作為VOCs治(zhì)理目(mù)標中的五大重點行業之一,印刷工業一時間麵臨著前所未有的環保壓力。從源頭、過程控製(zhì)到(dào)末端治理,如何開展VOCs治理、如何選擇治理設備,成為印刷企業關注(zhù)的焦點。
從源頭上減少有機溶劑的使用量和排放量,減(jiǎn)排潛力巨大,從長遠來(lái)講是實現行業VOCs減排的根(gēn)本途徑。但是現階段(duàn)達不到(dào)完全從(cóng)源(yuán)頭方(fāng)麵來治理廢氣,針對以(yǐ)VOCs為原料的生產過程環節和含VOCs產品的使用過程環節,隻能采取廢氣收集措施(shī),提高廢氣收集效率,減少廢氣(qì)的無組織排放與逸散,這是進行後續治理的前提條(tiáo)件(jiàn)。在含VOCs 產品的(de)生(shēng)產過程(chéng)和以VOCs為原料的生產過程中,VOCs排放不可避(bì)免,根據*現有法律及法規標準必(bì)須進行末端治理。
VOCs的產生
印刷是使用印版或其他(tā)方(fāng)式(shì)將原稿上(shàng)的圖文信息轉移(yí)到承印物上的工藝技術,按分類主要(yào)包括出版(bǎn)物印刷、包裝物印刷和其他印刷品印刷,按(àn)承載物(wù)分為紙及紙板印刷(shuā)、金(jīn)屬印刷、塑料印刷等。
印刷工藝主要有平版印刷、凸版印刷(如柔版印刷)、凹版印刷和孔版印刷。不同印(yìn)刷工藝的VOCs來源(yuán)和排放方式(shì)基本(běn)相(xiàng)同:VOCs來源於所使用的油墨及(jí)稀釋劑(印刷不透氣承印(yìn)物需添加稀釋(shì)劑,如金屬印刷(shuā)、塑料印(yìn)刷)、複(fù)合用膠粘劑(僅限(xiàn)於部分(fèn)存在複合工(gōng)藝的印刷企業(yè))及設(shè)備清洗劑,可能的排(pái)放途徑有油墨調配過程溶劑(jì)揮發、印刷過(guò)程油墨溶劑(jì)揮發、烘幹(gàn)階段、複合過程及(jí)設備清洗過程(chéng)等。
印刷(shuā)生產工藝流程及主(zhǔ)要VOCs產生環節如圖所示。
1. 平(píng)版印刷工(gōng)藝及VOCs排放
平版印刷(平印(yìn))又稱為(wéi)膠版印(yìn)刷(膠印),其特征是印(yìn)版的圖文著墨部分和空(kōng)白部分幾乎在同一平麵上。平版印刷企業所使用的油墨包括溶劑型油墨、植物(wù)大豆油墨、UV 固化油墨和水性油墨,其中溶劑型油墨揮發性有機化合物含量較高,是平(píng)版印刷企業(yè)主要的VOCs排放源。此外,平版印刷在生產過程(chéng)中(zhōng)所使用的有機溶劑型洗車水及潤版液等也是VOCs 排放源之一。
2. 凸版印刷工藝及VOCs排放
凸版印刷(凸印)的圖文部分處於一個平麵,明顯高於空(kōng)白部分,印版(bǎn)著墨時,油墨(mò)附著在印版的凸起部分,並在壓力作用下轉移到承(chéng)印物上。傳統的凸版(bǎn)印(yìn)刷采用(yòng)銅鋅版,目前逐漸被柔版印刷(柔(róu)印)代替,采用軟(ruǎn)質的樹脂印版。
柔版印刷通常用於產品包裝印刷,對(duì)於色彩要求不高的瓦楞紙包裝箱(xiāng)產品一般使用水(shuǐ)性油(yóu)墨,幾乎不(bú)存在VOCs 排放;而對於色彩鮮豔的薄膜製品則一般使(shǐ)用醇溶性油墨,印刷過程產生VOCs 汙染。
