軟包裝行業VOCs治理是一個系統工程

陳志雄

環保永遠是軟包裝行業發展的主流，尤其在國家VOCs排放控制政策落實執行的當下，更是如此。但VOCs治理對于我國軟包裝行業來講還是一個新課題，目前行業內普遍存在如下狀況。

（1）企業對于準備采用的VOCs治理工藝的一些細節認知不足，很難做出采購決策。

（2）企業對準備采用何種VOCs治理設備或方案關注較多，但在其他生產環節對VOCs治理的影響方面關注較少。

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

（4）部分已經開始使用VOCs治理設備的企業，面對過去使用過程中出現的問題，如效率過低；回收溶劑質量不達標，無法循環使用；耗材使用壽命過短；運行成本很高等，感到非常困惑和迷茫。

然而，軟包裝行業VOCs治理其實是一個系統工程，并不是簡單安裝一臺吸附/解吸附回收設備或蓄熱式熱氧化（RTO）設備就能解決，而是需要考慮多方面因素。比如，源頭控制對整個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治理設備本身的性能；VOCs治理設備供應商能否提供專業的運行管理服務等。下面，筆者就為大家系統地梳理一下軟包裝行業VOCs排放特點以及VOCs治理措施和方案。

軟包裝行業VOCs排放特點

軟包裝的生產工藝包括印刷（凹印或柔印）、復合（或涂布）、分切、制袋、廢氣處理。其中，印刷和干式復合或涂布工藝均會產生VOCs排放，其VOCs排放特點如下。

（1）VOCs排放量大。比如，一臺國產十色不帶LEL（最低爆炸濃度）控制的凹印設備的VOCs排放量可達 35000m3/h，而帶LEL控制的凹印設備的VOCs排放量也要達到21500m3/h。

（2）VOCs濃度低。

（3）除了復合工序，印刷工序使用了沸點不同的多種溶劑。

（4）軟包裝生產車間存在部分不受控的VOCs排放。

VOCs源頭控制措施

對軟包裝行業VOCs進行源頭控制時，應考慮如下措施。

（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）根據不同的產品結構，盡可能更多地使用無溶劑復合、擠出復合工藝，或在干式復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，會對使用哪種VOCs治理方案帶來挑戰。

（4）參考國外成功經驗，使用適合里印/復合的單一溶劑油墨（或單一種類溶劑油墨），這對于溶劑的回收再利用具有很好的正面幫助，但需要解決有關油墨干燥速度、油墨轉移等印刷過程中出現的質量問題。加拿大鋁業包裝意大利工廠在20世紀90年代以前就已經開始使用單一溶劑油墨，成功循環使用了回收的醋酸乙酯，大大降低了生產成本，實現了環保的生產過程。

（5）使用EB（電子束干燥）油墨。

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

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

②烘箱干燥溫度偏高，容易導致承印物產生熱延伸問題，加大了電子軸凹印設備套印的工作難度（因為電子軸凹印設備的工作原理是直接改變版輥的相位來實現套印工作，對承印物的張力會帶來一定沖擊，故此要求承印物盡量避免熱延伸的發生）。

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，會影響干式復合產品的復合性能（如耐熱、耐水性能）。

⑤印刷設備和版輥（尤其是版輥內部）的防銹問題。

⑥污水處理問題。

除了上述措施以外，改進產生VOCs排放的設備也是源頭控制需要努力的另一個方面，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）選擇高速凹印設備，滿足單一溶劑油墨較快干燥速度的要求，且設備應配置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、高速印刷時大量輔助工作的機械化配合等。

（2）配合水性油墨的使用，提高設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，回避承印物容易產生的熱延伸現象，保證電子軸的套印精度。

（3）改進傳統干式復合設備一些不合理的設計。

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

②改變涂布方式。比如，采用多輥轉移上膠方式，代替傳統的凹版上膠方式；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？設備下排風有沒有進行有效的處理？烘箱排風使用變頻風機時，有沒有考慮維持烘箱內部的負壓狀態？對此，軟包裝企業應進行適當改善。

VOCs末端治理方案

軟包裝行業常用的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是較為先進和成熟的技術，能夠更好地保障回收溶劑的質量，從而實現循環再用。

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很關鍵的問題。筆者在此建議大家使用“循環經濟”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，這將為我們節省生產成本、提升企業競爭力，對于目前處于微利狀況下的軟包裝行業是值得考慮的方向。

此外，根據軟包裝印刷工藝的特點和產生VOCs的狀況（量大但濃度低，溶劑多樣化），大部分軟包裝企業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。

當我們考慮引進VOCs治理設備時，了解設備本身的綜合性能，對我們做出合適的選擇會有一定的正面幫助。具體需要了解的設備性能包括如下幾方面。

（1）設備設計的成熟程度、治理的效率。

（2）該設備生產廠商在行業內的成功案例、應用經驗的積累，能否滿足軟包裝生產工藝的特殊性。

（3）設備所使用的耗材、材料及制造工藝。

（4）自動化控制系統的可靠性。

（5）性價比（重要考慮因素）。

（6）安全性能，包括安全標準的等級、防火、防爆、靜電處理、氧氣監控手段、溫度控制等。

此外，還要了解設備供應商對設備的運行管理能力。對于軟包裝行業的從業人員來講，VOCs治理設備的運行管理是一項全新的課題，設備供應商能否提供貼心的服務，是企業選擇供應商時的一個重要考慮因素。比如，能否在線提供專業的VOCs治理設備運行管理服務，這是保障VOCs治理設備正常運行使用的必須條件；能否量化運行管理和投資回報，這些數據的統計，對于用總成本的概念看待系統工程的投資，將會起到正面的支持作用。

目前，在國內應用于軟包裝行業的VOCs治理技術還處于不斷成熟的過程中，特別是對多溶劑混合廢氣的治理技術，還有待提高。在此，筆者收集了一些VOCs治理時常見的問題，供大家參考。

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

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

（3）現時凹印油墨大多使用多種混合溶劑，對此還未有成熟的徹底回收再利用方法。主要有兩個原因：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的成熟運用問題。

①解吸附時介入惰性氣體的溫度過低，導致某些高沸點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出現兩個問題：其一，VOCs濃度過低，無法保證VOCs自燃產生維持熱氧化溫度的熱量，需要添加助燃氣體，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采用的安全標準過低。

②治理裝置中是否裝有自動報警系統。

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？控制點是多少？是否有防爆泄壓設計（保證操作人員的安全）？

⑤吸附系統內溫度的控制，活性炭熱風干燥再生時溫度和氧氣含量的控制（防止活性炭自燃火災的發生）。

⑥單元之間管道阻火器的設置。

⑦管道、容器內氧氣含量的實時多點檢測及報警。

⑧防止靜電產生和可靠的接地處理。

⑨自動消防系統的配置。

⑩遠程控制的手段和可靠性。

合理的廠房設計

合理的廠房設計也是配合VOCs治理的一個重要手段。軟包裝企業需要提供穩定恒溫恒濕、保持正壓的生產環境，有利于使用單一溶劑或單一種類溶劑油墨的印刷生產。另外，廠房設計要方便VOCs的收集、輸送和處理，同時保證VOCs治理設備有安全、合理和足夠的安裝位置。

最后，希望此文能對大家有一點啟發，讓大家能對當前行業迫切需要解決的問題有一個系統、全面的認識，用總成本的概念來考慮自己的投資，落實企業社會責任的同時，又能使企業健康地運作和成長。