粤海彩印的VOCs治理之路与难题

“十二五”以来，随着人们生活水平的提高，社会经济的迅猛发展，各地环保问题相继出现，尤其是雾霾严重，空气中PM2.5严重超标，而形成雾霾和PM2.5的重要物质之一便是VOCs。为此，国家出台了严苛的环保政策，对企业的VOCs排放提出更高的要求。

对于软包装企业而言，VOCs治理是一个艰辛及复杂的过程，治理难度大，一次性投资和操作费用高。随着公司不断发展壮大，凹印生产线逐渐增多，产生的VOCs也与日俱增，在采取VOCs治理措施之前，据统计我公司凹印生产每年排放的VOCs达800多吨，如果再加上复合生产排放的废气，每年的废气排放量在1000吨以上，如此大的废气排放量，如果不加以合理整治，将会造成严重的环境污染。

为此，公司开始了VOCs治理之路，通过不断的尝试与探索，如今也取得了一些成绩和收获。本文，笔者将对此进行分享，期望能给行业人士带来一些借鉴和启发。

从源头抓起减少溶剂的使用

01油墨的选择

软包装凹印油墨的生产正受到众多法规的制约，因此开发和应用符合环保要求的绿色凹印油墨将成为必然趋势。

(1)降低现有油墨中的溶剂种类

油墨中的溶剂种类越多，回收就越困难，采取的对策主要是：尽可能选用溶剂释放性好的连结料、添加助剂，以利于芳香烃的挥发等，一般选择溶剂为乙酸乙酯、正丙酯，减少丁酯的使用。

(2)无苯无酮的醇溶性油墨

由于更严格的溶剂残留要求，目前各大油墨制造企业纷纷推出醇溶性油墨。此类油墨不含芳香烃和酮类溶剂，只含酯类和醇类溶剂，具有气味淡、印品亮度高等特点，其应用必将提高凹印在软包装印刷领域的竞争力。

(3)单一溶剂型油墨的开发

目前，软包装企业使用的油墨大多是混合型溶剂，回收困难，如果能使用单一溶剂，不仅能降低回收成本，并且能实现100%回收再利用。

(4)水性油墨的开发

水性油墨大大减少了VOCs挥发，改善了印刷作业环境，有利于人体健康，特别适用于食品、饮料、药品等对卫生要求高的产品包装。此外，水性油墨还可降低由于静电和易燃溶剂引起的火灾隐患，减少印品表面残留的溶剂气味。水性油墨在纸张印刷上已经得到了广泛的应用，但在薄膜类基材上的应用还存在一系列问题。目前，我公司的水性白墨已经进入了应用，其他色墨还在测试阶段。

02复合胶黏剂的选择

目前，国内软包装行业应用的复合胶黏剂主要有双组分聚氨酯胶黏剂、水性丙烯酸胶黏剂、水性聚氨酯胶黏剂、醇溶性胶黏剂、无溶剂胶黏剂等。我国软包装行业的发展与国内双组分聚氨酯胶黏剂的技术进步紧密联系在一起，但近年来，在环保大潮的冲击下，双组分聚氨酯胶黏剂受到了前所未有的挑战，呈现以下发展趋势。

(1)开发应用高固含量、低黏度、低溶剂残留的复合胶黏剂

国内胶黏剂生产企业已走向成熟，技术开发实力大大增强，出现了浙江新东方、北京化工研究院、北京高盟化工等代表性企业。

目前，高固含量、低黏度胶黏剂已成为干式复合胶黏剂的一个重要发展方向。在相同的涂布量下，使用高固含量胶黏剂可以有效减少溶剂的使用量，并有以下优点：减少溶剂消耗；减轻干燥负荷，提高生产效率，降低能耗；降低溶剂残留量。

(2)开发应用水性胶黏剂

水性胶黏剂的优点是以水代替有机溶剂，不存在燃烧爆炸的潜在危险，不污染环境，对操作人员无毒害，而且成本较低。但是，这种胶黏剂的涂布性能较差，对复合基材的润湿性不佳，导致附着力不高。目前，普通的水性胶黏剂仅适用于部分轻质包装，对于一些要求较高的材质结构，尚有待于水性胶黏剂性能的进一步改善。

(3)发展无溶剂胶黏剂

无溶剂胶黏剂基本上也是由双组分聚氨酯胶黏剂构成，其主剂和固化剂在室温下的黏度较高，但仍具有流动性，是半固态物质。无溶剂复合工艺不存在有机废气排放问题，设备简单，能耗少，宜于降低成本，节省资源，保护环境，因此其将是未来复合工艺的主要发展方向。目前大部分中低档复合软包装都可以使用无溶剂胶黏剂，但由于复合质量等因素制约，无溶剂复合还不能完全取代干式复合。从长远的角度来看，随着环保法规的日益严格和经济的不断发展，无溶剂胶黏剂产品的使用比重必将不断上升。

