包装印刷VOCs废气处理——吸附浓缩-催化燃烧法

       在有机废气处理中，印刷行业的废气排放占据较大比例。包装印刷是印刷业的重要分支，全国4万余家，占全国印刷企业总数的43%左右。印刷过程中大量使用油墨和有机溶剂，属典型的，是产生光化学污染的主要原因之一。因此，对包装印刷业工艺过程产生的VOCs必须严格控制，并采取有效工艺进行治理。

包装印刷业VOCs的来源

 包装印刷行业VOCs可能的排放途径有：油墨调配过程溶剂挥发、印刷过程油墨溶剂挥发、烘干阶段、复合过程及设备清洗过程等。不同印刷工艺的VOCs来源和排放方式基本相同：主要来源于油墨、粘合剂、涂布液、润版液等含VOCs的物料的自然挥发和烘干挥发。据有关资料估算，包装印刷业VOCs排放总量超过200万吨。

 洗车水（清洗剂）：用于清洗油墨，处于即用状态的洗车水一般是90%以上的水喝洗车水原液配制的，洗车水原液的主要成分是有机溶剂35-55%、有机羧酸10-25%、乙醇30-40%及少量乳化剂等。这部分VOCs在使用过程中将全部挥发到空气中，由于洗车水用量较大，是胶印企业VOCs排放源之一。

 润版液：平版胶印的印版需要以润版液润湿，是非印纹部分具有抗油性。在胶印印刷过程中要用水配制润版液原液对印版进行润湿，在配制过程中需要添加乙醇或异丙醇，产生微量的VOCs排放。

 胶黏剂：胶黏剂主要用于印后加工整理阶段把印刷品连接起来。一般而言，胶黏剂所含的VOCs来源包括：塑料彩印软包装复合工序用的胶黏剂和包装制品夹层用的胶黏剂所含的聚氨酯、异氰酸酯、乙酸乙酯等。胶黏剂又可分为水性和溶剂型，水性胶黏剂所产生的VOCs排放较少。

吸附-催化燃烧技术治理VOCs废气技术概述

 吸附-催化燃烧技术是传统的有机废气治理技术，也是目前最广泛的VOCs治理技术，适用于处理常温、中低浓度且风量大含挥发性有机物的废气，主要包括一些有机溶剂如苯类、酮类、醚类、烷烃等，适用于各类印刷工艺和使用溶剂型胶黏剂的复合工艺。

吸附浓缩-催化燃烧法原理

 吸附浓缩-催化燃烧法原理最常用的设计采用活性炭为吸附剂，在一定温度和压力下，具有大比表面积的蜂窝状活性炭与有机废气接触时，利用活性炭的多孔性和空隙表面的张力将废气吸附，有机废气富积到活性炭的细孔后再进行后续处理，当活性炭吸附饱和后再用热空气脱附再生，脱附出浓缩的有机物被送往催化燃烧床进行催化燃烧，有机物被转化为无害的CO2和H2O，燃烧后的热废气通过热交换器加热冷空气，热交换后降温的气体部分排放，部分用于活性炭的再生，达到节能和废热利用的目的，且无二次污染。吸附剂的选择应当满足比表面积和孔隙率大，吸附能力强，具有一定颗粒度、较好的机械强度、化学稳定性和热稳定性等要求，一般可选用蜂窝活性炭和活性炭纤维共装，以减少系统阻力，增大吸附容量。

装置工艺设计及技术性能

 活性炭吸附-脱附净化装置根据吸附和催化燃烧两个原理来设计，这种处理系统组合紧凑，该设备吸附-脱附-催化燃烧于一体，整个系统实现了净化过程闭环操作，采用双气路连续工作，一个催化燃烧室，两个吸附床交替使用。整套装置由预滤器、吸附床、催化燃烧床、阻燃器、相关的风机、阀门等组成。

 工艺过程：先采用活性炭吸附有机废气，当快达到饱和时停止吸附，然后用热空气将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生，脱附下来的被浓缩的有机物（浓度较原来提高几十倍）送往催化燃烧室催化燃烧成二氧化碳及水蒸气排出。当有机废气浓度达到2000mg/m3以上时，有机废气在催化床不用外加热自燃，燃烧尾气部分排入大气，部分被送往吸附床，用于活性炭再生。这样可以满足燃烧和吸附所需的热能，达到节能的目的。再生后的活性炭可以进行下次吸附；在脱附时，净化操作可用另一个吸附床进行，既适于连续操作，也适于间歇操作。

 技术性能：吸附浓缩-催化燃烧法该方法适宜处理温度为0-45℃，单套装置适用气体流量范围为10000-180000m3/h，VOCs浓度范围为100-2000mg/m3。根据有关对已运行的有机废气治理工程运行情况的测试分析，采用吸附浓缩-催化燃烧工艺处理低浓度大风量的有机废气工程中的各项数据监测，得出其最佳条件为：吸附时间18h，空床气速08m/s，吸附容量1.9%，解吸温度100-120℃，解吸时间4h。

工艺优势：

 1.吸附净化效率达90%以上，催化净化效率达97%以上，净化效率高，无二次污染；

 2.起燃温度低。废气在通过催化剂床层时，能在较低温度下迅速完成氧化分解，与直接燃烧法相比（其起始温度为600-800℃），能耗要小得多，甚至在有些情况下，达到起燃温度后，无需外界供热；

 3.性能稳定、结构简单，设备占地面积小，重量轻，极适用于大风量下使用，吸附有机废气的活性炭床，用催化燃烧后的废气进行脱附再生，脱附后的气体再送催化燃烧室进行净化，不需外部能量，节能效果显著。

吸附浓缩-催化燃烧法设施建设要求

 吸附-催化燃烧法治理设施的风量按照最大废气排放量的120%进行设计，治理效率达到90%以上，排气筒的设计应满足《烟囱设计规范》（GB 50051-2013）中相关规定。治理设施安全措施应符合《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》（HJ 2027-2013）中官员安全措施的规定。VOCS吸附阶段吸附剂可选用活性炭或其他吸附材料，浓缩后废气的混合爆炸极限应低于废气中最易爆组分爆炸极限下限的25%。进入催化燃烧装置前，废气中颗粒物含量高于10mg/m3时，应采用过滤等方式进行预处理。催化剂的工作温度应低于700℃，并不能承受900℃短时间高温冲击。设计工况下催化剂使用寿命应大于8500h，蓄热式催化燃烧装置中蓄热体的使用寿命应大于24000h。催化燃烧装置的设计空速宜大于10000h-1，当不应高于40000h-1.催化燃烧装置的压力损失应低于2kPa。燃烧过程产生的热量应进行回收，热能回收效率不得低于35%。

 综上所述，为了有效治理印刷行业中VOCS排放，企业必须规范环保审批，加强日常管理，相关政府机构引导印刷行业进行生产技术的革新，从源头上控制印刷过程中挥发性有机物产生，既要督促企业进行有机废气处理，还要对企业在污染治理方面给予政策支持。

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