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一文了解凹印軟包裝行業VOCs治理政策、技術、現狀
來源：科柏盛環保 發布時間：2020-11-24
2019年凹印軟包裝行業在巨大的市場壓力和環保壓力下，仍取得了較好的發展，存量整合、兩極分化仍然是其發展的主旋律。這一年來，*有關部門在VOCs管控等方面出臺了一系列方案、標準、政策等，凹印軟包裝行業的VOCs減排技術取得了較大進展。
VOCs減排技術現狀
1.階段性成果
在強大的環保壓力下，企業的環保意識和社會責任感有了普遍的提高。業內絕大部分企業都安裝了VOCs治理環保裝置，解決了環保設施從無到有的問題。凹印軟包裝行業VOCs治理的技術路線逐漸明確，各種VOCs減排技術的適應性和優缺點逐步明朗，并且開始從“環保設施從無到有”的初級階段向“達標排放、經濟適用”的完善發展階段過渡。
（1）無溶劑復合技術、水性膠復合技術大面積快速推廣，增速前所未有，成為源頭減排*選技術。
（2）末端治理全面展開，回收和銷毀兩大類技術均有應用，目前減風增濃+RTO成為主流技術。
（3）無組織排放管控技術不斷成熟，車間合理布局、優化氣流組織、逸散科學捕集等控制技術措施正在一些大型企業得到應用。
（4）印刷源頭削減與替代問題成為技術攻關重點，水性油墨、水醇油墨、UV、EB等低（無）VOCs油墨印刷技術均取得重大進展。
2.存在問題
（1）源頭替代及控制力度不足。
（2）無組織排放問題突出。
（3）末端治污設施簡易低效。VOCs末端治理技術百花齊放、亂象叢生，增加了企業選擇的難度， 治污設施建設質量良莠不齊，應付治理、無效治理等現象突出。軟包裝行業中，投資并有效運行VOCs焚燒、回收等高效VOCs治理裝置的企業占比較小，而大多數企業（部分地區甚至達90%以上）采用低溫等離子、光催化、光氧化等低效技術，治污效果差。一些企業由于設計不規范、系統不匹配等原因，即使選擇了高效治理技術，也未取得預期的治污效果。
（4）運行管理不規范。VOCs治理需要全面加強過程管控，實施精細化管理。一些企業采用活性炭吸附工藝，但長期不更換吸附材料。
（5）監測監控不到位。我國VOCs監測工作尚處于起步階段，企業自行監測質量普遍不高，點位設置不合理、采樣方式不規范、監測時段代表性不強等問題突出。
政策環境變化
1.2019年6月26日，生態環境部發布了《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》（環大氣[2019]53號）。該方案在對前期的VOCs治理工作進行總結的基礎上，提出了針對不同工況、不同重點行業的VOCs實用治理技術，并對不同技術的適用范圍進行了界定，對今后重點行業的VOCs末端治理工作具有重要的指導意義。
該方案明確了六大重點行業VOCs治理任務，并對京津冀及周邊、長三角和汾渭平原三大重點區域提出了更為嚴格的治理要求。同時《方案》明確要求塑料軟包裝印刷企業推廣使用水醇性油墨、單一組分溶劑油墨，無溶劑復合技術、共擠出復合技術等，鼓勵使用水性油墨、輻射固化油墨、紫外光固化光油、低（無）揮發和高沸點的清潔劑等。
2.2019年5月24日，生態環境部發布《揮發性有機物無組織排放控制標準》（GB37822-2019）。
3.《印刷工業污染防治可行技術指南》已通過評審，*標準 《印刷工業揮發性有機物排放標準》正在制訂中。
方案要求各地應根據《關于加強重污染天氣應對夯實應急減排措施的指導意見》，指導工業企業制定“一廠一策”實施方案
