注塑过程中VOCs废气如何选择废气处理工艺

注塑过程中VOCs废气如何选择废气处理工艺

 

注塑成型是制造塑料产品的一种方法。

 

废气处理设备在注塑成型中的应用注塑成型的整个过程是这样的:通过进料斗将塑料颗粒加入到圆筒中，逐渐加热到一定温度并保持一定时间，在一定搅拌强度(转速)下均匀(塑化)→在一定压力(推力)和速度下注塑到模具中(注塑成型)→加压冷却(保压)(控制冷却速度)→当塑料达到一定温度时。以一定的速度打开模具→以一定的速度和力将成品推出模具→检查成品，修整飞边(模具接合面上形成的多余材料)和手柄(塑料注塑通道上的材料，也可以补充成品在冷却收缩时减少的体积)→包装→入库。同时注塑机加入脱模剂，合模。注塑工艺主要控制各工序的温度、压力、速度、时间等参数。每一种塑料，每一种产品和注塑机都需要不同的工艺参数。注塑工艺还应包括水分控制、添加剂控制、着色剂控制等。

 

注塑成型的四个要素

 

1.塑料模具2.注塑成型机3.塑料原料.成型条件

 

***部分都是用双板模具和三板模具，也有一些是有滑块的。

 

基本结构:

 

①阳模(下模):阳模固定板、阳模辅助板、***出板、阳模板。

 

②母模(上模)、母模板、母模固定板、进胶圈和定位圈。

 

③恒温系统冷却。稳定(恒定)芯片温度。

 

注塑机主要由塑化注塑装置、合模装置和传动机构组成。电驱动马达，马达驱动油泵，油泵产生油压，油压驱动活塞，活塞驱动机械，机械产生动作。

 

1.可分为:①卧式注塑机②立式注塑机③角型注塑机④多色注塑机

 

2.按夹紧方式可分为:①直压式注塑机②曲轴式注塑机③直压式和曲轴复合式

 

3.可分为:①柱塞注塑机②单程螺杆注塑机③往复螺杆注塑机

 

塑料注塑成型过程主要涉及造粒和挤出。造粒和挤出过程的温度一般在169℃-210℃之间。不同项目控制不同，但不能高于塑料原料的热分解温度。至于造粒过程的工艺废气成分，就比较复杂了。不同的原料产生不同的废气成分。

 

塑料，学名聚氯乙烯，是由热塑性氯乙烯聚合而成的高分子化合物。工业产品为白色或淡黄色粉末，比重约1.4 g/cm3，氯含量56% ~ 58%，熔点约70 ~ 85℃，成型温度160 ~ 190℃，分解温度> 200℃。PVC塑料颗粒在热解过程中(180 ~ 200℃)，由于分子间的断链、分解和降解，产生游离单体废气，PVC产生氯乙烯和氯化氢单体。

 

ABS塑料，学名丙烯腈丁二烯苯乙烯，比重约1.05g/cm3，成型收缩率0.4-0.7%，成型温度200-240℃，分解温度> 270℃。ABS塑料在热解过程中(160 ~ 210℃)，由于分子间剪切挤压，在断链、分解和降解过程中产生游离单体废气，主要包括丙烯腈单体、苯乙烯单体和非甲烷总烃。

 

PE塑料，学名聚乙烯，是由乙烯聚合而成的高分子化合物，比重约为0.94 ~ 0.96 g/cm3，成型收缩率为1.5 ~ 3.6%，成型温度为140 ~ 220℃，分解温度> 320℃。PE塑料加工温度范围广，不易分解。在热解过程中(160 ~ 210℃)，由于分子间剪切挤压，链断裂，分解降解过程产生游离单体废气，主要是乙烯单体。

 

PP塑料，学名聚丙烯，是由丙烯聚合而成的高分子化合物，比重0.9-0.91 g/cm3，成型收缩率1.0-2.5%，成型温度160-220℃，加工温度200-300℃左右，热稳定性***(分解温度310℃)。PP塑料加工温度范围广，不易分解。在热解过程中(200-300℃)，由于分子间剪切挤出，在断链、分解和降解过程中产生游离单体废气，主要是丙烯单体。

 

NPBT塑料，学名聚对苯二甲酸丁二醇酯，是由对苯二甲酸二甲酯和1，4-丁二醇酯交换而成。结晶热塑性聚酯。无味，无嗅，无毒。玻璃化转变温度为45-48℃，热变形温度为58-66℃(1.82兆帕)，流动温度为225℃，使用温度为120℃，相对密度为1.324克/立方厘米，吸水率为0.03-0.07%，热解过程中分解的单体为芳烃组分。

 

PAS塑料，学名聚芳酚，琥珀色透明颗粒。相对密度(25℃/4℃)为1.371，折射率为1.652，耐热性远高于双酚a聚砜，热变形温度和连续使用温度均高100℃左右。玻璃化转变温度为288℃，连续使用温度为260℃，热变形温度为274℃(1.82兆帕)，分解温度> 300℃。热解过程中分解的单体是芳香烃。

 

