吳 曉 楊 銳

(1.江西省科學(xué)院能源研究所，江西 南昌 330096；2.新余鋼鐵集團(tuán)有限公司第一動力廠，江西 新余 338000)

1 概述

廢舊橡膠主要來源于廢舊輪胎，其組分主要有橡膠、炭黑、金屬和纖維骨架材料和橡膠加工助劑，具有較高的再利用價(jià)值，屬六大固態(tài)可再生資源之一。目前，廢舊橡膠產(chǎn)生量每年以8%～10%的速度增長，至2020年，中國廢舊輪胎產(chǎn)量將高達(dá)2000萬噸。數(shù)量激增的廢舊輪胎對我國生態(tài)環(huán)保戰(zhàn)略提出新的挑戰(zhàn)。廢舊橡膠在國內(nèi)主要用于制造再生膠、膠粉和輪胎翻新。據(jù)中國橡膠工業(yè)協(xié)會廢橡膠綜合利用分會統(tǒng)計(jì)，2019年9月，其30家會員單位再生膠和膠粉產(chǎn)量達(dá)到75688.16t，同比增長2.96%。在國內(nèi)再生橡膠已成為天然橡膠、合成橡膠之外重要的第三大橡膠資源。據(jù)中國橡膠工業(yè)協(xié)會廢橡膠綜合利用分會統(tǒng)計(jì)，2019年9月，其30家會員單位再生膠和膠粉產(chǎn)量達(dá)到75688.16t，同比增長2.96%。廢橡膠綜合利用行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型是本行業(yè)發(fā)展的趨勢，淘汰煤焦油，改變脫硫方式、尾氣處理等方面是綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。

2 再生橡膠脫硫法生產(chǎn)工藝及尾氣處理工藝

2.1 再生橡膠脫硫法生產(chǎn)工藝

再生橡膠是指把廢舊橡膠制品經(jīng)過粉碎、加熱、脫硫等物理化學(xué)過程，去掉硫化膠的彈性而恢復(fù)塑性和粘性，使其重新獲得具有塑性和可再硫化的橡膠原料。目前，廢橡膠再生方法主要有油法、水油法、高溫高壓動態(tài)脫硫法等。高溫高壓動態(tài)脫硫法已成為廢橡膠回收行業(yè)的主要方法，采用該方法生產(chǎn)的再生橡膠量占再生橡膠產(chǎn)量的90%左右。

高溫高壓動態(tài)脫硫法是將破碎的廢橡膠膠粉及再生助劑按比例加入到動態(tài)脫硫罐中，其后充入高溫蒸氣，利用高溫蒸汽對罐體進(jìn)行間接加熱，將脫硫溫度控制在200～250℃，工作壓力為2.2MPa，采用邊攪拌、邊脫硫的手段，使廢橡膠的膠粉在動態(tài)過程中完成降解再生，脫硫時(shí)間一般為1～3h。高溫高壓動態(tài)脫硫方法雖然工藝簡單，再生橡膠的品質(zhì)好，生產(chǎn)效率高，但脫硫罐泄壓時(shí)會產(chǎn)生大量有害廢氣，廢氣中夾帶著水蒸氣、膠粉顆粒、非甲烷總烴、硫化氫、甲苯、二甲苯及臭氣等污染物，如不合理處置，將對環(huán)境造成污染。

2.1 脫硫廢氣處理工藝

再生橡膠脫硫廢氣的治理目前有多種處理技術(shù)，如催化燃燒法、吸附法和微生物氧化法等。催化燃燒法的特點(diǎn)是起始燃燒溫度低(250～450℃)，基本上不會造成二次污染。該法能將尾氣中的苯類化合物氧化分解成水和二氧化碳，能有效減少氮氧化物的產(chǎn)生量，尾氣凈化率一般都在95%左右。該法的不足之處是催化劑在使用過程中，隨著時(shí)間的延長，催化劑活性易下降，導(dǎo)致催化劑失去活性。吸附法處理再生橡膠脫硫廢氣是目前主要采用的方法之一，吸附劑通常為活性炭、沸石分子篩和活性白土等。微生物氧化法通過將廢氣中有機(jī)物作為代謝底物而降解、轉(zhuǎn)化，微生物在氧化分解過程中得以生長、繁殖，與傳統(tǒng)的廢氣處理技術(shù)相比，微生物氧化處理技術(shù)具有效果好，投資及運(yùn)行費(fèi)用低，安全性好，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但微生物氧化法只有在處理低濃度、易生物降解的有機(jī)氣相污染物時(shí)才具經(jīng)濟(jì)性，普適性較差，使其推廣應(yīng)用受到限制。

