如何從凹印生產(chǎn)的源頭、過程和末端減少VOCs排放？

前瞻先行，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新多措并舉，推行水墨印刷

濟南泉永印務有限公司總經(jīng)理 崔宏偉

《揮發(fā)性有機物排污收費試點辦法》的出臺，以及煙包揮發(fā)性有機化合物殘留新標準的實施，更加嚴格地限制了以凹印為主的煙包印刷行業(yè)對揮發(fā)性有機化合物的應用，但同時也將凹印水墨的應用推上了“快車道”。

我公司秉承“創(chuàng)新驅(qū)動、保護環(huán)境”的綠色發(fā)展理念，自2012年啟動凹印水墨研發(fā)項目的論證實施以來，項目組基本見證了凹印水墨發(fā)展的艱辛歷程，從成本高昂到成本適中，從流平性較差到流平性較好，從質(zhì)量波動較大到質(zhì)量趨于穩(wěn)定，從受排擠到受歡迎，苦盡甘來。時至今日，我公司已將凹印水墨成功應用于“泰山（紅將軍）”和“泰山（白將軍）”煙包產(chǎn)品的生產(chǎn)中，這兩個品牌是我公司的主打產(chǎn)品，承印材料均為白卡紙，年產(chǎn)量累計近30萬大箱，其中絕大部分圖案采用了水墨印刷。

在凹印水墨項目的推進過程中，我公司在探索中積累了豐富的經(jīng)驗，要想達到比較理想的印刷效果，特別需要注意以下幾個方面的問題。

1.水墨干燥慢，導致粘版

這是凹印水墨使用中遇到的第一個問題。解決措施：首先，應適當加大烘箱的烘干功率，提高烘干能力；其次，適當減少印版網(wǎng)穴的深度，降低油墨轉(zhuǎn)移量，提升水墨干燥速度；最后，務必保持環(huán)境溫濕度的穩(wěn)定，切忌溫度過低。

2.流平性差，出現(xiàn)冰花

印版網(wǎng)穴過淺，尤其有色墨印刷時更易出現(xiàn)這類缺陷。解決措施：首先，與油墨供應商合作調(diào)整凹印水墨的配方，使用流平劑、消泡劑等助劑改善凹印水墨的印刷適性，進行上機試驗；其次，嚴格控制顏料的研磨細度（粒徑在5～10μm之間），以保持較為穩(wěn)定的印刷質(zhì)量。

3.溶劑的調(diào)配也很重要

為調(diào)整凹印水墨的使用黏度與干燥速度，可在水中加入適量的乙醇做溶劑，乙醇控制在50%左右，而且為保證良好的印品質(zhì)量，應及時調(diào)整乙醇與水的比例，一般情況下，乙醇的占比與氣溫成反比。

另外，添加純凈水的效果比自來水的效果更佳，能夠改善凹印水墨的流平性，還能減少印刷時的“針尖狀”小白點缺陷。我公司安裝了自來水凈化器，成本比純凈水更加低廉。

目前，我公司凹印水墨的使用較為穩(wěn)定，生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境也得到了較大改善，幾乎根除了有機溶劑的氣味，保證了操作人員的人身健康，同時減少了VOCs的排放，保護了環(huán)境。

當然，使用水墨后取得的經(jīng)濟效益也非常可觀，降低了12%的綜合成本，尚不包括每年節(jié)約的160萬元VOCs排污費（按8元/公斤×200噸估算）。

技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的動力源，創(chuàng)新只有起點沒有終點。我公司項目組正沿著前期的研發(fā)思路與方法，繼續(xù)與深圳布瑞特水墨有限公司深度合作，共同開展對水性金墨、水性大顆粒珠光墨的研發(fā)攻關(guān)，力爭在年底取得水性金墨、水性珠光墨的研發(fā)成果，并于2017年初完成成果轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)量產(chǎn)應用，屆時我公司主打產(chǎn)品將徹底告別有機溶劑，實現(xiàn)純綠色印刷。

