軟包裝行業(yè)VOCs治理是一個(gè)系統(tǒng)工程

陳志雄

環(huán)保永遠(yuǎn)是軟包裝行業(yè)發(fā)展的主流，尤其在國家VOCs排放控制政策落實(shí)執(zhí)行的當(dāng)下，更是如此。但VOCs治理對(duì)于我國軟包裝行業(yè)來講還是一個(gè)新課題，目前行業(yè)內(nèi)普遍存在如下狀況。

（1）企業(yè)對(duì)于準(zhǔn)備采用的VOCs治理工藝的一些細(xì)節(jié)認(rèn)知不足，很難做出采購決策。

（2）企業(yè)對(duì)準(zhǔn)備采用何種VOCs治理設(shè)備或方案關(guān)注較多，但在其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)VOCs治理的影響方面關(guān)注較少。

（3）一些規(guī)模較大的企業(yè)，需要投入較多的資金進(jìn)行VOCs綜合治理，因此也面臨決策難題。

（4）部分已經(jīng)開始使用VOCs治理設(shè)備的企業(yè)，面對(duì)過去使用過程中出現(xiàn)的問題，如效率過低；回收溶劑質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，無法循環(huán)使用；耗材使用壽命過短；運(yùn)行成本很高等，感到非常困惑和迷茫。

然而，軟包裝行業(yè)VOCs治理其實(shí)是一個(gè)系統(tǒng)工程，并不是簡單安裝一臺(tái)吸附/解吸附回收設(shè)備或蓄熱式熱氧化（RTO）設(shè)備就能解決，而是需要考慮多方面因素。比如，源頭控制對(duì)整個(gè)VOCs治理效果的影響；如何正確選擇合適的VOCs末端治理方案；了解VOCs治理設(shè)備本身的性能；VOCs治理設(shè)備供應(yīng)商能否提供專業(yè)的運(yùn)行管理服務(wù)等。下面，筆者就為大家系統(tǒng)地梳理一下軟包裝行業(yè)VOCs排放特點(diǎn)以及VOCs治理措施和方案。

軟包裝行業(yè)VOCs排放特點(diǎn)

軟包裝的生產(chǎn)工藝包括印刷（凹印或柔?。?fù)合（或涂布）、分切、制袋、廢氣處理。其中，印刷和干式復(fù)合或涂布工藝均會(huì)產(chǎn)生VOCs排放，其VOCs排放特點(diǎn)如下。

（1）VOCs排放量大。比如，一臺(tái)國產(chǎn)十色不帶LEL（最低爆炸濃度）控制的凹印設(shè)備的VOCs排放量可達(dá) 35000m3/h，而帶LEL控制的凹印設(shè)備的VOCs排放量也要達(dá)到21500m3/h。

（2）VOCs濃度低。

（3）除了復(fù)合工序，印刷工序使用了沸點(diǎn)不同的多種溶劑。

（4）軟包裝生產(chǎn)車間存在部分不受控的VOCs排放。

VOCs源頭控制措施

對(duì)軟包裝行業(yè)VOCs進(jìn)行源頭控制時(shí)，應(yīng)考慮如下措施。

（1）選用能夠減少VOCs排放或能受控的原材料，包括油墨、膠黏劑。

（2）根據(jù)不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，盡可能更多地使用無溶劑復(fù)合、擠出復(fù)合工藝，或在干式復(fù)合工藝中用水性膠黏劑替代溶劑型膠黏劑。

（3）有條件的軟包裝企業(yè)可以考慮使用柔印工藝，其油墨使用量要比凹印工藝減少近一半，但其所用溶劑配方為多種混合溶劑，如無水乙醇、正丙酯、丙二醇乙醚、二丙醇等，會(huì)對(duì)使用哪種VOCs治理方案帶來挑戰(zhàn)。

（4）參考國外成功經(jīng)驗(yàn)，使用適合里印/復(fù)合的單一溶劑油墨（或單一種類溶劑油墨），這對(duì)于溶劑的回收再利用具有很好的正面幫助，但需要解決有關(guān)油墨干燥速度、油墨轉(zhuǎn)移等印刷過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題。加拿大鋁業(yè)包裝意大利工廠在20世紀(jì)90年代以前就已經(jīng)開始使用單一溶劑油墨，成功循環(huán)使用了回收的醋酸乙酯，大大降低了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保的生產(chǎn)過程。

（5）使用EB（電子束干燥）油墨。

（6）如果條件成熟，使用適合里印/復(fù)合的純水性油墨，也是一個(gè)很好的選擇，但需要解決以下問題。

①目前正在開發(fā)的水性油墨添加了30%～70%的醇類溶劑，導(dǎo)致VOCs濃度偏低，增加了治理難度。但同時(shí)啟發(fā)了我們考慮能否開發(fā)可處理高水分含量和存在低濃度乙醇的VOCs治理工藝和設(shè)備。