3 工程實(shí)例

3.1 工藝流程

某再生橡膠公司具備年產(chǎn)2.5萬噸再生橡膠的生產(chǎn)規(guī)模，該公司建有廢舊橡膠破碎篩選車間、脫硫車間、煉膠車間等生產(chǎn)主體，并配套廢氣處理、污水處理和固體廢物收集設(shè)施等環(huán)保工程。在脫硫車間內(nèi)，共布置了4臺6m3動態(tài)脫硫罐，共用1套采用組合技術(shù)處理脫硫廢氣的裝置。

廢橡膠再生脫硫廢氣中，主要包括膠粉粉塵、非甲烷總烴、H2S、苯系物等有害物質(zhì)和水蒸汽。由于污染物種類較復(fù)雜，廢氣處理工藝將多種處理技術(shù)相結(jié)合，即工藝廢氣經(jīng)旋風(fēng)分離進(jìn)行膠粉分離，膠粉回收利用；其后將高溫含硫等的有機(jī)廢氣經(jīng)過冷凝器二次冷卻，再經(jīng)過氣水油分離器進(jìn)行氣水油的分離，冷凝水排入冷凝水儲罐中再利用，分離的油用作廢橡膠的再生溶劑；其后廢氣再通過文丘里洗滌器進(jìn)行高效堿洗滌，再經(jīng)稻殼灰吸附處理后，經(jīng)15m高排氣筒達(dá)標(biāo)排放。

圖1 脫硫尾氣處理工藝流程圖

3.2 處理效果

廢橡膠在動態(tài)脫硫罐中脫硫是一個(gè)間歇過程，含硫廢氣在完成脫硫泄壓出膠時(shí)排氣產(chǎn)生，廢氣排放是間歇式集中排放。公司經(jīng)過試運(yùn)行，廢氣收集效率達(dá)到100%，處理效率達(dá)到97%以上。廢氣處理設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，凈化率高，運(yùn)行成本低。脫硫廢氣排氣筒中顆粒物、非甲烷總烴、甲苯、二甲苯滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)表2二級標(biāo)準(zhǔn)，臭氣濃度、H2S執(zhí)行《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)中表2標(biāo)準(zhǔn)。脫硫廢氣產(chǎn)生、排放及達(dá)標(biāo)情況見表1。

表1 脫硫廢氣有組織排放情況一覽表

4 結(jié)論

我國廢橡膠產(chǎn)生量大、資源化利用前景好，在回收利用廢橡膠的同時(shí)，也對環(huán)境帶來一定程度的污染。在2012年工業(yè)和信息化部公布了《廢輪胎綜合利用行業(yè)準(zhǔn)入條件》，該《行業(yè)準(zhǔn)入條件》對生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)立和布局、生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模、資源回收利用及能耗、工藝與設(shè)備、環(huán)境保護(hù)等方面作了詳細(xì)要求。在資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)兩手都要硬的背景下，開發(fā)綠色環(huán)保、節(jié)能低耗的廢橡膠再生技術(shù)是再生膠產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向。本文采用高溫高壓動態(tài)脫硫法對廢橡膠進(jìn)行再生利用，并通過氣/固旋風(fēng)分離、二次冷卻、氣/液分離、堿洗滌和稻殼灰吸附等技術(shù)的組合進(jìn)行配套，實(shí)現(xiàn)了對工藝廢氣有效處理，能夠滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)表2二級標(biāo)準(zhǔn)和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)中表2標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到了清潔生產(chǎn)的目的。