典型凹版印刷企業(yè)有機(jī)廢氣產(chǎn)生水平及治理效果分析

摘要：凹版印刷企業(yè)受產(chǎn)品質(zhì)量、油墨工藝、生產(chǎn)效率等各方面因素影響，無法全部使用水性油墨，必然會(huì)使用溶劑型油墨。凹版印刷線溶劑型油墨（含稀釋劑）使用量大，揮發(fā)性有機(jī)物含量高，其排放的有機(jī)廢氣主要含有乙酸乙酯、乙酸丁酯、異丙醇、甲苯及二甲苯等。鑒于此，通過調(diào)研我國某經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的凹版印刷公司A，分析其凹版印刷有機(jī)廢氣產(chǎn)生水平、具體的廢氣處理措施及效果，為其他凹版印刷企業(yè)開展有機(jī)廢氣處理工作提供參考。

關(guān)鍵詞：凹版印刷；廢氣處理；污染治理；揮發(fā)性有機(jī)物

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）10-0-03

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Analysis of Organic Waste Gas Pollution Level and Treatment Effect of Typical Intaglio Printing Enterprises

LAI Jiaxiong

（Foshan Huansheng Ecological Environment Technology Co.， Ltd.， Foshan 528231， China）

Abstract： Intaglio printing enterprises are affected by various factors such as product quality， ink technology， and production efficiency， and cannot use water-based inks in all cases， thus they must use solvent-based inks. The solvent-based inks （including thinners） used in intaglio printing lines have a large consumption volume and high volatile organic compound content， and the organic waste gases emitted mainly contain ethyl acetate， butyl acetate， isopropanol， toluene， and xylene. In view of this， based on the investigation of intaglio printing company A in an economically developed area of China， this paper analyzes the pollution level of the organic waste gases emitted from the intaglio printing， specific waste gas treatment measures and effects， in order to provide reference for other intaglio printing enterprises to carry out organic waste gas treatment work.

Keywords： intaglio printing; waste gas treatment; pollution control; volatile organic compounds

凹版印刷作為一種傳統(tǒng)而應(yīng)用廣泛的印刷方式，在食品、日化和醫(yī)藥包裝等行業(yè)發(fā)揮著重要作用[1]。然而，凹版印刷企業(yè)受產(chǎn)品質(zhì)量、油墨工藝、生產(chǎn)效率等各方面因素影響，無法全部使用水性油墨，必然會(huì)使用溶劑型油墨，而且使用量較大、揮發(fā)性有機(jī)物含量高。隨著環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，凹版印刷過程中產(chǎn)生的廢氣污染問題日益凸顯，成為制約凹版印刷行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一[2-3]。鑒于凹版印刷過程中污染物排放的嚴(yán)峻形勢，選取某經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的凹版印刷公司A作為研究案例，重點(diǎn)分析其在印刷過程的揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds，VOCs）產(chǎn)生水平、具體的廢氣處理措施與成效，旨在為其他凹版印刷企業(yè)開展VOCs治理工作提供參考。

1 企業(yè)概況

選取我國某經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的凹版印刷公司A作為研究對(duì)象。A企業(yè)成立于2019年，建筑面積約

1萬m2，主要從事塑料薄膜的凹版印刷，產(chǎn)品涉及食品包裝、日化包裝、藥品包裝等，印刷生產(chǎn)線涵蓋印刷、復(fù)合、分切和制袋等工序。目前，A企業(yè)配備2臺(tái)十色

印刷機(jī)、1臺(tái)八色印刷機(jī)、1臺(tái)兩色印刷機(jī)和15臺(tái)合掌機(jī)，溶劑型油墨年用量為45 t、稀釋劑年用量為110 t。溶劑型油墨中VOCs含量為72.5%，稀釋劑中VOCs含量為100%，因此印刷過程會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣。為響應(yīng)A企業(yè)所在區(qū)域的凹版印刷行業(yè)VOCs整治提升行動(dòng)，A企業(yè)淘汰了現(xiàn)有的二級(jí)活性炭吸附裝置，改為使用沸石轉(zhuǎn)輪吸附-脫附-催化燃燒裝置處理印刷廢氣。

2 VOCs產(chǎn)生水平分析

為了解A企業(yè)在凹版印刷過程的VOCs產(chǎn)生水平，調(diào)查組委托檢測單位對(duì)A企業(yè)在廢氣處理前、后分別進(jìn)行3次檢測，得到6組小時(shí)值數(shù)據(jù)。檢測單位運(yùn)用廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《印刷行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)化合物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 44/815—2010）附錄D VOCs監(jiān)測方法 氣相色譜法檢測廢氣，監(jiān)測工況為75%。檢測得出，印刷公司A塑料薄膜印刷工序產(chǎn)生的廢氣中VOCs主要成分及其質(zhì)量濃度、占比情況如表1所示。

由表1可知，塑料薄膜印刷工序VOCs的質(zhì)量濃度為308 mg/m3，折算得出滿負(fù)荷下VOCs的質(zhì)量濃度為410 mg/m3。其中，乙酸丁酯是VOCs的主要成分，占比為54.0%，表明乙酸丁酯在印刷過程中使用廣泛，是油墨、稀釋劑或清潔劑的主要組成部分。乙酸乙酯和異丙醇的質(zhì)量濃度分別位居第二和第三，占比分別為16.5%和12.7%，表明其在塑料薄膜印刷工序中也發(fā)揮著重要作用。苯、甲苯、二甲苯、丁酮占比較小，但長期暴露于化合物中也會(huì)對(duì)人體健康造成不利影響[4-5]。

