橡胶废气治理项目.docx

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橡胶废气治理项目

橡胶轮胎生产过程中有害气体综合治理研究及示范项目

一、橡胶轮胎的制造工艺

轮胎制造工艺基本分为以下几个工序：

1、轧胶工序

依据不同技术要求的配方，将炭黑、天然/合成橡胶、油、添加剂、促进剂等原材料混合到一起，用密炼机或开炼机加以充分的混合，而制成适合制作轮胎各部件的胶片，是轮胎生产的第一道工序。

所有的原材料在进入密炼机以前，必须进行测试，被放行以后方可以使用。

密炼机每锅料的重量大约为250公斤。

主要设备：

开炼机、密炼机、辊筒挤出机、下片机、凉片机、自动称量及自动供料系统等。

轧胶工序工艺流程示意图

2、压出工序

将在轧胶工序混合均匀的胶料通过压出机的口型板，压出技术标准所要求的断面尺寸。

制作的部件：

胎面（三方四块）、胎侧（三方三块）、三角胶条、胎肩垫胶、带束层垫胶等。

主要设备：

挤出机（热喂料、冷喂料）、内复合挤出机、外复合挤出机、开炼机及一系列的辅助设备。

压出工序工艺流程示意图

3、压延工序

把混合均匀的胶料在开炼机上加热，依据技术标准将一定厚度的混合胶片贴附到帘子布的两面，或者依据技术标准制成一定厚度的胶片。

最后的成品称为“帘布”。

原材料帘线主要为尼龙和聚酯两种。

压延种类：

帘子布压延、钢丝帘布压延、气密层压延等等。

主要设备：

三辊压延机、四辊压延机、开炼机、锭子房及大量的辅助设备。

压延工序工艺流程示意图

4、钢丝圈制造

依据技术标准经过挤出机将钢丝表面包附上一定厚度的胶料，然后在缠绕机上按不同的断面形状及直径缠绕成钢丝圈。

用于胎圈的这种胶料是有特殊性能的，当硫化完以后，胶料和钢丝能够紧密的贴合到一起。

主要设备：

钢丝导开装置、加热装置、挤出机、牵引冷却装置、缠绕机。

常见的钢丝圈断面形状：

矩形、U字形、圆形、六角形等。

钢丝圈制造工艺流程示意图

5、裁断工序

将压延好的挂胶帘子布，依据技术标准（宽度、角度、长度）裁断，供贴合工序及成型工序使用。

主要设备：

立式裁断机、卧式裁断机、高台裁断机、纵裁机、钢丝带束层裁断机。

裁断的帘布种类：

纤维帘布：

胎体帘布、子口包布、钢丝圈包布、冠带层等。

钢丝帘布：

带束层帘布。

6、贴合工序

将裁断的帘子布在布筒贴合机上，依标准制成圆筒形的布筒，此工序只使用于斜交胎。

7、成型工序

把在压出、压延、裁断、钢丝圈缠绕等工序制的得半成品部件，依据技术标准组装成胎坯，此过程称为成型。

成型设备及方法：

斜交胎：

套筒成型机（套筒法）、层贴法成型机（层贴法）

子午胎：

一次法成型机、二次发成型机（层贴法）

成型工序工艺流程示意图

8、喷涂工序

胎坯硫化前在其内喷上一种隔离剂，起到润滑并防止与轮胎胎里粘连的作用，在胎坯外部喷上一种表面活性物质，以促进胶料表面流动，获得最佳的外观质量（常用于子午胎）。

9、硫化工序

将胎坯装入模具，依据标准在一定的温度、压力、时间下将橡胶分子由链状的线型结构变为立体的网状结构的过程，称为轮胎硫化。

硫化完得轮胎即具备了成品轮胎的外观—图案/字体以及胎面花纹，然后轮胎将被送到最终检验区域。

硫化设备：

四柱硫化机、天平式硫化机、硫化罐、个体硫化机（A型、B型）

轮胎硫化模具：

钢刻模、精铸铝模、镶块结构、活络模。

硫化工序工艺流程图

二、橡胶轮胎制造各工序产生的有害气体及其危害

在橡胶轮胎生产过程中，会产生一定量得橡胶轮胎废气。

这种废气的污染因子主要为工业粉尘、恶臭等污染物，虽然污染强度不大，但是废气排放量大、污染成分复杂多变，尤其是废气中恶臭成分对周围环境、厂区环境造成一定的污染，扰民现象难以避免。

