诚信包装印刷的VOCs治理感悟和方案摸索

　　VOCs治理是一个艰辛的过程，相信国内大部分软包装印刷企业在VOCs治理过程中走了不少弯路，也尝尽了酸甜苦辣，这个过程只有真正尝试并坚持下来的企业才有真实感悟，我公司就是这样。浙江诚信包装印刷材料有限公司始建于1998年，总部位于著名的观潮圣地浙江海宁，是一家以包装印刷设计为主，集复合、吹膜、制袋、机械设计印刷与制造于一体的综合型国家级高新技术企业，同时也是中国包装印刷设计行业龙头企业。我公司十分重视技术创新，拥有多项技术发明专利，是浙江省省级技术研发中心和浙江省软包装印刷产品质量检验中心。随着我公司不断发展壮大，凹印生产线逐渐增多，产生的VOCs也与日俱增，在采取VOCs治理措施之前，据统计我公司凹印生产每年排放的VOCs达5000多吨，如果再加上复合生产排放的废气，每年的废气排放量在1万吨以上，如此大的废气排放量，如果不加以合理整治，将会造成严重的环境污染。于是，自2009年起，我公司就开始了VOCs治理之路，通过不断的尝试与探索，如今也取得了一些成绩和收获，本文将对此进行分享，期望能给行业人士带来一些借鉴和启发。

　　VOCs治理历程

　　我公司的VOCs治理之路大致可分为3个阶段。

　　第一阶段：2009～2010年

　　自2009年起，我公司便投入巨资开始实施绿色安全化生产，当时国内废气治理技术主要是活性炭吸附脱附技术和燃烧技术，考虑到燃烧技术会产生新的环境污染问题，即碳排放，以及循环利用的方式能对环境更加友好，最终我公司选择了活性炭吸附脱附技术，全面实施“废气、废液回收循环利用”节能减排清洁生产项目，自此踏上了绿色化生产之旅。

　　VOCs经过处理后，最终能生成干净的气体排向大气，当活性炭饱和之后，可以用高温氮气进行脱附，脱附后的有机废气经过冷凝之后形成液态有机溶剂。据了解，目前活性炭吸附脱附技术是软包装印刷凹印刷企业业VOCs末端治理的主要应对方式。

　　第二阶段：2010～2013年

　　2010～2013年，这4年间，我公司投资近亿元建成了3期大型活性炭有机废气处理项目，分别为：2010年投入1800万元建成第一期，2011年投资2400万元建成第二期，2013投入2400万元建成第三期。3期工程建成之后，每年大约可处理80万m³/h的VOCs。2013年，我公司又全面启动了单一溶剂油墨的使用，这项措施更有利于有机溶剂的收集和再利用。

　　第三阶段：2014～2015年

　　2014～2015年，经过前期大量的研究与摸索，我公司自主完成了有机废气回收循环利用项目，能极大提高废气回收的效率。近年来，我公司又增加了有机溶剂的处理项目，大大降低了有机溶剂的使用成本。

　　VOCs治理感悟

　　在VOCs治理过程中，我们遇到了很多难题和问题，在解决难题的过程中，我们也有很多感悟，尤其是针对所用技术总结了很多认识，主要涉及到以下几个方面。

　　1.关于活性炭

　　(1)活性炭吸附效率下降。随着使用时间的增加，活性炭的吸附效率会大打折扣，新的活性炭吸附效率可以达到95%，使用1～2年后，其吸附率就会下降到60%～70%。

　　(2)要想达标排放，必须频繁更换活性炭，而更换下来的活性炭属于危险固体废物，需委托有资质的单位进行有偿无害化处理，这大大增加了VOCs回收的成本。

　　2.关于回收溶剂

　　由于传统凹印采用的是溶剂墨，所以凹印工序回收来的有机溶剂属于混合溶剂，而且还会产生比较多的副产物，不能直接使用。在处理凹印排放废气时，以下问题较为常见。

　　(1)酸化

　　在溶剂脱附过程中，脂类溶剂会发生分解反应，产生酸性物质，其中最具代表性的是乙酸(CH3COOH)，其沸点为117.9℃，是一种无色且带有刺激性气味的液体。软包装印刷凹印工艺温度一般在40～80℃，在生产过程中容易造成乙酸溢出现象，导致生产环境的恶化，同时酸性溶剂还会加快对凹印设备的腐蚀，给企业带来严重的问题。

　　(2)异味、变色

　　异味有两方面，一方面是软包装印刷本身，比如，上文提到的乙酸，在生产过程中容易残留在软包装印刷产品中生成异味;另一方面是溶剂本身，因为软包装印刷凹印过程需采用大量的混合溶剂，经过活性炭吸附、脱附后，回收的溶剂往往含有未知成分，导致回收溶剂出现异味和变色。

