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树立标杆典型示范推进涂料行业大气污染物治理与减排

2021-08-18 来源:张家界机械信息网

“树立标杆、典型示范”推进涂料行业大气污染物治理与减排

中国涂料工业协会齐祥昭 李力

中国建材检验认证集团股份有限公司张瑞艳 李晓洁

基金项目:大气重污染成因与治理攻关项目课题“建材领域大气污染治理及调控政策研究”(编号:DQGG0203)

打赢蓝天保卫战,是党的十九大作出的重大决策部署,事关满足人民日益增长的美好生活需要,事关全面建成小康社会,事关经济高质量发展和美丽中国建设。为加快改善环境空气质量,打赢蓝天保卫战,中国建筑材料科学研究总院牵头承担了国家“大气重污染成因与治理攻关项目”专题二课题三“建材领域大气污染治理及调控政策研究”子项目,中国涂料工业协会作为子项目协作单位,协助牵头单位促进项目的进行,主要包括:1、联系涂料行业内多家企业进行实地调研;2、组织召开行业会议,介绍项目情况;3、参与企业产排污调研,下发与回收调研表。通过一系列方式对涂料生产企业运营情况包括生产类型、规模、分布、已经采取的环保治理措施等进行了调研,并形成《涂料行业污染治理及管控措施现状分析报告》中国化工网okmart.com。

涂料广泛用于国民经济各部门、国防工业和新兴的高科技产业,起保护、装饰、标识和特种作用等,是不可替代的重要工业材料,在我国经济发展中的作用举足轻重,与人们生活息息相关。

十二五期间,中国经济增速由高速增长转为中高速增长,受总的经济大环境影响,涂料行业在节能、环保、资源消耗等领域去产能化明显,主要包括污染型、资源利用率低下、高能耗型企业。淘汰了部分过剩产能及落后工艺,促使产业集中度逐步增高,中国涂料行业在这个历史阶段紧靠“创新驱动发展”战略,在节能环保、技术创新等方面不断努力,发展国内外企业联合经营、技术开发模式,提升我国民族企业的市场综合竞争力,为涂料行业健康稳定发展奠定了坚实基础。

如图1所示,2018年涂料行业全年1336家规模以上(年产量大于500吨)工业企业产量达1759.8万吨,同比增长5.9%;2018年,主营业务收入方面,1998家规模以上(主营业务收入在2000万元及以上)工业企业总额达3268.1亿元,同比增长6.5%;实现利润总额236.48亿元,同比增长5.1%。

图1 近五年涂料行业产量及增速

京津冀大气污染传输通道,2+26城市,包括北京,天津,河北省石家庄、唐山、廊坊、保定、沧州、衡水、邢台、邯郸,山西省太原、阳泉、长治、晋城,山东省济南、淄博、济宁、德州、聊城、滨州、菏泽,河南省郑州、开封、安阳、鹤壁、新乡、焦作、濮阳,是我国涂料生产的重要区域。以2018年为例,其总产量约占我国涂料工业总量11%。根据国家统计局对于2018年全国1336家规模以上涂料生产企业的统计结果,“2+26”城市共有涂料生产企业154家,与2017年156家企业相比,基本持平。2018年涂料总产量为186.63万吨,与2017年总产量152.49万吨相比增长22.39%。其中,“2+26”城市涂料生产企业数量及产量如表1所示。

表1 “2+26”城市涂料生产企业数量及产量

通过上表对“2+26”城市涂料生产企业数量及涂料总产量的统计分析结果,涂料行业生产企业具有集群分布的特点,其中天津、北京、廊坊、保定、济宁等城市的企业数量及产量均属于国内领先的规模。

从涂料的特点和生产过程进行分析,涂料生产过程中的主要特征污染物来源于有机溶剂及助剂。VOCs作为溶剂的重要组成之一,其作用便是溶解这些高分子树脂,故一般遵循高分子化学中的相似相容原理,同时也要避免与反应型双组份树脂反应基团发生反应。因此,一般针对某种主要成膜物质,VOCs的成分类型是比较类似的,故一般VOCs成分分类对应主要成膜物质分类。在水性涂料中,为了保证成膜性能,也需要加入醇类、醚类等有机成膜助剂以及其他功能助剂。因此,涂料中的VOCs为主要污染物质。

通过调研,目前涂料行业常用的污染防治技术有源头溶剂替代、工艺过程控制、转运密闭、清洗密闭、储罐管控、末端治理等。

溶剂替代是目前提倡的手段。涂料常用的溶剂有烷烃为主的脂肪烃混合物、芳香烃(主要是甲苯和二甲苯)、醇类(主要是乙醇和丁醇)、醚醇类、酮类(主要是丙酮和丁酮等)、酯类(主要是乙酸乙酯和乙酸丁酯)、萜烯类及氯代烷烃和硝基烷烃。根据目前的调研看,部分涂料企业逐渐开始注意替代溶剂,具体的做法有:按照《环境保护综合名录》的要求,逐步淘汰高污染、高环境风险产品;优先使用反应活性低的溶剂,使用四甲苯代替三甲苯,乙酸酯类代替苯系物等。

