本文通過實際案例介紹了DMF＆甲苯串聯(lián)回收工藝在紡織涂層工業(yè)有機廢氣治理中的應用，該工藝處理效率高，回收的DMF和甲苯可回用生產(chǎn)，對該類廢氣治理具有很好的借鑒作用。
紡織染整工業(yè)是中國具有國際競爭力的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)群體，而涂層技術則是在紡織后整理中新發(fā)展起來的一種加工技術，主要是在織物表面(基布)均勻地涂敷一層或多層高分子成膜物(涂層劑)，使其產(chǎn)生不同功能的一種表面加工技術。由于它既能賦予織物各種功能以及獨特的風格手感和外觀，又能大大提高產(chǎn)品的附加值，其效果也是一般印染整理很難達到的。因此，在當今的國際市場上涂層產(chǎn)品層出不窮，被廣泛應用于服裝、箱包、汽車、家具、裝飾等領域，產(chǎn)量逐年上升。但是，涂層工業(yè)的發(fā)展帶來了嚴重的環(huán)境問題，特別是廢氣污染問題。涂層工業(yè)膠水中一般含有50%～80%的有機溶劑，在烘干過程中，這些溶劑揮發(fā)直接排放到空氣中，對環(huán)境造成巨大污染。
1、織物涂層工藝
織物涂層生產(chǎn)工藝可分為濕法涂層和干法涂層。涂層方式要根據(jù)產(chǎn)品要求和所用涂層劑的特性來選擇，不同的涂層劑又對應不同的溶劑組成。濕法涂層生產(chǎn)工藝是將不同類型的基布經(jīng)聚氨酯涂層劑涂刷或浸漬后，在溶液中凝固形成連續(xù)的微孔結構，再經(jīng)過磨毛或壓花、軋光等后加工工序制成勝似真皮的產(chǎn)品。濕法涂層工藝產(chǎn)生的主要污染物為物料中使用的溶劑DMF。
干法涂層生產(chǎn)工藝又分為直接涂層和轉(zhuǎn)移涂層生產(chǎn)工藝。干法直接涂層生產(chǎn)工藝是將涂層劑溶于水或有機溶劑中，添加一定的助劑制成涂層漿，用涂布器直接均勻地涂布于織物上，然后加熱烘干、焙烘使水分和溶劑蒸發(fā)，涂層劑在織物表面通過自身的凝聚力或樹脂的交聯(lián)作用，行成堅韌的薄膜。干法轉(zhuǎn)移涂層生產(chǎn)工藝是先以涂層漿涂布于經(jīng)有機硅處理過的轉(zhuǎn)移紙，而后與基布疊合，在很低張力下經(jīng)烘干、扎平和冷卻，然后使轉(zhuǎn)移紙和涂層織物分離。干法涂層工藝產(chǎn)生的主要污染物為物料中使用的溶劑，主要為DMF、甲苯、丁酮等，主要通過調(diào)膠、涂膠/浸膠、烘干工序進入廢氣，經(jīng)廢氣處理裝置處理后排放。
2、治理方法
紡織涂層工業(yè)生產(chǎn)中使用的DMF、甲苯、丁酮等有機溶劑，由于較易揮發(fā)、回收困難，大部分隨著廢氣一起排入環(huán)境中。因此，這類有機廢氣的治理一直是國內(nèi)外環(huán)境保護的難點之一?，F(xiàn)有的涂層廢氣治理技術主要包括水噴淋法、活性炭吸附法、冷凝回收法和燃燒法等。冷凝回收法一般采用噴淋塔或填料塔，以水為吸收劑來吸收廢氣中的有機溶劑，該方法技術上比較成熟，回收效率穩(wěn)定可靠，而且有一定的經(jīng)濟效益，經(jīng)測算治理回收收益大致能夠抵消運行費用或稍有結余。但對于水溶性差的甲苯、丁酮等有機物去除效率較差，主要應用于DMF廢氣的治理?；钚蕴课椒òㄎ絻艋蜔崦撛偕?。吸附凈化過程是將有機廢氣由排風機送入吸附床，有機廢氣在吸附床被吸附而使氣體得到凈化，凈化后的氣體排向大氣即完成凈化過程。該法工藝成熟、效果可靠，易于回收有機溶劑，因此被廣泛用于涂層行業(yè)甲苯、丁酮、乙酸乙酯等有機廢氣的治理。