目前，我公司70%的产品使用无溶剂及水性胶黏剂复合，减少了溶剂的使用。

溶剂的回收再利用回收的溶剂经过去酸、脱水、蒸馏、分离等处理措施，一般分为低沸点溶剂及高沸点溶剂，此溶剂要针对不同的产品分开使用，低沸点溶剂的主要成分为：甲基环乙烷14.24%、乙酸乙酯71.86%、正丙酯5.47%、丁酯0.36%；高沸点溶剂的主要成分为：甲基环乙烷2.79%、乙酸乙酯2.91%、正丙酯77.86%、丁酯12.91%。对于回收溶剂的管理应注意以下几方面。

(1)溶剂回收容器应专用于生产工序的专用溶剂回收，也可直接进入现场的专用储罐。每一个溶剂回收容器上应悬挂回收批次的有关标签。

(2)溶剂的回收操作及存放。回收溶剂可存放于车间划定的定置管理区内，不再办理出入库手续。车间各工序应建立本工序物料回收台帐。

(3)回收溶剂的检验。回收溶剂的使用应建立在检验统计数据基础上，确定杂质在回收溶剂的积累、回收套用次数或回收溶剂的可接受指标。回收溶剂应定期取样检验并由QC出具检验报告。车间凭借检验报告和可接受指标确认是否放行。如超出放行标准，不再投入生产使用，应安排外销或重新蒸馏。

目前，我公司的油墨年使用量为1000吨左右，油墨与溶剂的配比为1:1.53，溶剂的年使用量为1500吨左右，溶剂回收率在80%左右，1年有近1200吨的溶剂回收再利用，极大地降低了成本及溶剂排放，总体经济效益较为可观。从成本上看，回收1吨溶剂成本1200元，精馏提纯1吨溶剂成品500元左右，从废气回收到溶剂成品，可1人值守，全程自动化；如按进入回收系统的溶剂量计算，回收率在80%以上。

值得注意的是，在回收溶剂的过程中，关键要控制吸附、脱附的过程，吸附、脱附率高，使原本高风量、低浓度的VOCs废气，转换成低风量、高浓度的废气，废气浓度浓缩倍数可达10～20倍，大大缩小了后处理设备的规格，运行成本更低。而且回收得到的高纯度有机溶剂可达到生产所需品质，可直接循环利用到生产中，降低生产成本，获得较好的投资回报率。

粤海彩印安装的VOCs处理装置

VOCs治理过程遇到的难题

在VOCs治理过程中，我们遇到了很多难题，在解决难题的过程中，主要涉及到以下几方面。

01关于活性炭

随着使用时间的增加，活性炭吸附效率会大打折扣，新的活性炭吸附效率可以达到95%以上，使用3～5年后，需要全部更换，更换成本较高，一次更换需要10万～30万元左右。

02关于回收溶剂

由于传统凹印采用的是溶剂型油墨，所以凹印工序回收来的有机溶剂属于混合溶剂，而且还会产生较多的副产物，经过处理以后才能直接使用。在处理回收溶剂时，以下问题较为常见。

(1)油墨中的甲基环己烷处理

甲基环己烷在循环使用过程中，浓度会不断提高，当达到一定比例时，此回收溶剂就无法使用。目前还没有找到更好的解决办法，只能尽可能选择甲基环己烷含量低的油墨使用。

(2)酸化

在溶剂脱附过程中，酯类溶剂会发生分解反应，产生酸性物质，其中最具代表性的是乙酸（CH3COOH），其沸点为117.9℃，是一种无色且带有刺激性气味的液体。软包装凹印工艺温度一般在40～80℃，在生产过程中容易造成乙酸溢出现象。目前，产生酸化溶剂的比例不高。

(3)异味、变色

异味、变色的产生有两方面原因，一方面是软包装本身，例如，上文提到的乙酸，在生产过程中容易残留在软包装产品中产生异味；另一方面是溶剂本身，因为软包装凹印过程需采用大量混合溶剂，经过活性炭吸附、脱附后，回收的溶剂往往含有未知成分，导致回收溶剂出现异味和变色。

目前，国内软包装市场上针对VOCs末端治理除了活性炭吸附脱附、燃烧技术外，还有低温等离子、光降解、生物降解等技术，但后者在软包装凹印行业还没有实际的应用案例。就我公司使用的活性炭吸附脱附技术而言，随着国家环保政策力度逐渐加强，废气处理要求越来越高，该技术的废气净化率逐渐无法满足我公司的要求。我们认为最理想的VOCs治理方案应该具备设备投资运营成本最低、安全性更高、无二次污染物和回收效率高等特点。综合比较之后，我们最终选择了溶剂回收技术，经过一段时间的使用，达到了不错的治理效果。

（本文作者就职于海宁市粤海彩印有限公司）