廢氣處理設備在注塑工藝中的應用

廢氣處理設備在注塑工藝中的應用

 

在注塑工藝廢氣處理設備中的應用:

 

塑料成型工藝是制造塑料制品的一種方式。

 

整個(gè)注塑過(guò)程是這樣的:通過(guò)進(jìn)料斗將塑料顆粒加入到圓筒中，逐漸加熱到一定溫度并保持一定時(shí)間，在一定的混合強度(轉速)下均勻(塑化)→在一定的壓力(推力)和速度下推入模具(注塑)→在壓力下冷卻(保壓)(控制冷卻速度)→當塑料達到一定溫度時(shí)， 以一定的速度打開(kāi)模具→以一定的速度和力將產(chǎn)品推出模具→檢查產(chǎn)品，修整飛邊(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，也可以彌補產(chǎn)品冷卻和縮短時(shí)減少的體積)→包裝→入庫。 同時(shí)注塑機加入脫模劑，合模。注塑工藝主要控制各工序的溫度、壓力、速度、時(shí)間等參數。每一種塑料，每一種產(chǎn)品和注塑機都需要不同的工藝參數。注塑工藝還應包括水分控制、添加劑控制、著(zhù)色劑控制等。

 

注塑廢氣處理

 

注塑成型的四個(gè)要素

 

1.塑料模具2.注塑成型機3.塑料材料4.成型條件。

 

***部分都是用雙板模具和三板模具，也有一些是有滑塊的。

 

基本結構:

 

①陽(yáng)模(下模):陽(yáng)模固定板、陽(yáng)模輔助板、***出板、陽(yáng)模板。

 

②母模(上模)、母模板、母模固定板、進(jìn)膠圈和定位圈。

 

③恒溫系統冷卻。穩定模具溫度。

 

注塑機主要由塑化、注塑設備、合模設備和傳動(dòng)機構組成；電驅動(dòng)馬達，馬達驅動(dòng)油泵，油泵打破油壓，油壓驅動(dòng)活塞，活塞驅動(dòng)機械。

 

1.按注塑方式可分為:①臥式注塑機②立式注塑機③角型注塑機④多色注塑機。

 

2.按鎖模方式可分為:①直壓式注塑機②曲軸式注塑機③直壓式和曲軸復合式。

 

3.按加料方式可分為:①柱塞注塑機②單程螺桿注塑機③往復螺桿注塑機。

 

造粒擠出是塑料注塑成型的主要工藝，造粒擠出工藝的溫度一般為169 ~ 210℃。不同項目操作不同，但不能高于塑料材料的熱分化溫度。至于造粒過(guò)程的工藝廢氣成分，比較亂。不同的材料有不同的排氣成分。

 

塑料，學(xué)名聚氯乙烯，是由熱塑性氯乙烯聚合而成的高分子化合物。工業(yè)產(chǎn)品為白色或淡黃色粉末，比重約1.4 g/cm3，氯含量56% ~ 58%，熔點(diǎn)約70 ~ 85℃，成型溫度160 ~ 190℃，分化溫度> 200℃。在PVC塑料顆粒的熱解過(guò)程中(180 ~ 200℃)，由于分子間的剪切和捏合，在斷鏈、分化和降解過(guò)程中產(chǎn)生游離單體廢氣，PVC中產(chǎn)生氯乙烯和氯化氫單體。

 

ABS塑料，學(xué)名丙烯腈丁二烯苯乙烯，比重約1.05克/立方厘米，成型縮短率0.4-0.7%，成型溫度200-240℃，分化溫度> 270℃。ABS塑料在熱解過(guò)程中(160 ~ 210℃)，由于分子間的剪切和捏合作用，在斷鏈、分化和降解過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生游離單體廢氣，主要包括丙烯腈單體、苯乙烯單體和非甲烷總烴。

 

PE塑料，學(xué)名聚乙烯，是由乙烯聚合而成的高分子化合物，比重約為0.94 ~ 0.96 g/cm3，成型縮短率為1.5 ~ 3.6%，成型溫度為140 ~ 220℃，分化溫度> 320℃。PE塑料加工溫度很寬，很難區分和熱解(160 ~ 210℃)，因為在分子間剪切和捏合作用下，斷鏈、區分和降解過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生游離單體廢氣，乙烯單體是***位的。

 

PP塑料，學(xué)名聚丙烯，是由丙烯聚合而成的高分子化合物，比重為0.9-0.91 g/cm3，成型縮短率為1.0-2.5%，成型溫度為160-220℃，加工溫度為200-300℃，熱穩定性***異(分化溫度為310℃)。PP塑料加工溫度范圍廣，不易區分，在分子間剪切捏合作用下，因斷鏈、分化、降解而發(fā)生熱解過(guò)程(200-300℃)，游離單體廢氣主要為丙烯單體。

