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廣東啟綠環(huán)保工程設(shè)備有限公司
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軟包裝行業(yè)VOCs治理的一些建議
編輯:啟綠環(huán)保 瀏覽: 時(shí)間:2018-02-26
當(dāng)前,在國家政策的大力推動下,綠色環(huán)保成為印刷包裝行業(yè)發(fā)展的主旋律。作為VOCs排放“大戶”的軟包裝行業(yè),更是成為重點(diǎn)關(guān)注對象。但VOCs治理對于我國軟包裝行業(yè)來講還是一個(gè)新課題,目前行業(yè)內(nèi)普遍存在如下狀況。
(1)從20世紀(jì)80年代國內(nèi)開始發(fā)展軟包裝工業(yè)到這幾年,軟包裝生產(chǎn)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(shè)備、生產(chǎn)廠房設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程中對可能產(chǎn)生不受控的VOCs排放的重視和處理,因此企業(yè)對于準(zhǔn)備采用的VOCs治理工藝的一些細(xì)節(jié)認(rèn)知不足。
(2)企業(yè)對于采用何種VOCs末端治理設(shè)備或方案關(guān)注較多,但對于其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)對VOCs治理的影響關(guān)注較少。
(3)由于VOCs綜合治理需要頗大的投資,因此企業(yè)面臨決策難題,更多的企業(yè)考慮的是如何“過關(guān)”,殊不知,一旦VOCs治理不當(dāng),就會導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加,有時(shí)還會產(chǎn)生二次污染。
(4)早期部分已經(jīng)開始使用VOCs末端治理設(shè)備的企業(yè),面對因使用各種不成熟工藝和設(shè)備而出現(xiàn)的一系列問題,例如,效率過低;回收溶劑質(zhì)量不達(dá)標(biāo),無法循環(huán)使用;耗材使用壽命過短;運(yùn)行成本較高等,頗為頭疼。
然而,軟包裝行業(yè)VOCs治理其實(shí)是一個(gè)系統(tǒng)工程,并不是簡單安裝一臺VOCs末端治理設(shè)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(gè)VOCs治理效果的影響;如何正確選擇合適的VOCs末端治理方案,以及如何采用專業(yè)的技術(shù)來管理、運(yùn)行好VOCs末端治理設(shè)備;解決軟包裝生產(chǎn)過程中不受控VOCs的排放問題;如何改造產(chǎn)生VOCs排放的生產(chǎn)設(shè)備和廠房環(huán)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(guān)配合VOCs治理如何合理選擇設(shè)備的問題。
軟包裝行業(yè)VOCs排放特點(diǎn)
軟包裝的生產(chǎn)工藝包括印刷(凹印或柔印)、復(fù)合(或涂布)、分切、制袋、廢氣處理。其中,印刷和干式復(fù)合或涂布工藝均會產(chǎn)生VOCs排放。和其他產(chǎn)生VOCs排放的行業(yè)相比,軟包裝行業(yè)的情況有所不同,其特點(diǎn)如下。
(1)與行業(yè)特點(diǎn)、設(shè)備設(shè)計(jì)不合理性有關(guān),軟包裝生產(chǎn)所產(chǎn)生的VOCs廢氣量大、濃度低,且不穩(wěn)定。
(2)除干式復(fù)合工序外,印刷工序使用了多種溶劑型油墨,VOCs成分復(fù)雜。
(3)傳統(tǒng)干式復(fù)合設(shè)備設(shè)計(jì)落后,需要使用的溶劑量頗大,產(chǎn)生大量的VOCs排放。
(4)由于所使用設(shè)備的設(shè)計(jì)不完善,生產(chǎn)車間會產(chǎn)生大量低濃度的不受控的VOCs排放。
目前,我國軟包裝行業(yè)處于微利經(jīng)營狀態(tài),如何在滿足環(huán)保要求的前提下不增加生產(chǎn)成本是行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。為此,軟包裝企業(yè)必須正視VOCs治理這一系統(tǒng)工程,從各個(gè)環(huán)節(jié)考慮平衡VOCs治理與成本之間的關(guān)系。
從末端治理綜合考慮
