橡胶制品硫化废气的收集及处理探讨
摘要：结合现场监测数据及相关产污系数给出了某企业株胶硫化过程有机废气产生童计算的过程，探讨了采用“冷凝器+洗涤塔+干式过滤器+光催化氧化+活性炭吸附”组合处理工艺处理硫化废气的可行性。以供相关人员参考。
关键词：橡胶硫化废气处理光催化氧化活性炭吸附
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）22-0121-04
1 引言
橡胶制品以橡胶为基本原料，加入炭黑、促进剂、防老剂等配合剂和骨架材料，经过物理和化学加工而成。橡胶加工在炼胶、压延、硫化等工序的高温塑炼和氧化过程中，容易产生有害的物质。橡胶废气均有较强烈的、难闻的异味，会对工厂周围居民的健康造成危害。
以某橡胶制品有限公司为例，对硫化过程废气源强的确定、废气的收集及处理等全过程进行了分析，从而给出处理此类废气合理的技术方案。
2 硫化废气产生情况分析
某企业橡胶产品使用主要原料为氯丁混炼胶、三元乙丙混炼胶及氢化丁腈混炼胶，企业年工作300d，三班制每班8h工作制，其主要生产工艺过程见图1。
该企业硫化罐分为4条生产线，每条生产线设置6个硫化罐，硫化罐规格Φ400～1000mm不等、立式，设计压力为2.25MPa。
废气收集分为两部分：①待硫化罐内硫化反应结束、开罐前3min左右打开硫化罐连接密闭管道进行废气收集，硫化罐蒸气废气浓度最高，所占比例最大②待硫化罐内压排尽后，打开硫化罐，通过上方及侧上方集气罩收集，开罐时间约为5min[4～9]。
该企业现有已存在同类型硫化罐处于生产状态，根据企业现有生产硫化罐废气监测情况，硫化过程的有机废气（以非甲烷总烃计）监测的产生浓度情况见表1。
参考《橡胶制品工业工艺废气排放因子探讨一以轮胎企业为例》[1]《橡胶制品生产过程中有机废气的排放系数》[2]《橡胶制品工业污染物排放标准（征求意见稿）编制说明》[3]等相关资料，硫化过程废气产生量按非甲烷总烃200mg/kg橡胶计。
结合现有硫化罐的监测数据、相关产污系数核算情况，废气按照：0.20kg/t胶料进行源强的估算。根据企业情况硫化罐混炼胶使用量为1128.93t/a，则硫化废气中非甲烷总烃产生量约为0.226t/a。
3 废气设计风量
3.1 硫化罐蒸汽废气
额定风量收集为可变风量收集，即有罐体需要抽气时风机频率调高，以3300m3/h风量抽风，没有罐体需要抽气时，不再抽空气，根据现有硫化罐提供数据4条生产线平均每小时抽气次数合计为18次，每次抽气持续2min。
根据是否有罐体需要抽气，由生产控制系统发出信号，PLC控制柜接到信号后，通过电控系统调节风机仅在需要抽蒸汽的时候，以3300m3/h风量抽气，抽气完毕后不再抽空气。1h运作时间36min，按照7200h/a，年运行2592h。
3.2 硫化开罐废气
根据前期检测，这部分废气污染负荷较低，同时考虑工人生产操作环境，不再建造封闭隔间，采用集气罩收集，在每个硫化罐侧上方设置集气罩，每条生产线配备6个集气罩。
根据集气罩设计要求，其截面积应略大于收集污染源（即硫化罐）的截面积，为了不影响生产，集气罩不能在硫化罐的正上方，而是设置在侧上方，因此需要更大的截面积。综合以上内容，确定集气罩截面积为1m2。根据设计要求，集气罩的截面流速应在0.5～1m/s，此处污染负荷较低，选取0.5m/s，则其风量为1800m3/h。
一条生产线同一时间只能有一个硫化罐开罐，所以当有1个硫化罐开启时，其对应的集气罩开启，另外5个集气罩关闭。因此每条生产线开罐时的风量就是1800m3/h。根据实际生产数据，每条生产线每小时平均开罐次数为4.6次，每次开罐集气罩抽气时间设置为5min。4条生产线总风量为7200m3/h。
1h运作时间23min，按照7200h/a，年运行1656h。
3.3 合计风量及废气产生情况
为应对风量和浓度波动带来的负荷变化，确保废气处理后稳定达标，废气处理设备的处理能力按12000m3/h风量规格进行设计。风量设置情况见表2。
根据建设单位实际监测结果（表1中数据），密闭管道收集废气约占废气总量的68%，集气罩收集废气量约为29%，剩余的3%无组织排放。企业24台硫化罐废气产生情况详见表3。
4 废气处理措施
4.1 常见单一废气处理工艺
