Application d'un oxydant thermique régénératif dans le traitement des COV dans l'industrie de la fabrication de boîtes de conserve

Avec le développement rapide de l'industrie de l'emballage des aliments et des boissons, de grandes quantités de Composés organiques volatils Les COV (composés organiques volatils) sont générés lors de la fabrication des boîtes de conserve en raison de l'utilisation de revêtements, d'encres, de produits de nettoyage et de vernis protecteurs. Ces COV sont principalement émis par le revêtement de base, l'impression, le revêtement intérieur et divers procédés de séchage. Rejetés directement sans traitement efficace, ils peuvent non seulement polluer l'environnement, mais aussi rendre difficile pour les entreprises le respect des réglementations environnementales de plus en plus strictes. Parmi les technologies les plus répandues et les plus performantes pour le contrôle des COV industriels, on trouve le traitement thermique.Oxydateur thermique régénératif (RTO) Ce procédé atteint une efficacité d'élimination des COV supérieure à 99 % et une efficacité de récupération thermique supérieure à 95 %. De ce fait, il est largement utilisé dans les projets de traitement des gaz résiduaires de l'industrie de la fabrication de boîtes de conserve, offrant une solution fiable pour une conformité stable aux normes d'émission tout en réduisant la consommation d'énergie.

1. Solution technique globale pour le traitement des gaz résiduaires contenant des COV dans l'industrie de la fabrication de boîtes de conserve

Les COV (composés organiques volatils) contenus dans les gaz résiduaires de l'industrie de la fabrication de boîtes de conserve proviennent principalement des procédés de revêtement de base, d'impression, de revêtement interne et de séchage associés. Parmi ces sources d'émission, les gaz d'échappement des fours de séchage se caractérisent généralement par un volume d'air important, une concentration en COV faible à moyenne et un fonctionnement continu. Par ailleurs, les gaz résiduaires générés lors des procédés de revêtement et d'impression contiennent des composés organiques tels que l'acétate d'éthyle, les éthers de glycol, les alcools et les cétones. Pour remédier à ces caractéristiques, l'industrie adopte généralement une méthode de traitement des gaz. « Système de collecte des gaz résiduaires + système d'oxydation thermique RTO » Méthode de traitement. Dans certains projets, un concentrateur à rotor zéolite est également installé pour traiter efficacement les émissions de COV à faible concentration et en grand volume, tout en maximisant la récupération de chaleur.

1. Brève introduction au processus de fabrication des boîtes de conserve

Description du processus de production des canettes en aluminium :
(1) Déroulement et mise en forme :La bobine d'aluminium est déroulée, puis la feuille est emboutie à l'aide d'une matrice composite spéciale dans une machine d'emboutissage. Cette opération de découpage et d'emboutissage permet de former des coupelles en une seule étape. L'emboutissage nécessite l'application d'un lubrifiant sur la surface de l'aluminium afin de préparer les opérations suivantes et de réduire l'usure.
(2) Dessin:L'ébauche concave est étirée pour former le corps et le fond de la boîte. Ce procédé d'étirage génère une chaleur importante, nécessitant l'ajout d'une émulsion d'étirage pour le refroidissement.
(3) Garniture:Le bord supérieur est taillé pour respecter les spécifications de hauteur et assurer une ouverture lisse pour la boîte.
(4) Nettoyage:Le nettoyage est effectué dans une laveuse de boîtes à l'aide de produits nettoyants, d'eau du robinet et d'eau purifiée afin d'éliminer les lubrifiants et l'émulsion d'étirage. La laveuse comprend sept cuves : prérinçage, rinçage, nettoyage chimique, récupération, rinçage final, formation du film, lavage à l'eau, eau purifiée et lubrifiant.
(5) Séchage:Après nettoyage, les boîtes de conserve sont placées dans un four de séchage chauffé au gaz naturel.
(6) Couche de base :Après séchage, les boîtes reçoivent une couche de base de peinture à base de résine. Ce procédé génère des gaz résiduaires organiques de type G1.
(7) Séchage:Les canettes à revêtement de base sont séchées dans un four alimenté au gaz naturel. L'air chaud issu de la combustion est remplacé par de l'air frais grâce à un échangeur de chaleur, permettant ainsi la circulation de l'air chaud dans la chambre de séchage. Ce procédé génère du G2, un gaz issu du séchage des déchets organiques.
(8) Impression:Les canettes sont imprimées à l'encre et recouvertes d'un vernis protecteur dans une machine d'impression. Ce procédé génère des gaz résiduaires organiques d'impression (G3).
(9) Séchage:Les canettes imprimées sont séchées dans un four alimenté au gaz naturel. L'air chaud issu de la combustion est remplacé par de l'air frais grâce à un échangeur de chaleur, permettant ainsi la circulation de l'air chaud dans la chambre de séchage. Ce procédé génère du G2, un gaz issu du séchage de déchets organiques.
(10) Revêtement intérieur :Après impression, les boîtes subissent une pulvérisation interne de revêtement pour protéger leur surface intérieure. Ce procédé génère des gaz résiduaires organiques de type G4.
(11) Séchage:Les boîtes de conserve à revêtement intérieur sont séchées dans un four alimenté au gaz naturel. L'air chaud issu de la combustion est remplacé par de l'air frais grâce à un échangeur de chaleur, permettant ainsi la circulation de l'air chaud dans la chambre de séchage. Ce procédé génère du G2, un gaz issu du séchage des déchets organiques.
(12) Rétrécissement et bordage :Les boîtes sont étranglées et rebordées, inspectées, empilées et emballées.

