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VOCs综合整治:溶剂回收与清洁生产
时间:2014-03-27   来源: 包装前沿   阅读:8862次

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  近年来,软包装行业的竞争压力不断增大,不仅同质化竞争更加激烈,持续上升的生产成本、日益严格的客户要求、频繁流动的员工等诸多因素,也在不断挤逼企业的生存空间。而更大的考验是软包装行业必须要面对的越来越多环保相关的法规约束。

  2012年,环境保护部、国家发展和改革委员会、财政部联合发布了《重点区域大气污染防治“十二五”规划》。规划明确指出了VOCs重点防治的十大行业,“包装印刷”名列其中,规划要求:包装印刷业必须使用符合环保要求的油墨,烘干车间需安装活性碳等吸附设备回收有机溶剂,对车间有机废气进行净化处理,净化效率要达到90%以上。

  而在治理重点工程项目中,包装印刷类企业87个“榜上有名”,业界知名的北京德宝商三包装印刷有限公司、安姆科软包装(北京)有限公司、天津顶正印刷包材有限公司、上海紫江彩印有限公司、惠州宝柏包装有限公司、利乐华新(佛山)包装有限公司等公司都被列入重点关注名单。

  这是一个非常明显的风向标,随着业界这批企业立刻大力投入清洁生产,重点防治VOCs,VOCs受到软包装企业普遍关注。

  VOCs指的是挥发性有机物(volatile organic compounds ),是在常温常压下,具有高蒸汽压、易挥发的有机化学物质。在包装印刷企业里,主要的溶剂挥发一般发生在印刷和复合环节,相应的治理措施一般也主要针对这两个环节。

  对于包装印刷行业的VOCs治理,业界一向有两个观点:一是投资购买溶剂回收设备,对挥发的溶剂进行回收再利用,一方面减少了溶剂的挥发,达到国家标准的要求,一方面也可以为企业节约一些溶剂的成本;另一种观点则认为应从源头开始清洁生产,使用不产生挥发性有机物的生产工艺,比如在印刷环节使用水墨,在复合环节使用无溶剂复合或挤出复合,达到VOCs的整治目标。

  这两种方法目前都有企业在积极尝试。

  A、使用溶剂回收工艺,获得经济和环保双重效益

  溶剂回收工艺,对于软包装企业来说并不陌生,但真正下决心投资使用、并从中获益的企业却并不多,这也令大部分企业对溶剂回收采取了观望的态度。事实上,业界软包装企业龙头黄山永新早在2007年就引进了活性炭纤维全自动回收乙酸乙酯溶剂工艺,并获得极大的效益。黄山永新使用回收净化装置回收的乙酸乙酯等溶剂一部分用来出售,直接获取销售收入。一部分用于精馏获得纯品,还有一部分在生产上直接使用,主要用于印刷的油墨稀释剂以及复合的胶粘剂稀释剂等方面。使用回收净化装置,黄山永新每年回收溶剂乙酸乙酯等3700吨,按照7000元/吨计算,每年可增加收入2590万元,从而为永新节约了大量的成本。同时,使用回收净化装置治理废气,推行清洁生产,大大减少了大气污染物的排放,从很大程度上改善了当地的环境,也使黄山永新收获了非常重要的环保价值。

  这么好的工艺,为什么却有那么多的企业采取了观望的态度呢?究其原因,一方面是因为资金的原因:一是投资大,投资一条溶剂回收生产线至少需要200万元以上;二是运营和维护成本高,如果企业的生产量没有达到一定的规模,这个增加的成本压力是无法承担的。第二个顾虑则来自对溶剂回收工艺本身的怀疑:这么多种溶剂,回收的溶剂是否能用?回收回来的是混合的溶剂还是能提纯成单一的?要回收多少溶剂才能收回投资?