有机废气污染物种类繁多，特性各异，因此相应采用的治理方法也各不相同。常见的废气治理技术方法有：冷凝法、吸收法、吸附法、生物法、燃烧法、光催化氧化法等近年来还发展出一些新的技术工艺，如：膜分离法、低温等离子法等。
4.2 常见组合工艺
目前工业应用中某一种技术单独使用难以满足要求，通常会使用几种方法的组合工艺。针对不同种类，不同特点的废气形成了以下几种常见废气治理工艺。
（1）以医药、特殊化工行业为代表的有机溶剂废气，具有浓度高、成分单一、使用量大、并有回收价值等特点，通常采用活性炭吸附十冷凝回收工艺。
（2）以汽车、造船、家具等行业为代表的喷漆废气，具有风量大，浓度中等且波动大，成分复杂等特点，通常采用吸附脱附浓缩+燃烧法处理。具体又分为底漆涂装、烘干工段采用沸石转轮+RTO外漆、晾干等工段采用活性炭吸附+RCO工艺。
（3）以橡胶、机电等行业为代表的废气，具有风量大，浓度低，含粉尘和硫化物等，通常采用预处理（过滤或洗涤）+光催化+活性炭吸附工艺。
（4）以垃圾处理站、废水处理厂为代表的恶臭废气，具有臭气浓度高、含硫化物、芳烃类化合物较多等特点，通常采用生物法处理。
4.3 采用废气处理工艺情况
企业设置“冷凝器+洗涤塔+干式过滤器+光催化氧化+活性炭吸附”装置去除密炼、开炼、挤出压延和硫化过程产生的有机废气，主要污染物为非甲烷总烃等。废气收集后经冷凝器、洗涤塔、干式过滤器、光催化氧化、活性炭吸附处理，尾气通过15m高排气筒排放，具体流程见图2。
企业有机废气处理装置具体参数见表4。
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，避免了单一处理工艺仅能针对某类污染物或具备某一相同性质的污染物的缺点，使系统在处理复杂组分废气过程中能保持较高的净化效率。
根据《某橡胶厂年产有机硅胶制品500t、橡胶制品30t、塑料制品500t新建项目竣工环境保护验收监测报告》，某橡胶厂橡胶密炼、开炼和硅橡胶开炼、二次硫化工序产生废气经“水喷淋+UV光解十活性炭吸附”处理后通过1根15m高排气筒排放，具体检测数据见表5。
根据表1数据可知，水喷淋+UV光解十活性炭吸附对非甲烷总烃去除效率为89.2%～93.7%。废气处理措施对硫化废气设计处理效率按照90%考虑，经过处理后的废气排放浓度为0.88mg/m3。
根据《橡胶制品工业污染物排放标准》（GB27632-2011）表5[4]，轮胎企业及其他制品企业炼胶、硫化装置非甲烷总烃基准排气量为2000m3/t胶，该企业使用1128.93t胶，基准排气量为225.8万m3。根据设计方案设计气量2342.9万m3，企业实际排气量超过胶料基准排气量，须按公式将实测大气污染物浓度换算成大气污染物基准气量排放浓度，并以大气污染物基准气量排放浓度作为判定排放是否达标的依据。大气污染物基准排气量排放浓度换算公式为：
式（1）中：ρ基为大气污染物基准排气量下的排放浓度mg/m3Q总为排气总量，m3Yi为胶料消耗量，tQi基为单位胶料的基准排气量，m3/tρ实为实测大气污染物浓度，mg/m3。
根据计算，排气筒排放非甲烷总烃基准排气量下的排放浓度为0.83×（2342.9÷225.8）≈8.6mg/m3，折算后的排放浓度满足《橡胶制品工业污染物排放标准》（GB27632-2011）表5中10mg/m3排放限值的要求。
5 结语
（1）本文结合现场监测数据及相关产污系数给出了某企业硫化过程有机废气产生量计算的过程。
（2）硫化过程废气的气量及处理措施的选择要结合硫化废气产生规律进行设置，本文给出的“冷凝器+洗涤塔+干式过滤器+光催化氧化十活性炭吸附”组合处理工艺，经过分析计算及同类案例分析，该处理工艺处理效率高，处理后废气浓度经过折算后满足《橡胶制品工业污染物排放标准》（GB27632-2011）标准的要求。
（3）组合处理工艺避免了单一处理工艺仅能针对某类污染物或具备某一相同性质的污染物的缺点，使系统在处理复杂组分废气过程中能保持较高的净化效率。
参考文献：
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[3]张芝兰.橡胶制品生产过程中有机废气的排放系数[J].橡胶工业，2006（4）.
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[9]樊海春，张涛，李勇.自动更换滤芯装置结构与原理[J].绿色科技，2018（14）：149～151.
