汽车喷漆烤漆房废气设备技术方案

体的压力约为常压（1 大气压），一般挥发性有机物质的凝结点多低余冷却水的
温度wenku.baidu.com摄氏 25 度-40 度之间），必须使用冰水、冰盐水、或氟氯碳化物一类的
冷冻剂。冷凝法主要用于高沸点和高浓度的 VOC 回收,适用的浓度范围为>5%(体
积)。
2.1.2（2）冷凝法技术原理图
2.2.3 膜分离法 膜分离系统是一种高效的新型分离技术,其流程简单、回收率高、能耗低、
附再生即用来自催化的热空气吹扫吸附剂，使吸附的有机物脱附出来达到是吸附
剂的吸附能力再生的目的。
当炭吸附达到饱和后,对饱和的炭床进行脱附再生;通入水蒸气加热炭层,VOC
被吹脱放出,并与水蒸汽形成蒸汽混合物,一起离开炭吸附床。用冷凝器冷却蒸汽
混合物,使蒸汽冷凝为液体。若 VOC 为水溶性的,则用精馏将液体混合物提纯;若
汽车 4S 店喷漆烤漆 废气净化技术
上海梓昂环保科技有限公司 二○一七年 十月
上海梓昂环保科技有限公司
摘要
汽车烤漆废气净化技术
文章简述了废气的危害，以及汽车喷漆、烤漆等废气处理的几种处理技术， 并对其发展历程，适用范围及应用前景等详细介绍。
引言
我国工业化和城市化仍在快速发展，资源能源消耗持续增长，大气环境面临 前所未有的压力，环境形势十分严峻，汽车涂装行业有机废气排放具有工序多， 成分复杂、大风量浓度低、漆雾多等特点，给废气处理工程带来了挑战。在发展 经济的同时，对环境保护也应足够重视。近年来全国各地汽车 4S 店喷漆烤漆房 成为环境污染重大课题，喷漆过程中包含甲醛、苯等有害废气，由于人们对废气 不了解、处理技术不成熟、处理成本比高等原因，将喷漆产生的废气直接排放。 这些不经过处理的废气在一定的情况下会造成大气污染、影响植物生长和人类的 健康。
小于 5000PPM 的情况。适于喷漆、印刷和轻工等温度不高,湿度不大,排气量较大
的场合,尤其对含卤化物的净化回收更为有效。但它不耐高温，在湿润的条件下
不能保持很好的吸附能力，易燃的缺点。
2.1.1（2） 活性炭吸附原理图
2.1.2 冷凝法 冷凝法是最简单的回收技术,一种将排放气体的温度降低至沸点之下，以凝
2.2.3（2）膜分离技术原理图
2.2 消除技术 2.2.1 催化燃烧法
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催化燃烧是一种处理有机气体的有效方法，特别适用于处理量大、气体浓度
较低时苯类、醛类、酮类、醇类等各种有机废气的处理。催化燃烧法的作用原理
机物,并具有很高的压力,可以作为膜渗透的驱动力,使膜分离不再需要附加的动
力。将非凝气送到膜系统,有机选择渗透膜将气体分成两股物流,脱除了 VOCs 的
未渗透侧的净化气被排放;渗透物流为富集了有机物的蒸汽,该渗透物流循环到
压缩机的进口。系统通常可以从进料气中移出 VOC 达 99%以上,并使排放废气中
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喷涂过程中主要产生漆雾和有机废气污染，油漆在高压作用下雾化成微粒， 在喷涂时，部份油漆未到达喷漆物表面，随气流弥散从而形成漆雾；有机废气来 自稀释剂的挥发，有机溶剂不会随油漆附着在喷漆物表面，在喷漆和固化过程将 全部释放形成有机废气（有文献报道可达上百种挥发性有机物，分别属于烷烃、 环烷烃、烯烃、芳香类化合物、醇、醛、酮、酯、醚及其他化合物）。喷漆和烤 漆废气的成分:主要是“三苯类”、挥发性有机废气（VOCs）的处理。
活性炭吸附是目前最广泛使用的回收技术,其原理是利用吸附剂(粒状活性 炭和活性炭纤维)的多孔结构,将废气中的 VOC 捕获。将含 VOC 的有机废气通过活 性炭床,其中的 VOC 被吸附剂吸附,废气得到净化,而排入大气。
活性炭多是粉末状或颗粒状，大部分情况下不能直接用于各种净化设备中， 必须使活性炭具有一定形状和支撑强度，才能使用，活性炭经过特殊的工艺处理 后，能产生丰富的微孔结构，这些人眼看不到的微孔能够依靠分子力，吸附各种