轮胎生产废气的主要成分：

橡胶轮胎废气的臭气成分复杂多变。

大致可分成5类：

1）、含硫的化合物：

如H2S、SO2、硫醇类、硫醚类；

2）、粉尘类：

如碳黑；

3）、含氯的化合物：

如酰胺、吲哚类；

4）、烃类：

如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃；

5）、含氧的有机物，如醇、酚、醛、酮、有机酸等。

其中无机物有H2S、SO2、炭黑等，绝大多数恶臭气体产生的原生物质为有机物质。

这些物质对人体健康危害较大。

从上述橡胶轮胎制造工艺各道工序中可以了解到橡胶轮胎废气的主要产生环节是炼胶和硫化两个工序。

（一）炼胶工序：

炼胶包括塑炼和混炼。

塑炼：

是为了满足各种加工工艺过程对胶料可塑度得要求，通常在一定条件下对生胶进行机械加工，使之由强韧的弹性状态转变为柔软而具有可塑性的状态，这个工艺过程称为塑炼。

混炼：

是将塑炼胶或者具有一定可塑性的橡胶与配合剂在机械作用下混合均匀，制成胶料，以便制造具有各种性能的橡胶制品。

配合剂与胶料的混炼工艺过程可分为四个阶段：

混入、分散、混合和塑化。

橡胶轮胎厂炼胶量大，在炼胶时需要将各种配合剂和生胶加入密炼机的进料口中，因此在此过程中会产生一定量的原料泄露和一定量的粉尘泄露。

而在密炼机的出料口也会产生大量废气，除了烟尘和水蒸气外，还含有油类混合物，包括乳化油和乳油。

其中乳化油的油珠粒径小于10微米，一般为0.1—2.0微米。

气体中含有表面活性剂，使油珠成为稳定的乳化液，停留在管道就会形成油状物，长期积累的油泥状物直接排向大气就会使周围物体表面积附油垢。

炼胶废气中主要污染物含有粉尘、硫化氢、二硫化碳、甲苯、非甲烷总烃。

（二）硫化工序

硫化就是将具有一定塑性和黏性的胶料经过成型工艺后而制成的胶辊半成品在一定外部条件下通过化学因素（如硫化体系）的作用，重新转化为软质弹性橡胶制品或硬质韧性橡胶制品，从而获得使用性能的工艺过程。

在硫化过程中，外部的条件使胶料组分中的混炼胶与硫化剂发生化学反应，由线形的橡胶大分子交联成立体网状结构的大分子，从而大大改善了橡胶的各项性能，使橡胶胶辊获得了能满足产品使用需要的硬度、耐热、耐老化、耐酸碱、耐高温、弹性等物理机械性能和其他性能。

