橡膠制品硫化廢氣的收集及處理探討

摘要：結合現場監測數據及相關產污系數給出了某企業株膠硫化過程有機廢氣產生童計算的過程，探討了采用“冷凝器+洗滌塔+干式過濾器+光催化氧化+活性炭吸附”組合處理工藝處理硫化廢氣的可行性。以供相關人員參考。

關鍵詞：橡膠硫化;廢氣處理;光催化氧化;活性炭吸附

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）22-0121-04

1 引言

橡膠制品以橡膠為基本原料，加入炭黑、促進劑、防老劑等配合劑和骨架材料，經過物理和化學加工而成。橡膠加工在煉膠、壓延、硫化等工序的高溫塑煉和氧化過程中，容易產生有害的物質。橡膠廢氣均有較強烈的、難聞的異味，會對工廠周圍居民的健康造成危害。

以某橡膠制品有限公司為例，對硫化過程廢氣源強的確定、廢氣的收集及處理等全過程進行了分析，從而給出處理此類廢氣合理的技術方案。

2 硫化廢氣產生情況分析

某企業橡膠產品使用主要原料為氯丁混煉膠、三元乙丙混煉膠及氫化丁腈混煉膠，企業年工作300d，三班制每班8h工作制，其主要生產工藝過程見圖1。

該企業硫化罐分為4條生產線，每條生產線設置6個硫化罐，硫化罐規格Φ400～1000mm不等、立式，設計壓力為2.25MPa。

廢氣收集分為兩部分：①待硫化罐內硫化反應結束、開罐前3min左右打開硫化罐連接密閉管道進行廢氣收集，硫化罐蒸氣廢氣濃度最高，所占比例最大;②待硫化罐內壓排盡后，打開硫化罐，通過上方及側上方集氣罩收集，開罐時間約為5min[4～9]。

該企業現有已存在同類型硫化罐處于生產狀態，根據企業現有生產硫化罐廢氣監測情況，硫化過程的有機廢氣（以非甲烷總烴計）監測的產生濃度情況見表1。

參考《橡膠制品工業工藝廢氣排放因子探討一以輪胎企業為例》[1]《橡膠制品生產過程中有機廢氣的排放系數》[2]《橡膠制品工業污染物排放標準（征求意見稿）編制說明》[3]等相關資料，硫化過程廢氣產生量按非甲烷總烴200mg/kg橡膠計。

結合現有硫化罐的監測數據、相關產污系數核算情況，廢氣按照：0.20kg/t膠料進行源強的估算。根據企業情況硫化罐混煉膠使用量為1128.93t/a，則硫化廢氣中非甲烷總烴產生量約為0.226t/a。

3 廢氣設計風量

3.1 硫化罐蒸汽廢氣

額定風量收集為可變風量收集，即有罐體需要抽氣時風機頻率調高，以3300m3/h風量抽風，沒有罐體需要抽氣時，不再抽空氣，根據現有硫化罐提供數據4條生產線平均每小時抽氣次數合計為18次，每次抽氣持續2min。

根據是否有罐體需要抽氣，由生產控制系統發出信號，PLC控制柜接到信號后，通過電控系統調節風機僅在需要抽蒸汽的時候，以3300m3/h風量抽氣，抽氣完畢后不再抽空氣。1h運作時間36min，按照7200h/a，年運行2592h。

3.2 硫化開罐廢氣

根據前期檢測，這部分廢氣污染負荷較低，同時考慮工人生產操作環境，不再建造封閉隔間，采用集氣罩收集，在每個硫化罐側上方設置集氣罩，每條生產線配備6個集氣罩。

根據集氣罩設計要求，其截面積應略大于收集污染源（即硫化罐）的截面積，為了不影響生產，集氣罩不能在硫化罐的正上方，而是設置在側上方，因此需要更大的截面積。綜合以上內容，確定集氣罩截面積為1m2。根據設計要求，集氣罩的截面流速應在0.5～1m/s，此處污染負荷較低，選取0.5m/s，則其風量為1800m3/h。

一條生產線同一時間只能有一個硫化罐開罐，所以當有1個硫化罐開啟時，其對應的集氣罩開啟，另外5個集氣罩關閉。因此每條生產線開罐時的風量就是1800m3/h。根據實際生產數據，每條生產線每小時平均開罐次數為4.6次，每次開罐集氣罩抽氣時間設置為5min。4條生產線總風量為7200m3/h。

1h運作時間23min，按照7200h/a，年運行1656h。

3.3 合計風量及廢氣產生情況

為應對風量和濃度波動帶來的負荷變化，確保廢氣處理后穩定達標，廢氣處理設備的處理能力按12000m3/h風量規格進行設計。風量設置情況見表2。

根據建設單位實際監測結果（表1中數據），密閉管道收集廢氣約占廢氣總量的68%，集氣罩收集廢氣量約為29%，剩余的3%無組織排放。企業24臺硫化罐廢氣產生情況詳見表3。

4 廢氣處理措施

4.1 常見單一廢氣處理工藝

有機廢氣污染物種類繁多，特性各異，因此相應采用的治理方法也各不相同。常見的廢氣治理技術方法有：冷凝法、吸收法、吸附法、生物法、燃燒法、光催化氧化法等;近年來還發展出一些新的技術工藝，如：膜分離法、低溫等離子法等。