聚甲醛塑料，聚甲醛，是甲醛的均聚物和共聚物的总称，聚甲醛的相对密度为1.402-1.405。结晶度为77%-78%，低于多聚甲醛。熔点、强度、硬度也略低。熔点167-171℃，热变形温度100-157℃ (1.82 MPa)，马丁耐热55-58℃，***使用温度100-104℃。它具有***异的耐疲劳性、耐磨性和耐化学性。热分解温度为235-240℃，热分解过程中释放甲醛废气

 

1)聚乙烯

 

①聚乙烯(PE)产品生产:高压聚乙烯加热到150℃时，酸、酯、不饱和烃、过氧化物、甲醛、乙醛、CO2、CO分解；薄膜产品应注意抗氧化剂、稳定剂和着色剂造成的毒性危害；其产品有一种******的气味，用掺有稳定剂的聚乙烯管长期静脉输液可能会发生静脉炎。低压聚乙烯加热至150℃，产生酸、酯、不饱和烃、过氧化物、甲醛、乙醛、CO2、CO等挥发性复杂混合物。210℃~250℃产生的混合气体包括甲醛、不饱和烃、有机酸、有机氯化物、一氧化碳等。热切割和密封聚乙烯管道时，热解产物为甲醛和丙烯醛。这种热解产物会导致中毒。

 

②聚乙烯(PE):本身无毒性，加入抗氧化剂、稳定剂、着色剂等有毒性。当产物加热到150℃~220℃时，热解产物包括酸、酯、不饱和烃、过氧化物、甲醛、乙醛、CO2和一氧化碳等。从上面可以看出，TVOC应该比非甲烷总烃***。另外，热解量没有0.1%-0.5%那么***，注塑生产的喷嘴材料、龟头材料甚至试验机材料一般的材料损耗也只有1%-2%，所以热解量肯定没有那么***。但不同的塑料件会有所不同，注塑件和薄膜制品的退热损耗也会有所不同，一般按原材料消耗的0.01%计算。

 

2)聚氯乙烯

 

注塑过程中使用的原材料是PVC(聚氯乙烯)，废气中可能会释放出HCl和游离氯乙烯。而原料中含有聚甲醛(POM)，可能会释放出甲醛。此外，由于造粒过程中工艺废气成分复杂，有些地方计算非甲烷碳氢化合物进行定量评价，有些地方还计算VOC(VOCs)进行定量评价。由于造粒时的加热温度一般控制在塑料原料的允许范围内，分解的单体量很少，加热一般在密闭的容器中进行，所以只排出少量生成的单体。一般来说，以100-200克/吨产品计，热分解产生的单体仅占总量的0.01-0.02%。造粒过程废气成分复杂，不同原料产生的废气成分不同。

 

聚氯乙烯(PVC)是氯乙烯聚合而成的高分子化合物，为热塑性塑料，玻璃化转变温度为80℃ ~ 85℃。工业产品为白色或淡黄色粉末，相对密度为1.4，氯含量为56 ~ 58%。低分子量易溶于酮、酯和氯代烃溶剂。具有***异的耐化学腐蚀性。热稳定性和耐光性差。氯化氢暴露在100℃以上的阳光下或长时间暴露时开始分解。聚氯乙烯在加工过程中会因受热而降解。由于HCl的释放，多烯结构分子中共轭双键的数量增加。当数量达到8个以上时，其对光波的吸收开始收敛，所以颜色会逐渐加深(黄色→棕色→棕色)。根据盐酸的释放速率，盐酸的降解温度可分为以下四个阶段:

 

(1)早期着色降解:100~130℃时，HCl开始释放，但释放速率很小。PVC在这个温度下暴露10天以上，颜色逐渐变化。

 

(2)中期降解:140~160℃时，HCl释放速率逐渐增加。

 

(3)长期热降解:160~220℃。

 

(4)完全降解:盐酸在220℃以上完全释放。

 

注塑成型简介:

 

氧化法是***适合有毒有害且不需要回收的VOCs的处理技术和方法。氧化法的基本原理:VOC与O2反应生成CO2和H2O。

 

从化学反应方程来看，氧化反应类似于化学燃烧过程，但由于其VOC浓度较低，在化学反应中不会产生可见的火焰。一般来说，氧化法可以通过两种方法保证氧化反应的顺利进行:a)加热。使含有VOC的有机废气达到反应温度；b)使用催化剂。如果温度相对较低，氧化反应可以在催化剂表面进行。因此，有机废气处理的氧化法分为以下两种方法:

 

a)催化氧化法。目前，催化氧化中使用的催化剂有两种，即贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂主要包括铂、钯等。，它们以细颗粒的形式附着在催化剂载体上，催化剂载体通常是金属或陶瓷蜂窝体或散装填料；非贵金属催化剂主要是通过将过渡元素金属氧化物如二氧化锰与粘结剂按一定比例混合而制备的。为了有效防止催化剂中毒后失去催化活性，在处理前必须彻底去除能使催化剂中毒的物质，如铅、锌、汞等。如果不能去除有机废气中的催化剂毒物和覆盖物，这种催化氧化法不能用于处理VOC