硫化的实质是交联，即线形的橡胶分子转化为空间网状结构过程。

硫化分为四个阶段：

焦烧阶段、热硫化阶段（欠硫期—预硫阶段）、硫化平坦阶段（正硫期—正硫化阶段）、过硫阶段（过硫期）

硫化过程中使用的硫化剂分为无机和有机两大类。

前一类有硫磺、一氯化硫、硒、碲等。

后一类有含硫的促进剂（如促进剂TMTD）、有机过氧化物（如过氧化苯甲酰）、醌肟化合物、多硫聚合物、氨基甲酸乙酯、马来酰亚胺衍生物等。

橡胶硫化剂包括元素硫、硒、碲，含硫化合物，过氧化物，醌类化合物，胺类化合物，树脂类化合物，金属氧化物以及异氰酸酯等。

用得最普遍的是元素硫和含硫化合物。

因此硫化过程中产生的废气主要成分为含硫化合物、含氧有机物、烃类等。

（三）橡胶轮胎废气的危害

1）粉尘危害

粉尘是橡胶制品加工业的主要职业危害因素之一，在生产加工过程中，各种化学原料的运输、粉碎、干燥、筛选、配料、塑混炼等岗位中都有大量的粉尘飞扬。

众所周知，橡胶制品加工业所需的粉体助剂，其粒子越细，对分散越有利，也易飞扬弥漫，往往成为防尘工作中难以解决的问题。

粉尘对人体的危害比较大，不仅对上呼吸道有影响，且能引起矽肺、炭黑尘肺、滑石尘肺等疾病，已成为危害工人健康的重要因素之一。

2）毒物的危害

橡胶厂许多工序工人都接触溶剂，主要有汽油、苯、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯和氯苯（某些品牌粘合剂）等，在半成品或成品干燥过程中产生溶剂挥发气而使工人受到伤害。

另外，许多配合剂含铅、铬、镍、砷等重金属，以及毒性尚未完全清楚的炼胶、硫化、塑化的烟气等，均对人体有不同程度的毒害。

3）噪声

橡胶加工过程中，由于机械摩擦、振动、撞击所产生的噪声，使长期处于高噪声环境中操作的工人身体健康受到影响，例如导致耳聋、高血压、中枢神经受损等。

另外，橡胶加工生产过程中诸如高温、振动、微波、X线和射线等，也是不容忽视的危害因素。

三、橡胶轮胎废气排放执行标准

废气排放执行GB16297-96《大气污染物综合排放标准》二级标准，见下表：

污染物

最高允许排放浓度（mg/m3）

最高允许排放速率kg/h

无组织排放监控浓度限值

排气筒高度（m）

二级

监控点

浓度（mg/m3）

炭黑尘

18

15

0.51

周界外浓度最高点

肉眼不可见

20

0.85

30

3.4

一般颗粒物

120

15

3.5

周界外浓度最高点

1.0

20

5.9

30

23

非甲烷总烃

120

15

10

周界外浓度最高点

4.0

20

17

25

35

30

53

40

100

恶臭排放标准执行《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93），标准值见下表

控制对象

标准值

有组织排放臭气浓度

6000（排气筒高25m）

15000（排气筒高35m）

20000（排气筒高40m）

无组织排放厂界臭气浓度

20

四、国内外治理现状及趋势

橡胶轮胎产业作为东营的主导产业之一，已有30多年的历史。

自2008年以来，东营市制定了《创建全国优质橡胶轮胎生产示范县实施方案》，对橡胶轮胎产业集群进行了区域整治，从而提高了轮胎企业的产业规模、产品质量和竞争力，已成为全国同行业瞩目的新兴轮胎生产基地。

近年来，随着国民经济的发展和市场需求，橡胶制品加工业在不断的发展壮大，但随之而来的危害也不容忽视。

橡胶轮胎加工是污染较重的行业。

橡胶制品以橡胶为基本原料，加入炭黑、促进剂、防老剂等配合剂和骨架材料，经过物理和化学加工而成。

因此，炭黑等粉体材料带来的粉尘污染、混炼设备产生的机械噪声和伤害，硫化场地出现的烟雾弥漫、成型现场有机溶剂挥发造成的人体中毒等，都是发达国家橡胶厂难以立足而向外转移的重要原因之一。

目前，我国的橡胶制品加工厂星罗密布，且多为小规模、劳动密集型的生产企业。

大多数企业生产仍以手工操作为主，机械化、自动化水平较低，作业强度大，劳动条件较为恶劣，并且橡胶加工生产工序多，生产过程中会产生大量有害气体，并未经任何处理直接排放到大气中，不仅对从事生产的工作人员身体健康造成职业危害，而且扩散到大气中在空气中长期滞留，对人的健康存在较大的危害。

基于一直以来橡胶行业不断发展壮大，因而产生的废气量也在日益增多，而目前橡胶轮胎废气治理方面尚没有得到实际工程应用，而人们自身对健康的要求不断提高，所以一方面在东营市环保局和广饶县橡胶企业的大力支持下，另一方面也为了更好的改善橡胶从业人员的工作环境，我们提出了本项目，并通过本项目能够在一定程度上解决橡胶产业废气的治理问题，取得环境与经济的双重效益。