  针对企业的种种顾虑,我们采访了部分生产溶剂回收装置的企业,看看目前溶剂回收技术目前最新的进展。

  中节能天辰环保总经理张建军:

  2014年,将是广东省全面开展广东省印刷行业VOCs综合整治的重要开局之年。根据《广东省印刷行业VOCs综合整治实施方案》的规定,广东省将以中山市为印刷行业VOCs治理示范城市,先行先试,带动珠三角其他城市和潮汕地区,为涉及VOCs排放的其他重点行业治理积累经验。

  溶剂回收技术发展到现在,已经很成熟,从技术上来说,完全可以满足企业的需要。

  目前对于企业来说,比较头疼的还是第一笔设备投入资金和后期的运营成本。关于这一点,我们中节能目前已经有了一个初步的方案和设想,前期的工作开始付诸实施。

  在未来3年,中节能资产公司和中节能天辰环保将累计投资约20亿元,对广东省规模以上包装印刷企业实施VOCs整体投资治理。预计完成对广东省包装印刷行业VOCs治理项目全部投资后,每年可实现近28万吨的VOCs减排,同时还可实现干复工艺乙酸乙酯的直接循环利用和印刷工艺溶合溶剂精制分离后的循环利用。

  也就是说,中节能还将对投资配套的治理设备提供专业的运营管理,对可能出现的技术和设备问题进行及时解决,以提高治理设备的运行效率,彻底改变污染企业为应付环保检查而安装治理设施,平时设备基本处于闲置状态的局面。

  目前的计划是在印刷企业较为集中的区域建立溶剂精制厂,用于对印刷生产线回收的混合有机溶剂进行精制、分离,并将溶剂回用于生产,以实现循环经济的良好应用。

  目前,我们已与中山天彩签订了治理合约,并于2月底开始安装,治理工作已经步上了快车道。而南海利达的复合机也已经安装了溶剂回收装置,并且已经调试成功,开始使用。站在软包装企业的角度,是否投资溶剂回收,除了环保的因素,还主要看两点:一是溶剂的使用量,二是印刷机或复合机的台数。

  中节能林佳蓉:

  溶剂回收适宜软包装企业使用。目前,无溶剂复合和挤出复合的技术,还不能完全替代使用溶剂型胶水的干式复合,所以软包装企业大多数还存在大量VOCs排放的情况。另外,随着经济竞争日益激烈,生产成本不断增加,溶剂回收既可以降低生产成本,又有利于改善车间员工工作环境,更有利于保护地球环境。溶剂回收工艺的设备投资和运行费用与其他工艺对比都是相对较适合的,而且在减少环境污染的同时还能取得一定的经济效益,是一种有效的清洁生产方式。根据软包装设备的VOCs排放特点,溶剂回收工艺也是适合的。溶剂回收工艺同时也是国家环保部推荐的VOCs减排的技术路线。

  广州恒晨环保科技有限公司总经理黄石峰:

  包装印刷业是有机废气排放的主要行业之一, 我国包装印刷行业在生产过程中大都使用溶剂型油墨,油墨含有50%~60%的挥发性组分;调整油墨粘度所需的溶剂更增加了有机废气的排放。在印制品干燥时,会排放大量含有乙酸乙酯、甲苯、丁酮、异丙醇等挥发性有机物质(VOCs)的工业废气。

  由于烘箱挥发出来的有机废气温度较高,需要对其进行降温的前处理,用表冷器将温度降低到45℃以下,然后通过无纺棉和活性炭罐过滤废气中的颗粒物和纤维,再通过吸附主体箱净化后排放。回收溶剂含有一定的水量,需要对其进行蒸馏或分子筛脱水的后处理,把含水量降低到0.5%以下,最后对溶剂进行成分检测再交付企业回用生产。

  我们曾对安姆科软包装(中山)有限公司、云南玉溪水松纸印刷厂等进行服务,如 安姆科就有3台干复机安装了回收装置,处理能力:20000 m³/h,尾气组成:乙酸乙酯,尾气浓度:1.0~3.0g/m³,处理效率(进出浓度之比):95%,回收效率(占车间使用量):70%。而云南玉溪水松纸印刷厂选用的回收系统,是使用活性炭纤维吸附(ACF)回收的方法,回收尾气中的乙醇,循环回用到生产中,具有良好的经济效益和环境效益。回收过程采用微电脑控制,实现全自动操作,工艺流程简单,操作方便,自动化程度高,具有吸附效率高、回收率高、设备结构紧凑、占地面积小、性能稳定、安全性高等优点。整套系统设计使用寿命为10年,活性炭纤维的更换周期为3年。整套系统投资回收期为1.3年。具体参数如下: 尾气组成:乙醇;设计风量:25000m3/h;尾气浓度:8.0~9.0g/m3;尾气温度:<90℃;尾气压力:常压。