4.2019年10月11日，生態環境部印發《京津冀及周邊地區2019-2020年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》，方案要求各地應根據《關于加強重污染天氣應對夯實應急減排措施的指導意見》，嚴格按照Ⅲ級、Ⅱ級、Ⅰ級應急響應，指導工業企業制定“一廠一策”實施方案，明確不同應急等級條件下停產的生產線、工藝環節和各類減排措施的關鍵性指標，細化各減排工序責任人及聯系方式等。同時，實施差異化應急管理。
VOCs減排技術進展
近年來，凹印軟包裝行業不論是源頭削減、過程控制還是末端治理均取得了明顯的進步。
1.源頭削減與水墨（水醇油墨）應用
從源頭上減少溶劑的使用量或者僅使用有利于末端治理的溶劑，從長遠來講是實現行業VOCs減排的根本解決措施。在復合環節，擠出復合、無溶劑復合、水性復合、膠干式復合都是已經成熟的技術。在印刷環節，單一溶劑油墨、水性油墨及水醇油墨、UV塑料凹印、EB塑料膠印等前沿技術開始得到應用。
水性油墨和水醇油墨凹印技術是當前軟包裝領域的熱點之一，采用水墨從源頭治理VOCs是*理想的方法。目前國內已有十幾家油墨企業研制成功水性油墨或水醇油墨并投放市場；國內所有的一線凹印機生產企業和部分二線凹印機生產企業都相繼推出了適應水性油墨的凹印機——水墨印刷機；凹印制版企業也相應推出適應水墨的淺版。因此，水墨、水墨凹印機、水墨淺版及耗材等水性油墨應用產業鏈已成雛形。
目前行業里已初步解決了水墨的初干、徹干問題，油墨對基材的潤濕、體系對顏料的分散問題，適應淺版印刷的遮蓋力問題。近期又初步解決了附著牢度和干燥問題，這些突破將塑料軟包裝水墨印刷技術又向前推進了一步。
總體來說，水性油墨在市場的應用雷聲大、雨點小，對傳統溶劑墨的替代率很低。應用企業很大程度上是將其作為一種技術儲備，小批量試用的企業較多，真正大批量應用的較少。印刷適應性、復合適應性、對BOPP、BOPET、BOPA等基材的適應性等方面都有待進一步的完善。無論如何，水性油墨的成功試用和使用，是一個良好的開端，需要油墨制造商、凹印機制造商、凹印軟包裝企業不斷努力使之成熟。
目前，應用于塑料表印、紙張凹印等的水性墨產品已較成熟，但應用比例不大，在復合軟包裝領域也已經有一些企業開始水醇油墨的工業化應用。
2.過程控制和無組織排放管控
過程控制和無組織排放管控即從印刷和復合加工過程中通過改進烘干的效率和生產現場管理等措施達到VOCs減排目的。目前，減風增濃和無組織排放管控技術已經逐步成熟。
過程控制主要措施是對印刷復合設備進行技術革新，使生產排放的VOCs尾氣的風量減小、濃度提高，同時增加熱能利用等。在油墨、膠粘劑調配、運送、印刷干燥、洗版擦版、貯存等過程采取有效措施，減少無組織排放。例如，印刷設備增加LEL裝置、部分區域軟封閉、半封閉墨槽及油墨槽加蓋、全封閉擋墨裝置及推行清潔生產等。
3.末端治理-系統工程
凹印軟包裝行業的廢氣排放為中等濃度、大風量，且隨著工況變化而變化。
末端治理技術如吸附回收技術、燃燒技術等本身是比較成熟的，但在與凹印軟包裝行業的“無縫對接”上，需要做許多細致艱苦的工作。末端治理技術在軟包裝行業有很多成功的案例，也有不少失敗的案例。因此，企業應該因情制宜、統籌考慮，精心選擇適合本企業條件的治理技術方案，不應盲目效仿。
末端治理技術目前主要有兩個方向：一個方向是回收，包括吸收法、吸附法及冷凝法等。另外一個方向是銷毀，包括燃燒法、光催化法、等離子法及生物法等。近兩年，通過RTO燃燒法進行軟包裝行業VOCs治理成為主流方法。
（1）回收法