2. Composition des gaz résiduaires dans l'industrie de la fabrication de boîtes de conserve

La consommation de solvant indiquée concerne l'étape de pulvérisation. Les gaz résiduaires générés lors du séchage ont été traités séparément.

3. Choix de la voie technologique de traitement

3.1 Compte tenu du volume d'air élevé, de la concentration relativement faible, de la composition complexe et de la présence de COV à point d'ébullition élevé dans les gaz résiduaires du processus de pulvérisation, le processus de traitement adopte « Prétraitement des gaz résiduaires + Concentration par adsorption sur rotor de zéolite + RTO rotatif ».

Certains composants des gaz résiduaires ne peuvent être introduits directement dans le concentrateur à rotor zéolite pour les raisons suivantes :

1. Les gaz résiduaires contiennent des composés organiques à point d'ébullition élevé, tels que le tripropylène glycol et le dibutylaminoéthanol, dont les points d'ébullition dépassent la température de désorption du rotor (200–220 °C). Ces composés s'accumulent au fil du temps, saturant le rotor et réduisant ainsi son efficacité et sa durée de vie.
2. Les gaz résiduaires contiennent de la N,N-diméthyléthanolamine, un promoteur de la polymérisation des résines à basse température. L'encre/le revêtement contenant une quantité importante de résine, les particules de résine en suspension polymérisent sous son effet catalytique, obstruant le rotor et réduisant ainsi son efficacité et sa durée de vie.

Pour remédier à ces problèmes, le processus suivant est adopté :
a. Les gaz résiduaires pulvérisés sont dirigés vers le concentrateur à rotor, passant par un système de filtration à quatre étapes pour éliminer les particules, les polymères résiduels et les substances à point d'ébullition élevé, garantissant ainsi que le gaz répond aux normes de propreté pour l'entrée dans le rotor.
b. Le système de filtration à quatre étages comprend des filtres G4, F7 et F9 comme premier, deuxième et quatrième étages, respectivement, avec un étage de charbon actif comme troisième pour intercepter le tripropylène glycol, la N,N-diméthyléthanolamine, le dibutylaminoéthanol et les polymères, protégeant ainsi le rotor.
c. Le gaz prétraité pénètre dans le concentrateur à adsorption sur zéolite, où les COV sont adsorbés. Le ventilateur de désorption et l'échangeur de chaleur fonctionnent simultanément, chauffant le gaz sortant de la zone de désorption à 200–220 °C par échange thermique (à l'aide de gaz à haute température de 800 °C provenant du RTO) afin de désorber les COV du rotor. Le gaz concentré est acheminé en continu et de manière stable vers le RTO rotatif.
d. Le gaz concentré est traité dans le RTO pour respecter les normes d'émission.

3.2 Pour le séchage des gaz résiduaires, l'extracteur rotatif à température contrôlée (RTO) peut être utilisé directement. La concentration moyenne est de 2 000 mg/m³, avec des traces de goudron.
① Pour atténuer l'encrassement par le goudron du lit céramique inférieur du RTO, un filtre haute température F5 est ajouté à l'entrée du ventilateur.
② Malgré la filtration, des traces de goudron peuvent pénétrer dans l'extracteur de gaz et s'accumuler au fil du temps sur le lit de céramique inférieur, provoquant un colmatage et une réduction de l'efficacité. Pour remédier à ce problème :

• Des lits de céramique à gros pores sont utilisés à la base du RTO.
• La disposition du lit en céramique et les 12 ports de maintenance facilitent le nettoyage.

③ Un caisson de mélange est installé à l'entrée du RTO afin de préchauffer périodiquement les gaz résiduaires à l'aide d'air chaud provenant du four. Les gaz préchauffés traversent le lit céramique inférieur, entraînant les goudrons adhérents dans la chambre d'oxydation du RTO pour leur décomposition, ce qui empêche efficacement leur accumulation.

  4. Objectifs de consommation d'énergie

Avec un débit de gaz résiduaires d'un atelier de pulvérisation de 75 000 m³/h et une concentration initiale de 388 mg/m³, la concentration du gaz atteint 5 820 mg/m³ après 1 heure et 15 minutes, pour un débit de 5 000 m³/h. Le pouvoir calorifique moyen est de 8 400 kcal/kg.

La chaleur dégagée par l'oxydation du gaz concentré permet d'alimenter le système RTO, avec une capacité de récupération de 144 000 kcal/h. La désorption du rotor zéolithique requiert 220 000 kcal/h, soit un apport énergétique supplémentaire de 76 000 kcal/h.
Temps de démarrage à froid RTO : 2 heures.

Total : 118,8 RMB/cycle

Démarrage à chaud RTO (0,8 h)

Total : 71,5 RMB/cycle

Phase de fonctionnement normal (pleine charge)

Total : 117 RMB/heure

IV. Avantages sociaux

L'utilisation d'un rotor à zéolite associé à un équipement RTO rotatif pour le traitement des gaz résiduaires de pulvérisation dans la production de boîtes de conserve permet d'obtenir les résultats suivants :

1. Émissions de COV ≤ 30 mg/m³, conformes aux normes nationales et locales.
2. Élimination efficace des composés odorants des gaz résiduaires.