 

NPBT塑料，學(xué)名聚對苯二甲酸丁二醇酯，是由對苯二甲酸二甲酯和1，4-丁二醇酯交換而成。結晶熱塑性聚酯。無(wú)味，無(wú)嗅，無(wú)毒。玻璃化轉變溫度為45-48℃，熱變形溫度為58-66℃(1.82兆帕)，活性溫度為225℃，應用溫度為120℃，相對密度為1.324克/立方厘米，吸水率為0.03-0.07%，熱解時(shí)區分的單體為芳烴組分。

 

PAS塑料，學(xué)名聚芳酚，琥珀色亮粒子。相對密度(25℃/4℃)為1.371，折射率為1.652，耐熱性遠高于雙酚a聚砜，熱變形溫度和連續操作溫度均高100℃左右。玻璃化轉變溫度為288℃，連續操作溫度為260℃，熱變形溫度為274℃(1.82兆帕)，分化溫度> 300℃。熱解過(guò)程中區分的單體是芳烴。

 

聚甲醛塑料，聚甲醛，是甲醛的均聚物和共聚物的總稱(chēng)，聚甲醛的相對密度為1.402-1.405。結晶度為77%-78%，低于多聚甲醛。熔點(diǎn)、強度、硬度也略低。熔點(diǎn)167-171℃，熱變形溫度100-157℃ (1.82 MPa)，馬丁耐熱55-58℃，***工作溫度100-104℃。它具有***異的耐疲勞性、耐磨性和耐化學(xué)性。熱分化溫度為235-240℃，熱分化過(guò)程中釋放甲醛廢氣

 

1)聚乙烯

 

①聚乙烯(PE)產(chǎn)品的生產(chǎn):高壓聚乙烯加熱到150℃時(shí)，會(huì )分化為酸、酯、不飽和烴、過(guò)氧化物、甲醛、乙醛、CO2、CO等。薄膜產(chǎn)品應注意抗氧化劑、穩定劑和著(zhù)色劑造成的毒性損傷；其產(chǎn)品有一種共同的氣味，長(cháng)期使用混有穩定劑的聚乙烯管靜脈輸液會(huì )發(fā)生靜脈炎。低壓聚乙烯加熱到150℃時(shí)，會(huì )產(chǎn)生酸、酯、不飽和烴、過(guò)氧化物、甲醛、乙醛、CO2、CO等揮發(fā)性無(wú)序混合物。210℃~250℃產(chǎn)生的混合氣體包括甲醛、不飽和烴、有機酸、有機氯化物、一氧化碳等。熱切割和密封聚乙烯管道時(shí)，熱解的產(chǎn)物是甲醛和丙烯醛。這種熱解產(chǎn)物會(huì )導致中毒。

 

②聚乙烯(PE):本身沒(méi)有毒性，但加入抗氧化劑、穩定劑、著(zhù)色劑后有毒性。當產(chǎn)物加熱到150℃~220℃時(shí)，熱解產(chǎn)物包括酸、酯、不飽和烴、過(guò)氧化物、甲醛、乙醛、CO2和一氧化碳等。從上面可以看出，TVOC應該比非甲烷總烴***。另外，熱解量沒(méi)有0.1%-0.5%那么***，注塑生產(chǎn)的噴嘴材料、龜頭材料甚至包括試驗機材料在內的一般材料的損耗也只有1%-2%，所以熱解量肯定沒(méi)有那么***。但不同的塑料件會(huì )有所不同，注塑件和薄膜制品的退熱損耗也會(huì )有所不同，一般按0.01%的材料消耗計算。

 

2)聚氯乙烯

 

注塑工藝選用PVC(聚氯乙烯)作為材料，廢氣中可能會(huì )釋放出HCl和游離氯乙烯。當材料含有聚甲醛時(shí)，可能會(huì )釋放出甲醛。此外，由于造粒過(guò)程中的工藝廢氣成分比較雜亂，一些地方政府選擇非甲烷碳氫化合物核算進(jìn)行定量評價(jià)，一些地方政府也選擇VOC(揮發(fā)性有機物)核算進(jìn)行定量評價(jià)。由于造粒時(shí)的加熱溫度一般控制在塑料材料允許的范圍內，所以分化單體的量很少，加熱一般在密閉容器中進(jìn)行，只排出少量的應急單體。一般來(lái)說(shuō)，以100-200克/噸產(chǎn)品計，加熱分化攻擊的單體僅占總量的0.01-0.02%。造粒過(guò)程的廢氣成分比較亂，不同物料的廢氣成分不同。

 