凹印VOCs減排過程控制方案

上海紫泉標簽有限公司項目經(jīng)理 劉軍剛

當前，凹印企業(yè)面臨著VOCs治理的壓力和困難，而VOCs治理是貫穿整個生產(chǎn)流程的系統(tǒng)工程，需要每個環(huán)節(jié)實施相應的減排方案，相互配合，協(xié)同治理。在凹印生產(chǎn)過程中，我公司摸索出來一些VOCs減排措施，在此與行業(yè)人士分享。

1.凹印過程分階段

將凹印過程劃分階段（如表1所示），并采取相應的措施進行分類管控，并在這些分階段過程中實施VOCs減排。

2.優(yōu)化凹印工藝設(shè)計方案

我公司技術(shù)工程師通過對凹印工藝及其系統(tǒng)方案設(shè)計進行交叉測試，最終形成了最佳的組合式工藝方案，即“單一類型溶劑高黏度油墨+激光制版淺版+醋酸正丙酯（溶劑）”。該方案具體內(nèi)容涉及到印品的色彩管理和印刷效果，有機溶劑揮發(fā)區(qū)域的監(jiān)控和殘留評測，油墨性能與材料和工藝的最佳匹配，凹版加工工藝和老化測試等。如今，該方案在我公司已推進2年時間，并在軟包裝產(chǎn)品批量生產(chǎn)中得以推廣應用，將油墨和溶劑的整體使用量降低了28%～30%，明顯降低了企業(yè)的VOCs排放量。

3.分析整合產(chǎn)品訂單

我公司對同系列、同工藝的產(chǎn)品訂單進行梳理分析，特別是采用分色套印的相近產(chǎn)品，可以進行集中印刷；按訂單量將產(chǎn)品分類，大訂單和小訂單分別采用不同的印刷機印刷，但操作難點是小訂單的VOCs單位排放量較大，余墨大部分都會浪費，亟待尋求解決方案；針對每月（季）多頻率的同產(chǎn)品訂單，與客戶協(xié)商采購計劃，爭取一次性完成生產(chǎn)，規(guī)避過程風險。

凹印VOCs末端治理：結(jié)合實際，謹慎選擇

吳貫華

作為多年的凹印從業(yè)者，有關(guān)凹印VOCs的末端治理，筆者從凹印用戶角度出發(fā)，有些經(jīng)驗和建議，在此斗膽拋磚引玉，與大家交流和分享。

凹印VOCs末端治理技術(shù)的應用情況

2001～2007年，全國一些大中城市就有很多凹印VOCs末端治理項目，基本以“活性炭吸附+催化燃燒”為主，但這些項目大多并沒有實際運行，上馬的主要目的是應對環(huán)評驗收達標排放，而不是治理VOCs。

2007～2012年，各地規(guī)模以上凹印企業(yè)陸續(xù)上馬VOCs末端治理項目，基本以“回收”為主，如活性炭（碳纖維）吸附+回收，上馬的主要目的有3個：預期回收經(jīng)濟效益、環(huán)評驗收、企業(yè)主動治理意愿。

2012～2014年，眾多凹印企業(yè)紛紛主動上馬VOCs末端治理項目，但基本還是以“回收”為主，主要是因為期間全國各地霧霾鎖城，國家首次提出將VOCs納入污染防治，凹印企業(yè)環(huán)保壓力激增。

2015年至今，包裝印刷業(yè)被國家列為VOCs排污收費試點行業(yè)，凹印行業(yè)由于生產(chǎn)過程中使用大量有機溶劑并直排，面臨巨大環(huán)保壓力?；赩OCs排污費的大幅收取、凹印排放標準的日益嚴格，以及日后自動在線連續(xù)檢測的安裝可能，整個凹印行業(yè)的主流VOCs末端治理技術(shù)開始快速轉(zhuǎn)向燃燒（RTO），同期大量燃燒項目在全國各地大型凹印企業(yè)快速推進，大面積鋪開，但截至目前，實際運行的還比較少，仍有待觀察。但同期很多地市都提出了要求限期短期快速治理，迫于形勢、資金，以及技術(shù)和市場的紛繁亂象等，大多凹印企業(yè)倉促選擇了等離子、光催化、催化燃燒、光解等投資幾十萬的臨時過渡措施，也是很大的浪費。