②烘箱干燥溫度偏高，容易導(dǎo)致承印物產(chǎn)生熱延伸問題，加大了電子軸凹印設(shè)備套印的工作難度（因?yàn)殡娮虞S凹印設(shè)備的工作原理是直接改變版輥的相位來實(shí)現(xiàn)套印工作，對(duì)承印物的張力會(huì)帶來一定沖擊，故此要求承印物盡量避免熱延伸的發(fā)生）。

③刮刀和凹版版面容易磨損，印刷文字容易變粗及閉合，水性油墨干燥后難以用水清洗。

④水分和醇類溶劑在半成品上殘留，會(huì)影響干式復(fù)合產(chǎn)品的復(fù)合性能（如耐熱、耐水性能）。

⑤印刷設(shè)備和版輥（尤其是版輥內(nèi)部）的防銹問題。

⑥污水處理問題。

除了上述措施以外，改進(jìn)產(chǎn)生VOCs排放的設(shè)備也是源頭控制需要努力的另一個(gè)方面，比如減少VOCs排放總量、提升VOCs濃度等，以減少 VOCs治理量，提升VOCs治理效率。具體措施如下。

（1）選擇高速凹印設(shè)備，滿足單一溶劑油墨較快干燥速度的要求，且設(shè)備應(yīng)配置LEL控制裝置，以最大限度地濃縮VOCs。但仍需解決一些問題，如高速套印、承印物溶劑殘留、高速印刷時(shí)大量輔助工作的機(jī)械化配合等。

（2）配合水性油墨的使用，提高設(shè)備的干燥能力和防銹能力，尤其是提高烘箱效率，盡量使用較低的干燥溫度，回避承印物容易產(chǎn)生的熱延伸現(xiàn)象，保證電子軸的套印精度。

（3）改進(jìn)傳統(tǒng)干式復(fù)合設(shè)備一些不合理的設(shè)計(jì)。

①改變烘箱熱傳遞的途徑和熱作用的時(shí)間，同時(shí)建立起烘箱內(nèi)的濃度差，提高干燥效率，濃縮VOCs。

②改變涂布方式。比如，采用多輥轉(zhuǎn)移上膠方式，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的凹版上膠方式；提高膠黏劑粘稠度；減少溶劑使用量（可減少約40%）。

（4）改善不受控部分的VOCs排放管理。比如，對(duì)存放油墨、膠黏劑、溶劑容器的控制，是否使用了封閉的油墨槽/桶、膠黏劑槽/桶？設(shè)備下排風(fēng)有沒有進(jìn)行有效的處理？烘箱排風(fēng)使用變頻風(fēng)機(jī)時(shí)，有沒有考慮維持烘箱內(nèi)部的負(fù)壓狀態(tài)？對(duì)此，軟包裝企業(yè)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)改善。

VOCs末端治理方案

軟包裝行業(yè)常用的VOCs末端治理方案基本包括兩大類，即回收和燃燒處理。

回收主要包括吸收法回收和吸附法回收。其中，吸附法回收大多選用活性炭顆粒或活性炭纖維來進(jìn)行吸附，而解吸附過程又可分別采用水蒸氣解吸附和惰性氣體深冷凝解吸附，后者目前在國外已經(jīng)是較為先進(jìn)和成熟的技術(shù)，能夠更好地保障回收溶劑的質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)再用。

燃燒處理包括直接燃燒、RCO催化燃燒以及RTO蓄熱式熱氧化燃燒。

此外，VOCs末端治理方案還有沸石轉(zhuǎn)輪濃縮吸附、生物處理等方法。

那么，如何正確選擇VOCs末端治理方案是一個(gè)很關(guān)鍵的問題。筆者在此建議大家使用“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的思維來考慮。在各種VOCs治理方案中，盡量考慮采用溶劑回收再利用技術(shù)，這將為我們節(jié)省生產(chǎn)成本、提升企業(yè)競爭力，對(duì)于目前處于微利狀況下的軟包裝行業(yè)是值得考慮的方向。

此外，根據(jù)軟包裝印刷工藝的特點(diǎn)和產(chǎn)生VOCs的狀況（量大但濃度低，溶劑多樣化），大部分軟包裝企業(yè)需要采用多種治理方式組合的方案，如濃縮+RTO+吸附/解吸附+脫水分餾等。

當(dāng)我們考慮引進(jìn)VOCs治理設(shè)備時(shí)，了解設(shè)備本身的綜合性能，對(duì)我們做出合適的選擇會(huì)有一定的正面幫助。具體需要了解的設(shè)備性能包括如下幾方面。

（1）設(shè)備設(shè)計(jì)的成熟程度、治理的效率。

（2）該設(shè)備生產(chǎn)廠商在行業(yè)內(nèi)的成功案例、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，能否滿足軟包裝生產(chǎn)工藝的特殊性。