聚氯乙烯(PVC)是氯乙烯聚合而成的高分子化合物，為熱塑性塑料，玻璃化轉變溫度為80℃ ~ 85℃。工業(yè)產(chǎn)品為白色或淡黃色粉末，相對密度為1.4，氯含量為56 ~ 58%。低分子量易溶于酮、酯和氯代烴溶劑。具有***異的耐化學(xué)腐蝕性。熱穩定性和耐光性差。氯化氫是在100℃以上或長(cháng)時(shí)間暴露于日光下開(kāi)始分化的。PVC在加工過(guò)程中會(huì )因受熱而降解，因為會(huì )釋放出HCl，多烯結構分子中的共軛雙鍵數量增加。當數量達到8個(gè)以上時(shí)，光波的吸收開(kāi)始收斂，所以顏色會(huì )逐漸加深(黃色→棕色→棕色)。根據鹽酸釋放速率的不同，鹽酸的降解溫度可分為以下四個(gè)階段:

 

(1)預著(zhù)色降解:100~130℃時(shí)，HCl開(kāi)始釋放，但釋放速率很小，在此溫度下暴露10天以上，PVC逐漸變色。

 

(2)中期降解:140~160℃時(shí)，HCl釋放速率逐漸增加。

 

(3)長(cháng)期熱降解:160~220℃。

 

(4)完全降解:鹽酸在220℃以上完全釋放。

 

注塑廢氣處理設備介紹；

 

VOC廢氣處理技巧——氧化法是***適合不需要回收的有毒有害VOC的處理技巧和方法。氧化法的基本原理:VOC和O2相互反應生成CO2和H2O。

 

從化學(xué)反應方程來(lái)看，氧化反應類(lèi)似于化學(xué)燃燒過(guò)程，但由于VOC濃度相對較低，化學(xué)反應中不會(huì )出現可見(jiàn)火焰。一般來(lái)說(shuō)，氧化過(guò)程可以通過(guò)兩種方法保證氧化反應的順利進(jìn)行:a)加熱。使含有VOC的有機廢氣達到回聲溫度；b)使用催化劑。如果溫度低，氧化反應可以在催化劑表面進(jìn)行。因此，有機廢氣處理的氧化法分為以下兩種方法:

 

a)催化氧化法。目前，催化氧化中使用的催化劑有兩種，即貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要含有鉑、鈀等。，它們以細顆粒的形式附著(zhù)在催化劑載體上，催化劑載體通常是金屬或陶瓷蜂窩體或散裝填料；非貴金屬催化劑主要是通過(guò)將過(guò)渡元素金屬氧化物如二氧化錳與粘結劑按一定比例混合而制備的。為了防止催化劑中毒后失去催化活性，需要在處理前徹底去除能毒害催化劑的物質(zhì)，如鉛、鋅、汞等。如果不能去除有機廢氣中的催化劑毒物和覆蓋物，這種催化氧化法不能用于處理VOC

 

b)熱氧化法。當時(shí)熱氧化法分為三種:熱燃燒法、分區法和蓄熱法。三種方法的***個(gè)區別在于熱量回收方法。這三種方法都可以與催化法結合，降低化學(xué)反應的反應溫度。

 

熱燃燒熱氧化器一般指氣體燃燒爐。氣體燃燒爐由助燃劑、混合區和燃燒室組成。同時(shí)，燃燒改進(jìn)劑，如天然氣、石油等。，是輔助燃料。在燃燒過(guò)程中，燃燒爐內的熱混合區可以預熱VOC廢氣，預熱后可以為有機廢氣的處理提供空間和時(shí)間，***終完成有機廢氣的無(wú)害化處理。

 

在供氧充足的條件下，氧化反應的反應程度——VOC去除率——主要取決于“三個(gè)t條件”:反應溫度、時(shí)間和湍流。這“三個(gè)T條件”是相互聯(lián)系的。在一定的尺度下，一個(gè)條件的改善可以減少另外兩個(gè)條件。熱燃燒熱氧化器的缺點(diǎn)是輔助燃料價(jià)格高，導致設備運行成本較高。

 

直燃式廢氣處理爐

 

所需溫度:700-800攝氏度

 

對應廢氣品種:全部

 

廢氣凈化率達99.8%以上

 

廢氣機余熱回收系統的部署可以有效降低工廠(chǎng)的運營(yíng)成本

 

廢氣處理設備

 

催化廢氣處理爐

 

所需溫度:300-400攝氏度

 

基于廢氣濃度的自燃

 

在系統規劃中使用預處理劑和催化劑清洗可以延長(cháng)設備的使用壽命

 

前端可以配備各種吸附材料

 