回收法是通過物理的方法，改變溫度、壓力，或采用選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來收集分離有機氣相污染物，主要技術有吸附、吸收、冷凝及膜分離技術。回收的揮發性有機物可以直接或經過簡單純化后返回工藝過程再利用，以減少原料的消耗，或者用于有機溶劑質量要求較低的生產工藝，或者集中進行分離提純。
在凹印工序中，已經有一些大型企業采用回收法，取得了良好的的應用效果。但回收法投資較大，比較適合擁有多條生產線的大型企業。
（2）燃燒法
燃燒法的主要技術分為直接燃燒法、蓄熱式燃燒RTO、催化蓄熱燃燒RCO等。目前燃燒法應用較為成熟，有機廢氣經過燃燒后產生的熱能可以直接回收，按需要輸出熱能，實現廢氣治理的同時可以取代燃氣鍋爐作為供熱設備。在我國，應用RTO燃燒法治理VOCs的印刷企業相對較多。
對中小企業來說，燃燒法投資依然比較大。一些企業已經研發出了小型燃燒裝置并開始應用，但實際效果還有待實踐和時間驗證。
（3）低溫等離子體、光催化、光氧化等技術的應用
該類技術在《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》中被列為低效治理技術之列。近年來，很多地市都提出了要求限期短期快速治理，迫于形勢、資金以及技術和市場的壓力，一些凹印企業倉促選擇了等離子、光催化、光解等投資較小的臨時過渡措施，效果并不理想。同時，有專家認為，近年來工業城鎮造成臭氧超標的其中因素就是濫用等離子體和產生臭氧的UV光催化氧化設備。目前，已有多地環保部門叫停了單一采用等離子等技術治理VOCs。
任何技術的完善都需要一個發展過程。目前國內很多企業和研究機構在進行低溫等離子體等技術的深化研究工作，包括與其他技術的協同凈化技術的研究開發，如低溫等離子體+催化技術、低溫等離子體+生物技術等。該類技術的應用還具有一定的提升空間。
（4）生物法
生物法具有設備簡單，投資及運行費用較低，無二次污染等優點，近年來在有機廢氣凈化領域的研究進展很快，適用范圍不斷拓寬。隨著各種生物菌劑和新的生物填料的開發，其不斷地取得突破，逐步拓展到醇類、酯類等多種類型的有機物的凈化。但由于生物菌種對有機物的降解具有專一性，只適合易生物降解的有機物的凈化，普適性較差。
生物法本身是一種綠色環保的凈化技術，在國外的VOCs治理領域深受青睞。從長遠來看，生物凈化技術將會得到更快的發展和更多的應用。
目前，部分企業開始使用生物法對水醇油墨印刷廢氣進行生化處理，取得了較好的效果。隨著水醇油墨的工業化應用，與醇水油墨配套的末端治理設備將成為重要的研發領域。
VOCs減排技術現狀
1.階段性成果
在強大的環保壓力下，企業的環保意識和社會責任感有了普遍的提高。業內絕大部分企業都安裝了VOCs治理環保裝置，解決了環保設施從無到有的問題。凹印軟包裝行業VOCs治理的技術路線逐漸明確，各種VOCs減排技術的適應性和優缺點逐步明朗，并且開始從“環保設施從無到有”的初級階段向“達標排放、經濟適用”的完善發展階段過渡。
（1）無溶劑復合技術、水性膠復合技術大面積快速推廣，增速前所未有，成為源頭減排*選技術。
（2）末端治理全面展開，回收和銷毀兩大類技術均有應用，目前減風增濃+RTO成為主流技術。
（3）無組織排放管控技術不斷成熟，車間合理布局、優化氣流組織、逸散科學捕集等控制技術措施正在一些大型企業得到應用。
（4）印刷源頭削減與替代問題成為技術攻關重點，水性油墨、水醇油墨、UV、EB等低（無）VOCs油墨印刷技術均取得重大進展。
2.存在問題
（1）源頭替代及控制力度不足。
（2）無組織排放問題突出。