目前，东营橡胶规模以上生产企业主要集中在广饶县，已经发展到37家，总资产194亿元，全钢子午轮胎产能占到全国的20％以上，通过开展“全国优质橡胶轮胎生产示范区”和区域产品专项整治活动，东营轮胎产品质量大部分已高于国家标准的要求，产品销往欧、美、非、亚等世界各地。

目前橡胶厂炼胶、硫化车间产生大量油烟和臭味，对环境产生很大影响，各个厂迫切需要进行改善。

据了解，国内外目前处理技术有：

燃烧法（含铂催化和直燃法），活性炭吸附法、中和法和生物讲解法，湿法清洗法、静电吸附等，但是各种方法均有各自的优势和不足之处。

因此，寻求一种既经济又有效的方法是目前需要努力的方向。

通过与广饶县橡胶企业的合作以及环保部门的大力支持，从橡胶生产的各个工序出发，找出废气发生源，并利用废气收集系统将车间内产生的有害废气全部收集后，利用管道输送系统将其输送到热电厂焚烧，转化成二氧化碳和水后排放，既消除了橡胶轮胎废气对人体的危害，又使橡胶厂减少了运行成本，为热电厂带来了一定的经济效益。

五、橡胶轮胎废气治理方案

橡胶轮胎以橡胶为基本原料，加入炭黑、促进剂、防老剂等配合剂和骨架材料，经过物理和化学加工而成。

因此，炭黑等粉体材料带来的粉尘污染、混炼设备产生的机械噪声和伤害，硫化场地出现的烟雾弥漫、成型现场有机溶剂挥发造成的人体中毒等，目前橡胶轮胎废气的污染越来越受到政府、企业以及橡胶制品从业者的高度关注。

所以橡胶轮胎废气的治理迫在眉睫。

针对橡胶轮胎废气的产生部位及组分的分析研究后，我们主要提出以下两种可能的解决方案：

由于橡胶轮胎废气的产生部位比较多，并且分散在车间中，因此在处理废气之前必须先把废气收集起来，所以需要集气系统对其进行收集后统一进行处理。

1、集气系统部分：

在车间机器产生废气的具体部位加上密闭系统，然后安装相对应的管道，利用风机作用将废气抽出；另外，一方面在车间四周的地面部位安装一定量的鼓风机，将车间内散布的废气由下而上鼓气，另一方面在车间顶部安装抽风机，使抽气量大于鼓风量，从而车间内产生一定的低负压，保证了车间内废气不会像外扩散。

抽出的废气统一由管道外送进行处理。

、催化燃烧法

催化燃烧法主要是在催化燃烧装置中进行的。

有机废气先通过热交换器预热到200～400℃，再进入燃烧室，通过催化剂床时，碳氢化合物的分子和混合气体中的氧分子分别被吸附在催化剂的表面而活化。

由于表面吸附降低了反应的活化能，碳氢化合物与氧分子在较低的温度下迅速氧化，产生二氧化碳和水。

作催化燃烧用的催化剂可分为:

①贵金属类:

铂、钯、钌等。

②非贵金属类：

主要是过渡族元素的氧化物以及稀土元素的氧化物。

此外，还有金属硫化物如钍、镍、钼、钴的硫化物。

这类催化剂一般只适用于含硫的碳氢化合物的催化燃烧,使用温度限于300～400℃，高温时易分解。

本方案的基本方法就是先利用机器系统将车间内的废气统一收集后，经过管道，利用风机将收集的废气输送到燃烧塔或者厂区附近的热电厂统一燃烧后，废气转化为二氧化碳和水后排入大气。

、塔式吸收法

此法并非传统意义上的塔式吸收法。

本方案是先将集气系统收集的废气输送到碱式吸收塔中，将废气由下而上输入，碱液通过喷淋的方式由上而下喷淋废气，经过吸收塔处理后的气体在经过一层水幕除尘后输入燃烧塔中。

此过程去除了废气中含有的部分酸性气体和粉尘。

废气仍然由下而上进入燃烧塔，在燃烧塔中燃烧后，除去了废气中含有的有机物，最后再经过一层水幕除尘过程，再去除气体中因燃烧产生的粉尘，燃烧后的二氧化碳和水就排入大气中即可。