凹印VOCs末端治理方案的選擇

基于目前的經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)保、市場等條件，筆者認為凹印企業(yè)在選擇VOCs末端治理方案之前，必須注意以下3個方面。

1.摸底

凹印企業(yè)必須摸清VOCs排放量、濃度、成分等總體情況，統(tǒng)籌考慮方案，特別是治理設(shè)施入口廢氣風量、濃度、規(guī)律等需要反復確認，這是所有項目設(shè)計和運行的基礎(chǔ)，必須多方反復確認。

2.減風和現(xiàn)場封閉

優(yōu)化凹印機烘箱結(jié)構(gòu)，減少、合并、濃縮廢氣，減少排放總量，控制每色廢氣總量小于1000m3/min或更?。ǖ嫦鋬?nèi)部循環(huán)風量和風壓等保持不變），可以通過手動熱風回用、自動LEL熱風回用等措施來實現(xiàn)。濃縮后廢氣濃度一般大于2.5g/m3，達到RTO自維持濃度，運行后凹印企業(yè)只需承擔RTO變頻風機的電費即可。但凹印機烘箱減風設(shè)計，涉及烘箱設(shè)計、無組織減少、墨槽封閉、系統(tǒng)保溫、烘干原理、凹印工藝、熱風回用等，需要科研院所、凹印機械廠、熱風系統(tǒng)集成商、凹印企業(yè)等多方統(tǒng)籌完成（國內(nèi)凹印機上萬臺，凹印機械廠上百家，但烘干系統(tǒng)大多搬用國外機械廠20年前的系統(tǒng)，真正能獨立統(tǒng)籌開發(fā)設(shè)計的還沒有），這樣才能實現(xiàn)以既定速度、最小風量、最小熱量、最高廢氣濃度完成有效烘干的目的（但廢氣濃度低于安全值）。在此筆者建議凹印行業(yè)推出凹印能耗等級和能效標識，這樣就能更好地從設(shè)計之初進行全面統(tǒng)籌，管理能耗、利用能耗，并極大地推動行業(yè)進步。

現(xiàn)場封閉是減少無組織排放的重要措施，雖然國外現(xiàn)在也很少，但國內(nèi)有要求，除了墨槽封閉、烘箱負壓、地面抽風取消或合并外，印刷機的相對封閉也要列入日程。

3.慎重選擇

基于目前的環(huán)保政策、治理技術(shù)，以及凹印企業(yè)各種紛繁復雜的VOCs排放情況，即使凹印企業(yè)真心投入VOCs治理，要想制定出短期有效、合理的方案也是極為困難的，筆者見過太多失敗的案例，尤其是目前有些凹印企業(yè)直接將VOCs末端治理外包給供應商的做法是極其錯誤的。凹印企業(yè)需要充分認識到，即使供應商從前期調(diào)研、設(shè)計、加工到后期安裝、調(diào)試全程參與和配合，但從目前來看，能否確保項目成功，還有各種不確定性，因此凹印企業(yè)應當慎重選擇。

下面，基于筆者對現(xiàn)有凹印VOCs末端治理技術(shù)的認識和理解，給出如下選擇建議，供大家參考。

方案一：溶劑回收【不建議】

主要存在如下問題：

（1）達標

回收方案吸附一級廢氣外排達標困難，且廢氣的多成分（如含醇）以及吸附材料本身的無選擇性，使得各種不同形狀的廢氣同時兼顧達標非常困難，大多需要追加二次VOCs治理設(shè)施實現(xiàn)達標。

