当今,随着皮革和合成革制品应用领域的不断扩大以及产品附加值日益提高,制革业生产规模逐步扩大,由此引发的废气排放和环境问题也逐渐凸显,特别是未来国家对环境的治理越来越严格,当前制革废气中有机物含量却达不到新的排放标准,而已有的制革废气处理方法少且不理想,所以采取经济实用的治理技术,开发合适的工艺流程,使众多制革厂的废气排放指标达到国家标准,是十分必要且具有现实意义的。
制革废气治理技术的发展是随着制革工艺的改变而不断变化的。其中,合成革是以高密织布(非织造)作为基布进行聚氨酰浸渍和涂层加工后的产品,其生产过程中的废气来源主要为有机溶剂的挥发,包括树脂和溶剂在配料、运输、存放时的挥发以及涂覆或含浸等加工过程中有机物的挥发,也包括在烘箱加热时有机物的挥发,还有后处理过程中的有机物挥发等。
废气污染物同具体工艺及配方组成有关,对于一定工艺配方往往可以更改,所以其产生的具体污染物也并不固定。干法工艺生产过程中一般有机溶剂污染物有DMF、甲苯、二甲苯、丁酮等;湿法工艺生产过程中一般有机污染物为DMF。
DMF,即二甲基甲酰胺,作为溶剂近年来使用量剧增,它的用途很广,主要用作高分子合成的溶剂或中间原料,特别是用作聚丙烯晴纤维的纺丝溶剂,也用于制造人造革或皮革(或称PVC面料、镭射革、防水布)等表面材料时作为聚氨基甲酸酯树脂的处理溶剂,但其属于中等偏低的有毒物质,可经呼吸道、皮肤和消化道侵入机体,引起中毒反应。
吸收法、吸附法、催化燃烧法、冷凝法、静电法和玻纤过虑器法等众多废气处理方法中,对于制革过程中产生的较稀有机溶剂废气采用催化燃烧法的相对较多,我司结合实际工况,选用活性炭吸附脱附+催化燃烧工艺研发设计了制革废气处理成套设备。
其中活性炭依靠自身独特的孔隙结构以及分子之间相互吸附的作用力将废气组分捕捉进入到活性炭内孔隙中后,由于分子之间相互吸引的原因,会导致更多的分子不断被吸引,直到填满活性炭内孔隙为止;之后再采用变温脱附工艺将已被吸附的组分脱附下来,通过催化燃烧工艺进行彻底净化。
催化燃烧是指借助催化剂在低温(200~400℃)下实现对有机物完全氧化后进行燃烧的工艺,具有能耗少,操作简便,安全性好,净化效率高等特点,特别适用于皮革加工、喷漆、涂料生产等回收价值不大的有机废气净化。
在进行催化燃烧的工艺设计时,应根据具体情况,对于处理气量较大的场合,设计成分建式流程,即预热器、反应器独立装设,其间用管道连接;而对于处理气量小的场合,可采用催化焚烧炉,把预热与反应组合在一起,但要注意预热段与反应段之间的距离。
在有机废气的催化燃烧中,所要处理的有机废气在高温下与空气混合极易引起爆炸,安全问题尤为重要,这就对工艺设计提出了更高要求:一方面必须控制有机物与空气的混合比,使之在爆炸下限;另一方面,催化燃烧系统应设监测报警装置和防爆措施。
此外,催化剂的工作温度对催化剂的老化影响很大,温度选择或控制不好,会使催化剂半熔或烧结,从而导致催化剂因表面积的下降而降低活性,且工作温度越高,老化速度越快,所以在催化剂的活性温度范围内选择合适的反应温度将有助于延长催化剂的寿命,但过低的反应温度也是不可取的,会降低反应速率。
因此,为了提高催化剂的热稳定性,常常选择合适的耐高温载体来提高活性组分的分散度,这样就能防止其颗粒变大而烧结,例如以纯铜作催化剂时,在200℃即失去活性,但如果采用共沉积法将Cu载于Cr2O3载体上,就能在较高的温度下保持其活性。