3. 凹版(bǎn)印刷(shuā)工藝及VOCs排放
凹版印刷(凹印)的印版滾筒上(shàng)空白部分高於印刷圖文部分(fèn),並且高低懸(xuán)殊,空白部分處於同(tóng)一平麵或同一曲麵上。印版上凹陷(xiàn)的圖文部分形成網穴容納油墨,通過滾筒壓印,使印(yìn)版滾筒上的圖文印跡轉移到承印物表麵。
凹版印刷廣(guǎng)泛應用於包裝和特殊產品印刷領域,適用於薄膜、複合材料及紙張等介質,通常使用低粘度(dù)、高VOCs 含量的油墨,印製過程產(chǎn)生大量(liàng)的VOCs,且成分複雜。
4. 孔版印刷工藝及VOCs排放
孔版印刷(也稱(chēng)絲(sī)網印刷、絲印)是將真(zhēn)絲、尼龍(lóng)或金屬絲編織成網,將其緊繃於網框上,采用手工刻膜或光化學製版的方法製成網版,網版上非圖文部分被塗布的感光塗層封住,隻留下圖文部分的網孔可以透過油墨。印刷時,先在網版上塗墨,再用橡皮刮板(bǎn)在網(wǎng)版上輕刮,油墨透過網版,轉移到放置在網版下(xià)的承印材料上。
孔版印刷VOCs主要來源(yuán)於油墨及清洗劑,使用溶劑型油(yóu)墨時VOCs 排放濃度相對較高。
5. 複(fù)合工藝及VOCs排放
複合工藝是指使用膠粘劑將不同的基材通過壓貼粘合形成二種或多種材料的組合的一種印後加工方式,包含幹式複合、濕式複合、擠出複合、熱熔複合等工藝,其中幹式複合(hé)工藝需要使用大量的膠粘劑和稀釋劑,VOCs 排放量較大,且成(chéng)分單一。印刷工藝與含VOCs 原輔材料及VOCs 排放特征見表所示。
VOCs的治理
由於VOCs廢氣成分及性(xìng)質的複雜性和單一治理技術的局(jú)限性,在大多數(shù)情況下,采用單(dān)一技術往往(wǎng)難以達到治理要求。利(lì)用不同治理技術的優勢,采用(yòng)兩種或多種(zhǒng)單一淨(jìng)化技術的組合工藝受到了極(jí)大的重視,采用組合治理工藝不僅可以(yǐ)滿足排放要求,同時可以降低(dī)淨化設備的運行費用。
結合行業特點及對原輔材料的分(fèn)析,99精品国产综合久久久久五月天發現,印刷(shuā)工業VOCs廢氣含有甲苯、乙酸乙酯、甲乙酮、異丙醇(chún)( 乙醇), 排放強度高(gāo),而一般紙張印刷排放(fàng)強度低,但成分更為複雜。結合當下*常見的VOCs治理技術,以及地方政府要求涉氣(qì)企業在選擇治理(lǐ)技術工藝是不能選擇單一工藝(yì)等要求(qiú),基本都要求企業對於末端治理效率需要達到80% 以上,傳統的(de)治理工藝根(gēn)本(běn)達不到此要求,隻能采取燃燒法進行治理。但是直接(jiē)燃燒法治理廢氣過(guò)程中,存在(zài)能耗大等問題,且廢氣濃度不高的情(qíng)況下基本上無法燃燒,需要通過前期技術對廢氣濃度進行更改,通過物理的方(fāng)式(shì)使廢氣(qì)濃度增加。
經過對印刷企業的調研以及結合印刷企業VOCs汙染實際情況,在此重點(diǎn)介紹一下活性炭濃縮(suō)催化燃燒技術。
活性炭吸附的實質(zhì)是利用活性炭吸附的特性把低濃度大風量廢氣中的有機溶劑吸附到活性炭中並濃縮,經活性炭吸附淨化後的氣體直接排空,其實質是一個吸附濃縮的過(guò)程,並(bìng)沒有把有機溶劑處理掉。這是一個物理過程。
