1. Formation et principaux composants des gaz résiduaires de peinture en aérosol
Le processus de peinture est largement utilisé dans les machines, l'automobile, les équipements électriques, les appareils électroménagers, les navires, les meubles et d'autres industries.
Matière première de peinture —— la peinture est composée de substances non volatiles et volatiles, y compris une substance de film non volatile et une substance de film auxiliaire, un agent de dilution volatil est utilisé pour diluer la peinture, afin d'obtenir une surface de peinture lisse et belle.
Le processus de pulvérisation de peinture produit principalement du brouillard de peinture et une pollution par des gaz résiduaires organiques, la peinture sous l'action de la haute pression en particules, lors de la pulvérisation, une partie de la peinture n'a pas atteint la surface de pulvérisation, diffusion avec le flux d'air pour former le brouillard de peinture ; gaz résiduaire organique provenant de la volatilisation du diluant, le solvant organique n'est pas attaché à la surface de la peinture, la peinture et le processus de durcissement libéreront des gaz résiduaires organiques (des centaines de composés organiques volatils signalés, appartiennent respectivement à l'alcane, aux alcanes, à l'oléfine, aux composés aromatiques, à l'alcool, à l'aldéhyde, aux cétones, à l'ester, à l'éther et à d'autres composés).
2. Source et caractéristiques des gaz d'échappement des revêtements automobiles
L'atelier de peinture automobile doit effectuer un prétraitement de la peinture, une électrophorèse et une pulvérisation de peinture sur la pièce. Le processus de peinture comprend la pulvérisation, le coulage et le séchage. Ces processus produisent des gaz résiduaires organiques (COV) et une pulvérisation. Ils nécessitent donc un traitement des gaz résiduaires de la cabine de pulvérisation.
(1) Gaz résiduaires de la salle de peinture au pistolet
Afin de maintenir un environnement de travail optimal lors de la pulvérisation, conformément aux dispositions de la loi sur la sécurité et la santé au travail, l'air de la cabine de pulvérisation doit être renouvelé en continu et sa vitesse doit être maintenue entre 0,25 et 1 m/s. Les gaz d'échappement sont principalement composés de solvants organiques de peinture, notamment d'hydrocarbures aromatiques (trois hydrocarbures benzéniques et non méthaniques), d'éthers d'alcools et de solvants organiques esters. Compte tenu du volume important des gaz d'échappement de la cabine, la concentration totale de gaz organiques rejetés est très faible, généralement de l'ordre de 100 mg/m³. De plus, les gaz d'échappement de la cabine de peinture contiennent souvent une faible quantité de brouillard de peinture non traité. En particulier, dans les cabines de pulvérisation par pulvérisation sèche, ce brouillard peut constituer un obstacle au traitement des gaz d'échappement, qui nécessite un prétraitement.
(2) Gaz résiduaires de la salle de séchage
Après pulvérisation de peinture, avant séchage, l'air doit circuler pour humidifier le film de peinture et le solvant organique volatil pendant le séchage. Afin d'éviter tout risque d'explosion par agrégation de solvants organiques dans l'air intérieur, la salle de peinture doit être constamment ventilée, la vitesse de l'air doit être contrôlée autour de 0,2 m/s. La composition des gaz d'échappement et de la salle de peinture doit être exempte de brouillard de peinture. La concentration totale de gaz d'échappement organiques est environ deux fois supérieure à celle de la salle de pulvérisation, selon le volume d'échappement, et peut atteindre 300 mg/m³, généralement mélangés aux gaz d'échappement de la salle de pulvérisation après un traitement centralisé. De plus, la salle de peinture et le bassin de circulation des eaux usées de peinture doivent également évacuer les mêmes gaz d'échappement organiques.
(3)Dgaz d'échappement
La composition des gaz résiduaires de séchage est plus complexe : outre le solvant organique, une partie du plastifiant ou du monomère de résine et d'autres composants volatils, ils contiennent également des produits de décomposition thermique et de réaction. Le séchage des apprêts électrophorétiques et des couches de finition au solvant produit des effluents gazeux, mais leurs compositions et concentrations diffèrent considérablement.