　　3.关于危废物

　　在对回收溶剂进行提纯的过程中，往往还会新增污染物，比如，脱酸脱色产生废水、固废和未知成分的高沸点刺激性溶剂。

　　4.关于安全性问题

　　VOCs治理环节常常伴随着高温高压，对操作人员带来的危害性较大，同时也会增加设备的维护保养工作量。

　　5.人员问题

　　VOCs末端治理设备一般比较庞大，需要安排较多的操作人员，正常情况下一般需要6～7人操作。

　　理想方案的摸索

　　目前，VOCs末端治理技术除了活性炭吸附脱附技术、燃烧技术外，还有低温等离子、光降解、生物降解等，低温等离子、光降解和生物降解技术在软包装印刷凹印行业还没有实际的使用案例。对比之下，活性炭吸附脱附技术和燃烧技术有应用案例。就我公司使用的活性炭吸附脱附技术而言，随着废气处理的要求越来越高，国家环保政策的力度逐渐加强，该技术的废气净化率逐渐无法满足我公司的要求，于是我公司就对比较主流的VOCs治理技术进行了对比(结果如表1所示)。我们认为最理想的VOCs治理方案应该具备设备投资运营成本最低、安全性更高、无二次污染物和回收效率高等特点。综合比较之后，我们最终选择了沸石轮转浓缩+冷凝技术，经过一段时间的使用，达到了不错的治理效果。

　　1.沸石轮转浓缩+冷凝技术工艺原理及使用效果

　　沸石转轮浓缩+冷凝技术采用国际先进转轮浓缩技术，结合废气冷凝回收技术，将吸附技术和冷凝回收技术有机结合，产品集成度高，可将成分单一、回收价值高、大风量、中高浓度的有机废气经过吸附→脱附→冷凝过程回收为高价值的溶剂，变废为宝，实现资源再利用。

　　(1)工艺原理

　　有机废气经预处理和初步冷凝回收后，进入浓缩转轮结构，浓缩转轮的核心是蜂巢状转轮，是一种特殊的吸附材料—疏水性沸石，沸石对VOCs具有较高的吸附能力。沸石吸附VOCs后将干净气体排放至大气，被吸附的VOCs由脱附区利用高温脱附，脱附的气体为高浓度低流量浓缩废气，此浓缩废气再导入冷凝系统冷凝，可实现液态溶剂的回收。

　　(2)使用效果

　　目前，我公司在凹印机上使用沸石转轮浓缩+冷凝设备。经分析，我公司凹印生产线的废气主要成分含有乙酸乙酯、乙酸正丁(丙)酯，异丙醇等，废气风量为40000m³/h，废气浓度为800～1000mg/m³。处理后结果：出风口废气浓度<50mg/m³，废气处理效率≥95%。

　　通过计算，采用沸石转轮浓缩+冷凝设备回收溶剂的综合成本约为5元/kg，即回收每公斤溶剂的综合花费(运行费用+治理系统折旧费用)约5元，回收溶剂的成本依种类不同有所不同，取平均成本约为6元/kg，而VOCs排污收费将不低于8元/kg。相比之下，沸石转轮浓缩+冷凝技术具有明显的经济效益和社会效益。

　　2.技术优势

　　(1)安全性

　　①沸石轮转吸附为物理过程，不会发生危险的化学反应。

　　②废气处理过程一般是在常温或者低温及常压状态下自动运行。

　　③废气处理过程中没有产生火源的可能，设备内部结构也具备阻燃功能。

　　④自动化水平高，操作简单，在目前各种有机废气治理技术中最为安全。

　　(2)环保性

　　①VOCs冷凝后变成液态溶剂后被回收，无需进行任何后处理即可直接使用。

　　②回收过程无二次污染，不产生废水、废气和固废，真正做到零排放。

　　③废气处理后的排放指标达到国家排放标准要求。

　　(3)增效性

　　①吸附、脱附率高，使原本高风量、低浓度的VOCs废气，转换成低风量、高浓度的废气，废气浓度浓缩倍数可达10～20倍，大大缩小了后处理设备的规格，运行成本更低。而且回收得到的高纯度有机溶剂可达到生产所需品质，可直接循环利用到生产中，降低生产成本，获得较好的投资回报率。

　　②设备占地面积小，自动化程度高，人员需要少。

　　③沸石转轮吸附VOCs所产生的压降极低，可大大减少电力能耗。

　　④最大限度兼顾环境效益、经济效益和社会效益，使企业对环保的投入能够得到经济效益和社会效益的双重回报，有助于增强企业的相对竞争力。