催化燃燒脫附的實質是利用催化燃燒的熱空氣加熱活性炭中被吸附的(de)有機溶(róng)劑,使之達到溶劑(jì)的沸點(diǎn),使有機溶(róng)劑從活性炭中脫附出來,並且把高濃度的廢氣引入到催化燃(rán)燒反(fǎn)應器中。在250℃的催化起燃溫度下,通過催化劑的作用進行氧化反應,轉化為無害的水和二氣化碳排入大氣。這是一個化學反應過程,並非明火的燃燒,且能徹底(dǐ)解決脫附時的二次汙染。
活性炭(tàn)吸附—催化燃燒脫附是把以上兩者的優點有效地結合起來。即:先利用活性(xìng)炭(tàn)進行吸附濃縮,當活性炭吸(xī)附達到飽(bǎo)和時,利用電加熱啟(qǐ)動(dòng)催化燃燒設備,並利用熱空氣(qì)局部加熱活性炭吸附床,當催化燃燒反應(yīng)床加熱到250℃,活性炭吸附床局部(bù)達(dá)到60 ~ 110℃時(shí),從吸附床解吸出來的高濃度廢氣就可以在催化反應床中進行(háng)氧化反應。反應後的高溫氣體經換熱器換熱,換熱後的氣體一(yī)部分回用送入活性炭吸附床進行脫附,另一部分(fèn)排入大氣。脫附出來的廢氣經換熱器換熱(rè)後溫(wēn)度迅速提高,從而能使催化燃燒裝置及脫附達到小功率或無功率運行。
大多數印刷企業因設備較大、車間空間較大等多方麵(miàn)的原因導(dǎo)致(zhì)收(shōu)集過程中廢氣風量較大,存在濃度低的特點(diǎn),選擇活性炭濃縮催化燃燒技術是較好的處理方式。其主要特點是:
1)催化(huà)燃燒*大(dà)的特點是(shì)高低中(zhōng)廢氣均可使用,廢氣濃度高的時候吸附脫附時間較短,就可(kě)以變成高濃度廢氣;廢氣(qì)濃度低的時候吸附脫附時間長點,也進行了收集,等到達了一定濃度的時候脫附處理變成了高濃度廢氣再進行燃燒。由於原輔材料的變革較快,企業可以慢慢的從源頭方麵逐(zhú)步替代,不斷降低原輔材料的VOCs濃度(dù)。但是對於廢氣治理(lǐ)設備的處理效果來講不(bú)會變,隻是減少了運行成(chéng)本,設備不需要進行更換。
2)更符合(hé)“十四五”規劃中提到的碳中和,通(tōng)過(guò)燃燒裝置(用時啟用,不用時停)既滿足治理目標也幫助企業實現了節能降耗(hào)。
3)活性炭濃縮催化燃燒技術成熟穩定,在2017 年開始(shǐ)已經通過4 年(nián)多的市場運行,穩(wěn)定性較好。通過前幾年的推(tuī)廣使用,市(shì)場價(jià)格比較透明,整體造價較低。
4)技術在運行的過程所需要的運行成本較為簡(jiǎn)單,主(zhǔ)要(yào)是:吸(xī)附劑(活(huó)性炭)、催化劑(jì)、收集風機電能(néng)、燃燒風塔電能。這(zhè)幾個方麵企業可以根據(jù)VOCs 濃度、生產訂單(dān)等及時調整,無(wú)需專業人士進行改造。同時,活性炭價格便宜(yí),生產廠家眾多,企業可以選擇自主運(yùn)維也可以選擇第(dì)三(sān)方運維。
VOCs 廢氣治理技術(shù)多種(zhǒng)多樣,企業需要在技(jì)術(shù)上和經濟上(shàng)進行綜合(hé)分析後選擇(技術可行性、經濟合理性),通過汙染物成分的詳細檢測分析,根據必要的現場試驗(yàn)對有機物的回收價值、汙染物的沸點、水溶性的高低、可生物降解能力、廢氣的排放(fàng)方式等(děng)進行專家“會診”,通過技術方案評(píng)審,選擇*合適的治理方式。