淺析軟包裝VOCs回收裝備現(xiàn)狀、機(jī)理及績(jī)效

魏風(fēng)軍+孫宗長(zhǎng)+張瑩瑩

近幾年，多地的PM2.5數(shù)值瀕臨爆表，作為VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）的重點(diǎn)排放者之一，軟包裝印刷行業(yè)開始進(jìn)入各地環(huán)保部門的重點(diǎn)關(guān)注視野。環(huán)境保護(hù)部、發(fā)展改革委、財(cái)政部三部委2013年12月份發(fā)布的《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》，這是我國(guó)第一部綜合性大氣污染防治的規(guī)劃，標(biāo)志著我國(guó)大氣污染防治工作逐步由污染物總量控制為目標(biāo)導(dǎo)向向以改善環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)導(dǎo)向轉(zhuǎn)變，由主要防治一次污染向既防治一次污染又注重二次污染轉(zhuǎn)變。該規(guī)劃中多處提到包裝印刷，其中針對(duì)大氣污染防治的重點(diǎn)工程項(xiàng)目中，87家包裝印刷企業(yè)“榜上有名”。本文試對(duì)軟包裝VOCs及其污染防治的溶劑回收系統(tǒng)進(jìn)行闡述，希望為關(guān)注這方面技術(shù)進(jìn)展的朋友們解惑。

軟包裝VOCs的涵蓋范圍

最普遍的共識(shí)是，VOCs是指在101325Pa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，初沸點(diǎn)小于或等于260℃，以氣態(tài)分子的形態(tài)排放到空氣中的所有有機(jī)化合物。軟包裝VOCs一般常見的有：乙酸乙酯、丁酮、丁酯、異丙醇、正丙醇、丙酮、正丁醇、乙醇、醋酸正丙酯、甲醇、甲苯、二甲苯、丙二醇甲醚、環(huán)己酮、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚、無水乙醇、正丙酯、乙酸丁酯等。軟包裝的溶劑殘留一般來源于于油墨、溶劑及其生產(chǎn)工藝的具體過程，由于現(xiàn)在國(guó)內(nèi)復(fù)合包裝印刷以凹版輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)印刷為主，油墨使用以含苯、酮類、醇類方式而設(shè)計(jì)，以溶劑揮發(fā)為干燥方式，油墨中一般會(huì)含不等量的甲苯、丁酮、乙酯等各種溶劑，同時(shí)各溶劑的分子量、沸點(diǎn)都不同，其揮發(fā)速度亦不同，這就形成了各種溶劑殘留量數(shù)值不一的原因，同時(shí)加大了溶劑回收的難度。如表1為軟包裝各種溶劑在不同室溫、敞開面積、風(fēng)速下的揮發(fā)速率對(duì)照表。

軟包裝VOCs回收技術(shù)現(xiàn)狀與機(jī)理

近幾年來，軟包裝行業(yè)引起的空氣污染已經(jīng)引起了很多地方政府的高度重視，成為了有機(jī)廢氣排放的重點(diǎn)監(jiān)控行業(yè)之一。由此，各地陸續(xù)出臺(tái)了相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)，限制有機(jī)廢氣的排放，并擬收費(fèi)。如廣州市環(huán)保局?jǐn)M于2015年初向建筑、石油等行業(yè)征收排污費(fèi)，對(duì)象為建筑施工揚(yáng)塵和揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）兩類污染物，VOCs排污費(fèi)的征收對(duì)象為油氣（油品儲(chǔ)運(yùn)業(yè)、油品銷售業(yè)）、汽車制造業(yè)表面涂裝、造（修）船業(yè)表面涂裝、石油煉制業(yè)等幾部分。20kg苯、5.56kg甲苯、3.7kg二甲苯為1污染當(dāng)量，每一污染當(dāng)量征收標(biāo)準(zhǔn)為0.6元。因此，如何治理軟包裝VOCs就成為了很多軟包裝印刷企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)問題。

