陳志雄:軟包裝行業VOCs治理的一些建議

作者:Jill    發表日期:2018-09-27 17:34:17

北極星VOCs在線訊:當前,在國家政策的大力推動下,綠色環保成為印刷包裝行業發展的主旋律。作為VOCs排放「大戶」的軟包裝行業,更是成為重點關注對象。但VOCs治理對於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)從20世紀80年代國內開始發展軟包裝工業到這幾年,軟包裝生產工藝流程中都沒有考慮VOCs治理工藝,包括所使用的原輔材料、所使用的設備、生產廠房設計、生產過程中對可能產生不受控的VOCs排放的重視和處理,因此企業對於準備採用的VOCs治理工藝的一些細節認知不足。

(2)企業對於採用何種VOCs末端治理設備或方案關注較多,但對於其他生產環節對VOCs治理的影響關注較少。

(3)由於VOCs綜合治理需要頗大的投資,因此企業面臨決策難題,更多的企業考慮的是如何「過關」,殊不知,一旦VOCs治理不當,就會導致生產成本的增加,有時還會產生二次污染。

(4)早期部分已經開始使用VOCs末端治理設備的企業,面對因使用各種不成熟工藝和設備而出現的一系列問題,例如,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;運行成本較高等,頗為頭疼。

然而,軟包裝行業VOCs治理其實是一個系統工程,並不是簡單安裝一台VOCs末端治理設備就能解決,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,以及如何採用專業的技術來管理、運行好VOCs末端治理設備;解決軟包裝生產過程中不受控VOCs的排放問題;如何改造產生VOCs排放的生產設備和廠房環境等。下面,筆者就與大家分享選擇VOCs治理方案的一些建議,以及有關配合VOCs治理如何合理選擇設備的問題。

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)、複合(或塗布)、分切、制袋、廢氣處理。其中,印刷和乾式複合或塗布工藝均會產生VOCs排放。和其他產生VOCs排放的行業相比,軟包裝行業的情況有所不同,其特點如下。

(1)與行業特點、設備設計不合理性有關,軟包裝生產所產生的VOCs廢氣量大、濃度低,且不穩定。

(2)除乾式複合工序外,印刷工序使用了多種溶劑型油墨,VOCs成分複雜。

(3)傳統乾式複合設備設計落後,需要使用的溶劑量頗大,產生大量的VOCs排放。

(4)由於所使用設備的設計不完善,生產車間會產生大量低濃度的不受控的VOCs排放。

目前,我國軟包裝行業處於微利經營狀態,如何在滿足環保要求的前提下不增加生產成本是行業面臨的挑戰。為此,軟包裝企業必須正視VOCs治理這一系統工程,從各個環節考慮平衡VOCs治理與成本之間的關係。

從末端治理綜合考慮

在VOCs末端治理的各種方案中,採用溶劑回收再利用技術,是一個既能滿足環保要求,又能降低生產成本的方案,符合環保及循環經濟的思路,是軟包裝企業值得考慮的方向。

據了解,國外最新的吸附回收技術,使用惰性氣體代替了上一代採用水蒸氣對吸附了VOCs的活性炭進行高溫脫附,然後用低溫冷凝的辦法回收溶劑,根據需要增加分餾工序,使回收的溶劑能夠達標再循環使用。

對使用惰性氣體高溫解吸附+深冷凝回收溶劑的成本和購買新溶劑的價格比可以達到1/3,甚至1/4,大大降低了軟包裝的生產成本,投資有所回報。

但如果採用這種末端治理工藝,印刷工序所使用的溶劑需要考慮改為單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨,而且對設備和廠房也有所要求,另外初次投資的金額較大。

可見,使用適合在塑料基材上里印、複合的單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨,對溶劑的回收再利用大有裨益,滿足循環經濟的思路,能降低生產成本。而且在解決純水性油墨的技術問題之前,單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨有其存在的價值和地位,但需解決以下一系列問題。

(1)單一溶劑油墨會溶解K塗布膜,而且乾燥速度較快,淺網圖案油墨轉移容易出現堵版問題,需要提高印刷速度;使用單一種類溶劑油墨可以取得平衡,緩解該問題。

(2)要求設備在較高速度印刷時,能維持複雜圖案的套印精度。

(3)需要考慮增加設備的輔助上下料手段,避免操作工人長期處於高頻率、高強度的單一上下料勞動。

(4)廠房的設計、生產環境需要考慮如何保證穩定的生產條件(包括溫度、濕度)等一系列問題。

當然,包括需要國內油墨廠商供應適合國情(高溫多濕環境)的單一溶劑(如醋酸正丙酯)(或單一種類溶劑)油墨,解決單一溶劑對樹脂的溶解性問題,以及油墨的黏度和流動性問題。

但使用單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨後,在配置VOCs治理設備時,需選擇匹配的VOCs回收再利用技術和工藝,設備投資較大。

當企業採用其他末端治理工藝時,如RTO或RCO,應關注儘量減少可能會出現的環保問題,如二氧化碳排放導致的溫室效應。借鑑國外的一些做法,當企業採用RTO或RCO時,應綜合考慮碳排放指標的置換,換句話說,就是要做好熱能的綜合利用。

從源頭治理綜合考慮

如果我們考慮在塑料基材上進行凹印表印或里印(需複合),採用非溶劑型油墨(水性油墨,包括如果政府有關法令允許的乙醇含量低於5%的水/醇溶性油墨),部分複合採用無溶劑複合或擠出複合工藝,希望從源頭杜絕VOCs的產生。

但我們也必然會面臨以下一系列問題。

(1)目前大部分廠家推出的水性油墨並非純水性油墨,大多添加了30%~70%的乙醇,還是會有VOCs排放,而且水分含量高,不能沿用現有流行的VOCs治理工藝和設備,需要考慮採用冷凝工藝和設備,但能耗較大。

(2)如果末端治理採用冷凝方案,爭取實現含少量乙醇的溶劑(水)循環使用。但可能會和新政策中「稀釋劑必須是100%水,絕對不能添加乙醇」的規定產生衝突。

(3)烘箱乾燥溫度偏高,導致承印物可能出現熱延伸問題,增加電子軸凹印設備套印的工作難度。烘箱的熱風需要預乾燥,風量需要加大,烘箱的效率需要提高,增加了能耗。而且乾燥問題也制約了印刷速度的提升。使用水性油墨對烘箱、版輥和設備的防鏽問題也提出了新的挑戰。目前,業內大多數工廠的設備將會面臨改造的要求。

(4)需要改變使用傳統溶劑型油墨的印刷操作習慣和經驗,需要採用新的製版工藝。

(5)由於承印物的表面張力問題,水性油墨印刷的文字容易變粗或閉合,增加套印難度。

(6)刮刀和凹版的版面容易磨損,影響刮刀和版輥的使用壽命。


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