橡胶制品工业污染物排放标准是怎么样的
国家对于污染物的排放有着非常严格的控制标准，对于工业企业排放的污染物不仅需要控制其实测浓度，有些行业和废气还要控制其排放速率或者折算浓度，排放速率是使用实测浓度和排气量计算得来，折算浓度一般使用空气过量系数或者含氧量进行计算，下面简单谈一下常见行业的折算方法。
使用空气过量系数时：折算浓度=实测浓度x实测过量系数/标准过量系数
使用含氧量时：折算浓度=实测浓度x（21-基准含氧量）/（21-实测含氧量）
火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011：燃煤锅炉基准含氧量6，燃油燃气锅炉基准含氧量3，燃气轮机组基准含氧量15。
锅炉大气污染物排放标准GB13271-2014：燃煤锅炉基准含氧量9，燃油燃气锅炉基准含氧量3.5。
水泥工业大气污染物排放标准GB4915-2013:水泥窑及窑尾余热利用系统排气基准含氧量10，独立热源的烘干设备排气基准含氧量8。
危险废物焚烧污染控制标准GB18484-2020：焚烧炉基准含氧量11。
生活垃圾焚烧污染控制标准GB18485-2014：焚烧炉基准含氧量11。
工业窑炉大气污染物排放标准GB9078-1996：冲天炉（鼓风温度小于等于400摄氏度）掺风系数4.0，冲天炉（鼓风温度大于400摄氏度）掺风系数2.5，其他工业窑炉标准过量系数1.7。
炼钢工业大气污染物排放标准GB28664-2012：石灰窑、白云石窑基准含氧量8。
陶瓷工业污染物排放标准GB 25464-2010及其修改单：喷雾干燥塔、陶瓷窑基准含氧量18。
铸造工业大气污染物排放标准GB39726-2020：冷风炉基准含氧量15，热风炉基准含氧量12，燃气炉基准含氧量8。
平板玻璃工业大气污染物排放标准GB26453-2011：玻璃窑基准含氧量8。
橡胶轮胎的气味挥发长达多少
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国海洋环境保护法》、《国务院关于落实科学发展观
加强环境保护的决定》等法律、法规和《国务院关于编制全国主体功能区规划的意见》，保护环境，防治污染，促进橡胶制品工业生产工艺和污染治理技术的进步，制定本标准。本标准规定了橡胶制品工业企业或生产设施水污染物和大气污染物的排放限值、监测和监控要求，以及标准实施与监督等相关规定。本标准规定的水污染物排放控制要求适用于企业直接或间接向其法定边界外排放水污染物的行为。本标准适用于现有橡胶制品生产企业或生产设施的水污染物和大气污染物排放管理，以及橡胶制品工业企业建设项目的环境影响评价、环境保护设施设计、竣工环境保护验收及其投产后的水污染物和大气污染物排放管理。橡胶制品工业企业排放恶臭污染物、环境噪声适用相应的国家污染物排放标准，产生固体废物的鉴别、处理和处置适用国家固体废物污染控制标准。本标准为首次发布。自本标准实施之日起，橡胶制品工业企业水和大气污染物排放控制按本标准的规定执行，不再执行《污水综合排放标准》（GB
8978—1996）和《大气污染物综合排放标准》（GB 16297—1996）中的相关规定。
橡胶行业生产时主要产生什么废气
正常情况下1~3天。
正常的橡胶轮胎都是有橡胶的味道的，橡胶味是没有毒的，放到通风的地方散味，正常情况下1~3天就能散出大部分气味。
橡胶分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。
在橡胶工业生产中，其废气的90%以上为挥发性有机物，该物质对大气会产生严重的危害，也影响到周边居民的身体健康。我国国内的石油化工生产企业对待废气的方式，往往是降低浓度后进行排放或者不经过任何处理就直接排放，危害十分严重。因此，对橡胶生产中伴随的废气进行挥发性有机物的清理是十分重要的课题。
1.橡胶生产的废气来源
在我国的石油化工生产企业中，橡胶的生产全过程具有四个步骤，（1）聚合、（2）回收、（3）凝聚，（4）后处理，后处理的主要任务是对上一个单元中的橡胶颗粒进行脱水处理，并进行干燥，在这个过程中一共有四处会伴随废气的产生，分别是进料口与螺杆挤压机处排放的闪蒸气，还有在利用风力输送固体的过程中与对固体颗粒进行干燥的过程中产生的排放气体，这四处都会产生相似成分的废气，主要成分有乙烷、水汽、油雾与伴随挥发的固体颗粒。
2 橡胶废气的处理技术
在橡胶生产的排放废气上，已经形成了些有效的处理方式，但由于处理方式不同，在处理的效果上与优缺点上也不相同，这几种方法与催化氧化方法相比都具有一定的不足。
热力燃烧法具有较高的处理效率，可以一次处理浓度较大的废气，但是处理过程也需要大量燃料消耗，且必须连续进行，伴随氮氧化物的排放，因此成本较高；生物处理法能够处理较低浓度的废气，并且具有低成本的优势，但是在高浓度废气的处理效果上并不好，需要占用大量的空间，生物环境较难获得，因此也不方便；催化氧化是一种在特定压力和温度条件下，运用金属材料作为催化剂，将橡胶废气中的物质与空气、氧气等氧化剂物质进行氧化反应的处理工艺，该种方法与上述两种方法相比具有明显的优势，它的处理效率很高，可以一次处理较高浓度的废气，并且不需要较高的温度条件，成本也比较低廉，唯一的缺陷是随着处理过程的进行，废气中会含有多种粒状物使催化剂中毒，从而降低处理的效率。
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