4.2 常見組合工藝

目前工業應用中某一種技術單獨使用難以滿足要求，通常會使用幾種方法的組合工藝。針對不同種類，不同特點的廢氣形成了以下幾種常見廢氣治理工藝。

（1）以醫藥、特殊化工行業為代表的有機溶劑廢氣，具有濃度高、成分單一、使用量大、并有回收價值等特點，通常采用活性炭吸附十冷凝回收工藝。

（2）以汽車、造船、家具等行業為代表的噴漆廢氣，具有風量大，濃度中等且波動大，成分復雜等特點，通常采用吸附脫附濃縮+燃燒法處理。具體又分為底漆涂裝、烘干工段采用沸石轉輪+RTO;外漆、晾干等工段采用活性炭吸附+RCO工藝。

（3）以橡膠、機電等行業為代表的廢氣，具有風量大，濃度低，含粉塵和硫化物等，通常采用預處理（過濾或洗滌）+光催化+活性炭吸附工藝。

（4）以垃圾處理站、廢水處理廠為代表的惡臭廢氣，具有臭氣濃度高、含硫化物、芳烴類化合物較多等特點，通常采用生物法處理。

4.3 采用廢氣處理工藝情況

企業設置“冷凝器+洗滌塔+干式過濾器+光催化氧化+活性炭吸附”裝置去除密煉、開煉、擠出壓延和硫化過程產生的有機廢氣，主要污染物為非甲烷總烴等。廢氣收集后經冷凝器、洗滌塔、干式過濾器、光催化氧化、活性炭吸附處理，尾氣通過15m高排氣筒排放，具體流程見圖2。

企業有機廢氣處理裝置具體參數見表4。

廢氣處理方案采用了冷凝、吸收（洗滌塔）、光催化氧化、活性炭吸附多種廢氣治理工藝。這樣多種原理工藝的組合，避免了單一處理工藝僅能針對某類污染物或具備某一相同性質的污染物的缺點，使系統在處理復雜組分廢氣過程中能保持較高的凈化效率。

根據《某橡膠廠年產有機硅膠制品500t、橡膠制品30t、塑料制品500t新建項目竣工環境保護驗收監測報告》，某橡膠廠橡膠密煉、開煉和硅橡膠開煉、二次硫化工序產生廢氣經“水噴淋+UV光解十活性炭吸附”處理后通過1根15m高排氣筒排放，具體檢測數據見表5。

根據表1數據可知，水噴淋+UV光解十活性炭吸附對非甲烷總烴去除效率為89.2%～93.7%。廢氣處理措施對硫化廢氣設計處理效率按照90%考慮，經過處理后的廢氣排放濃度為0.88mg/m3。

根據《橡膠制品工業污染物排放標準》（GB27632-2011）表5[4]，輪胎企業及其他制品企業煉膠、硫化裝置非甲烷總烴基準排氣量為2000m3/t膠，該企業使用1128.93t膠，基準排氣量為225.8萬m3。根據設計方案設計氣量2342.9萬m3，企業實際排氣量超過膠料基準排氣量，須按公式將實測大氣污染物濃度換算成大氣污染物基準氣量排放濃度，并以大氣污染物基準氣量排放濃度作為判定排放是否達標的依據。大氣污染物基準排氣量排放濃度換算公式為：

式（1）中：ρ基為大氣污染物基準排氣量下的排放濃度mg/m3;Q總為排氣總量，m3;Yi為膠料消耗量，t;Qi基為單位膠料的基準排氣量，m3/t;ρ實為實測大氣污染物濃度，mg/m3。

根據計算，排氣筒排放非甲烷總烴基準排氣量下的排放濃度為0.83×（2342.9÷225.8）≈8.6mg/m3，折算后的排放濃度滿足《橡膠制品工業污染物排放標準》（GB27632-2011）表5中10mg/m3排放限值的要求。

5 結語

（1）本文結合現場監測數據及相關產污系數給出了某企業硫化過程有機廢氣產生量計算的過程。

（2）硫化過程廢氣的氣量及處理措施的選擇要結合硫化廢氣產生規律進行設置，本文給出的“冷凝器+洗滌塔+干式過濾器+光催化氧化十活性炭吸附”組合處理工藝，經過分析計算及同類案例分析，該處理工藝處理效率高，處理后廢氣濃度經過折算后滿足《橡膠制品工業污染物排放標準》（GB27632-2011）標準的要求。

（3）組合處理工藝避免了單一處理工藝僅能針對某類污染物或具備某一相同性質的污染物的缺點，使系統在處理復雜組分廢氣過程中能保持較高的凈化效率。

參考文獻：

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可以采用萬川環保噴淋+催化燃燒對橡膠廢氣進行處理。橡膠硫化煙氣危害比較大，廢氣成分含有惡臭物質，并隨著風向遠距離飄飄逸，在空氣中停留時間長；因此，需要進行有效收集并做凈化處理，以確保企業生產運行良好及改善車間及廠區環境、達到國家環保要求。

標簽：煙氣硫化橡膠