※Dangers des gaz d’échappement des bombes de peinture :
L'analyse révèle que les gaz résiduaires des salles de pulvérisation, de séchage, de mélange de peinture et de traitement des eaux usées de peinture de surface présentent une faible concentration et un débit important. Les principaux polluants sont des hydrocarbures aromatiques, des éthers d'alcool et des solvants organiques esters. Conformément à la « Norme globale d'émission pour la pollution atmosphérique », la concentration de ces gaz résiduaires se situe généralement dans les limites d'émission. Afin de respecter les exigences de taux d'émission de la norme, la plupart des usines automobiles adoptent la méthode d'émission à haute altitude. Bien que cette méthode puisse respecter les normes d'émission actuelles, les gaz résiduaires sont essentiellement des émissions diluées non traitées. La quantité totale de polluants gazeux rejetés par une grande chaîne de peinture de carrosserie peut atteindre des centaines de tonnes, ce qui entraîne de graves dommages à l'atmosphère.
Brouillard de peinture dans le solvant organique —— benzène, toluène, xylène est un solvant fortement toxique, fonctionnant dans l'air de l'atelier, les travailleurs après inhalation des voies respiratoires peuvent provoquer une intoxication aiguë et chronique, provoquant principalement des dommages au système nerveux central et hématopoïétique, une inhalation à court terme d'une concentration élevée (plus de 1500 mg/m3) de vapeur de benzène, peut provoquer une anémie aplasique, souvent inhalée à faible concentration de vapeur de benzène peut également provoquer des vomissements, des symptômes neurologiques tels que la confusion.
※Sélection de la méthode de traitement des gaz résiduaires pour la peinture et le revêtement par pulvérisation :
Lors du choix des méthodes de traitement organique, les facteurs suivants doivent généralement être pris en compte : le type et la concentration de polluants organiques, la température des gaz d'échappement organiques et le débit de décharge, la teneur en particules et le niveau de contrôle des polluants à atteindre.
1Straitement de peinture à température ambiante
Les gaz d'échappement des salles de peinture, de séchage, de mélange de peinture et de traitement des eaux usées de finition sont des gaz d'échappement à température ambiante, de faible concentration et à fort débit. Leurs principaux polluants sont des hydrocarbures aromatiques, des alcools, des éthers et des solvants organiques esters. Selon la norme GB16297 « Norme globale d'émissions pour la pollution atmosphérique », la concentration de ces gaz résiduaires est généralement inférieure à la limite d'émission. Afin de respecter les exigences de taux d'émission de la norme, la plupart des usines automobiles adoptent la méthode d'émission à haute altitude. Bien que cette méthode puisse respecter les normes d'émission actuelles, les gaz résiduaires sont essentiellement des émissions diluées sans traitement. La quantité totale de polluants rejetés par une grande chaîne de peinture peut atteindre des centaines de tonnes, ce qui entraîne de graves dommages à l'atmosphère.
Afin de réduire considérablement les émissions de polluants des gaz d'échappement, plusieurs méthodes de traitement des gaz d'échappement peuvent être utilisées conjointement. Cependant, le coût du traitement des gaz d'échappement à fort volume d'air est très élevé. Actuellement, la méthode étrangère la plus éprouvée consiste à concentrer d'abord (avec une roue d'adsorption-désorption pour concentrer la quantité totale d'environ 15 fois) afin de réduire la quantité totale à traiter, puis à traiter les gaz résiduaires concentrés par destruction. Des méthodes similaires existent en Chine : l'adsorption (charbon actif ou zéolite comme adsorbant) est la première à utiliser la méthode d'adsorption des gaz résiduaires de peinture par pulvérisation à faible concentration et à température ambiante, et la désorption des gaz à haute température pour le traitement des gaz résiduaires concentrés par combustion catalytique ou combustion thermique régénérative. Une méthode de traitement biologique des gaz résiduaires de peinture par pulvérisation à faible concentration et à température normale est en cours de développement. La technologie nationale n'est pas encore mature, mais elle mérite d'être étudiée. Afin de réduire réellement la pollution publique des gaz résiduaires de revêtement, nous devons également résoudre le problème à la source, comme l'utilisation de coupelles rotatives électrostatiques et d'autres moyens pour améliorer le taux d'utilisation des revêtements, le développement de revêtements à base d'eau et d'autres revêtements de protection de l'environnement.
