清洁生产在印刷行业VOCs处理中的应用

2016-11-24袁泉

资源节约与环保 2016年6期

关键词：溶剂型黏剂油墨

袁　泉

（长城（天津）质量保证中心天津300074）

清洁生产在印刷行业VOCs处理中的应用

袁泉

（长城（天津）质量保证中心天津300074）

针对印刷行业的VOCs污染问题，探讨清洁生产在印刷业VOCs污染治理中的应用，并以具体企业为案例进行分析，得出清洁生产是解决印刷行业VOCs污染问题的重要途径，可以实现企业的节能减排。

印刷行业；VOCs；清洁生产

随着人们生活质量提高，以纸、塑料和金属为主要原料的包装印刷行业得到了飞速发展。但与此同时，包装印刷过程中排放的挥发性有机物（VOCs）也带来重大的环境问题。

1　印刷行业VOCs现状

2010年《“十二五”重点区域大气污染联防联控规划》中，将VOCs与二氧化硫、氮氧化物和烟粉尘确定为4种主要大气污染物[1]。印刷行业排放的污染物主要就是VOCs，印刷业的VOCs污染来源主要包括印刷运作、平版印刷的水斗液、烘干及喷粉过程等。目前在印刷过程中大量使用的溶剂型油墨，加上调墨用的稀释剂，约有70%-80%会在印品干燥过程中挥发。

为降低VOCs的排放，印刷包装行业及各地制定了一系列标准。2010年，广东省专门针对包装印刷业制定了VOCs排放标准，并于2010年10月开始实施。2013年，《大气污染物防治行动计划》中明确指出要推进挥发性有机物污染的治理。在石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等行业实施VOCs综合整治。2013年，天津市出台的《清新空气行动方案》中明确提出到2017年，天津市要对79家石油化工、医药、印刷业等VOCs排放重点行业完成全面综合治理或关停。2014年，天津市出台了全国首个地方性VOCs综合排放标准，对11类重点行业给出了VOCS排放浓度限值和排放速率要求，并将开展VOCs监测和管控。2014年，天津市在进行美丽天津一号工程200家重点企业清洁生产强制审核工作的时候，将VOCs作为审核重点，对企业进行VOCs专项清洁生产审核。

2　清洁生产在印刷企业VOCs治理中的应用

清洁生产强调的是一种污染预防的思想，基本理念是利用清洁的原辅材料和能源，采取清洁的生产过程，生产出清洁的产品[2]。因此，对印刷企业来说，要从产品的设计、原材料的选取、能源的利用、生产工艺的改进等方面来考虑尽可能的减少挥发性有机物的排放[3]。

印刷行业从原稿到成品，一般分为印前、印中和印后三个阶段，印刷过程是将多种颜色油墨分别连续按印刷但愿进行套印的过程。油墨主要有连接料、颜料和辅料经过研磨过滤而制成。溶剂型油墨稀释溶剂主要是甲苯、异丙醇、二甲苯、丁醇等，也会添加一些酯类溶剂，如乙酸乙酯、乙酸丁酯等[4]。

印刷生产过程中的挥发性有机物主要来源于油墨、溶剂中有机成分的挥发。因此，对印刷企业而言，最先考虑的应该是从源头进行控制。目前已有用水来作为溶剂的水性油墨，这种油墨是世界上公认的环保油墨，也是目前所有印刷油墨中唯一经过美国食品药品管理局认可的油墨。因此，印刷企业应考虑在不影响产品品质的情况下逐步采用水性油墨来代替溶剂型油墨，从源头减少VOCs的挥发。对某些不可替代的溶剂，可考虑对其进行回收利用，减少有机物的挥发，同时提高企业效益。

在干复工艺中会使用胶黏剂，目前大多采用溶剂型胶黏剂。溶剂型胶黏剂易燃、易爆、易挥发，污染相对较大。而水性胶黏剂排放的是水蒸气，没有异味，不污染环境。因此，印刷企业可考虑逐步用水性胶黏剂来替代溶剂型胶黏剂。

除了对原辅材料进行改进外，印刷企业还应该加强生产过程的控制，提高企业管理水平和员工操作水平，定期检修设备，及时淘汰高耗能低效率的设备，尽可能的减少VOCs的产生和排放。

虽然清洁生产强调的是污染物预防，但并不排除末端治理。对于生产过程中不可避免排放的VOCs，可通过对VOCs进行收集处理的方式来减少排放到大气中的有机物，对此已有比较成熟的技术。目前针对VOCs的处理技术主要有催化燃烧法、吸附法、吸收法和生物膜法等，净化效率高，处理彻底，可根据企业的实际情况来进行选择[5]。

本文以某印刷企业为例来具体说明清洁生产在印刷业VOCs治理中的应用。

3　某印刷企业VOCs治理实例

3.1企业概况

某企业主要从事软性包装材料的生产及相关服务，主要产品包括方便面外包膜、内包膜、碗盖、瓶标等，生产规模约50万R/S（千米），从业人数635人。

企业的产品定位是为食品、乳品、药品、日化、农化等五大行业提供软包装制品，拥有多套国际顶尖的设备，共有20余条生产线，主要包括十色印刷机、八色印刷机、无溶剂复合机等150台先进设备。

3.2原辅材料

企业消耗的原辅材料主要是原膜、粒料、油墨、溶剂和粘合剂。其中与VOCs相关的主要原辅材料情况如表1。

表1　与VOCs相关的原辅材料表

3.3生产工艺

企业的产品类型较多，各种类型的产品工艺不同，但有交叉重复之处，典型的生产工艺包括印刷、检品、干复、养生、淋膜、分条、包装入库等几个过程，具体的工艺流程图如图1。

图1　典型印刷工艺流程图

通过对生产工艺进行审核分析，可以发现如下问题：（1）印刷工艺：颜色调配过程敞口进行，会有溶剂的挥发；印刷过程墨槽及胶辊均外漏，会导致溶剂无组织挥发。（2）干复工艺和养生工艺：由于设备密封不严，容易产生跑冒滴漏，导致溶剂的挥发。（3）淋膜工艺：淋膜工艺产生的废油烟气体未经处理直接通过屋顶排放。

3.4VOCs平衡

以2012年生产数据做VOCs平衡，结果如图2。

图2　企业2012年VOCs平衡图（t/a）

通过VOCs物料平衡图可以看出，企业主要的有机废气来源为稀释剂，用量占到含VOCs物质原辅料的80%以上。排放废气中收集处理比例较低，因此，源头考虑企业应从减少稀释剂用量方面挖掘潜力；从废弃物方面考虑，企业应加强废气监控，增大废气处理比例和处理量。另外，干复工艺所用有机溶剂比较单一，考虑能否回收利用。

通过VOCs物料平衡示意图可以看出，企业2012年全年VOCs使用量约6425.3t，除了产品残留、催化燃烧分解外，向外排入大气中的VOCs总计约3165.4t。

3.5清洁生产方案

通过对企业的现状进行分析，并针对VOCs开展VOCs平衡分析，发现了企业减少VOCs排放的潜力，提出相应的清洁生产方案。具体方案如表2。