粵海彩印的VOCs治理之路與難題
作者: Guanglv
來源: 未知
發布時間:2018-04-27 14:11
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“十二五”以來，隨著人們生活水平的提高，社會經濟的迅猛發展，各地環保問題相繼出現，尤其是霧霾嚴重，空氣中PM2.5嚴重超標，而形成霧霾和PM2.5的重要物質之一便是VOCs。為此，國家出臺了嚴苛的環保政策，對企業的VOCs排放提出更高的要求。
對于軟包裝企業而言，VOCs治理是一個艱辛及復雜的過程，治理難度大，一次性投資和操作費用高。隨著公司不斷發展壯大，凹印生產線逐漸增多，產生的VOCs也與日俱增，在采取VOCs治理措施之前，據統計粵海彩印公司凹印生產每年排放的VOCs達800多噸，如果再加上復合生產排放的廢氣，每年的廢氣排放量在1000噸以上，如此大的廢氣排放量，如果不加以合理整治，將會造成嚴重的環境污染。
為此，公司開始了VOCs治理之路，通過不斷的嘗試與探索，如今也取得了一些成績和收獲。本文，筆者將對此進行分享，期望能給行業人士帶來一些借鑒和啟發。
從源頭抓起減少溶劑的使用
01油墨的選擇
軟包裝凹印油墨的生產正受到眾多法規的制約，因此開發和應用符合環保要求的綠色凹印油墨將成為必然趨勢。
(1)降低現有油墨中的溶劑種類
油墨中的溶劑種類越多，回收就越困難，采取的對策主要是：盡可能選用溶劑釋放性好的連結料、添加助劑，以利于芳香烴的揮發等，一般選擇溶劑為乙酸乙酯、正丙酯，減少丁酯的使用。
(2)無苯無酮的醇溶性油墨
由于更嚴格的溶劑殘留要求，目前各大油墨制造企業紛紛推出醇溶性油墨。此類油墨不含芳香烴和酮類溶劑，只含酯類和醇類溶劑，具有氣味淡、印品亮度高等特點，其應用必將提高凹印在軟包裝印刷領域的競爭力。
(3)單一溶劑型油墨的開發
目前，軟包裝企業使用的油墨大多是混合型溶劑，回收困難，如果能使用單一溶劑，不僅能降低回收成本，并且能實現100%回收再利用。
(4)水性油墨的開發
水性油墨大大減少了VOCs揮發，改善了印刷作業環境，有利于人體健康，特別適用于食品、飲料、藥品等對衛生要求高的產品包裝。此外，水性油墨還可降低由于靜電和易燃溶劑引起的火災隱患，減少印品表面殘留的溶劑氣味。水性油墨在紙張印刷上已經得到了廣泛的應用，但在薄膜類基材上的應用還存在一系列問題。目前，粵海彩印公司的水性白墨已經進入了應用，其他色墨還在測試階段。
02復合膠黏劑的選擇
目前，國內軟包裝行業應用的復合膠黏劑主要有雙組分聚氨酯膠黏劑、水性丙烯酸膠黏劑、水性聚氨酯膠黏劑、醇溶性膠黏劑、無溶劑膠黏劑等。粵海彩印國軟包裝行業的發展與國內雙組分聚氨酯膠黏劑的技術進步緊密聯系在一起，但近年來，在環保大潮的沖擊下，雙組分聚氨酯膠黏劑受到了前所未有的挑戰，呈現以下發展趨勢。
(1)開發應用高固含量、低黏度、低溶劑殘留的復合膠黏劑
國內膠黏劑生產企業已走向成熟，技術開發實力大大增強，出現了浙江新東方、北京化工研究院、北京高盟化工等代表性企業。
目前，高固含量、低黏度膠黏劑已成為干式復合膠黏劑的一個重要發展方向。在相同的涂布量下，使用高固含量膠黏劑可以有效減少溶劑的使用量，并有以下優點：減少溶劑消耗；減輕干燥負荷，提高生產效率，降低能耗；降低溶劑殘留量。
(2)開發應用水性膠黏劑
水性膠黏劑的優點是以水代替有機溶劑，不存在燃燒爆炸的潛在危險，不污染環境，對操作人員無毒害，而且成本較低。但是，這種膠黏劑的涂布性能較差，對復合基材的潤濕性不佳，導致附著力不高。目前，普通的水性膠黏劑僅適用于部分輕質包裝，對于一些要求較高的材質結構，尚有待于水性膠黏劑性能的進一步改善。
(3)發展無溶劑膠黏劑
無溶劑膠黏劑基本上也是由雙組分聚氨酯膠黏劑構成，其主劑和固化劑在室溫下的黏度較高，但仍具有流動性，是半固態物質。無溶劑復合工藝不存在有機廢氣排放問題，設備簡單，能耗少，宜于降低成本，節省資源，保護環境，因此其將是未來復合工藝的主要發展方向。目前大部分中低檔復合軟包裝都可以使用無溶劑膠黏劑，但由于復合質量等因素制約，無溶劑復合還不能完全取代干式復合。從長遠的角度來看，隨著環保法規的日益嚴格和經濟的不斷發展，無溶劑膠黏劑產品的使用比重必將不斷上升。