工艺过程控制要求投料最好选择密闭式收集系统,溶剂输送优先采用管道计量,称量或配置期间移动缸体或容器应保持密闭,建议使用自吸式投料,投料处设置有效收集装置。目前部分企业已经设置自动化控制系统(DCS),除了投料和采样外,设备处于密闭状态,排空气体不直接排放,采用有效收集设施。

转运、清洗密闭要求储罐存储的原辅物料经密闭管道输送至生产装置或者中间储罐,部分管道明管敷设,槽车与储罐的装卸最好设置气相平衡系统,对固定反应釜体进行洗涤时,设置密闭收集系统,经收集后进入污染物处理设施,对移动缸的清洗时,最好设置专门作业区,不在车间内随意清洗,排气经过收集后进入污染物处理系统。

对于内浮顶罐,浮顶与罐壁之间要采用浸液式密封、机械式鞋形密封等高效密封方式,目前部分企业已经开始采用或进行改造;对于外浮顶罐,浮顶与罐壁之间要采用双重密封,且一次密闭应采用浸液式密封、机械式鞋形密封等高效密封方式。另外,储罐的排气需经过收集经密闭排气系统进入废气收集处理系统。

末端治理是目前企业和环保部门关注的重点。涂料行业的颗粒物处理技术以袋式除尘为主,也有部分企业设置了旋风除尘器和滤筒除尘。2015年之前,VOCs末端处理技术基本上以活性炭吸附为主,多数企业选择更换式活性炭吸附装置和再生活性炭吸附装置,部分企业采用水(碱液)吸收、蓄热式燃烧和浓缩催化氧化装置。活性炭吸附作为之前多数企业选择的技术,虽然具有操作简便、即时效果明显的优点,但需要定期更换,且部分活性炭作为末端技术的企业出口浓度无法达标。随着2015年以来VOCs治理要求的不断提高,末端处理中热(催化)氧化技术的使用比例不断提高。目前涂料行业VOCs治理技术主要包括吸附分离技术、催化燃烧技术(CO)和蓄热式热氧化技术(RTO)等。

根据涂料行业的特点和调研的结果,一般推荐有如下几种防治工艺。

溶剂型涂料:①桶泵投料+密闭式卧式研磨机研磨+自动或半自动包装+固定缸/移动缸气体收集+除尘+燃烧;②桶泵投料+密闭式卧式研磨机研磨+自动或半自动包装+固定缸/移动缸气体收集+除尘+吸附脱附+燃烧。

水性工业涂料:①水性树脂替代+桶泵投料+密闭式卧式研磨机研磨+自动或半自动包装+固定缸/移动缸气体收集+除尘+吸附;②水性树脂替代+桶泵投料+密闭式卧式研磨机研磨+自动或半自动包装+固定缸/移动缸气体收集+除尘+吸附脱附+燃烧。

水性建筑涂料:水性树脂替代+桶泵投料+自动或半自动包装+固定缸/移动缸气体收集+除尘+吸附;

粉末涂料:自动或半自动包装+固定缸/移动缸气体收集+除尘;

课题组通过对典型企业的分析评价,特别对行业主流污染物控制技术在超低排放改造过程中的适用性和经济性进行综合评估,提出按照“典型示范、分步实施”的原则,对标先进水平,“2+26”城市先行,树立“标杆示范企业”,进而推动涂料行业超低排放,实现大气污染物排放进一步向超低迈进;实施差异化管理,促进行业改造升级。鉴于涂料行业整体呈现企业数量众多、污染物排放种类多、污染问题复杂的特点,全面实施超低排放改造工作任重而道远。根据涂料行业的基本特点,并结合“2+26”典型城市的具体企业现状,挑选如下企业作为标杆企业案例:中远关西涂料化工(天津)有限公司、廊坊立邦涂料有限公司、PPG涂料(天津)有限公司、河北晨阳工贸集团有限公司。

本项目取得的成果,对涂料行业废气污染治理起到了很大的推动作用。通过项目,对涂料企业主要的废气产生和治理情况进行了摸底,对以后的行业政策方向提供了大力的支持,同时通过会议对项目的宣传也深入企业,企业对废气的治理也提到了提高的重视程度。项目对重点地区的建材行业分步有序的分行业推进超低排放技术改造,实现深度减排具有重要指导作用。

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