摘要
本 計 畫 針 對 國 內 發 泡 級 保 麗 龍 (EPS)及 PVC 合 成 皮 製 造 業 進 行 揮 發 性 有 機 物 排 放 減 量 技 術 及 成 效 評 估。計 畫 目 標 及 及 預 期 效 益 為：(一 ) 調 查 排 氣 質 量 及 現 行 處 理 方 法 ； (二 )評 估 各 種 控 制 技 術 之 成 本 效 益 及 適 用 污 染 源 別，以 訂 定 最 佳 可 行 處 理 技 術 (BACT)；(三 )研 發 並 建 議 最 佳 可 行 控 制 技 術。在 排 氣 質 量 及 處 理 方 法 調 查 方 面，擇 定 國 內 五 家 代 表 性 工 廠 (EPS 三 家；PVC 二 家 )，調 查 其 管 道 及 逸 散 性 VOC 排 放 量 、 現 行 廢 氣 處 理 方 法 ， 以 求 出 製 造 每 一 單 位 重 量 EPS 及 單 位 面 積 PVC 皮 排 放 之 VOC 重 量 。 在 控 制 技 術 評 估 方 面 ， 將 依 工 廠 現 場 廢 氣 排 放 特 性 訂 定 最 佳 可 行 控 制 技 術， 列 入 評 估 之 技 術 包 括 生 物 、 觸 媒 焚 化 、 及 蓄 熱 式 焚 化 法 (RTO)法 。 由 現 勘 及 資 料 研 析 知 悉 ：A 廠 EPS 合 成 批 式 反 應 器 之 S M (st yre ne mon omer)進 料 排 氣 含 SM， 先 以 冷 凝 法 回 收 部 份 S M 後 ， 再 以 洗 滌 塔 洗 除 排 氣 中 SM， 洗 滌 水 再 排 入 污 水 廠 ， 以 生 物 法 去 除 其 中 VOC； 水 洗 器 、 乾 燥 機 、 篩 分 機 及 混 和 機 排 氣 則 先 以 旋 風 分 離 器 去 除 粉 塵，再 以 活 性 碳 吸 附 塔 去 除 殘 存 VOC， VOC 排 放 濃 度 控 制 在 5-17 ppm (as CH4)， 符 合 法 規 標 準
(20 0 p pm(as CH4))。 VOC 排 放 係 數 估 算 為 0.003 5 kg VOC /k g EPS。
B 廠 EPS 合 成 批 式 反 應 器 S M 進 料 排 氣 以 冷 凝 法 回 收 部 份 SM ， 反 應 器 及 水 洗 器 廢 氣 再 以 洗 滌 塔 處 理 ， 廢 氣 排 放 流 量 約 40 m3 /min， VOC 主 要 含 戊 烷 ， 濃 度 在 200 -2 80 ppm (as C H4)， 不 符 合 法 規 標 準 。 乾 燥 機、篩 分 機 及 混 和 機 排 氣 則 以 旋 風 分 離 器 去 除 粉 塵 後 排 放，VOC 主 要 含 戊 烷 及 苯 乙 烯 ， 濃 度 在 43-46 ppm (as CH4)， 符 合 法 規 標 準 。
VOC 排 放 係 數 估 算 為 0 .00 044 kg VOC/ k g EPS 。
C 廠 EPS 合 成 批 式 反 應 器 及 水 洗 器 廢 氣 以 洗 滌 塔 串 聯 活 性 碳 吸 附 塔 處 理 ， 廢 氣 排 放 流 量 約 35 m3 /mi n ， 濃 度 為 1 ,30 0-1,3 50 p pm (as CH4)， 戊 烷 及 苯 乙 烯 濃 度 分 別 為 190 mg/m3、 17 mg/m3， 不 符 合 法 規 標 準 。 乾 燥 機 、 篩 分 機 及 混 和 機 排 氣 則 以 旋 風 分 離 器 去 除 粉 塵 後 排 放 ， 二 系 統 VOC 濃 度 分 別 為 220-230 及 170-200 ppm (as CH4)， 主 要 含 戊 烷 及 苯 乙 烯 ， 接 近 法 規 標 準 。 VOC 排 放 係 數 估 算 為 0.00132 kg VOC/ k g EPS。 D 廠 P VC 合 成 皮 廢 氣 排 放 源 為 上 糊 機 、 發 泡 機 、 印 刷 機 、 糊 配 室 及 植 毛 機 等 ， 其 中 印 刷 機 及 植 毛 室 排 氣 VOC 濃 度 分 別 為 140 及 42 ppm， 符 合 石 化 業 管 制 標 準 (<200 ppm C H4)； 上 糊 機 、 發 泡 機 及 糊 配