（3）末端治污設施簡易低效。VOCs末端治理技術百花齊放、亂象叢生，增加了企業選擇的難度， 治污設施建設質量良莠不齊，應付治理、無效治理等現象突出。軟包裝行業中，投資并有效運行VOCs焚燒、回收等高效VOCs治理裝置的企業占比較小，而大多數企業（部分地區甚至達90%以上）采用低溫等離子、光催化、光氧化等低效技術，治污效果差。一些企業由于設計不規范、系統不匹配等原因，即使選擇了高效治理技術，也未取得預期的治污效果。
（4）運行管理不規范。VOCs治理需要全面加強過程管控，實施精細化管理。一些企業采用活性炭吸附工藝，但長期不更換吸附材料。
（5）監測監控不到位。我國VOCs監測工作尚處于起步階段，企業自行監測質量普遍不高，點位設置不合理、采樣方式不規范、監測時段代表性不強等問題突出。
政策環境變化
1.2019年6月26日，生態環境部發布了《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》（環大氣[2019]53號）。該方案在對前期的VOCs治理工作進行總結的基礎上，提出了針對不同工況、不同重點行業的VOCs實用治理技術，并對不同技術的適用范圍進行了界定，對今后重點行業的VOCs末端治理工作具有重要的指導意義。
該方案明確了六大重點行業VOCs治理任務，并對京津冀及周邊、長三角和汾渭平原三大重點區域提出了更為嚴格的治理要求。同時《方案》明確要求塑料軟包裝印刷企業推廣使用水醇性油墨、單一組分溶劑油墨，無溶劑復合技術、共擠出復合技術等，鼓勵使用水性油墨、輻射固化油墨、紫外光固化光油、低（無）揮發和高沸點的清潔劑等。
2.2019年5月24日，生態環境部發布《揮發性有機物無組織排放控制標準》（GB37822-2019）。
3.《印刷工業污染防治可行技術指南》已通過評審，*標準 《印刷工業揮發性有機物排放標準》正在制訂中。
方案要求各地應根據《關于加強重污染天氣應對夯實應急減排措施的指導意見》，指導工業企業制定“一廠一策”實施方案
4.2019年10月11日，生態環境部印發《京津冀及周邊地區2019-2020年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》，方案要求各地應根據《關于加強重污染天氣應對夯實應急減排措施的指導意見》，嚴格按照Ⅲ級、Ⅱ級、Ⅰ級應急響應，指導工業企業制定“一廠一策”實施方案，明確不同應急等級條件下停產的生產線、工藝環節和各類減排措施的關鍵性指標，細化各減排工序責任人及聯系方式等。同時，實施差異化應急管理。
VOCs減排技術進展
近年來，凹印軟包裝行業不論是源頭削減、過程控制還是末端治理均取得了明顯的進步。
1.源頭削減與水墨（水醇油墨）應用
從源頭上減少溶劑的使用量或者僅使用有利于末端治理的溶劑，從長遠來講是實現行業VOCs減排的根本解決措施。在復合環節，擠出復合、無溶劑復合、水性復合、膠干式復合都是已經成熟的技術。在印刷環節，單一溶劑油墨、水性油墨及水醇油墨、UV塑料凹印、EB塑料膠印等前沿技術開始得到應用。
水性油墨和水醇油墨凹印技術是當前軟包裝領域的熱點之一，采用水墨從源頭治理VOCs是*理想的方法。目前國內已有十幾家油墨企業研制成功水性油墨或水醇油墨并投放市場；國內所有的一線凹印機生產企業和部分二線凹印機生產企業都相繼推出了適應水性油墨的凹印機——水墨印刷機；凹印制版企業也相應推出適應水墨的淺版。因此，水墨、水墨凹印機、水墨淺版及耗材等水性油墨應用產業鏈已成雛形。
目前行業里已初步解決了水墨的初干、徹干問題，油墨對基材的潤濕、體系對顏料的分散問題，適應淺版印刷的遮蓋力問題。近期又初步解決了附著牢度和干燥問題，這些突破將塑料軟包裝水墨印刷技術又向前推進了一步。