  就我们的经验而言,印刷的溶剂回收效果不明显。这是因为印刷使用的溶剂比较复杂,常常是几种溶剂配比使用,如果里面酯类、醇类、酮类都有,且每一批产品所用溶剂又不一样,则非常影响回收效果,达不到溶剂回用的目的。

  复合方面的溶剂比较单一,一般来说都是以乙酸乙酯为主,如果生产量能够上去,回收的溶剂可以消化掉,完成回用。

  因此,如果企业想上溶剂回收,个人建议从复合入手比较好。

  成都宏志印务小志:

  我们是做软包装彩印的,现在也已经开始关注溶剂回收,如果技术成熟,成本能接受,我们会考虑投资。

  德阳软包装许:

  我们是做软包装产品的,非常看好溶剂回收工艺。必竟这是一个很环保的工艺,而且政府对环保也越来越重视。我们也正准备上溶剂回收装置,当时也考虑了很久,最后还是基于环保的原因决定投资。目前设备还没有开始运行,安装好后也是准备用来回收乙酸乙酯。

  新东方贾先生:

  目前,雾霾、整体环境大气污染较为严重,作为发展较快的印刷行业特别是以溶剂型为主的凹版包装行业来说,每天排放的溶剂不仅仅对大气环境造成破坏,还对本就利润微薄的印刷行业雪上加霜(溶剂被白白地排出去)。

  再加上彩印行业目前大部分油墨和胶粘剂稀释剂还是以酯类和醇类为稀释剂,无论是惰性的还是中沸点的溶剂都必须排放出去,这是因为溶剂残留是不容许存在的。其次环境交叉感染对生产一线员工也会有伤害,并且空气中的残留还会带来薄膜上溶剂的积累性残留。

  所以,溶剂能够不白白挥发掉,而是回收回来再使用,对于企业来说,还是非常有吸引力的。

  因此不断有很多机械制造厂家相继推出了溶剂回收装置,目的是提高溶剂二次使用率,降低废气排放,节省生产成本。但目前在应用方面仍然有一定的局限性:首先,只有一两条生产线的印刷复合厂家购买溶剂回收装置的成本较大,购买设备考虑的是成本、溶剂回收使用率等;其次,目前国内适合使用溶剂回收系统的企业都是机械设备规模化(印刷复合机器相对多而集中)、订单量大的企业,因此订单不足、机械设备较少的工厂购买溶剂回收装置不太现实。

  个人认为,如果要发展溶剂回收技术,理想化的方式是国家政策补贴溶剂回收装置制造者,但还要保护其专利(保护专利才能让发明制造者专心制造专业的设备,为的是达到真正的节能减排),然后让利给中小企业使用,回收的溶剂集中处理。这样中小规模印刷企业也能在投入较少资金的情况下,使用溶剂回收技术。

  哈尔滨博泰总经理助理车彦明:

  软包装企业溶剂回收势在必行。软包装行业对环境的污染是显而易见的,特别是软包装发展的初期,大家只关注胶水油墨的功能、价格,而忽略了环保,直到最近几年,特别是近两年全球各地的雾霾天气,让我们必须认真审视我们喜欢并为之奋斗的软包装行业。

  初期的溶剂回收工艺从催化燃烧法到冷凝法、吸附法等一步步发展,时至今日溶剂回收工艺已经趋于成熟,现在溶剂回收设备供应商多采用阻燃气体(氮气)加热两级脱附回收技术,从而避免了其他回收方式产生的弊端并且有机溶剂回收率高达90%以上,可以说技术已经成熟。

  当然此类设备投入成本还是较高的,我个人认为除了强制性执行国家和各省市的关于VOCs的相关法规,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是却是关系到子孙后代生计的大事业。