室 之 綜 合 排 氣 量 為 1,061 m3 /min ， 平 均 VOC 質 量 濃 度 為 3, 580 mg/m3。 D 廠 總 排 放 係 數 為 0.054 kg/(m2 PVC 皮 )， 其 中 管 道 排 放 為 0.040 k g/(m2 PVC 皮 )， 逸 散 排 放 為 0.014 k g/ (m2 P VC 皮 )。 E 廠 P VC 皮 製 造 主 要 產 生 VOC 之 製 程 為 烘 乾 機 、 發 泡 機 及 表 面 處 理 機 ， 106 m3 /mi n 廢 氣 由 一 接 觸 冷 凝 機 去 除 DOP 後 排 放 ， 濃 度 為 18 ppm (as CH4)， 符 合 石 化 業 管 制 標 準 (<200 p pm CH4)。 E 廠 總 排 放 係 數 為 0.00585 kg/(m2 PVC 皮 )，其 中 管 道 排 放 為 0.0 000 16 k g/ (m2 P VC 皮 )， 逸 散 排 放 為 0.00583 kg/(m2 PVC 皮 )。 技 術 及 經 濟 評 估 結 果 知 ， 蓄 熱 式 焚 化 法 (RTO)及 生 物 濾 床 法 適 合 EPS 製 程 排 氣 處 理，以 B 及 C 廠 之 40 m3/min 排 氣 處 理 為 例，RTO 設 置 費 用 為 NT$ 160 萬， 日 操 作 動 力 及 加 熱 電 費 為 NT$ 1,343， 每 1000 m3 排 氣 處 理 操 作 費 用 為 NT$ 23.3， 每 kg 排 氣 VOC 處 理 操 作 費 用 為 NT$ 11 7；生 物 濾 床 設 置 費 用 為 NT$ 4 6 萬，日 操 作 動 力 及 調 溼 所 需 費 用 為 NT$ 335， 每 1000 m3排 氣 處 理 操 作 費 用 為 NT$ 5.8， 每 kg 排 氣 VOC 處 理 操 作 費 用 為 NT$ 29。RTO 亦 適 合 PVC 皮 製 程 排 氣 處 理，以 D 廠 之 1,0 61 m3/mi n 排 氣 處 理 為 例 ， RTO 設 置 費 用 為 NT$ 2,6 50 萬 ， 操 作 不 需 另 加 加 熱 能 源 ， 日 操 作 動 力 為 NT$ 6,528， 每 1000 m3 排 氣 處 理 操 作 費 用 為 NT$ 4.27， 每 kg 排 氣 VOC 處 理 操 作 費 用 為 NT$ 1.19； 如 D 廠 之 排 氣 使 用 觸 媒 焚 化 處 理 ， 設 置 費 用 為 NT$ 2, 65 0 萬 ， 操 作 不 需 另 加 加 熱 能 源 ， 日 操 作 動 力 為 NT$ 4,896、 觸 媒 費 為 NT$ 7,57 6， 每 10 00 m3 排 氣 處 理 操 作 費 用 為 NT$ 8.16， 每 kg 排 氣 VOC 處 理 操 作 費 用 為 NT$ 2.28。 關鍵字：發泡級保麗龍製程、PVC 合成皮製程、VOC 排放係數、VOC 最佳可行 控制技術
Abstract
EPS (expandable polystyrene) manufacturing factories emit styrene from batch polymerization reactors and pentane from expanding process. Literature review indicates that catalytic oxidation, thermal oxidation, and regenerative thermal oxidation (RTO), and biofiltration methods are suitable for destruction of the emitted volatile organic compounds (VOCs).