在VOCs末端治理的各種方案中,采用溶劑回收再利用技術(shù),是一個(gè)既能滿足環(huán)保要求,又能降低生產(chǎn)成本的方案,符合環(huán)保及循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思路,是軟包裝企業(yè)值得考慮的方向。
據(jù)了解,國外最新的吸附回收技術(shù),使用惰性氣體代替了上一代采用水蒸氣對吸附了VOCs的活性炭進(jìn)行高溫脫附,然后用低溫冷凝的辦法回收溶劑,根據(jù)需要增加分餾工序,使回收的溶劑能夠達(dá)標(biāo)再循環(huán)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(jià)格比可以達(dá)到1/3,甚至1/4,大大降低了軟包裝的生產(chǎn)成本,投資有所回報(bào)。
但如果采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(shè)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、復(fù)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(huán)經(jīng)濟(jì)的思路,能降低生產(chǎn)成本。而且在解決純水性油墨的技術(shù)問題之前,單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨有其存在的價(jià)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涂布膜,而且干燥速度較快,淺網(wǎng)圖案油墨轉(zhuǎn)移容易出現(xiàn)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(shè)備在較高速度印刷時(shí),能維持復(fù)雜圖案的套印精度。
(3)需要考慮增加設(shè)備的輔助上下料手段,避免操作工人長期處于高頻率、高強(qiáng)度的單一上下料勞動。
(4)廠房的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)環(huán)境需要考慮如何保證穩(wěn)定的生產(chǎn)條件(包括溫度、濕度)等一系列問題。
當(dāng)然,包括需要國內(nèi)油墨廠商供應(yīng)適合國情(高溫多濕環(huán)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)油墨后,在配置VOCs治理設(shè)備時(shí),需選擇匹配的VOCs回收再利用技術(shù)和工藝,設(shè)備投資較大。
當(dāng)企業(yè)采用其他末端治理工藝時(shí),如RTO或RCO,應(yīng)關(guān)注盡量減少可能會出現(xiàn)的環(huán)保問題,如二氧化碳排放導(dǎo)致的溫室效應(yīng)。借鑒國外的一些做法,當(dāng)企業(yè)采用RTO或RCO時(shí),應(yīng)綜合考慮碳排放指標(biāo)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(jìn)行凹印表印或里。ㄐ鑿(fù)合),采用非溶劑型油墨(水性油墨,包括如果政府有關(guān)法令允許的乙醇含量低于5%的水/醇溶性油墨),部分復(fù)合采用無溶劑復(fù)合或擠出復(fù)合工藝,希望從源頭杜絕VOCs的產(chǎn)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并非純水性油墨,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(xiàn)有流行的VOCs治理工藝和設(shè)備,需要考慮采用冷凝工藝和設(shè)備,但能耗較大。
(2)如果末端治理采用冷凝方案,爭取實(shí)現(xiàn)含少量乙醇的溶劑(水)循環(huán)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(guī)定產(chǎn)生沖突。
(3)烘箱干燥溫度偏高,導(dǎo)致承印物可能出現(xiàn)熱延伸問題,增加電子軸凹印設(shè)備套印的工作難度。烘箱的熱風(fēng)需要預(yù)干燥,風(fēng)量需要加大,烘箱的效率需要提高,增加了能耗。而且干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(shè)備的防銹問題也提出了新的挑戰(zhàn)。目前,業(yè)內(nèi)大多數(shù)工廠的設(shè)備將會面臨改造的要求。