（2）安全

其一，溶劑回用工藝區(qū)域需要除水、除味、蒸餾、脫色、提純等操作，屬于甲類防爆區(qū)域，需要有遠離生產(chǎn)區(qū)域的場地，而且提純處理類似化工工藝，有較大安全隱患，另外是否允許本廠這樣處理回收溶劑，地方安監(jiān)、消防政策模糊；其二，凹印廢氣成分復雜，除了溶劑，還有油墨、光油等內(nèi)部溶劑的成分，反復回用到凹印原來的純?nèi)軇┕に嚴?，會有各種潛在產(chǎn)品質(zhì)量風險，尤其對于食品包裝，極易存在溶劑遷移風險。

（3）技術(shù)

目前單一溶劑或雙組分溶劑油墨的應用還不成熟，凹印廢氣回收得到的是混合溶劑，還做不到現(xiàn)場分離和提純回用，而且如果企業(yè)只有1～2臺凹印機的廢氣排放量，一年排放幾百噸，偏小，不適合回收。

（4）政策

國家將回收溶劑定義為危險廢物，需要具有資質(zhì)的企業(yè)來處理，使得回收溶劑的收集、存儲和流轉(zhuǎn)更加困難，而且目前集中外運再精制回用也不成熟。另外，隨著當前VOCs排污費的征收，回收溶劑數(shù)量清晰、環(huán)節(jié)透明，凹印企業(yè)的壓力更大。

（5）經(jīng)濟

回收成本基本可以接受，如按電費1元/度、蒸汽費200元/噸計算，回收1噸溶劑的成本約在1500元/噸以內(nèi)（單純回收溶劑的成本，如提純還要增加500～700元/噸），但由于最近石化產(chǎn)品大幅降價，使得回收溶劑價值隨之大幅下跌，市場快速變小，出售非常困難，以前不提純就能賣，現(xiàn)在提純后也幾乎沒人要，最后可能不得不按危廢付費賣掉，危廢處理還要增加成本約5000元/噸，回收成本大幅上升。

方案二：轉(zhuǎn)輪濃縮【不建議】

主要存在如下問題：

（1）達標

理由同上，即使針對各種溶劑定制轉(zhuǎn)輪，但由于大多凹印企業(yè)都有幾種不同的墨系，添加在油墨內(nèi)的溶劑成分較復雜，按濃縮比10考慮，90%的廢氣通過轉(zhuǎn)輪濃縮一級吸附凈化直接外排很難達標，或者還需要二級轉(zhuǎn)輪凈化，而且日后安裝在線檢測和繳納排污費時也很難達標。

（2）安全

由于凹印廢氣入口風量和濃度變化較大，一般可以差出5～10倍，如果轉(zhuǎn)輪濃縮只能以固定的轉(zhuǎn)速吸附解析，對于變風量、變濃度、變成分的廢氣，其達標、能耗、安全都是問題。比如，原來進口廢氣是300mg/ m3，濃縮10倍就是3g/m3，但如果切換訂單，轉(zhuǎn)輪部分依舊，進口濃度如達到3g/m3，濃縮后變?yōu)?0g/m3，廢氣爆炸風險劇增。

（3）能耗

基于轉(zhuǎn)輪濃縮的特性，其對廢氣風量、濃度，以及開停機不能非常好地適應，能耗最低只能匹配較窄范圍，造成實際全范圍工況生產(chǎn)，運行和維護成本比較高。

方案三：活性炭置換【無奈之選】

這種治理方案投資較小，但一般1臺凹印機每小時排放25～75kg的溶劑，要想實現(xiàn)達標排放，需要極其頻繁地更換活性炭，而更換下來的活性炭由于是危廢，還要付費處理。尤其現(xiàn)在廢氣處理技改和新項目有凈化率指標，活性炭達標很難，最終只能廢棄，不得不再次投資，因此只能作為無奈之選。

方案四：燃燒【建議】

濃縮后廢氣處理建議直接上RTO，當然也可以上催化焚燒，或者轉(zhuǎn)輪濃縮后上RTO也可以。其他如地排、車間無組織、油墨庫房、清洗間等低濃度廢氣，建議嘗試采用新技術(shù)處理，或者濃縮后再進入RTO。至于國內(nèi)各家RTO的對比和選擇，這里不再展開。