（3）設(shè)備所使用的耗材、材料及制造工藝。

（4）自動(dòng)化控制系統(tǒng)的可靠性。

（5）性價(jià)比（重要考慮因素）。

（6）安全性能，包括安全標(biāo)準(zhǔn)的等級(jí)、防火、防爆、靜電處理、氧氣監(jiān)控手段、溫度控制等。

此外，還要了解設(shè)備供應(yīng)商對(duì)設(shè)備的運(yùn)行管理能力。對(duì)于軟包裝行業(yè)的從業(yè)人員來講，VOCs治理設(shè)備的運(yùn)行管理是一項(xiàng)全新的課題，設(shè)備供應(yīng)商能否提供貼心的服務(wù)，是企業(yè)選擇供應(yīng)商時(shí)的一個(gè)重要考慮因素。比如，能否在線提供專業(yè)的VOCs治理設(shè)備運(yùn)行管理服務(wù)，這是保障VOCs治理設(shè)備正常運(yùn)行使用的必須條件；能否量化運(yùn)行管理和投資回報(bào)，這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，對(duì)于用總成本的概念看待系統(tǒng)工程的投資，將會(huì)起到正面的支持作用。

目前，在國內(nèi)應(yīng)用于軟包裝行業(yè)的VOCs治理技術(shù)還處于不斷成熟的過程中，特別是對(duì)多溶劑混合廢氣的治理技術(shù)，還有待提高。在此，筆者收集了一些VOCs治理時(shí)常見的問題，供大家參考。

（1）水蒸氣解吸附工藝回收的溶劑發(fā)生酸變。這可能是由于活性炭的精細(xì)選型和質(zhì)量問題，比如含有導(dǎo)致回收廢氣酸化的催化物，致使回收的醋酸乙酯出現(xiàn)酸化現(xiàn)象。

（2）活性炭的使用壽命短，導(dǎo)致運(yùn)行成本增加，投資回收期延長。這主要是由于環(huán)境、水蒸氣或廢氣中含有過多雜質(zhì)，導(dǎo)致活性炭鈣化，孔穴堵塞，風(fēng)阻提高，效率降低，從而出現(xiàn)俗稱“活性炭中毒”或吸附罐活性炭粉末化等現(xiàn)象。

（3）現(xiàn)時(shí)凹印油墨大多使用多種混合溶劑，對(duì)此還未有成熟的徹底回收再利用方法。主要有兩個(gè)原因：其一是所使用的溶劑純度問題，其二是溶劑中的未知成分增加了分餾難度。

（4）惰性氣體深冷凝解吸附技術(shù)的成熟運(yùn)用問題。

①解吸附時(shí)介入惰性氣體的溫度過低，導(dǎo)致某些高沸點(diǎn)溶劑殘留在活性炭中，解吸附不夠徹底，影響活性炭的使用壽命。

②冷凝液化溫度不夠低，液化分類回收效果不夠理想。

（5）使用RTO蓄熱式熱氧化燃燒方法時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)問題：其一，VOCs濃度過低，無法保證VOCs自燃產(chǎn)生維持熱氧化溫度的熱量，需要添加助燃?xì)怏w，這便增加了治理成本；其二，CO2的排放問題。

（6）VOCs治理過程中的一系列安全問題。

①采用的安全標(biāo)準(zhǔn)過低。

②治理裝置中是否裝有自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

③電氣元件的防爆功能。

④整套治理裝置是否帶有LEL控制裝置？控制點(diǎn)是多少？是否有防爆泄壓設(shè)計(jì)（保證操作人員的安全）？

⑤吸附系統(tǒng)內(nèi)溫度的控制，活性炭熱風(fēng)干燥再生時(shí)溫度和氧氣含量的控制（防止活性炭自燃火災(zāi)的發(fā)生）。

⑥單元之間管道阻火器的設(shè)置。

⑦管道、容器內(nèi)氧氣含量的實(shí)時(shí)多點(diǎn)檢測及報(bào)警。

⑧防止靜電產(chǎn)生和可靠的接地處理。

⑨自動(dòng)消防系統(tǒng)的配置。

⑩遠(yuǎn)程控制的手段和可靠性。

合理的廠房設(shè)計(jì)

合理的廠房設(shè)計(jì)也是配合VOCs治理的一個(gè)重要手段。軟包裝企業(yè)需要提供穩(wěn)定恒溫恒濕、保持正壓的生產(chǎn)環(huán)境，有利于使用單一溶劑或單一種類溶劑油墨的印刷生產(chǎn)。另外，廠房設(shè)計(jì)要方便VOCs的收集、輸送和處理，同時(shí)保證VOCs治理設(shè)備有安全、合理和足夠的安裝位置。

最后，希望此文能對(duì)大家有一點(diǎn)啟發(fā)，讓大家能對(duì)當(dāng)前行業(yè)迫切需要解決的問題有一個(gè)系統(tǒng)、全面的認(rèn)識(shí)，用總成本的概念來考慮自己的投資，落實(shí)企業(yè)社會(huì)責(zé)任的同時(shí)，又能使企業(yè)健康地運(yùn)作和成長。