冷凝凝核成長裝置+浮動床活性碳溶劑回收系統
A公司是中部一家乾式PU皮業者，有兩條主要產線，兩生產線的製程排氣特性相似，廢氣溶劑組成皆為甲苯、丁酮、二甲苯(少)、乙酸乙酯(少)及DMF，其中一條風量350 CMM，VOCs排放率約為130 kg/hr，DMF約佔22~26 kg/hr，另一條風量為500 CMM，VOCs排放率約為 200 kg/hr，DMF約佔40~45 kg/hr，原先裝設有簡易的活性碳吸附設備進行廢氣處理，但效果不彰，故需重新規劃排氣及廢氣處理系統。
整體製程排氣可分成常溫上膠塗佈區，及烘箱乾燥區排氣區，常溫上膠塗佈區溫度為常溫且VOCs濃度低，溶劑主要為甲苯及丁酮並不含DMF，建議集氣形式為上吸式氣罩(圍封)，另外烘箱乾燥區排氣則具高溫且高VOCs濃度的特性，溶劑主要為甲苯、丁酮、二甲苯(少)及DMF，建議集氣形式為密閉式集氣。
在常溫段部分5條產線塗佈區採隔版圍封後由上部排氣，因為新設之排放管道，故建議先行集中後排放至連續式吸脫附接續冷凝設備處理，格板圍封建議由業主自行處理，此部份風量重新檢討，每條產線之塗佈區圍封範圍為1.2M*1.5M*3M，另外攪拌室排氣也需導入。在高溫段部分5條產線烘箱區目前廠房內管路已配置完成，原廠房外側活性碳處理設備及風車系統均拆除，每條產線烘箱區管路由廠房外牆面銜接至原外部屋頂之共管收集後排放至連續式吸脫附接續冷凝降溫設備處理。
依據業者的排氣風量及溶劑排放量，建議業者採凝核成長單元搭配浮動床溶劑回收系統，可有效回收具經濟價值的溶劑，同時可減少碳排放。表4為兩排氣之處理設備規模及主要操作成本及溶劑回收量。兩排氣管線的風量雖然有差異，但考慮到產品的變動性，兩產線皆以500 NCMM的風量進行規劃，差別僅在搭配的溶劑脫附回收塔的數量，兩套設備的總建置成本為新台幣7000萬，溶劑回收量約為230公斤/小時，以30元/公斤計算，溶劑價值約為6900元/小時，以操作8000小時/年估算，溶劑價值約為5500萬，估計約1年半可回收建置成本，另外各套的年度保養成本大約為60~75萬/套，由於多數廠商疏於對處理設備的維護保養，常常會導致處理效能不佳或是設備故障的情況發生，為維持系統的正常運轉，廠商應規畫系統的半年或年度保養計畫，並確實執行。
A廠商之製程廢氣處理系統流程圖如圖五所示，高溫烘箱區收集後之廢氣經過預冷設備後進入冷凝凝核成長單元，藉由高效冷凝吸收的方式回收DMF，效率可達90%以上，溶劑含水率則依廢氣之露點而定，約為40~80%。處理後的廢氣再與常溫低濃度的廢氣混合後進入浮動床溶劑回收系統進行溶劑吸附及回收。
表4 A公司廢氣處理設備規模及主要操作成本
| 產線1 | 產線2 | 備註 | |
|---|---|---|---|
| 溶劑量(kg/小時) | 100 | 160 | 不計DMF |
| 預計回收量(kg/小時) | 90 | 144 | 90%回收效率 |
| 浮動床規模需求 | 500NCMM | 500NCMM | |
| 脫附塔需求 | 150kg/小時×1座 | 150 kg/小時×2座 | |
| 活性碳成本(元/小時) | 200 | 300 | 以2年更換估算 |
| 冷凝凝核成長單元規模 | 500NCMM | 500NCMM | |
| 耗電成本(冷凝) | 200元/小時 | 300元/小時 | |
| 熱媒油成本 | 70元/小時 | 110元/小時 | |
| 溶劑回收價值(以30元/公斤計算) | 2670元/小時 | 4200元/小時 | 不包含凝核成長回收 |
| 建置成本(NTD) | 7,000萬 | ||
| 年度保養(NTD) | 60萬 | 75萬 | |
此一處理系統的效能有2大觀察指標，一是溶劑回收量、二是VOCs削減率(DRE)，溶劑回收又分成冷凝凝核成長單元的DMF回收及溶劑回收系統的甲苯及丁酮。表5為產線2廢氣處理系統運轉的溶劑回收狀況，冷凝凝核成長單元的平均液體回收量約為79 公升/小時，以含水率50~60%估算DMF的回收量大約為39~31.2公升/小時，換算成重量約為37~30公斤/小時，而浮動床溶劑回收系統的單一脫附冷凝塔回收量接近100公升/小時，以溶劑密度0.7 克/毫升估算，系統回收量約為140公斤/小時，與當初規劃回收量相符。經由浮動床溶劑回收系統回收之溶劑顏色與原液接近，同時委託第三公正單位進行回收溶劑含水率分析，分析結果溶劑含水率在1~4%，表示浮動床溶劑回收系統的回收液體絕大部分為溶劑，可進行回收溶劑組成分析調配後再重複使用。
表5 產線2廢氣處理系統運轉的溶劑回收狀況
| 冷凝凝核成長單元(DMF) | 浮動床溶劑回收系統 | ||
|---|---|---|---|
| 脫附塔#1 | 脫附塔#2 | ||
| PM13:00 | 69(L/h) | 未計量 | 未計量 |
| PM14:00 | 78(L/h) | 未計量 | 未計量 |
| PM15:00 | 99(L/h) | 97(L/h) | 115(L/h) |
| PM16:00 | 71(L/h) | 105(L/h) | 95(L/h) |
| PM17:00 | 77(L/h) | 99(L/h) | 100(L/h) |
| 平均值 | 78.8(L/h) | 100.3(L/h) | 103.3 (L/h) |
另外在VOCs削減率(DRE)方面，則委託第三公正單位分別以2種分析方法估算浮動式活性碳吸附裝置對VOCs的削減率，除了以連續式GC-FID進行浮動式活性碳吸附裝置入出口氣體之線上連續(8小時)監測，同時使用總碳氫(THC)分析儀進行入出口總碳氫氣體濃度分析。分析結果如表6，以2種不同儀器對浮動式活性碳吸附裝置入出口氣體之VOCs濃度進行監測，結果兩者的削減率(平均)相近，皆超過95%，符合現行環保法規的要求。
表6 浮動式活性碳吸附裝置入出口VOCs削減率
| GC-FID | THC | 備註 | |
|---|---|---|---|
| 入口數值 | 6700 ppm | 40.2*R5 | R5為儀器濃度區間 |
| 出口數值 | 210 ppm | 0.96*R5 | |
| 削減率(%) | 96.9 | 97.6 |