  江苏中金玛泰医药包装有限公司郭培荣:

  国内软包装起步时,早期基本是从日本引进的设备,溶剂回收设备作为选购件基本都没被引进,这是限于当时的各方面条件。现在的社会经济发展水平与企业的经济实力与二、三十年前早已不可同日而语。一些软包企业开机率很高,溶剂回收设备的投入可以在不太长的时间内就收回。总的来说,对于软包装这种充分竞争的行业来说,企业对溶剂回收的选择是经济发展与市场选择的必然结果。本年度,我们公司将在部分设备上安装溶剂回收装置。

  江苏中金玛泰医药包装有限公司李起奖:

  软包装企业应该回收溶剂,现在溶剂回收技术已经成熟,这是对资源,环境负责。我公司正准备上溶剂回收装置。

  中山市东朋化工有限公司梁新健:

  现阶段溶剂型材料在软包生产中仍然占主流地位,因此溶剂回收是有效解决软包企业VOCs排放的方法之一。但由于种种原因许多软包企业还是没有采用该方法,说明该工艺具有一定的局限性。个人认为,如果在下游端能找到厂家对回收下来的溶剂有较大需求并形成相应的产业链的话,应该有更多的软包企业会使用溶剂回收。

  金誉彩印王东京:

  要达到预定的回收率和纯度,目前要上一套溶剂回收装置前期投入和运行成本都很高,并且回收装置的性能参差不齐,回收出来的溶剂自己也不一定能使用,要是卖出去,价格也不理想。适不适宜企业需要充分论证。但从长远看,如果企业不上柔印和无溶剂复合,则有必要上溶剂回收装置。

  广州信安包装有限公司傅志恩:

  溶剂回收非常适宜软包装企业。一方面能有效控制挥发溶剂排放,避免污染大气环境;另一方面可把挥发出去的溶剂进行回收过滤,达到再次循环利用的好处。

  整治VOCs应该从源头抓起的总体方向是正确的。但除此之外尚需在后续的加工环境把印刷和复合设备的烘道中直接排出的挥发溶剂进行有效的溶剂回收(专用溶剂回收设备)和车间清洁设备和地板的废物剂、剩余废油墨和废胶水等有机物通过小型回收溶剂机进行合理回收再利用。

  B、从源头开始清洁生产

  一方面,溶剂回收在软包装行业开始得到普遍关注,但另一种观点也受到很多企业的青睐:以后的发展趋势肯定是使用无溶剂复合和水性油墨、水性胶水,没有溶剂需要回收,何必花大笔钱去投资溶剂回收,使用寿命有多长都不知道。还不如投资环保油墨和无溶剂复合,同样可以达到环保和控制VOCs排放的目的。

  这一点,广州通泽董事长左光申先生也非常赞成,他认为:企业必须建立新概念,从“末端治理”向无污染、无废物排放转变;从“物为我用”向“物尽其用”转变;从“资源无价”向“资源有价”转变;从盲目高消费向“绿色消费”转变。软包装理想工艺技术应符合这些条件:无VOC排放——环保;无溶剂残留——安全;质量优良——优质;效率高——高效;能耗低,且使用清洁能源——节能;综合成本低——成本低。对于环保技术,左总认为:“不是每项环保技术都有前途、或者长期存在;不是每项环保技术都受欢迎或实用;技术具有环保性是未来存在的必要条件但不是充分条件。”也就是说,最理想的环保方法当然是关注无溶剂复合、辐射固化复合、柔版印刷技术等,从源头杜绝VOCs的产生。

  李工:

  溶剂回收是目前的缓兵之计,是没有办法的办法。且设备投资和后期的运行成本巨大,一般企业很难承受。现在好多安装了溶剂回收装置的企业也不是全部运转,有些只是应付检查。我个人认为还是要从源头上开始清洁生产。应对VOCs治理,行业应该发展完善无溶剂复合、流延复合(为了增加强度可以使用AC剂)、水性粘合剂等环保工艺,目前这三项技术都已到可以应用的阶段,只是水性油墨还需进一步研发。

  哈尔滨博泰总经理助理车彦明:

  软包装行业产生VOCs根源在于有机溶剂在生产过程中的大量排放,而如果采用环保材料——水墨或是环保的加工方式——无溶剂和挤出复合等,用水或者甚至不用溶剂来取代过去行业广泛使用的苯、甲苯、二甲苯、乙酯等,那就是从工艺上最大限度地减少了VOCs挥发性有机化合物的排放。目前,美国80%以上的凹版印刷品都是采用水性油墨生产的,无溶剂复合技术在欧美的使用比例已达到70%以上,而在新增复合机中的比例更是高达80%~90%。这说明水性油墨和无溶剂复合正得到越来越多国家的关注和认可,更是一种必然的发展趋势。

  我们公司特别注重环保和VOCs排放控制,印刷工序我们使用的是通过环保认证的不含重金属的无苯无酮油墨,坚决不使用成本低廉的有苯系列油墨,并且我们要求客户在设计排版时,就尽量减少印刷色数,从根源降低VOCs排放的几率;复合工序我们采用现在公认“溶剂零排放”的无溶剂复合,既实现了环保节能减排又让我们的产品更安全、更有保障。

  中信印务姜学彬:

  软包装要环保,首先要从供应商抓起,禁止生产污染大的产品流入下游企业;二是优化印刷企业,引导企业做精做专,比如:一个地区(或一个省份)仅保留一至三家做相同类型的包装企业,做蒸煮(水煮)袋就做蒸煮(水煮)袋,做普通包装就做普通包装,最好保留三家,避免垄断,适当竞争。对污染大的企业抬高入门门槛,加大管理力度,加强溶剂回收(污染大的企业必须回收溶剂,以抬高入门门槛)。这样,生产企业相对集中,产品相对单一,对生产企业也是一件好事:产品质量容易控制,废品率也会相对降低。而做普通包装的企业,严格控制原材料的使用,尽快强制更换为水溶性油墨、胶水、无溶剂复合、挤出复合等环保工艺,那样的话,环境自然清洁,管理部门对企业的监督也简单轻松很多。

  中山市东朋化工有限公司梁新健:

  根治源头确实是最终方向,但从市场的现状看,难以在短时间内让大家都不使用溶剂型材料,应该是源头材料改进和治理排放两手抓较为合理。我们作为油墨厂,VOCs排放就是损耗,在工艺过程中我们特别注意密闭生产,并投资了大量的自动化设备和管道来减少溶剂挥发。当然,根据安全生产要求,车间还装有可燃气体报警器,时刻监控气体浓度。行业的前辈们早已意识到关于溶剂的环保问题,不断提出新的概念,而各种新型材料和工艺也层出不穷。像无溶剂复合胶及复合机,醇溶性胶水与油墨,溶剂回收以及各种水性材料等。只要能把这些材料技术做专做好,并且配套的设备制作跟得上生产需求,已经基本可以满足现阶段的需求了。

  江苏中金玛泰医药包装有限公司李起奖:

  每种原料、复合工艺都有优势和劣势,随着社会、技术进步,优先发展、使用环保材料及工艺是一种趋势,也是控制VOCS排放的根本措施。目前,国家和各省市(如北京、广东)等地都出台相关法规,并制定了整治VOCS的计划和目标,对于这种越来越严格的管理,我们可以关注水性墨、水性胶、UV油墨、无溶剂、挤出复合等材料和工艺。

  美国祥丰洋行中国代表处总经理田军:

  溶剂不回收就会变成VOC污染大气,成为PM2.5的一部分。所以溶剂使用量大的软包装企业有两种选择:(1)溶剂回收;(2)改用溶剂耗量少或无溶剂的材料和设备。而且应该在较短的时间内从选项(1)过渡到选项(2)。