RCO處理技巧***別適用于對熱回收率要求高的場(chǎng)合，也適用于同一條生產(chǎn)線(xiàn)由于產(chǎn)品不同，廢氣成分經(jīng)常變化或廢氣濃度波動(dòng)較***的場(chǎng)合。***別適用于干燥線(xiàn)需要熱能回收或廢氣處理的企業(yè)，可以為干燥線(xiàn)回收能量，從而達到節能的目的。

 

***點(diǎn):工藝流程簡(jiǎn)單，設備緊湊，運行可靠；凈化能力高，一般達到98%以上；與RTO相比，燃燒溫度低；一次性投資低，運行成本低，其熱回收功率一般可達85%以上；整個(gè)過(guò)程無(wú)廢水侵襲，凈化過(guò)程無(wú)NOX等二次污染，RCO凈化設備可與干燥室配套使用，凈化后的氣體可直接回用于干燥室，達到節能減排的目的；

 

缺點(diǎn):催化燃燒設備只適合處理含有低沸點(diǎn)有機成分和低灰分的有機廢氣，不適合處理含有油煙等粘性物質(zhì)的廢氣，催化劑要中毒；處理后的有機廢氣濃度低于20%。

 

催化燃燒設備

 

蓄熱式廢氣處理爐

 

所需溫度:800-900攝氏度

 

甲苯濃度低于500ppm也可以啟動(dòng)自燃系統規劃

 

能完成與RCO的合作

 

適用于***風(fēng)量、低濃度，有機廢氣濃度在100 ppm ~ 20000 ppm之間。其運行成本低，當有機廢氣濃度在450PPM以上時(shí)，RTO設備不需要添加輔助燃料；凈化率高，兩床RTO凈化率可達98%以上，三床RTO凈化率可達99%以上，無(wú)NOX等二次污染發(fā)生；全自動(dòng)控制，操作簡(jiǎn)單；安全性高。

 

***點(diǎn):處理***流量、低濃度有機廢氣時(shí)，運行成本很低。

 

缺點(diǎn):一次性投資高，燃燒溫度高，不適合處理高濃度有機廢氣，運動(dòng)部件多，需要更多的保護操作。

 

RTO(蓄熱式熱燃燒技能)濃縮及余熱回收系統，可將低濃度、***風(fēng)量的VOCs廢氣濃縮成高濃度、小風(fēng)量的廢氣，然后高溫燃燒，回收蓄熱體的熱量，應用于廢氣預熱及熱轉換設備。

 

伸縮式熱燃燒系統

 

伸縮式熱燃燒系統(簡(jiǎn)稱(chēng)TNV)使用氣體或油直接燃燒和加熱含有有機溶劑的廢氣。在高溫作用下，有機溶劑分子被氧化并分化為CO2和水。排出的高溫煙氣通過(guò)配套的多級換熱設備加熱生產(chǎn)過(guò)程所需的空氣或熱水，充分回收利用氧化分化有機廢氣時(shí)產(chǎn)生的熱能，降低整個(gè)系統的能耗。因此，當生產(chǎn)過(guò)程需要***量熱量時(shí)，TNV系統是處理含有有機溶劑的廢氣的有效且雄心勃勃的處理方法。新建涂裝生產(chǎn)線(xiàn)一般選用TNV回收熱燃燒系統。

 

TNV系統由三部分組成:廢氣預熱燃燒系統、循環(huán)空氣加熱系統和新風(fēng)換熱系統

 

廢氣燃燒集中供熱設備的***點(diǎn)包括:有機廢氣在燃燒室內的停留時(shí)間為1 ~ 2s；有機廢氣的分化率***于99%；熱回收率可達76%；燃燒爐出力調節比可達26∶1，***可達40∶1。

 

缺點(diǎn):處理低濃度有機廢氣時(shí)，運行成本較高；管式換熱器只有在連續運行時(shí)才具有較長(cháng)的壽命。

 

VOC廢氣處理技巧——冷凝回收法不同溫度下有機物飽和度不同。冷凝回收法就是利用有機物的***性來(lái)發(fā)揮作用。降低或提高系統壓力后，蒸汽環(huán)境中的有機物通過(guò)冷凝提取。有機廢氣經(jīng)冷凝提取后，可以得到高度凈化。其缺點(diǎn)是操作困難，常溫下不易使用冷卻水。它需要冷卻冷凝水，所以需要更多的費用。

 

這種處理方法主要適用于高濃度低溫有機廢氣的處理。一般適用于VOC含量高(百分之幾)、氣體體積小的有機廢氣的回收處理。由于VOC***部分是易燃易爆氣體，氣體中的VOC含量不會(huì )因爆炸極限而過(guò)高，因此要達到較高的回收率，需要選擇非常低溫度的冷凝介質(zhì)或高壓措施，這必然會(huì )增加設備投資和處理成本。所以這個(gè)技能一般都是作為一級治療技能，和其他技能結合使用。