目前，國(guó)內(nèi)軟包裝市場(chǎng)上針對(duì) VOCs回收的技術(shù)主要有：催化燃燒法有機(jī)廢氣處理技術(shù)、吸附回收技術(shù)兩種。前者是將有機(jī)廢氣通過吸附集中催化燃燒，使廢氣中的有機(jī)物變成二氧化碳和水之后排放，燃燒后的熱能可以加以利用。國(guó)內(nèi)江蘇、山東等地一些彩印企業(yè)已經(jīng)在應(yīng)用，而且其熱能再利用效果還不錯(cuò)。但是這種技術(shù)有一定弊端，燃燒后產(chǎn)生的大量二氧化碳會(huì)加劇“溫室效應(yīng)”，同時(shí)高溫氮氧化合物等危險(xiǎn)氣體也容易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染；后者通過對(duì)軟包裝生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附、還原、提純、回收，不但解決了有機(jī)廢氣排放污染環(huán)境的問題，同時(shí)還能對(duì)回收的有機(jī)溶劑進(jìn)行循環(huán)使用，為軟包裝企業(yè)節(jié)省大量的有機(jī)溶劑采購(gòu)資金，真正實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。當(dāng)前有機(jī)廢氣各種凈化方法的主要優(yōu)缺點(diǎn)及其適用范圍如表2。

目前吸附回收技術(shù)逐步興起，包括日本東洋、洛陽天寶環(huán)保裝備有限公司、河北天龍環(huán)保、廣州恒晨環(huán)保科技等公司逐漸嶄露頭角。其中洛陽天寶環(huán)保裝備有限公司的TBS軟包裝VOCs回收設(shè)備在技術(shù)上較為領(lǐng)先，已經(jīng)歷了6代技術(shù)演變，在國(guó)內(nèi)如上海紫江彩印、河南銀金達(dá)、安姆科等多家大型彩印公司進(jìn)行了實(shí)施，回收效果較為顯著，給彩印企業(yè)帶來了極大效益。洛陽天寶環(huán)保裝備有限公司的TBS軟包裝VOCs回收設(shè)備技術(shù)進(jìn)展如表3。

目前，洛陽天寶的軟包裝VOCs回收設(shè)備技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了第六代，其兩級(jí)脫附常溫溶劑回收設(shè)備工藝原理圖如圖1。

該設(shè)備具有自動(dòng)控制減風(fēng)節(jié)能技術(shù)、兩級(jí)吸附—氮?dú)獗Ｗo(hù)—常溫回收、回收精制回用三大核心技術(shù)，可使軟包裝凹印、干復(fù)、涂布機(jī)節(jié)約45%～70%的蒸汽能耗和電耗，可以大大減低了回收設(shè)備的投入，解決了蒸汽脫附產(chǎn)生大量廢水和二次污染的難題，也使設(shè)備運(yùn)行更加安全。

洛陽天寶在其第六代產(chǎn)品中于業(yè)內(nèi)最新提出了回收溶劑經(jīng)四脫一提，完全可以達(dá)到溶劑的使用標(biāo)準(zhǔn)，使得溶劑回收后全部可返回車間使用，既解決了回收溶劑的再生利用問題，也為企業(yè)節(jié)省了大量的溶劑費(fèi)用，體現(xiàn)了回收溶劑的最高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，且無廢水產(chǎn)生，無危險(xiǎn)廢棄物排放，清潔生產(chǎn)。洛陽天寶軟包裝VOCs回收設(shè)備配置一覽如表4。

從成本上看，上述設(shè)備回收一噸溶劑成本1000～1500元，精餾提純一噸溶劑成品600元左右，從廢氣回收到溶劑成品，可一人值守，全程自動(dòng)化；如按進(jìn)入回收系統(tǒng)的溶劑量計(jì)算，回收率在95%以上，總體經(jīng)濟(jì)效益較為客觀。

綜上所述，溶劑回收和重復(fù)利用是軟包裝企業(yè)貫徹實(shí)施節(jié)能減排和資源回用的一條科學(xué)途徑，值得深入研究和大力推廣。軟包裝行業(yè)企業(yè)的溶劑回收勢(shì)在必行。依據(jù)未來國(guó)家對(duì)軟包裝VOCs殘留的收費(fèi)機(jī)制來看，慢慢會(huì)逐步向各地推廣。筆者認(rèn)為，除了在行業(yè)內(nèi)強(qiáng)制性執(zhí)行國(guó)家和各省市的關(guān)于VOCs的相關(guān)法規(guī)，各級(jí)還應(yīng)針對(duì)溶劑回收設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)和使用設(shè)備的包裝企業(yè)，由政府給予最大的經(jīng)費(fèi)和技術(shù)扶持，因?yàn)榄h(huán)保事業(yè)不是盈利事業(yè)，但卻是關(guān)系到子孫后代生計(jì)的大事業(yè)。

作者單位：河南科技大學(xué)、洛陽天寶環(huán)保裝備有限公司