结气态物质的物理程序，普遍应用于原料或产品之分离及纯化也可作为初步控制
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挥发性有机物之用。将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度,使有机物冷凝
变成液滴,从废气中分离出来,直接回收。但这种情况下,离开冷凝器的排放气中
无二次污染。膜分离技术的基础就是使用对有机物具有选择渗透性的聚合物膜, 该膜对有机蒸气较空气更易于渗透 10～100 倍,从而实现有机物的分离。 最简单 的膜分离为单级膜分离系统,直接使压缩气体通过膜表面,实现 VOC 的分离,但单
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级膜因分离程度很低,难以达到分离要求,而多级膜分离系统则会大大增加设备
投资。
膜分离是以选择性透过膜为分离介质，在外力推动下对混合物进行分离、提
纯、浓缩的一种新型分离技术。目前，膜分离纯化技术包括微滤、超滤、反渗透、
纳滤、气体分离、渗透气化、电渗析等等。与传统分离技术相比，膜技术分离过
的 VOC 达到标准。
用该法回收有机废气中的丙酮、四氢呋喃、甲醇、乙腈、甲苯等(浓度为 50%
以下)，回收率可达 97%以上。膜分离法最适合于处理 VOCs 浓度较高的物流，对
大多数间歇过程，因温度、压力、流量和 VOCs 浓度会在一定范围内变化，所以
要求回收设备有较强的适应性，膜系统正能满足这一要求。
一 喷漆烤漆废气的成分及危害
1.1 喷漆烤漆废气的形成及主要成分 一般喷漆分为两类
（1）通过喷枪借助于空气压力,分散成均匀而微细的雾滴,涂施于被涂物的表面 的一种方法(可分为空气喷漆,无气喷漆以及静电喷漆等各式各样的喷漆方法) （2）人造漆的一种，用树脂、颜料、溶剂、添加剂等制成。通常用喷枪均匀地 喷涂在物体表面，然后将涂料干燥固化，形成一个硬涂膜。具有保护、美观、标 示的作用，主要用于汽车、飞机、木器、皮革等。该物质有毒性，对身体有一定 影响，不同品牌的喷漆由于成分含量不同毒性也不同。
的光合作用等。甲苯的慢性危害，较苯小，浓度在 430～1300mg/m3 下，可出现
中毒症状，三苯混合还可对眼睛、鼻粘膜产生刺激症状，且神经系统症状也更为
严重。 漆雾对作业工人的危害不容忽视，企业可采取切实可行的喷漆废气治理
措施，减小污染物排放，降低有毒有害物质对操作工人的健康损害。
1.3 废气执行排放标准值（GB16297-1996 二级）
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VOCS 处理技术大体可分为回收和消除技术两大类。 回收技术主要包括：活性炭吸附法、吸收技术、变压吸附、冷凝法和膜分离
法等物理方法，回收回收法是通过物理方法,用温度、压力、选择性吸附剂和选 择性渗透膜等方法来分离 VOC 的。
消除技术主要包括：燃烧法、生物法、低温等离子体法和催化氧化法等技术。 消除法主要是通过化学或生化反应,用热、催化剂和微生物将有机物转变成为 CO2 和水。根据 VOC 处理技术应用状况的分析可知，VOCS 气体特性对处理技术选择 有重要影响。下面介绍几种传统的处理方法。 2.1 回收技术 2.1.1 活性炭吸附法
是：有机气体中的碳氢化合物在较低的温度下（250-300）℃,通过催化剂的作用，
被氧化分解成无害气体并释放热量。这种高浓度的有机气体在催化燃烧时所放出
烤漆分为两大类，一类低温烤漆固化温度为 140°C-180°C，另外一类就称 为高温烤漆其固化温度为 280°C-400°C。
喷漆工艺广泛应用于机械、汽车、电气设备、家电、船舶、家具等行业。 喷 漆原料——油漆涂料由不挥发份和挥发份组成，不挥发份包括成膜物质和辅助成 膜物质，挥发份稀释剂是用来稀释油漆，达到漆物表面光滑美观的目的。
喷漆和烤漆废气 的成分
二甲苯
甲基乙基 酮
庚
甲苯
烷
苯
乙烷
乙酸乙 酯
四氯化 碳
