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塑料软包装印刷行业VOCs生产与收集管理技术分析

发布时间:2020/3/29

据有关资料显示,我国软塑料包装企业有4000多家,国产复合膜生产能力已超过150万吨。本文针对塑料软包装印刷行业污染物的特点,研究和比较了VOCs的收集和控制措施。本文从原料、原料的种类、组成和整个生产过程等方面分析了塑料软包装行业VOC的来源和特点。指出了各VOCs生产环节的废气收集情况及存在的问题,并提出了提高收集效率的具体建议。根据风量、VOCs浓度、排放及处理要求等特点,介绍了生态环境部推荐的几种先进处理技术,并对其技术指标和工艺特点进行了比较分析。塑料薄膜软包装印刷VOCs主要来源于油墨、稀释剂、粘合剂、保护剂(清漆)等溶剂的原辅材料。其中,油墨和稀释剂是VOCs的主要来源。在印刷过程中,通常在油墨中加入30%-70%的稀释剂来调节油墨的粘度。稀释剂的组成一般与油墨等原辅料中使用的溶剂相同。用于塑料软包装印刷的油墨主要包括溶剂油墨、水性油墨和醇基油墨。溶剂型油墨通常含有50%-60%的挥发性有机化合物,主要包括芳香烃、醇类、酮类和脂类。虽然水性油墨使用水作为溶剂,但在实际生产过程中,应加入一定量的乙醇,以利于树脂的溶解。常用的醇溶剂有乙醇、异丙醇等。另外,与溶剂型油墨相比,水性油墨的涂布量可减少约10%-30%。醇墨主要以醇为溶剂,也或多或少地使用一些酯类或其他类型的溶剂作为稀释剂。保护剂和粘合剂中常用的溶剂有芳香烃、酯类、醇类和酮类等。在膜印刷企业使用溶剂基和水基原辅材料生产相同产品的情况下,VOCs的组成和含量如表1所示。企业改用水基材料后,VOCs产量下降约80%。由此可见,水基原辅材料的使用可以大大降低VOCs排放的种类和数量。塑料软包装印刷主要是凹版印刷,分为表面印刷和内部印刷,即分别在载体的表面和内部印刷。凹版印刷是包装印刷行业中空气污染最严重的印刷方法。在印刷过程中,通常需要经过印刷、抛光油、涂胶、复合等多个单元。每台机组完工后,需要进行干燥,然后进入下一组生产机组,如图1所示。根据不同企业的不同产品,在生产工艺上存在一些差异,如无清漆和清漆后的干燥、涂胶和配制工艺,从而减少相应的生产和排放环节。凹版印刷是先将印版或印版的表面浸入油墨槽中获得油墨,然后用刮刀刮掉印版表面的油墨,再通过压力的作用将印版凹坑中残留的油墨与薄膜接触,使油墨的部分转移到薄膜(或其他基底)。抛光油是在印刷品表面涂上一层无色透明的涂料。经整平、干燥、压延后,在印刷品表面形成一层薄而均匀的透明层,用来增加印刷品表面的光泽度和光滑度,保护印刷品,增加印刷品的美观。胶接和复配是在薄膜表面涂上胶粘剂,然后在复膜机上复配的过程。VOCs的来源和排放途径主要有:原辅材料的调配;物料供应(油墨、清漆或胶粘剂);印刷、胶合、清漆、复合等工艺;溶剂挥发在干燥和设备清洗过程中,其中挥发***的是干燥,其次是物料供应过程。在进料过程中,为保证粘度要求,罐内物料通过罐底孔进入进料筒,加入稀释剂,然后泵入进料槽,处于连续循环状态。目前,很多企业只利用生产设备的废气收集系统进行VOCs的收集。一般情况下,设备的干燥过程是密闭的,并与排气管相连。该装置产生的挥发性有机物可以很好地收集。但是,在上料、涂胶、抛光、复合等过程中,大部分生产设备的侧面只有一个小的吸气口或根本没有吸气口,这就使得很多有机物挥发到车间。车间挥发性有机物挥发的主要途径是在进料罐内连续添加稀释剂,进料罐面积大,且大多为敞开式。另外,一些企业没有建立单独的原料混合室,在机械搅拌搅拌油墨、清漆和胶水的过程中没有进行有效的密封或废气收集;车间内含有***的桶和罐打开;溶剂清洗时没有收集废气。刮板,这导致大量挥发性有机物的无组织挥发。根据印刷行业废气产生和排放要求的特点,环境保护部2016年发布的《国家先进污染控制技术目录(VOCs防治领域)》明确了五项与印刷行业废气处理有关的先进技术具体如下。(1) 活性炭吸附脱氮冷凝液回收技术采用多床固定再生器。预热的有机废气进入燃烧室进行高温氧化和分解。净化后的高温尾气经蓄热体冷却后排放,蓄热体对进口废气进行预热,节约能源。旋转蓄热燃烧系统的主体结构设有多个蜂窝陶瓷蓄热室和燃烧室,每个蓄热室依次经历蓄热、放热和清洗过程。控制系统控制驱动电机使旋转阀以一定的转速旋转,实现蓄热吸附和放热的循环切换。有机废气由蓄热体加热,在催化剂作用下燃烧,使有机废气氧化分解为CO2和H2O。含VOCs废气进入沸石转轮吸附净化,解吸后的高浓度废气经燃烧装置(如RTO、RCO、tnv等)燃烧净化。以上五种工艺的主要技术指标及技术特点见表3。塑料软包装工业中含有VOCs的原辅料主要有油墨、稀释剂、粘合剂和保护剂。油墨种类对VOCs的排放浓度和总排放量影响较大。VOCs主要在原料制备、投料、印刷、涂胶、抛光、配制、干燥、设备清洗等过程中产生。其中,干燥废气中VOCs排放量***,可通过设备提供的管道更好地收集;车间VOCs无组织挥发的主要途径是供应油墨、轻油和胶水,因此必须采取适当措施收集废气,***桶及时密封,刮板清洗过程中的挥发性有机物通过风帽或柜子收集。对于不需要回收溶剂的企业,建议采用再生燃烧或再生催化燃烧技术处理含VOCs废气,其中中高浓度废气可直接燃烧,中低浓度废气经吸附浓缩后燃烧。

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