但在實際治理過程中，由于氣量較大，活性炭再生困難等問題，一般活性炭在吸附飽和后采用直接送危廢處置單位焚燒處理的方式，運行費用較高，一般企業(yè)難以承受。冷凝回收法是將廢氣直接冷凝或吸附濃縮后冷凝，冷凝液經(jīng)分離回收有價值的有機物。該法投資大能耗高、運行費用大，因此無特殊需要，目前一般不采用此法。燃燒法分為直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法利用燃氣或燃油等輔助燃料燃燒放出的熱量將混合廢氣加熱到一定溫度(700～800℃)，駐留一定的時間，使可燃的有機廢氣燃燒，該法工藝簡單、設備投資少，但能耗大，運行成本高。催化燃燒法將廢氣加熱到200～300~C經(jīng)過催化床燃燒，達到凈化目的。該法能耗低、凈化率高、無二次污染、工藝簡單、操作方便。但無論是直接燃燒和催化燃燒都無法對有機溶劑進行回收，造成資源浪費。
近幾年來，國家和地方相繼頒布和制定了一系列有機污染物治理方面的政策、法規(guī)和標準，現(xiàn)有的涂層廢氣治理技術很難達到新標準的要求。本文以吳江某涂層企業(yè)為例，淺析DMF&甲苯串聯(lián)回收工藝在紡織涂層工業(yè)有機廢氣治理中的應用。該法針對企業(yè)所產(chǎn)生有機廢氣的特性，采用水噴淋+活性炭吸附聯(lián)合處理工藝，工藝簡單、成熟，處理效率高，經(jīng)濟合理。
3、應用案例
該涂層企業(yè)采用干法直接涂層生產(chǎn)工藝，設置3條生產(chǎn)線，產(chǎn)量約為20萬m/t，DMF用量500kg/d，甲苯2400kg/d，耗電1104kwh/d，耗水15t/d，蒸汽14t/d。廢氣產(chǎn)生源主要為樹脂及溶劑配料、涂覆、烘干等過程中有機溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的廢氣，主要成分為DMF和甲苯，根據(jù)其有機廢氣特性和企業(yè)的實際生產(chǎn)狀況，選用水噴淋+活性炭吸附工藝進行處理。首先利用DMF具有親水基團，極易溶于水，而甲苯不溶于水的特性，采用高效四循環(huán)水噴淋吸收工藝將DMF回收，待精餾加工后回用生產(chǎn)，然后利用高效專用活性炭對甲苯的強吸附特性，低溫吸附甲苯，將廢氣處理達標后排放，活性炭吸附飽和后，利用活性炭高溫下優(yōu)良的脫附性能，將甲苯從活性炭中解析出來，使活性炭再生，脫附液經(jīng)冷凝、水液分離后可得純甲苯，直接回用生產(chǎn)。該套廢氣處理系統(tǒng)DMF、甲苯去除效率可達98%以上，DMF、甲苯排放達到相應排放標準要求。工藝流程如圖1所示。
圖1工藝流程圖
Fig1Processt
此系統(tǒng)工藝流程主要分為兩部分：水噴淋吸收流程和活性炭吸附流程。
水噴淋吸收流程：車間排出的DMF&甲苯混合生產(chǎn)廢氣經(jīng)過濾、冷卻后，經(jīng)回收風車送入水洗塔底部然后上升，首先經(jīng)孑L板均風器對氣體進行均風，與上端下淋的水形成氣液吸收，并完成對DMF的初步吸收和進一步降溫，該部分循環(huán)液為高濃度循環(huán)液，回收液濃度一般控制在16%～22%之間，在DMF水溶液達到排放濃度要求時，將該DMF水溶液排入DMF儲罐進行后續(xù)的蒸餾提純，同時將二級中循環(huán)液補入一級內(nèi)循環(huán)液儲池。經(jīng)降溫后的氣體體積流率減少，以利提高后續(xù)填料層對DMF的吸收。含有DMF的氣體繼續(xù)上升至二級中循環(huán)填料層，在該填料層將去除大部分氣體中的DMF。