1.2 喷漆烤漆废气的主要危害 喷烤漆行业的废气，废气量大，浓度高，含有的有机物种类多，一般烤漆行
业的废气含有三苯、醇类、酮类、醚类、酯类等有机物。喷烤漆行业的废气中含 有的有机物种类多，其中以“三苯”含量高，危害大，苯、甲苯和二甲苯都为无 色、有芳香气味的，沸点为 80．1℃，是挥发性有机物，都具有易挥发、易燃的
神经症状，少数还可以引起神经衰弱症候群，甲苯对中枢神经的毒害比苯强，可
发生致命的颗粒性白细胞消失症，并引起白血病。对皮肤也有刺激作用。据报道，
苯质量浓度在 188～375mg/m3 时，长期接触即可有明显的自觉症状。苯、甲苯和
二甲苯是以蒸气状态存在于空气中。中毒作用一般是由于吸入蒸气或皮肤吸收所
致。由于苯属芳香烃类，使人一时不易警觉其毒性。如果长期接触一定浓度的甲
名称
苯 甲苯 二甲苯 非甲烷总经 颗粒物
允许浓度 mg/m3
12 40 70 120 120
允许速度 kg/h
15m 0.5 3.1 1.0 10 3.5
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二 喷漆烤漆废气处理技术 废气处理技术如下图所示：
体时，冷凝器的热交换面积需求过大，不符合经济价值。
针对有机物最常用的冷凝器为管壳式热交换器，冷凝液体（冷媒）由管中
通过，气体由壳部分通过，在管外遇冷凝结。非接触性管壳式冷凝器是有机蒸汽
冷凝最常用的设备，冷凝气体的选择视凝结温度而异，冷却水是最低廉的冷却液，
但其用途受温度限制。有机物之排放处理用冷凝器很少使用冷却水，因为排放气
苯、二甲苯会引起慢性中毒，可出现头痛、失眠、精神萎靡、记忆力减退等神经
衰弱症。甲苯、二甲苯对生殖功能亦有一定影响，并导致胎儿先天性缺陷（即畸
形）。对皮肤和粘膜刺激性大，对神经系统损害比苯强，长期接触还有引起膀胱
癌的可能。
同时，由于喷烤漆行业使用的油漆具有粘附性，如高浓度的漆雾如不加以治
理，随风扩散，粘附在建筑物上，影响其美观，沉降在花草树木中，将影响植物
仍含有相当高浓度的 VOC,不能满足环境排放标准。要获得高的回收率,系统需要
很高的压力和很低的温度,设备费用显著地增加。冷凝分离效率在 50-85%之间，
冷凝最适于大型的冷冻储槽排放回收之用，因为冷凝只改变物质的相态，而不会
影响其成份，而且程序简单，如果排放气流中有机物质纯度高，则不须精细控制。
排放气体的流量上限约为 55Nm3/min，流量过高或气流中含有大量无法冷凝的气
程具有如下特点：无相变、高效、节能、无污染、工艺简单、常温操作，
MTR 开发了一种新型的集成膜系统,仅使用单级膜,就可以大大提高回收率,并
降低系统的费用,该技术结合压缩冷凝和膜分离两种技术的特点,来集成实现分
离。用压缩机先将进料气提高到一定压力,然后将进料气送到冷却器冷凝,使部分
VOC 冷凝下来,冷凝液直接放入储罐。离开冷凝器的非凝气体仍含相当数量的有
为水不溶性,则用沉析器直接回收 VOC。因涂料中所用的“三苯”与水互不相溶,
故可以直接回收。 炭吸附技术主要用于废气中组分比较简单、有机物回收利用
价值较高的情况,其废气处理设备的尺寸和费用正比于气体中 VOC 的数量,却相
对独立于废气流量;因此,炭吸附床更倾向于稀的大气量物流,一般用于 VOC 浓度
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特点。急性毒作用，主要对中枢神经系统，慢性主要作用于造血组织及神经系统，
但若造血功能完全破坏，短期吸入高浓度（1500mg/m3 以上）的苯蒸气，即可引
起再生障碍性贫血，经常吸入低浓度的苯蒸气也会引起恶心、呕吐、神智不清等
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有害的气体和液体分子，从而达到净化的目的，活性炭吸附过程包括吸附净化和
热脱再生，吸附净化过程是将有机废气由排期风机送入吸附床，有机废气在吸附
床被吸附剂吸附而是气体得到净化，净化后的气体排向大气即完成净化过程。脱