Aplicação de oxidante térmico regenerativo no tratamento de COVs na indústria de fabricação de latas

Com o rápido desenvolvimento da indústria de embalagens de alimentos e bebidas, grandes quantidades de Compostos Orgânicos Voláteis Os compostos orgânicos voláteis (COVs) são gerados durante a fabricação de latas devido ao uso de revestimentos, tintas, agentes de limpeza e vernizes protetores. Esses COVs são emitidos principalmente pelo revestimento base, impressão, revestimento interno e vários processos de secagem. Se descartados diretamente sem tratamento eficaz, podem causar poluição ambiental e dificultar o cumprimento das normas ambientais cada vez mais rigorosas por parte das empresas. Como uma das tecnologias mais utilizadas e altamente eficientes no controle de COVs industriais, a [tecnologia específica para o controle de COVs] é uma das soluções mais utilizadas e eficientes para o controle de COVs industriais.Oxidante Térmico Regenerativo (RTO) Atinge uma eficiência de remoção de COVs superior a 99% e uma eficiência de recuperação térmica superior a 95%. Portanto, tem sido amplamente aplicado em projetos de tratamento de gases residuais na indústria de fabricação de latas, proporcionando uma solução confiável para o cumprimento estável das normas de emissão, ao mesmo tempo que reduz o consumo de energia.

1. Solução técnica global para o tratamento de gases residuais de COVs na indústria de fabricação de latas

Os gases residuais de compostos orgânicos voláteis (COVs) na indústria de fabricação de latas originam-se principalmente do revestimento da base, impressão, revestimento interno e dos processos de secagem associados. Dentre essas fontes de emissão, o gás de exaustão das estufas de secagem é tipicamente caracterizado por grande volume de ar, concentração de COVs baixa a média e operação contínua. Enquanto isso, o gás residual gerado durante os processos de revestimento e impressão contém compostos orgânicos como acetato de etila, éteres glicólicos, álcoois e cetonas. Para lidar com essas características, a indústria geralmente adota um sistema de filtragem de gases. “Sistema de coleta de gases residuais + sistema de oxidação térmica RTO” abordagem de tratamento. Em alguns projetos, um concentrador de rotor de zeólita também é instalado para tratar com eficiência emissões de COVs de grande volume e baixa concentração, maximizando a recuperação de calor.

1. Breve Introdução ao Processo de Fabricação de Latas

Descrição do processo de produção de latas de alumínio:
(1) Desenrolamento e ventosaterapia:A bobina de alumínio é desenrolada e a chapa passa por um processo de conformação por meio de uma matriz composta especializada em uma máquina de conformação, completando o corte e a conformação em uma única etapa para formar os copos. A conformação requer a aplicação de um lubrificante na superfície do alumínio para prepará-la para os processos subsequentes e reduzir o desgaste.
(2) Desenho:O bloco côncavo é estirado para formar o corpo e a base da lata. O processo de estiragem gera calor significativo, exigindo a adição de emulsão de estiragem para resfriamento.
(3) Aparar:A borda superior é aparada para atender às especificações de altura e garantir uma abertura de lata lisa.
(4) Limpeza:A limpeza é realizada em uma lavadora de latas utilizando agentes de limpeza, água da torneira e água purificada para remover lubrificantes e emulsão de estampagem. A lavadora consiste em sete tanques: pré-enxágue, enxágue, limpeza química, recuperação, enxágue, formação de película, lavagem com água, água purificada e lubrificantes.
(5) Secagem:Após a limpeza, as latas são colocadas em um forno de secagem aquecido a gás natural.
(6) Revestimento de base:Após a secagem, as latas recebem um revestimento base com tinta à base de resina. Esse processo gera gás residual orgânico G1, característico do revestimento base.
(7) Secagem:As latas revestidas com tinta base são secas em um forno a gás natural. O ar quente da combustão é trocado por ar fresco através de um trocador de calor, permitindo a circulação de ar quente na câmara de secagem. Este processo gera o gás residual orgânico G2.
(8) Impressão:As latas são impressas com tinta e verniz protetor em uma máquina de impressão. Esse processo gera gás residual orgânico G3.
(9) Secagem:As latas impressas são secas em um forno a gás natural. O ar quente da combustão é trocado por ar fresco através de um trocador de calor, permitindo a circulação de ar quente na câmara de secagem. Este processo gera o gás residual orgânico G2.
(10) Revestimento interno:Após a impressão, as latas passam por uma pulverização interna com material de revestimento para proteger a superfície interna. Esse processo gera um gás residual orgânico G4 proveniente do revestimento interno.
(11) Secagem:As latas com revestimento interno são secas em um forno a gás natural. O ar quente da combustão é trocado por ar fresco através de um trocador de calor, permitindo a circulação de ar quente na câmara de secagem. Este processo gera o gás residual orgânico G2.
(12) Abertura do pescoço e flangeamento:As latas são fechadas com gargalo e flange, inspecionadas, empilhadas e embaladas.

