中金玛泰的VOCs末端治理技术选择之道

面对日益严峻的环保形势和国家政策的压力，笔者所供职的江苏中金玛泰医药包装有限公司（以下简称“中金玛泰”）作为一家有责任、有担当的企业早在2008年就开始着手对工厂的VOCs排放进行控制。为了实现VOCs减排，中金玛泰主要从末端治理和源头控制两大方面入手，标本兼治。

末端治理主要是指安装废气处理装置，对印刷机、涂布机及复合机排出的废气进行回收再利用。在包装印刷生产中，由于干式复合工艺产生的废气风量较低、浓度较高、VOCs排放成分单一，一般采用活性炭纤维吸附+低压水蒸气再生回收技术、颗粒活性炭吸附+氮气保护再生回收技术、颗粒活性炭吸附+低压水蒸气再生回收技术，将回收的溶剂（主要为乙酸乙酯）提纯后进行再利用。而印刷工艺产生的废气浓度较低、VOCs排放成分较为复杂，一般采用吸附回收技术（活性炭纤维吸附+低压水蒸气再生回收技术、颗粒活性炭吸附+氮气保护再生回收技术或颗粒活性炭吸附+低压水蒸气再生回收技术）、吸附浓缩+催化燃烧技术。中金玛泰根据符合循环经济的“减量化、再利用、资源化”三原则，分别购买了2套采用冷凝回收法工艺的溶剂回收装置和2套蓄热式废气处理装置（简称“RTO”）分别安装在SP（软包装）工厂和PTP（泡罩包装）工厂。

冷凝回收法工艺路线及成本分析

1工艺路线

(1)一级吸附阶段

印刷复合过程排放的有机废气，通过高压风机加压，首先经过滤器过滤废气中杂质，然后经冷却器将废气温度降至常温，再经集风分配器分配进入多台一级吸附器吸附，最终使吸附后的洁净空气达标排放。对排放尾气实时监控，当某一台吸附器排放超标后关闭切换。

(2)一级脱附、二级吸附阶段

脱附之前需在系统内置换氮气，系统内高压风机吹风循环，经过高温换热器升温至170℃进入一级脱附器，将吸附的有机溶剂解析出来后，经冷凝器降温进入二级吸附器吸附，至此全部完成一级脱附、二级吸附。

(3)二级脱附阶段

系统内高压风机吹风循环，经过高温换热器升温至170℃进入二级脱附器，将吸附的有机溶剂解析出来后，进入冷凝器降温冷凝回收成液态，至此全部完成二级脱附。

(4)溶剂精馏

原始回收溶剂进入溶剂后处理设备内，通过精馏设备实现有机溶剂回收原液的脱酸、脱水、脱色、脱味、分离提纯后，作为生产原料重新进入车间使用。

2成本分析

单位投资成本为每处理1万风量需150万元（3t/天回收能力）。平均每回收1t溶剂所需成本约1086元（如表1所示）。平均每提纯1t溶剂所需成本约682元（如表2所示），提纯后溶剂价值（含税）约5000元/t，回收能源利用效率达64%。冷凝回收法工艺治理效果主要技术指标见表3。

表1回收1t溶剂所需成本

表2提纯1t溶剂所需成本

表3冷凝回收法工艺治理效果主要技术指标

综上可以看出，冷凝回收法工艺每年产生的经济效益可达数百万元，社会环保效益更是不可估量。

蓄热式废气处理工艺路线及成本分析

1工艺路线

蓄热式废气处理工艺是把有机废气直接加热到800℃以上，然后氧化分解成CO2和H2O。氧化后产生的高温气体通过陶瓷蓄热体，使之升温“蓄热”，并用来预热后续进入的有机废气，由于陶瓷具有良好的蓄热性，从而使炉腔始终维持在很高的工作温度，节省了废气预热、升温的燃料消耗，处理效率达99%以上，全程无粉尘、烟尘、颗粒物等产生。陶瓷蓄热体由两个或两个以上腔室组成，热解后相对干净的气体在进入尾气处理系统或直接排放前需对每个腔室进行吹扫，以保证VOCs的去除率。图1为蓄热式废气处理工艺路线。

图1蓄热式废气处理工艺路线

2成本分析

在此举例分析蓄热式废气处理工艺的运行成本和经济效益。某台印刷机废气风量约为20000Nm3/h，废气温度约为40℃，废气浓度约为1.7g/Nm3（34kg/h），废气燃烧热值约为6500kcal/kg。RTO设计风量为22000Nm3/h，留有少量余量，设计热效率为95%。RTO正常运行时，处理20000Nm3/h废气所需的风机电耗约为40kW，在1.7g/Nm3废气浓度下需消耗7m3/h天然气，来维持设备燃烧温度。若电费按0.9元/kw•h、天然气按3.5元/m3计算，则每小时的运行费用约为60元，费用并不高。如果废气浓度在2.1g/Nm3以上，则正常运行时不需要天然气，燃烧器会自动关闭，所以只有风机能耗费用，仅为36元/h。如果废气浓度远超过2.1g/Nm3，则可以回收余热。余热既可以用来给烘箱供热，从而节省生产设备的能耗，也可以用来生产热水和为建筑物供暖。可见，在废气有较多余热的情况下，可以充分利用余热创造效益。例如，若废气浓度为4g/Nm3（80kg/h），则可利用的最大余热约为500000kcal。假设利用率为60%，可回收300000kcal。印刷机械运行所需的功率约为600000kcal（假设烘干温度为80℃），可节约50%的能耗。如果浓度达到6g/Nm3，则可节约75%的能耗。如果采用气-气换热系统，回收的余热产生的效益等于可以在两年左右就收回设备投资。

综上所述，中金玛泰采用的VOCs末端治理技术有效控制了工厂VOCs的排放，并获得了经济效益和社会效益。中金玛泰也希望与印刷包装界的各位同仁共同继续努力来更好地控制VOCs排放，促进行业健康可持续发展。

（本文作者就职于江苏中金玛泰医药包装有限公司）