二級循環(huán)的吸收液經(jīng)集液器收集到二級中循環(huán)液儲池，該循環(huán)液在一級內(nèi)循環(huán)液被外排后等量補充到一級內(nèi)循環(huán)液儲池中。同時補入等量的三級外循環(huán)液。經(jīng)二級中循環(huán)填料層吸收后，氣體繼續(xù)上升至三級外循環(huán)填料層，將經(jīng)二級中循環(huán)液吸收后的DMF氣體中殘留的DMF做進一步收集，三級外循環(huán)的吸收液經(jīng)集液器收集到三級外循環(huán)液儲池，該循環(huán)液在二級中循環(huán)液補充到一級內(nèi)循環(huán)液儲池中后等量補充到二級中循環(huán)液儲池中。經(jīng)三級循環(huán)填料層吸收后，氣體繼續(xù)上升至四級循環(huán)填料層，將經(jīng)三級外循環(huán)液吸收后的DMF氣體中殘留的DMF基本全部收集，四級循環(huán)的吸收液經(jīng)集液器收集到四級循環(huán)液儲池，該循環(huán)液在三級循環(huán)液補充到二級循環(huán)液儲池中后等量補充到三級循環(huán)液儲池中。當四級循環(huán)液儲池中液位高度低于1m時，通過繼電器自動開啟增壓泵，補入一定量的自來水或純水。氣體經(jīng)除霧器除霧后，進入活性炭槽回收廢氣中的甲苯。
活性炭吸附流程：廢氣進入炭槽后，甲苯于活性炭中逐漸積累，直到活性炭已不能使廢氣中的甲苯達到排放標準(在線檢測，超標報警提示)。此時停止吸附，進人脫附階段，利用2K蒸汽將吸附于活性炭的甲苯解析脫附出來，含有甲苯的蒸汽與水混合物排出炭槽經(jīng)冷凝、水液分離得出甲苯，回用生產(chǎn)。該系統(tǒng)設置4套活性炭槽，輪流進行吸附和脫附，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
根據(jù)該廠的實際運行情況來看，該治理工藝可回收高價值的DMF和甲苯，正常運行情況下每天可回收DMF水溶液2.38t，甲苯2.28t，每天節(jié)約成本1.萬元，扣除水、電、蒸汽消耗可實現(xiàn)每天1萬元以上的收益;消耗的工藝水少，每天只需15t循環(huán)吸收液補水，DMF吸收液可循環(huán)使用，無二次污染;采用高效四循環(huán)吸收工藝，含DMF廢氣經(jīng)四級循環(huán)液反復吸收，確保了回收效率;炭槽人氣風管采用均風導流板，炭槽底部更設三層均風，確保炭槽內(nèi)活性炭全部能處于工作狀態(tài)，不留死角，也更安全高效，DMF和甲苯去除效率均可穩(wěn)定達到98%以上;同時，吸收塔內(nèi)置四級循環(huán)液儲池，減少了占地面積，并增加了尾氣排放高度。該處理工藝技術成熟，穩(wěn)定可靠，處理效率高，同時回收溶劑可實現(xiàn)一定的經(jīng)濟效益。
4、結論
DMF&甲苯串聯(lián)回收工藝，結合了水噴淋吸收和活性炭吸附各自的優(yōu)點，避免了水噴淋吸收工藝只能處理易溶于水的有機廢氣，而無法處理不溶于水的有機廢氣的問題。同時，通過前置水噴淋減少了廢氣量，很好的解決了活性炭再生困難的問題，大大減少活性炭的更換費用。目前，根據(jù)吳江區(qū)環(huán)保部門提供的統(tǒng)計資料顯示，區(qū)內(nèi)共有涂層企業(yè)275家，其中80%以上采用干法直接涂層工藝。但是，其配套的DMF和甲苯廢氣處理回收裝置大部分屬于早期產(chǎn)品，回收效率大約為60%～70%，無法滿足當前的有機廢氣治理要求。DMF&甲苯串聯(lián)回收工藝對上述同類企業(yè)廢氣治理的技術改造提供了很好的工程實例參考。
