浅析软包装VOCs回收装备现状、机理及绩效

魏风军+孙宗长+张莹莹

近几年，多地的PM2.5数值濒临爆表，作为VOCs（挥发性有机物）的重点排放者之一，软包装印刷行业开始进入各地环保部门的重点关注视野。环境保护部、发展改革委、财政部三部委2013年12月份发布的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》，这是我国第一部综合性大气污染防治的规划，标志着我国大气污染防治工作逐步由污染物总量控制为目标导向向以改善环境质量为目标导向转变，由主要防治一次污染向既防治一次污染又注重二次污染转变。该规划中多处提到包装印刷，其中针对大气污染防治的重点工程项目中，87家包装印刷企业“榜上有名”。本文试对软包装VOCs及其污染防治的溶剂回收系统进行阐述，希望为关注这方面技术进展的朋友们解惑。

软包装VOCs的涵盖范围

最普遍的共识是，VOCs是指在101325Pa标准大气压下，初沸点小于或等于260℃，以气态分子的形态排放到空气中的所有有机化合物。软包装VOCs一般常见的有：乙酸乙酯、丁酮、丁酯、异丙醇、正丙醇、丙酮、正丁醇、乙醇、醋酸正丙酯、甲醇、甲苯、二甲苯、丙二醇甲醚、环己酮、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚、无水乙醇、正丙酯、乙酸丁酯等。软包装的溶剂残留一般来源于于油墨、溶剂及其生产工艺的具体过程，由于现在国内复合包装印刷以凹版轮转印刷机印刷为主，油墨使用以含苯、酮类、醇类方式而设计，以溶剂挥发为干燥方式，油墨中一般会含不等量的甲苯、丁酮、乙酯等各种溶剂，同时各溶剂的分子量、沸点都不同，其挥发速度亦不同，这就形成了各种溶剂残留量数值不一的原因，同时加大了溶剂回收的难度。如表1为软包装各种溶剂在不同室温、敞开面积、风速下的挥发速率对照表。

软包装VOCs回收技术现状与机理

近几年来，软包装行业引起的空气污染已经引起了很多地方政府的高度重视，成为了有机废气排放的重点监控行业之一。由此，各地陆续出台了相关地方标准，限制有机废气的排放，并拟收费。如广州市环保局拟于2015年初向建筑、石油等行业征收排污费，对象为建筑施工扬尘和挥发性有机化合物（VOCs）两类污染物，VOCs排污费的征收对象为油气（油品储运业、油品销售业）、汽车制造业表面涂装、造（修）船业表面涂装、石油炼制业等几部分。20kg苯、5.56kg甲苯、3.7kg二甲苯为1污染当量，每一污染当量征收标准为0.6元。因此，如何治理软包装VOCs就成为了很多软包装印刷企业关注的重点问题。

目前，国内软包装市场上针对 VOCs回收的技术主要有：催化燃烧法有机废气处理技术、吸附回收技术两种。前者是将有机废气通过吸附集中催化燃烧，使废气中的有机物变成二氧化碳和水之后排放，燃烧后的热能可以加以利用。国内江苏、山东等地一些彩印企业已经在应用，而且其热能再利用效果还不错。但是这种技术有一定弊端，燃烧后产生的大量二氧化碳会加剧“温室效应”，同时高温氮氧化合物等危险气体也容易对环境产生二次污染；后者通过对软包装生产过程中产生的有机废气进行吸附、还原、提纯、回收，不但解决了有机废气排放污染环境的问题，同时还能对回收的有机溶剂进行循环使用，为软包装企业节省大量的有机溶剂采购资金，真正实现了社会效益和经济效益的双赢。当前有机废气各种净化方法的主要优缺点及其适用范围如表2。

目前吸附回收技术逐步兴起，包括日本东洋、洛阳天宝环保装备有限公司、河北天龙环保、广州恒晨环保科技等公司逐渐崭露头角。其中洛阳天宝环保装备有限公司的TBS软包装VOCs回收设备在技术上较为领先，已经历了6代技术演变，在国内如上海紫江彩印、河南银金达、安姆科等多家大型彩印公司进行了实施，回收效果较为显著，给彩印企业带来了极大效益。洛阳天宝环保装备有限公司的TBS软包装VOCs回收设备技术进展如表3。

目前，洛阳天宝的软包装VOCs回收设备技术已经发展到了第六代，其两级脱附常温溶剂回收设备工艺原理图如图1。

该设备具有自动控制减风节能技术、两级吸附—氮气保护—常温回收、回收精制回用三大核心技术，可使软包装凹印、干复、涂布机节约45%～70%的蒸汽能耗和电耗，可以大大减低了回收设备的投入，解决了蒸汽脱附产生大量废水和二次污染的难题，也使设备运行更加安全。

洛阳天宝在其第六代产品中于业内最新提出了回收溶剂经四脱一提，完全可以达到溶剂的使用标准，使得溶剂回收后全部可返回车间使用，既解决了回收溶剂的再生利用问题，也为企业节省了大量的溶剂费用，体现了回收溶剂的最高经济价值，且无废水产生，无危险废弃物排放，清洁生产。洛阳天宝软包装VOCs回收设备配置一览如表4。

从成本上看，上述设备回收一吨溶剂成本1000～1500元，精馏提纯一吨溶剂成品600元左右，从废气回收到溶剂成品，可一人值守，全程自动化；如按进入回收系统的溶剂量计算，回收率在95%以上，总体经济效益较为客观。

综上所述，溶剂回收和重复利用是软包装企业贯彻实施节能减排和资源回用的一条科学途径，值得深入研究和大力推广。软包装行业企业的溶剂回收势在必行。依据未来国家对软包装VOCs残留的收费机制来看，慢慢会逐步向各地推广。笔者认为，除了在行业内强制性执行国家和各省市的关于VOCs的相关法规，各级还应针对溶剂回收设备生产企业和使用设备的包装企业，由政府给予最大的经费和技术扶持，因为环保事业不是盈利事业，但却是关系到子孙后代生计的大事业。

作者单位：河南科技大学、洛阳天宝环保装备有限公司