方案五：其他技術(shù)【建議不斷嘗試】

基于國內(nèi)巨大的環(huán)保壓力和治理市場，在凹印VOCs末端治理方面，近年來陸續(xù)有新技術(shù)出現(xiàn)，有些國外都還沒有（分析國外凹印比例很小，十幾年前就開始治理，目前基本成熟，很少企業(yè)投入研發(fā)），如高溫等離子、低溫等離子、光解、光氧化、生物法以及各種技術(shù)的組合等，建議不斷嘗試。

當然，以上方案還要結(jié)合凹印企業(yè)的具體情況，以及不同地區(qū)環(huán)保政策、VOCs排污費征收等情況適當調(diào)整。

從經(jīng)濟角度看凹印VOCs末端治理

（1）RTO是目前最徹底、最環(huán)保的凹印VOCs末端治理方案，但投資大、占地大、成本高（1萬廢氣風量約50萬～100萬元的投入），一般6萬風量的RTO長22米、寬8米、高6米、重100噸，建議規(guī)模大的凹印企業(yè)考慮，同時建議分期投入。

（2）濃縮+催化燃燒或濃縮+RTO，成本投入和占地面積會稍小，無須減風，對生產(chǎn)影響較小，但筆者對于濃縮是否適合凹印工藝持否定態(tài)度，理由見上文。

（3）如果當?shù)丨h(huán)保壓力不大，凹印企業(yè)可以先觀察，或者少投資，先采用過渡方案，同時密切關(guān)注政策的變化和新技術(shù)的發(fā)展，待凹印行業(yè)達成一致，市場推出有效的、成熟的、性價比高的技術(shù)和方案時再上?？陀^來講，失敗的案例，其投資、運行費用的無效消耗，同樣是不環(huán)保，也是對環(huán)境、對凹印行業(yè)的二次傷害。

需要澄清的是，環(huán)保必須做，期間沒有實力的企業(yè)必然淘汰出局，同時也會緩解產(chǎn)能過剩，但這需要國家、協(xié)會、供應商、企業(yè)等多方協(xié)同，共同推進，否則最終結(jié)果還會和幾十年前一樣，流于形式。

凹印VOCs末端治理未來走向

（1）凹印機必須安裝VOCs治理設(shè)施，未來凹印機出廠前可能要求標配VOCs末端治理設(shè)施。

（2）短時間內(nèi)，只要求達標排放區(qū)域，活性炭置換技術(shù)還會是凹印VOCs末端治理的主要應對方式，但在同時要求凈化率和達標排放的區(qū)域，各種低成本的新技術(shù)或組合技術(shù)將會是主流。

（3）如果有低成本的凹印VOCs末端治理新技術(shù)問世，如1萬廢氣風量10萬～20萬元的投入，將會替代以上主流技術(shù)。

（4）期待凹印VOCs末端治理新技術(shù)形成主流并大幅推廣，但如果短期內(nèi)沒有新技術(shù)出現(xiàn)，RTO將成為主流。

需要說明的是，在目前己經(jīng)固化的產(chǎn)業(yè)格局中，凹印企業(yè)是整個產(chǎn)業(yè)鏈中的直接排污者，必須承擔相應的環(huán)保職責，因此凹印企業(yè)必須充分認識到，今后環(huán)保投入，和工廠用工、用水、用電一樣是日常行為。凹印環(huán)保不僅為達標，也為自己的家園，需要大家一起攜手面對，也希望更多的凹印企業(yè)一起來主動投入做環(huán)保。同時，作為消費者，我們應該關(guān)心購買商品包裝的環(huán)境表現(xiàn)，珍惜手里的購買權(quán)，倒逼食品、醫(yī)藥、日化用品等企業(yè)，最大程度地減少過度包裝，恢復功能包裝，從根本上對綠色包裝給予引導和支持。