2Dtraitement des gaz résiduaires
Les gaz résiduaires de séchage sont des gaz résiduaires à moyenne et haute concentration, adaptés au traitement par combustion. La réaction de combustion dépend de trois paramètres importants : le temps, la température et la perturbation, c'est-à-dire la combustion en conditions 3T. L'efficacité du traitement des gaz résiduaires dépend essentiellement du degré de combustion et du contrôle de la réaction en conditions 3T. Le RTO permet de contrôler la température de combustion (820 à 900 °C) et le temps de séjour (1,0 à 1,2 s), tout en garantissant le mélange nécessaire (air et matières organiques). L'efficacité du traitement atteint 99 %, le rendement thermique résiduel est élevé et la consommation énergétique est faible. La plupart des usines automobiles japonaises, au Japon et en Chine, utilisent généralement le RTO pour le traitement centralisé des gaz d'échappement de séchage (apprêt, revêtement intermédiaire et couche de finition). Par exemple, la ligne de revêtement de Dongfeng Nissan Huadu pour voitures particulières, utilisant le traitement centralisé RTO pour le séchage des gaz d'échappement, est très performante et répond pleinement aux exigences de la réglementation sur les émissions. Cependant, en raison de l'investissement ponctuel élevé de l'équipement de traitement des gaz résiduaires RTO, il n'est pas économique de traiter les gaz résiduaires avec un faible débit de gaz résiduaires.
Pour la ligne de production de revêtements complète, si des équipements supplémentaires de traitement des gaz résiduaires sont nécessaires, le système de combustion catalytique et le système de combustion thermique régénérative peuvent être utilisés. Le système de combustion catalytique présente un faible investissement et une faible consommation d'énergie.
D'une manière générale, l'utilisation du platine comme catalyseur permet de réduire la température d'oxydation de la plupart des gaz résiduaires organiques à environ 315 °C. Un système de combustion catalytique peut être utilisé pour le traitement des gaz résiduaires de séchage, particulièrement adapté aux applications de séchage par chauffage électrique. La difficulté réside dans la prévention des pannes dues à l'empoisonnement du catalyseur. D'après l'expérience de certains utilisateurs, pour les gaz résiduaires de séchage de peinture de surface, une filtration accrue et d'autres mesures permettent d'assurer une durée de vie du catalyseur de 3 à 5 ans. Les gaz résiduaires de séchage de peinture électrophorétique sont facilement empoisonnés ; leur traitement par combustion catalytique doit donc être prudent. Lors du traitement et de la transformation des gaz résiduaires de la ligne de peinture de carrosserie de véhicules utilitaires Dongfeng, les gaz résiduaires de séchage d'apprêt électrophorétique sont traités par RTO, tandis que ceux de séchage de peinture de finition sont traités par combustion catalytique, avec un bon rendement.
※Procédé de traitement des gaz résiduaires de revêtement de peinture par pulvérisation :
Le traitement des gaz résiduaires de l'industrie de la pulvérisation est principalement utilisé pour le traitement des gaz résiduaires des ateliers de peinture au pistolet, des usines de meubles, de la fabrication de machines, des usines de garde-corps, de la construction automobile et des ateliers de peinture au pistolet 4S. Il existe actuellement divers procédés de traitement, tels que la condensation, l'absorption, la combustion, la catalyse, l'adsorption, la bio-oxydation et la ionisation.
1. Wméthode de pulvérisation d'eau + adsorption et désorption sur charbon actif + combustion catalytique
En utilisant une tour de pulvérisation pour éliminer le brouillard de peinture et les matières solubles dans l'eau, après le filtre sec, dans un dispositif d'adsorption au charbon actif, tel que l'adsorption complète au charbon actif, puis le décapage (méthode de décapage avec décapage à la vapeur, chauffage électrique, décapage à l'azote), après le gaz de décapage (concentration augmentée des dizaines de fois) par un ventilateur de décapage dans le dispositif de combustion catalytique, combustion en dioxyde de carbone et eau, après décharge.
