关于天津包装工业VOCs治理的思考

【摘 要】包装工业主动适应新常态，实现绿色化转型已势在必行。本文概述了天津包装工业在VOCs治理上的难点，针对包装印刷工艺分析了解决问题的途径和方法。

【关键词】天津包装工业 VOCs治理 软包装 金属包装 RTO装置 印刷

包装工业作为配套服务快速成长的新兴独立工业门类，已经发展成为国民经济基础性战略支柱产业，在激发市场创新活力，培育新兴业态，建设绿色环保，生态文明方面发挥了重要作用。天津包装工业以纸包装、塑料包装、金属容器、包装机械、装潢印刷、木制品为主要内容，涵盖了设计、装备、材料、制品、运输、物流、管理、软件、网络等产业格局逐步扩展提升。在工业发展绿色化的大环境下，国家将京津冀地区列为挥发性有机物污染防治及减排的重要区域。对于包装印刷产业，要求按照国家环保要求建立绿色包装印刷体系，强调将促进包装企业在VOCs排放指标达到国家标准，成为天津包装工业建设的主要任务。主动适应新常态，加快包装工业绿色环保、节能减排工作的推进已势在必行。

1 天津市环境空气质量管理现状

近年来，我市环境污染的重要特征为夏季臭氧超标现象突出，大气污染的形式日趋严峻，挥发性有机物（VOCs）的排放严重影响了环境空气质量。世界卫生组织将VOCs定义为：沸点在50℃-250℃的化合物，室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa的一类有机物，在常温下以蒸汽态存在于空气中。有研究表明。VOCs为二次有机气溶胶的主要前体物质，在大气化学反应过程中显著改变大气物理和化学性质，可通过长距离传输对区域和全球环境产生重要影响。石化、化工、印刷、包装等排放VOCs的重点行业在天津市产业结构中占重要地位，天津市环境空气污染与VOCs的大量排放密切相关。在相关政策、法律法规的驱动下，VOCs减排治理技术成为包装、印刷企业的关注重点。

2 行业存在的问题

据中国产业调研网发布的《2015-2020年中国包装印刷市场深度调查分析及发展前景研究报告》显示，近年来，得益于中国经济的发展、人民生活水平的提高，以及市场对包装印刷品质与工艺越来越高的要求。包装印刷在短短几年间迅速成为印刷市场“热点”。包装印刷市场份额已经遥遥领先于出版物印刷。包装印刷产品的市场是刚性的需求市场，包装印刷工业配套性很强，产品都需要包装，因此成为增长比较快的行业。随着包装印刷产业增长日益迅速，废弃物排放也不断增加，严重破坏了自然生态。目前，天津市包装印刷行业的VOCs排放主要集中在金属、印刷、标签、烘干、复合和清洗等生产工艺过程中，主要来源于油墨、粘合剂、涂布液、润版液、洗车水、各类溶剂等含VOCs的物料的自然挥发和烘干挥发。

其中，包装行业VOCs排放量以塑料软包装和金属包装为主。部分软包装企业面临需求不足、价格下降、成本上升、融资不易的困境，导致他们消极观望、存在侥幸心理，建议这些企业改变观念、正视现实，与时俱进，积极参与到大气污染治理的工作中来。金属容器包装的VOCs排放主要集中在金属涂料的生产环节，生产金属涂料的原料为树脂基体、钛白粉、交联剂、填料、BYK助剂组成的混合物及有机溶剂等，对其进行研磨、搅拌、过滤等简单加工即为金属涂料。其生产工艺不复杂，但在其生产过程中会产生挥发性有机污染物，必须采取有效的预防治理措施。

印刷行业中不同印刷工艺的VOCs来源和排放方式基本相同。印刷工艺中，VOCs 来源于所使用的油墨及稀释剂（印刷不透气承印物需添加稀释剂，如金属印刷、塑料印刷）、复合用胶黏剂（仅限于部分存在复合工艺的印刷企业）及设备清洗剂，可能的排放途径有：油墨调配过程溶剂挥发、印刷过程油墨溶剂挥发、烘干阶段、复合过程及设备清洗过程等。印刷行业主要排放的有机挥发物特性是浓度低、风量大，有机挥发物的主要成分为：非甲烷总烃、油墨中的粉尘、洗车水、异丙醇、润版液，其他还有少量的酯类等。

3 治理方法

3.1 软包装

软包装行业VOCs排放途径主要包括干燥、复合以及设备清洗等过程。而复合工艺包括干式复合、湿式复合、挤出复合、热熔复合等，其中干式复合工艺需使用大量胶黏剂和稀释剂，因此VOCs排放量较大，但成分简单，为单一溶剂乙酸乙酯。目前，软包装行业主要从源头治理和末端治理来进行VOCs的治理。虽然从源头治理的方法比较理想，但是由于软包装企业技术要求和自身生产需要等诸多方便所限，治理手段只能从有限的范围内进行，如在复合工艺中采用水性胶黏剂或无溶剂胶黏剂等；密封原料采用密闭容器和管道调配、输送，减少原料储存、配制以及供应过程VOCs的逸散。因此，目前软包装企业更多地还是选择末端治理的方式。通过在干式复合工序安装VOCs末端治理设备，既可实现现达标排放，又可实现溶剂的循环利用，降低成本，目前已被我市多家软包装企业采用。