  我们现在代理的设备均考虑到环境的承受能力,包括意大利爱司伯公司的无齿轮柔印机和荷兰击印公司的无溶剂喷码机,尽可能使我们的客户做到少用甚至不用溶剂。同时我们还组建了一个由原意大利欧芬等公司的资深研发工程师和技师组成的团队,准备开始向国内的印机制造厂提供下列世界领先设备的全套制造技术:中高速宽幅无齿轮卫星式柔印机;中速宽幅无齿轮层叠式柔印机;中高速宽幅无轴机组式柔印机;高速无溶剂复合机。这些都是少用甚至不用溶剂的技术。目前,应对国家越来越严格的环保法规,企业应大力普及水性油墨、柔印、无溶剂复合等环保型的材料、印刷和印后设备等,终极目标为包装印刷和印后处理不再需要溶剂。

  金誉彩印王东京:

  整治VOCS,源头控制是最好的解决方法,并且很多企业已经开始实施。我们河南金誉包装科技股份有限公司在整治有机溶剂污染方面有以下举措:1.在前几年分别上了针对四台印刷机的一期溶剂回收装置和针对三台干复机的二期溶剂回收装置,现在运行状况很好。2.新购国际先进水平无溶剂复合机。3.新购德国11层共挤机。4.投入大量资金研发新型无溶剂胶和光固化油墨,进展顺利。

  对于国家对环保越来越严格的管理,软包装企业目前可以采取以下措施:1.上溶剂回收装置。2.用挤出复合、无溶剂复合工艺。3.印刷用柔印和水墨。4.使用共挤设备,减少复合工序。

  广州信安包装有限公司傅志恩:

  企业投资印刷和复合设备的溶剂回收系统,可以直接减少有机溶剂的排放;另外对普通干货包装的部分产品选用水墨替代溶剂型油墨,胶水选用无溶剂型胶水(前提是公司需要上无溶剂复合设备)。此外,还应从材料的复合结构上进行重组,即把多次复合的结构通过功能型共聚膜替代,减少复合的次数,一方面减少胶水的用量,另方面降低EA的排放。

  新东方油墨梁春亮:

  我个人认为溶剂回收工艺适宜大型软包装企业,溶剂回收从大局看是利大于弊,也是一件利国利民的好事。但是投资过大是溶剂回收发展的瓶颈。目前国内溶剂回收工艺还不是很成熟,比如:回收溶剂的纯度问题,回收成本问题等都有待解决。

  整治VOCS,还是应该从源头抓起。新东方公司近年来一直专注于环保型油墨及环保型胶黏剂的开发和生产,并取得显著成果。目前,国家和各省市(如北京、广东)等地都在出台相关法规,并制定了整治VOCSS的计划和目标,对于这种越来越严格的管理,我觉得是必然的,也坚决支持。大型软包装企业可以选择溶剂回收设备、环保水墨、无溶剂复合等所有有益于控制VOCS排放的工艺,中小企业可以选择使用环保型油墨和胶黏剂,尽量减少排放。

  中节能林佳蓉:

  能够从根源控制好VOCs污染排放,这是非常好的措施,应该提倡,这也是良性发展的趋势。但是短期内,无溶剂生产还不能完全替代溶剂型生产,所以末端治理和源头控制需要同时抓。我公司是专业VOCs治理、溶剂回收设备制造的公司,致力于推进软包企业的清洁生产,从末端上减少VOCs的排放。软包装企业目前应该加快提高无溶剂生产技术。对现有溶剂生产设备进行末端治理,采用溶剂回收工艺,可对溶剂循环利用,减少排放,另外在现有生产设备上,可进行局部改进,减少进风量和排风量,严格控制上胶量,以减少溶剂的用量,最终达到减排目的。

  结语

  目前,软包装企业的生产现状仍然是以凹版溶剂型油墨印刷、干式复合为主,要发展到以水墨凹版或柔版印刷为主、以无溶剂复合或挤出复合为主的阶段,仍然还有一段时间。故而溶剂回收装置在目前仍然成为很多企业的选择,运营得好的,也的确收到了良好的经济和环保双重效益。无论是否投资溶剂回收装置,企业都在积极应用无溶剂复合工艺,水墨、水胶的应用也越来越多,可以说,软包装行业正在积极响应国家号召,向着绿色环保无污染的方向发展。随着工艺和技术的不断发展成熟,相信软包装业会成为真正长青的绿色行业,这也是我们所有软包装从业人员的责任和使命所在。

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