2. Composição dos gases residuais na indústria de fabricação de latas

O consumo de solvente listado refere-se à etapa do processo de pulverização. Os gases residuais gerados durante a secagem foram tratados separadamente.

3. Seleção da via de tecnologia de tratamento

3.1 Devido ao elevado volume de ar, à concentração relativamente baixa, à composição complexa e à presença de COVs com alto ponto de ebulição nos gases residuais do processo de pulverização, o processo de tratamento adota "Pré-tratamento de gases residuais + Concentração por adsorção em rotor de zeólita + RTO rotativo".

Certos componentes presentes nos gases residuais não são adequados para entrada direta no concentrador de rotor de zeólita pelos seguintes motivos:

1. O gás residual contém compostos orgânicos com alto ponto de ebulição, como tripropilenoglicol e dibutilaminoetanol, cujos pontos de ebulição excedem a temperatura de dessorção do rotor (200–220 °C). Esses compostos se acumulam ao longo do tempo, saturando o rotor e reduzindo sua eficiência e vida útil.
2. O gás residual contém N,N-dimetiletanolamina, um promotor da polimerização de resinas em baixa temperatura. Como a tinta/revestimento contém uma quantidade significativa de resina, as partículas de resina em suspensão polimerizam sob sua catálise, obstruindo o rotor e comprometendo sua eficiência e vida útil.

Para solucionar esses problemas, o seguinte fluxo de processo é adotado:
a. O gás residual pulverizado é direcionado para o concentrador de rotor, passando por um sistema de filtragem de quatro estágios para remover partículas, polímeros residuais e substâncias com alto ponto de ebulição, garantindo que o gás atenda aos padrões de limpeza para entrada no rotor.
b. O sistema de filtragem de quatro estágios compreende filtros G4, F7 e F9 como primeiro, segundo e quarto estágios, respectivamente, com um estágio de carvão ativado como terceiro para interceptar tripropilenoglicol, N,N-dimetiletanolamina, dibutilaminoetanol e polímeros, protegendo o rotor.
c. O gás pré-tratado entra no concentrador de adsorção de zeólita, onde os COVs são adsorvidos. O ventilador de dessorção e o trocador de calor operam simultaneamente, aquecendo o gás de saída da zona de dessorção a 200–220 °C por meio de troca de calor (utilizando gás de alta temperatura a 800 °C proveniente do RTO) para dessorver os COVs do rotor. O gás concentrado é conduzido de forma contínua e constante para o RTO rotativo.
d. O gás concentrado é tratado no RTO para atender aos padrões de emissão.

3.2 Para a secagem de gases residuais, o RTO rotativo pode ser usado diretamente. A concentração média é de 2.000 mg/m³, com quantidades residuais de alcatrão.
① Para mitigar o entupimento por alcatrão no leito cerâmico inferior do RTO, um filtro de alta temperatura F5 é adicionado na entrada do ventilador.
② Apesar da filtração, traços de alcatrão podem entrar no RTO e se acumular no leito cerâmico inferior ao longo do tempo, causando entupimento e redução da eficiência. Para solucionar esse problema:

• Leitos cerâmicos de poros grandes são usados ​​na base do RTO.
• O design da base cerâmica e as 12 portas de manutenção facilitam a limpeza.

③ Uma caixa de mistura é instalada na entrada do RTO para pré-aquecer periodicamente o gás residual usando ar de alta temperatura proveniente do forno. O gás pré-aquecido passa através do leito cerâmico inferior, carregando o alcatrão aderido para a câmara de oxidação do RTO para decomposição, prevenindo eficazmente o acúmulo de alcatrão.

  4. Metas de Consumo de Energia

Com base numa vazão de gás residual de uma oficina de pintura de 75.000 m³/h e uma concentração de 388 mg/m³, após 1 hora e 15 minutos, o gás concentrado atinge 5.820 mg/m³ com uma vazão de 5.000 m³/h. O poder calorífico médio é de 8.400 kcal/kg.

O calor liberado pela oxidação do gás concentrado pode sustentar a operação do RTO, com 144.000 kcal/h de calor recuperável. A dessorção do rotor de zeólita requer 220.000 kcal/h, necessitando de 76.000 kcal/h adicionais de energia.
Tempo de partida a frio do RTO: 2 horas.

Total: 118,8 RMB/ciclo

Partida a quente RTO (0,8h)

Total: 71,5 RMB/ciclo

Estágio de operação normal (carga máxima)

Total: 117 RMB/hora

IV. Benefícios Sociais

A utilização de rotor de zeólito + equipamento RTO rotativo para tratamento de gases residuais de pulverização na produção de latas permite alcançar os seguintes resultados:

1. Emissões de COVs ≤ 30 mg/m³, em conformidade com as normas nacionais e locais.
2. Remoção eficaz de compostos odoríferos de gases residuais.