PVC leather manufacturing factories emit DOP (diisooctyl phthalate), methyl ethyl ketone, cyclohexane, and toluene from the coating process. It indicates that catalytic oxidation, RTO, and biological methods are suitable for abatement of the emitted VOCs.
In this project, VOC emission factors for EPS and PVC leather manufacturing industries were estimated by field investigation of three and two factories for EPS and PVC, respectively. Also, assessments on VOC-emission abatement technologies were implemented for establishing the best available control technologies (BACT) and VOC emission regulations for the two industries.
Results are listed as follows:
EPS Plant A recovers SM (styrene monomer) from its vent gas of batch reactors by a condenser, and the effluent from the condenser is then further treated in a water scrubber to remove most of the residual SM. An activated sludge plant was built for biodegradation of SM and other organics in the effluent water from the scrubber. Besides, waste gases vented from product recovery units such as washer, dryer, and sieve are treated first by a cyclone to remove EPS fines and followed by an activated carbon column to adsorb some of the residual VOCs. In the time period of investigation, effluent gas from the air pollution control devices had VOC concentrations in the range of 5-17 ppm (as methane), which were far below the permit value of 200 ppm. The VOC emission factor was estimated to be 0.0035 kg/kg EPS.
EPS Plant B also recovers SM from its reactor vent gas by a condenser followed by a scrubber. However, vented gas with a flow rate of 40 m3/min from the scrubber had a VOC content (mainly pentane) of 200-280 ppm (as methane) at the time of sampling. Vent gases from finishing units of the plant had VOC concentrations of 43-46 ppm (as methane). Overall, a VOC emission factor of 0.00044 kg/kg EPS was estimated from the emissions of the plant.
EPS Plant C does not recover any SM from its reactors or finishing units. A vented gas stream of 35 m3/min from the reactors and washers was treated by a water
scrubber followed by an activated carbon adsorber. Effluent from the carbon column had a VOC content of 1,300-1,350 ppm (as methane) at the time of sampling. Vent gases from finishing units other than washers had VOC concentrations of 170-230 ppm (as methane). The plant emitted 0.00132 kg VOC from producing 1 kg EPS.
PVC Plant D emits VOC-containing gases from paste-coating, hot-pressing, printing, and textile-planting processes. Vented gases from the printing and textile-planting processes had VOC concentrations of 140 and 42 ppm, respectively. The combined emitted gas from the other processes had a total flow rate of 1,061 m3/min and an average VOC concentration of 3,580 mg/m3. The VOC emission factor was estimated to be 0.054 kg/(m2 PVC leather), 74% of which vented from stacks and 26% emitted fugitively.
PVC Plant E emits VOC-containing gases from hot-pressing and surface-treatment processes. A gas stream with a flow rate of 106 m3/min and a VOC concentration of 18 ppm (as methane) was vented to the atmosphere after DOP removal by passing through a contact condenser. The VOC emission factor was estimated to be 0.00585 kg/(m2 PVC leather), 98% of which vented from stacks and 2% emitted fugitively.
Both RTO and biofiltration processes are suitable for abating VOCs in the waste gases from EPS plants. It was estimated that an equipment cost of NT$ 1.6 millions is required when using a RTO for the control of 40 m3/min EPS waste gas. Daily driving and electrical-heating power cost was estimated to be NT$ 1,343, which is equivalent to a unit cost of NT$ 23.3 for treating 1,000 m3 gas. For the same gas stream, it needs only NT$ 0.46 million for construction of the biofiltration unit and the associated operation and unit costs are NT$ 335/day and NT$ 5.8/1,000 m3 gas, respectively. RTO was also assessed to be a BACT for control of vented gases from PVC leather plants. For the gas stream of 1,061 m3/min in plant D, an RTO cost of NT$ 26.5 millions is required. No supplemental heating energy is require and daily driving power cost was estimated to be NT$ 6,528, which is equivalent to a unit cost of NT$ 4.27 for treating 1,000 m3 gas. When using a catalytic oxidizer, it required a fixed cost of NT$ 26.5 millions and the unit cost is NT$ 8.16/(1,000 m3 gas) which includes catalyst replacement one.
Key words: EPS (expandable polystyrene), synthetic PVC leather, VOC emission