3 印刷廢氣處理設(shè)施與工藝

3.1 廢氣收集措施

A企業(yè)對(duì)印刷機(jī)采用透明塑料推拉門進(jìn)行局部密閉，既可以觀察印刷機(jī)的運(yùn)行情況，又可以減少印刷廢氣的無組織逸散量。同時(shí)，對(duì)印刷車間進(jìn)行整體密閉、負(fù)壓抽風(fēng)，整治后車間密閉性良好。車間產(chǎn)生的VOCs通過廢氣管道上方的收集口進(jìn)一步引入廢氣治理設(shè)施進(jìn)行處理，收集風(fēng)量為6萬m3/h，可達(dá)到車間每小時(shí)換氣量不低于20次的要求。印刷機(jī)局部密閉樣式如圖1所示。

3.2 廢氣凈化設(shè)施的工藝流程

根據(jù)凹版印刷廢氣的質(zhì)量濃度監(jiān)測結(jié)果，A企業(yè)印刷廢氣屬于低濃度、大風(fēng)量廢氣，對(duì)照凹版印刷行業(yè)高效治理工藝選取原則，并結(jié)合印刷廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，A企業(yè)最終選擇沸石轉(zhuǎn)輪吸附-脫附-催化燃燒裝置處理印刷廢氣，處理工藝流程如圖2所示。

采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附-脫附-催化燃燒裝置處理印刷廢氣，是利用沸石比表面積大和不同溫度條件下分子間作用力不同的原理。在低溫條件下，大風(fēng)量的有機(jī)廢氣通過沸石分子篩轉(zhuǎn)輪，部分VOCs分子吸附在其表面，經(jīng)過沸石分子篩轉(zhuǎn)輪的廢氣可直接排放。吸附有大量VOCs的沸石分子篩轉(zhuǎn)輪部分進(jìn)入高溫脫附區(qū)，利用小風(fēng)量的高溫氣體將沸石分子篩轉(zhuǎn)輪上的VOCs分子脫附出來，形成高濃度廢氣，送入后端的催化燃燒裝置處理[6]。催化燃燒治理方法是將揮發(fā)性有機(jī)氣體源通過引風(fēng)機(jī)作用送入凈化裝置，先通過除塵阻火器系統(tǒng)，之后進(jìn)入換熱器，再送入加熱室，經(jīng)過加熱裝置，使氣體達(dá)到燃燒反應(yīng)溫度，最后通過催化床的作用，有機(jī)氣體分解成二氧化碳和水。處理后的廢氣可直接排放。

3.3 廢氣凈化設(shè)施的主要工藝參數(shù)

催化燃燒系統(tǒng)的起燃溫度不低于300 ℃；燃燒溫度高于340 ℃，《催化燃燒法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 2027—2013）要求的燃燒溫度為300～400 ℃；催化劑體積為0.34 m3，對(duì)應(yīng)的空間速度為3 400～13 600 h-1，經(jīng)沸石分子篩轉(zhuǎn)輪濃縮后風(fēng)量為4 000 m3/h，在催化劑對(duì)應(yīng)空間速度之內(nèi)，符合HJ 2027—2013要求。

4 印刷廢氣凈化設(shè)施處理效率分析

對(duì)比沸石轉(zhuǎn)輪吸附-脫附-催化燃燒裝置處理前后廢氣中VOCs的排放量變化，可評(píng)估不同VOCs組分的處理效率，由此判斷沸石轉(zhuǎn)輪吸附-脫附-催化燃燒裝置對(duì)各類VOCs的去除能力[7]。不同VOCs組分在沸石轉(zhuǎn)輪吸附-脫附-催化燃燒裝置處理前后的排放變化值如表2所示。

由表2可知，A企業(yè)采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附-脫附-催化燃燒裝置處理印刷廢氣的成效顯著，處理效率在80%以上，VOCs排放速率可達(dá)到DB 44/815—2010中表2 排氣筒VOCs第Ⅱ時(shí)段凹版印刷、凸版印刷、絲網(wǎng)印刷、平版印刷（以金屬、陶瓷、玻璃為承印物的平版印刷）排放限值（VOCs≤5.1 kg/h）。A企業(yè)實(shí)施印刷廢氣處理后VOCs減排量達(dá)到60 t/a，為區(qū)域環(huán)境質(zhì)量改善做出了一定貢獻(xiàn)。

5 結(jié)論

凹版印刷企業(yè)受產(chǎn)品質(zhì)量、油墨工藝、生產(chǎn)效率等各方面因素影響，無法全部使用水性油墨，必然會(huì)使用溶劑型油墨，而且使用量大、揮發(fā)性有機(jī)物含量高。傳統(tǒng)的活性炭吸附治理設(shè)施已不能滿足凹版印刷廢氣治理的要求，而且活性炭吸附治理設(shè)施需要定期更換活性炭，會(huì)產(chǎn)生二次污染，若企業(yè)不能及時(shí)換炭，廢氣將直接排放，導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量降低。因此，凹版印刷行業(yè)創(chuàng)新VOCs處理方法迫在眉睫。A企業(yè)采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附-脫附-催化燃燒裝置處理印刷廢氣取得了一定的成效，VOCs排放水平大大降低。但A企業(yè)在VOCs處理中仍存在一些問題，如目前使用的溶劑型油墨中VOCs含量仍較高，需要進(jìn)一步尋找VOCs含量較低的溶劑型油墨；使用的催化燃燒系統(tǒng)的能耗較高，如何在保證VOCs達(dá)標(biāo)排放的情況下減少能耗，實(shí)現(xiàn)熱量回收利用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益雙贏，是企業(yè)需要進(jìn)一步解決的問題。

參考文獻(xiàn)

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