3.2 金属包装

金属包装行业中，金属包装的涂料内涂和外涂可以降低金属的腐蚀速度，阻止外包装对内装物的有害物质渗透，为金属包装的盛行做了很大贡献。然而，金属涂料挥发的带有刺激性气味的有机物会对人的身体造成极大伤害，影响中枢神经系统，严重时会损伤肝脏和造血系统，出现神经性中毒反应。金属涂料的挥发性有机物处理则一直有待于完善。在VOCs净化回收的处理上，传统方法有两类，分别为破坏性的和非破坏性的。破坏性的方法如催化燃烧法，可以将VOCs转化为二氧化碳气体和水蒸气，这一方法在现阶段比较成熟，已被许多金属包装企业应用。非破坏性方法是将VOC气体净化并回收，有吸附法、膜分离法和冷凝法，这类方法主要针对有回收价值的VOC气体。而随着节能环保的要求不断提高，蓄热式氧化焚烧炉（Regenerative Hiennal Oxidizer，RTO）作为一种新型废气处理装置，率先在生产线上得到了应用。其原理是将可燃烧的有机废气在760℃-1000℃下发生热氧化反应，将有机废气转化为CO2和H2O，从而净化废气，并回收分解时所释放的热量。RTO一般适用于处理浓度5000mg/m3-20000mg/m3的多种有机废气。RTO装置中的蓄热式陶瓷填充床换热器可使热能得到最大限度的回收，热回收率大于95%，在处理金属涂料产生的VOC气体时不用或使用很少的燃料。这是一种处理中高浓度挥发性有机废气，并可以达到节能环保双重目的节能型环保装置，RTO与传统的催化燃烧方法相比更节能，资源利用率更高。

3.3 印刷行业

印刷工艺主要包括平版印刷、凸版印刷、凹版印刷和丝网印刷。油墨调配、印刷、凹印工艺通常使用低黏度、高VOCs含量的油墨，因此在印刷和干燥过程中会产生大量VOCs，且成分复杂，包括酯、醇、酮、芳烃类溶剂。针对印刷行业自身特点，结合我市印刷行业实例，VOCs治理思路主要为标本兼治、全程控制。源头控制与末端治理双管齐下，重在源头。

（1）加强源头控制。推广使用清洁生产环保原料。推广使用水性油墨，单一组分溶剂的油墨；鼓励使用通过中国环境标志产品认证的环保型油墨、胶粘剂、清洗剂；鼓励使用紫外光固化（UV）油墨，承印物清洗、设备洗车时采用低挥发和高沸点的清洁剂（环保洗车水或W/O清洗乳液等）替代汽油等溶剂，平板印刷企业采用无/低酒精化学溶剂作为润版液（酒精含量不多于5%）。

（2）加强过程控制。规范稀释剂、清洗剂储存。溶剂型油墨、稀释剂、溶剂型胶水等调配应在独立密闭间内完成，废气收集处理；转运过程应采用密闭的盛装容器；使用过程宜采用密闭的泵供、回收系统；溶剂型油墨日用量大的企业应采用中央供墨系统。上墨、上光、上胶及各过程烘干废气应收集处理；挥发性物料日用量大的企业，其调墨/调胶间废气应有效收集。

（3）加强末端治理。印刷工艺中产生的VOCs必须设立高效净化处理装置，确保达标排放。根据印刷机的型号不同，选用的VOCs废弃处理工艺和设备也有所区别。实验证明，以吸附-催化燃烧的工艺原理为基础的FCJ型系列有机废气净化装置，采用了床层阻力极小的蜂窝状活性炭作为吸附剂，最适合用于大风量VOCs废气治理。还可采用物理方法吸附浓缩+脱附再生，即活性炭吸附浓缩+催化脱附再生工艺处理，可称为“吸附催化燃烧法”。该方法通过物理吸附与催化燃烧脱附技术联用，提高治理效率，大大减少耗材成本和危险固废产生量。其工作原理为：中大风量、低浓度有机VOCs 中的有机溶剂经过活性炭层被吸附浓缩，洁净气体排入大气，活性炭吸附饱和后用催化燃烧产生的热能使有机溶剂达到沸点使之挥发出来，此时挥发出的气体为高浓度有机溶剂，再经催化燃烧低温催化裂解，同时产生热能，回用于活性炭脱附再生，具有净化效率高、自动化程度高的特点。

结语

正处在转型升级关键阶段的天津包装产业要站在新的制高点上，扩宽视野，放开眼界，从长远立足，抓紧实现包装印刷产业的绿色化，加大VOCs的治理力度，加大关键材料、技术、工艺以及产品的研发力度，从源头控制，从末端根治，采用先进节能和低碳环保技术改造传统产业，开发VOCs治理创新项目，从而推进包装全生命周期的无毒无害、可降解、可循环、可再生、可回收的低碳包装印刷产品，这也是天津包装印刷企业绿色发展的必经之路。

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