:冷凝回收+活性炭吸附。

同时需注重源头控制(如使用水性油墨、无溶剂胶黏剂)和合规性(符合GB 37822等标准),确保长期稳定达标排放。


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