(4)需要改變使用傳統(tǒng)溶劑型油墨的印刷操作習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn),需要采用新的制版工藝。
(5)由于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。
(7)水性油墨干燥后難以用水清洗,帶來版輥和設(shè)備的清洗問題以及可能帶來的污水處理問題。
(8)如果印刷品有水分和醇類的殘留,除了可能會有氣味殘留問題,也會影響干式復(fù)合產(chǎn)品的復(fù)合性能。
(9)水性油墨的使用,能否覆蓋所有傳統(tǒng)承印物(如尼龍)或所有軟包裝應(yīng)用?否則,一家工廠會存在兩套不同的油墨系統(tǒng)和VOCs末端治理系統(tǒng)。
生產(chǎn)設(shè)備與VOCs治理的配合
1.凹印設(shè)備
首先,我們必須了解傳統(tǒng)凹印設(shè)備使用多種類溶劑油墨的以下幾點(diǎn)原因。
(1)含苯、含酮油墨過渡到非苯、非酮油墨的歷史背景。多種類溶劑油墨的配方對油墨樹脂提供了優(yōu)越的溶解性。
(2)生產(chǎn)環(huán)境和條件不穩(wěn)定,導(dǎo)致油墨的干燥速度需要經(jīng)常調(diào)整。
(3)市場對印刷圖案精美度的過分要求,對套印帶來的挑戰(zhàn)。
(4)市場的需求和國產(chǎn)設(shè)備的套印水平限制了印刷速度的提升。而過低的印刷速度要求油墨的干燥速度不能過高。
(5)油墨供應(yīng)商為適應(yīng)市場所使用的配方和材料。
其次,為配合實(shí)現(xiàn)溶劑回收再利用的VOCs治理方案,最好使用單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨,以方便回收。這就對使用單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨的凹印設(shè)備和生產(chǎn)車間帶來了新的要求。
(1)為配合較快的油墨干燥速度,設(shè)備需能進(jìn)行較高速度印刷。
(2)在高速印刷狀態(tài)下,設(shè)備能保證一定的套印精度。
(3)使用較低烘干溫度時(shí),烘箱應(yīng)具有高效的烘干能力,且不會向外排放廢氣。
(4)凹印設(shè)備需配備LEL傳感器,做到熱風(fēng)循環(huán),減少VOCs排放量,提升VOCs濃度。一般來講,VOCs排放量可以減少40%~55%,濃度可達(dá)到2g/m3上,以滿足后處理工序的要求。
(5)設(shè)備應(yīng)配備自動或半自動輔助上下料手段,避免高速印刷時(shí),操作工人長期處于高頻率、高強(qiáng)度的單一上下料勞動。
(6)油墨槽和油墨桶的設(shè)計(jì)必須防止不受控的VOCs排放。
(7)設(shè)計(jì)廠房時(shí),應(yīng)使其能提供穩(wěn)定的生產(chǎn)條件(包括溫度、濕度)。
(8)需要國內(nèi)的油墨廠商供應(yīng)適合國情(高溫高濕環(huán)境)的單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨。
最后需要注意的是,如使用水性油墨,對設(shè)備有如下新的要求。
(1)設(shè)備必須具備很好的防銹能力。
(2)烘箱的烘干效率要高。
(3)在不使用過高烘干溫度的前提下,能有效保證印刷質(zhì)量和薄膜的干燥,提供較高的工作效率。
(4)較大的風(fēng)量。
(5)熱交換器應(yīng)具有熱風(fēng)預(yù)干燥功能。
(6)刮刀系統(tǒng)剛性要好,能準(zhǔn)確定位,在不使用過大壓力的前提下能均勻刮墨,避免刮刀或版輥產(chǎn)生過度磨損。
(7)配備對含醇水性油墨的VOCs末端治理設(shè)備。
2.干式復(fù)合(涂布)設(shè)備
傳統(tǒng)干式復(fù)合(涂布)設(shè)備具有如下缺點(diǎn)。
(1)使用網(wǎng)紋輥涂布方式,決定了必須使用黏度較低的膠黏劑,導(dǎo)致溶劑使用量大,產(chǎn)生大量VOCs排放。
(2)涂布后容易出現(xiàn)膠黏劑垂流現(xiàn)象。
(3)烘箱工作效率低,過長的烘箱對張力產(chǎn)生干涉。
(4)烘箱各個(gè)工作段的VOCs濃度差異大,拉低了總的VOCs排放濃度。
可見,如何減少干式復(fù)合(涂布)設(shè)備的溶劑使用,提升烘箱效率,是對VOCs治理的配合。
(1)改變膠黏劑涂布方式。
(2)用好烘箱干燥的各個(gè)要素。
(3)配備LEL檢測裝置,充分用好熱風(fēng)循環(huán),節(jié)約能源,減少排風(fēng)量,濃縮廢氣。
來源:科印軟包裝
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