目前，粵海彩印公司70%的產品使用無溶劑及水性膠黏劑復合，減少了溶劑的使用。
溶劑的回收再利用回收的溶劑經過去酸、脫水、蒸餾、分離等處理措施，一般分為低沸點溶劑及高沸點溶劑，此溶劑要針對不同的產品分開使用，低沸點溶劑的主要成分為：甲基環乙烷14.24%、乙酸乙酯71.86%、正丙酯5.47%、丁酯0.36%；高沸點溶劑的主要成分為：甲基環乙烷2.79%、乙酸乙酯2.91%、正丙酯77.86%、丁酯12.91%。對于回收溶劑的管理應注意以下幾方面。
(1)溶劑回收容器應專用于生產工序的專用溶劑回收，也可直接進入現場的專用儲罐。每一個溶劑回收容器上應懸掛回收批次的有關標簽。
(2)溶劑的回收操作及存放。回收溶劑可存放于車間劃定的定置管理區內，不再辦理出入庫手續。車間各工序應建立本工序物料回收臺帳。
(3)回收溶劑的檢驗。回收溶劑的使用應建立在檢驗統計數據基礎上，確定雜質在回收溶劑的積累、回收套用次數或回收溶劑的可接受指標。回收溶劑應定期取樣檢驗并由QC出具檢驗報告。車間憑借檢驗報告和可接受指標確認是否放行。如超出放行標準，不再投入生產使用，應安排外銷或重新蒸餾。
目前，粵海彩印公司的油墨年使用量為1000噸左右，油墨與溶劑的配比為1:1.53，溶劑的年使用量為1500噸左右，溶劑回收率在80%左右，1年有近1200噸的溶劑回收再利用，極大地降低了成本及溶劑排放，總體經濟效益較為可觀。從成本上看，回收1噸溶劑成本1200元，精餾提純1噸溶劑成品500元左右，從廢氣回收到溶劑成品，可1人值守，全程自動化；如按進入回收系統的溶劑量計算，回收率在80%以上。
值得注意的是，在回收溶劑的過程中，關鍵要控制吸附、脫附的過程，吸附、脫附率高，使原本高風量、低濃度的VOCs廢氣，轉換成低風量、高濃度的廢氣，廢氣濃度濃縮倍數可達10～20倍，大大縮小了后處理設備的規格，運行成本更低。而且回收得到的高純度有機溶劑可達到生產所需品質，可直接循環利用到生產中，降低生產成本，獲得較好的投資回報率。
粵海彩印安裝的VOCs處理裝置
VOCs治理過程遇到的難題
在VOCs治理過程中，粵海彩印們遇到了很多難題，在解決難題的過程中，主要涉及到以下幾方面。
01關于活性炭
隨著使用時間的增加，活性炭吸附效率會大打折扣，新的活性炭吸附效率可以達到95%以上，使用3～5年后，需要全部更換，更換成本較高，一次更換需要10萬～30萬元左右。
02關于回收溶劑
由于傳統凹印采用的是溶劑型油墨，所以凹印工序回收來的有機溶劑屬于混合溶劑，而且還會產生較多的副產物，經過處理以后才能直接使用。在處理回收溶劑時，以下問題較為常見。
(1)油墨中的甲基環己烷處理
甲基環己烷在循環使用過程中，濃度會不斷提高，當達到一定比例時，此回收溶劑就無法使用。目前還沒有找到更好的解決辦法，只能盡可能選擇甲基環己烷含量低的油墨使用。
(2)酸化
在溶劑脫附過程中，酯類溶劑會發生分解反應，產生酸性物質，其中最具代表性的是乙酸（CH3COOH），其沸點為117.9℃，是一種無色且帶有刺激性氣味的液體。軟包裝凹印工藝溫度一般在40～80℃，在生產過程中容易造成乙酸溢出現象。目前，產生酸化溶劑的比例不高。
(3)異味、變色
異味、變色的產生有兩方面原因，一方面是軟包裝本身，例如，上文提到的乙酸，在生產過程中容易殘留在軟包裝產品中產生異味；另一方面是溶劑本身，因為軟包裝凹印過程需采用大量混合溶劑，經過活性炭吸附、脫附后，回收的溶劑往往含有未知成分，導致回收溶劑出現異味和變色。
目前，國內軟包裝市場上針對VOCs末端治理除了活性炭吸附脫附、燃燒技術外，還有低溫等離子、光降解、生物降解等技術，但后者在軟包裝凹印行業還沒有實際的應用案例。就粵海彩印公司使用的活性炭吸附脫附技術而言，隨著國家環保政策力度逐漸加強，廢氣處理要求越來越高，該技術的廢氣凈化率逐漸無法滿足粵海彩印公司的要求。粵海彩印們認為最理想的VOCs治理方案應該具備設備投資運營成本最低、安全性更高、無二次污染物和回收效率高等特點。綜合比較之后，粵海彩印們最終選擇了溶劑回收技術，經過一段時間的使用，達到了不錯的治理效果。
（本文作者就職于海寧市粵海彩印有限公司）
原標題:粵海彩印的VOCs治理之路與難題
