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——羅素
涂裝車間清洗溶劑回收在線利用的研究
摘要：調查了涂裝生產中清洗溶劑的耗量及所占VOC排放比例，提出了在線利用的思路。闡述了蒸餾回收原理和溶劑回收系統的特點，通過清洗能力、溶解力等試驗驗證了面涂清洗溶劑可以蒸餾回收用于中涂機器人旋杯、閥門等設備的清洗。
唐勇華，萬彤，徐炳華，蘇廣林
（長安福特馬自達汽車有限公司，重慶401122）
關鍵詞：清洗溶劑；回收利用；蒸餾；清洗能力；VOC
1引言
在汽車涂裝生產中，為了追求卓越的涂膜質量，常常需要對機器人噴涂系統的CCV閥、齒輪泵、噴杯中的針閥、螺旋管及旋杯等進行反復清洗。其中噴涂顏色更換時，清洗更是不可避免的，而此過程中所消耗的有機溶劑占涂裝車間有機溶劑使用量的99%以上，通常會達到單車2kg以上，以年產15萬臺的整車計算，全年累計清洗溶劑的使用量會達到30萬kg。因此如何降低清洗溶劑的消耗已經成為涂裝行業的重要課題之一。長安福特馬自達汽車公司涂裝車間在減少清洗溶劑用量、降低VOC排放的過程中，開創了一條完全自主、具有突破性思維的道路。本文介紹蒸餾回收面涂清洗溶劑用于中涂線機器人旋杯、換色閥門管道及手工站噴槍清洗的詳細過程。
2清洗溶劑的作用及耗量
清洗溶劑一般由苯類、酮類、酯類等有機成分按照不同比例配制而成，對涂料、油污、雜質等有良好的清洗效果，又因其揮發速率快、與涂料相容，可以應用于高鏈速的自動噴涂線上進行在線清洗，能有效地避免噴涂過程中所產生的臟點缺陷。在國內外汽車制造廠中，無論是水性涂料還是溶劑型涂料，清洗溶劑的使用都不可取代，也是最主要的VOC排放源之一。各廠家為了保證噴涂質量，在降低VOC方面，一般只從涂料成分及工藝上研究考慮。水性涂料也好，3C1B高固體分涂料也罷，其生產工藝過程中所消耗的清洗溶劑同樣沒有減少，也很少有研究涉及清洗溶劑回收利用的領域，然而通過調查發現，清洗溶劑的用量及VOC排放在涂裝生產中都占據了重要地位。如果將清洗溶劑回收并在線利用，則會得到涂裝生產成本下降和環保的雙重效果
3蒸餾回收原理及設備系統特點
3.1蒸餾原理
清洗溶劑的回收可以利用簡單的蒸餾原理，將涂裝生產過程中所產生的廢溶劑及涂料混合物部分氣化和部分冷凝而使其分離回收利用。將沸點低的組分稱為易揮發組分，沸點高的組分稱為難揮發組分，這樣廢溶劑可以簡化成一個雙組分的液態混合物，在溫度低于160℃時，樹脂、顏料及鋁粉可視為不揮發固態物質，因此通過加熱氣化再冷凝就可以將廢溶劑分離。根據雙組分液態混合物系統的溫度-組成圖，可以知道易揮發組分在氣相中的相對含量要大于它在液相中的相對含量，這樣通過調整蒸餾溫度就成功地避免了涂料中高沸點溶劑對清洗效果的干擾。
3.2設備特點
溶劑回收系統更是一套專門針對汽車涂裝生產所開發的溶劑回收設備，通過在機器人站點及手工噴涂站點安裝廢溶劑回收槽，然后利用隔膜泵集中往廢溶劑收集罐中輸送噴涂清洗所產生的廢溶劑，并在廢溶劑罐上安裝了氣動防爆攪拌器和液位控制器，當液位到達控制上限時，系統會自動往溶劑回收設備裝料并蒸餾。
其特點如下。
⑴回收機按國家防爆標準生產，能適應涂裝生產特定的防爆要求，主要防爆部件有防爆軸流風機、防爆循環油泵、防爆電加熱器和防爆型電氣控制箱。通過熱媒油或導熱油間接加熱廢溶劑，并由真空減壓裝置引流溶劑蒸氣，提高了操作的安全性。
⑵真空減壓裝置配合回收機工作，降低了溶劑的沸點，使回收速度與效率明顯提高，耗電量減少，低溫運行延長了設備使用年限，降低了廢溶劑的處理成本。
⑶根據廢溶劑物理化學性質尤其是沸點的不同，通過溫度控制器及時間控制器的設定，能將不同溶劑的混合物依照沸點不同分為兩大類（高沸點與低沸點），并分段蒸餾。
⑷設有自動進料口及干凈溶劑自動排出至儲存槽的管道。
⑸回收完成后，可以自動切斷電源、熱媒油或導熱油，溫度過高自動關機。當外來因素致使蒸餾桶內的壓力超過（0.05±0.01）MPa時會自動泄壓。
⑹采用精密的微電腦程序/溫度控制器，提高了控制加熱溫度的精度，數字顯示實際的加熱溫度。
4清洗溶劑蒸餾回收在線利用的可行性分析
4.1清洗能力測試
為了驗證蒸餾回收溶劑能否在線使用，特選取了較難清洗的紅色中涂涂料作為清洗對象，并做了回收溶劑與新鮮溶劑（QX-ⅡA）清洗能力的對比。測試方法：①測定試驗鋼板的質量（W0）；②將試驗鋼板在涂料中浸漬1min；③從涂料中取出，掛10min，測定質量（W1）；④在清洗溶劑中浸泡30s；⑤從清洗溶劑中取出，掛8min，測定質量（W2）。洗凈率計算方法：
洗凈率（%）=［1-（W2-W0）/（W1-W0）］×100%
5回收利用過程中的注意事項
⑴為了避免中涂因使用受污染的清洗溶劑而出現質量問題，在使用過程中需要對清洗溶劑定期抽樣進行縮孔試驗。
⑵在蒸餾回收過程中為了確保安全，蒸餾溫度不能設定太高，以防止蒸餾固體物碳化發煙，更要注意溶劑蒸氣對人體的傷害。蒸氣泄露有發生火災的危險，蒸餾設備操作間應該保證通風、散熱良好。
⑶轉移回收后的干凈溶劑應該在出口管道上安裝10μm的過濾袋，以防止鋁粉等雜質混入中涂清洗系統的管道內。
⑷在項目實施的過程中，盡量不要全部使用回收溶劑，可以在中涂清洗溶劑系統內加入一定比例的新鮮溶劑混合使用，使用一段時間后對機器人管道、閥門、旋杯做定期維護保養，防止雜物混入將其堵塞。
6綜合效益分析
⑴以每天向中涂清洗溶劑系統打入260kg清洗溶劑計算，按照2009年公司清洗溶劑采購價格，每天可以節約成本260kg×14.5元/kg=3770元，全年可以累計節約90萬元。
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