 

b)热氧化法。目前热氧化方法有三种:热燃烧法、分区法和蓄热法。三种方法的主要区别在于热量回收的方式。这三种方法都可以与催化方法相结合，降低化学反应的反应温度。

 

热燃烧热氧化器一般指气体焚烧炉。气体焚烧炉由助燃剂、混合区和燃烧室组成。其中，助燃剂如天然气、石油等是辅助燃料。在燃烧过程中，焚烧炉产生的热混合区可以预热VOC废气，为有机废气的处理提供足够的空间和时间，***终实现有机废气的无害化处理。

 

在供氧充足的条件下，氧化反应的反应程度——VOC去除率——主要取决于“三个条件”:反应温度、时间和湍流。这“三个T条件”是相互关联的。在一定程度上，一个条件的改善可以减少另外两个条件。热燃烧热氧化器的缺点在于辅助燃料价格高，导致装置运行成本高。

 

直燃式废气处理炉

 

所需温度:700-800摄氏度

 

相应的废气类型:所有

 

废气净化效率达99.8%以上

 

与废气机热回收系统相匹配，可有效降低工厂运营成本

 

催化废气处理炉

 

所需温度:300-400摄氏度

 

根据废气浓度引发自燃

 

系统设计通过使用预处理剂和催化剂清洗来延长设备的使用寿命

 

前端可以设置各种吸附材料

 

RCO处理技术***别适用于对热回收率要求较高的场合，也适用于同一条生产线上的不同产品导致废气成分经常变化或废气浓度波动较***的场合。***别适用于需要热能回收的企业废气处理或烘干线，烘干线可以利用能量回收，从而达到节能的目的。

 

***点:工艺流程简单，设备紧凑，运行可靠；净化效率高，一般达到98%以上；与RTO相比，燃烧温度低；一次性投资少，运行成本低，热回收效率一般可达85%以上；整个过程无废水产生，净化过程无NOX等二次污染产生；RCO净化设备可与干燥室配合使用，净化后的气体可直接回用于干燥室，达到节能减排的目的；

 

缺点:催化燃烧装置仅适用于处理含有低沸点有机成分和低灰分的有机废气，不适用于处理含有油烟等粘性物质的废气，催化剂应中毒；处理后的有机废气浓度低于20%。

 

蓄热式废气处理炉

 

所需温度:800-900摄氏度

 

甲苯浓度低于500ppm也可以启动自燃系统的设计

 

它可以与RCO一起使用

 

适用于***风量、低浓度，有机废气浓度在100 ppm ~ 20000 ppm之间。其运行成本低，当有机废气浓度在450PPM以上时，RTO装置不需要添加辅助燃料；净化率高，两床RTO净化率可达98%以上，三床RTO净化率可达99%以上，不产生NOX等二次污染；全自动控制，操作简单；安全性高。

 

***点:处理***流量、低浓度的有机废气，运行成本非常低。

 

缺点:一次性投资高，燃烧温度高，不适合处理高浓度有机废气，运动部件多，维护工作量***。

 

图为RTO(蓄热式热焚烧技术)浓缩及余热回收系统，可将低浓度、***风量的VOCs废气浓缩成高浓度、小风量的废气，然后高温燃烧，再回收蓄热体的热量，可用于废气预热及热转换设备。

 

回收热焚烧系统

 

回收热焚烧系统(简称TNV)使用气体或油直接燃烧和加热含有有机溶剂的废气。在高温作用下，有机溶剂分子被氧化分解成CO2和水，产生的高温烟气通过配套的多级换热装置加热生产过程中所需的空气或热水，充分回收有机废气氧化分解过程中产生的热能，降低整个系统的能耗。因此，当生产过程中需要***量热量时，TNV系统是处理含有机溶剂废气的一种有效而理想的方法。新建涂装生产线一般采用TNV回收热焚烧系统。

 

TNV系统由三部分组成:废气预热焚烧系统、循环空气加热系统和新风换热系统

 

废气焚烧集中供热装置的***点包括:有机废气在燃烧室中的停留时间为1 ~ 2s；有机废气分解率***于99%；热回收率可达76%；燃烧器出力调节比可达26∶1，***可达40∶1。

 

缺点:处理低浓度有机废气时，运行成本较高；管式换热器只有在连续运行时才具有较长的寿命。

 

VOC废气处理技术——冷凝回收法在不同温度下，有机物饱和度不同。冷凝回收法利用有机物的***性，通过降低或增加系统压力，冷凝提取蒸汽环境中的有机物。有机废气经冷凝提取后，可以得到高度净化。其缺点是操作困难，常温下不易使用冷却水，需要对冷凝水进行冷却，因此需要更多的费用。

 

这种处理方法主要适用于高浓度低温有机废气的处理。一般适用于高VOC含量(百分之几)和少量气体的有机废气的回收处理。由于VOC多为易燃易爆气体，气体中的VOC含量不会因爆炸极限而过高，因此要达到较高的回收率，必须采用极低温冷凝介质或高压措施，这必然会增加设备投资和处理成本。因此，这种技术通常被用作初级处理技术，并与其他技术相结合。