2. Wpulvérisation d'eau + adsorption et désorption sur charbon actif + méthode de récupération de condensation
L'utilisation d'une tour de pulvérisation permet d'éliminer les brouillards de peinture et les matières solubles dans l'eau. Après le filtrage à sec, le procédé est intégré à un dispositif d'adsorption sur charbon actif (par exemple, un dispositif d'adsorption sur charbon actif complet), puis le stripping (méthode de stripping avec stripping à la vapeur, chauffage électrique, stripping à l'azote). Après le traitement des gaz résiduaires par adsorption, concentration et condensation, le condensat est ensuite récupéré par séparation des matières organiques valorisables. Cette méthode est utilisée pour le traitement des gaz résiduaires à haute concentration, basse température et faible volume d'air. Cependant, l'investissement, la consommation énergétique et les coûts d'exploitation élevés de cette méthode rendent la concentration des gaz résiduaires de peinture pulvérisée (tribenzènes) et autres gaz généralement inférieure à 300 mg/m³, la concentration est faible et le volume d'air important (le volume d'air des ateliers de peinture automobile dépasse souvent 100 000). De plus, la composition des solvants organiques des gaz résiduaires de revêtement automobile étant complexe, le solvant de recyclage est susceptible de produire une pollution secondaire, ce qui explique pourquoi cette méthode n'est généralement pas utilisée pour le traitement des gaz résiduaires.
3. Wméthode d'adsorption de gaz de montagne
L'adsorption des gaz résiduaires de peinture au pistolet peut être divisée en adsorption chimique et adsorption physique. Cependant, l'activité chimique des gaz résiduaires « trois benzènes » étant faible, l'absorption chimique n'est généralement pas utilisée. Le fluide absorbant physique absorbe moins de composés volatils et absorbe les composants présentant une plus grande affinité pour le chauffage, le refroidissement et la réutilisation pour l'analyse de l'absorption à saturation. Cette méthode est utilisée pour le déplacement d'air, les basses températures et les faibles concentrations. L'installation est complexe, l'investissement est important, le choix du fluide absorbant est plus délicat et il existe deux types de pollution.
4. Unéquipement d'adsorption sur charbon actif + oxydation photocatalytique UV
(1) : directement par l'adsorption directe du charbon actif de gaz organique, pour atteindre le taux de purification de 95 %, équipement simple, petit investissement, fonctionnement pratique, mais besoin de remplacer souvent le charbon actif, faible concentration de polluants, pas de récupération. (2) Méthode d'adsorption : gaz organique dans l'adsorption au charbon actif, désorption et régénération de l'air saturé au charbon actif.
5.UNadsorption sur charbon actif + équipement plasma basse température
Après adsorption sur charbon actif, puis traitement des gaz résiduaires par plasma basse température, le traitement des gaz résiduaires est effectué conformément aux normes de rejet. La méthode ionique utilise le plasma (plasma ionique). La dégradation des gaz résiduaires organiques, l'élimination des mauvaises odeurs, la destruction des bactéries et des virus, et la purification de l'air sont des technologies de pointe reconnues internationalement. Les experts nationaux et internationaux la considèrent comme l'une des quatre technologies environnementales majeures du XXIe siècle. L'essentiel de cette technologie réside dans la décharge en bloc par impulsions haute tension sous forme d'un grand nombre d'ions oxygène actifs (plasma). L'activation gazeuse produit une variété de radicaux libres actifs, tels que OH, HO₂, O₂, etc., ainsi que le benzène, le toluène, le xylène, l'ammoniac, les alcanes et autres gaz résiduaires organiques, la dégradation, l'oxydation et d'autres réactions physico-chimiques complexes. Les sous-produits sont non toxiques et évitent toute pollution secondaire. Cette technologie se caractérise par une consommation énergétique extrêmement faible, un faible encombrement, une simplicité d'exploitation et de maintenance, et est particulièrement adaptée au traitement de divers gaz.
Bbref résumé :
Il existe désormais de nombreux types de méthodes de traitement sur le marché. Afin de répondre aux normes de traitement nationales et locales, nous choisirons généralement plusieurs méthodes de traitement combinées pour traiter les gaz résiduaires, à choisir en fonction de leur propre processus de traitement réel pour le traitement.
Date de publication : 28 décembre 2022