總體來說，水性油墨在市場的應用雷聲大、雨點小，對傳統溶劑墨的替代率很低。應用企業很大程度上是將其作為一種技術儲備，小批量試用的企業較多，真正大批量應用的較少。印刷適應性、復合適應性、對BOPP、BOPET、BOPA等基材的適應性等方面都有待進一步的完善。無論如何，水性油墨的成功試用和使用，是一個良好的開端，需要油墨制造商、凹印機制造商、凹印軟包裝企業不斷努力使之成熟。
目前，應用于塑料表印、紙張凹印等的水性墨產品已較成熟，但應用比例不大，在復合軟包裝領域也已經有一些企業開始水醇油墨的工業化應用。
2.過程控制和無組織排放管控
過程控制和無組織排放管控即從印刷和復合加工過程中通過改進烘干的效率和生產現場管理等措施達到VOCs減排目的。目前，減風增濃和無組織排放管控技術已經逐步成熟。
過程控制主要措施是對印刷復合設備進行技術革新，使生產排放的VOCs尾氣的風量減小、濃度提高，同時增加熱能利用等。在油墨、膠粘劑調配、運送、印刷干燥、洗版擦版、貯存等過程采取有效措施，減少無組織排放。例如，印刷設備增加LEL裝置、部分區域軟封閉、半封閉墨槽及油墨槽加蓋、全封閉擋墨裝置及推行清潔生產等。
3.末端治理-系統工程
凹印軟包裝行業的廢氣排放為中等濃度、大風量，且隨著工況變化而變化。
末端治理技術如吸附回收技術、燃燒技術等本身是比較成熟的，但在與凹印軟包裝行業的“無縫對接”上，需要做許多細致艱苦的工作。末端治理技術在軟包裝行業有很多成功的案例，也有不少失敗的案例。因此，企業應該因情制宜、統籌考慮，精心選擇適合本企業條件的治理技術方案，不應盲目效仿。
末端治理技術目前主要有兩個方向：一個方向是回收，包括吸收法、吸附法及冷凝法等。另外一個方向是銷毀，包括燃燒法、光催化法、等離子法及生物法等。近兩年，通過RTO燃燒法進行軟包裝行業VOCs治理成為主流方法。
（1）回收法
回收法是通過物理的方法，改變溫度、壓力，或采用選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來收集分離有機氣相污染物，主要技術有吸附、吸收、冷凝及膜分離技術。回收的揮發性有機物可以直接或經過簡單純化后返回工藝過程再利用，以減少原料的消耗，或者用于有機溶劑質量要求較低的生產工藝，或者集中進行分離提純。
在凹印工序中，已經有一些大型企業采用回收法，取得了良好的的應用效果。但回收法投資較大，比較適合擁有多條生產線的大型企業。
（2）燃燒法
燃燒法的主要技術分為直接燃燒法、蓄熱式燃燒RTO、催化蓄熱燃燒RCO等。目前燃燒法應用較為成熟，有機廢氣經過燃燒后產生的熱能可以直接回收，按需要輸出熱能，實現廢氣治理的同時可以取代燃氣鍋爐作為供熱設備。在我國，應用RTO燃燒法治理VOCs的印刷企業相對較多。
對中小企業來說，燃燒法投資依然比較大。一些企業已經研發出了小型燃燒裝置并開始應用，但實際效果還有待實踐和時間驗證。
（3）低溫等離子體、光催化、光氧化等技術的應用
該類技術在《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》中被列為低效治理技術之列。近年來，很多地市都提出了要求限期短期快速治理，迫于形勢、資金以及技術和市場的壓力，一些凹印企業倉促選擇了等離子、光催化、光解等投資較小的臨時過渡措施，效果并不理想。同時，有專家認為，近年來工業城鎮造成臭氧超標的其中因素就是濫用等離子體和產生臭氧的UV光催化氧化設備。目前，已有多地環保部門叫停了單一采用等離子等技術治理VOCs。
任何技術的完善都需要一個發展過程。目前國內很多企業和研究機構在進行低溫等離子體等技術的深化研究工作，包括與其他技術的協同凈化技術的研究開發，如低溫等離子體+催化技術、低溫等離子體+生物技術等。該類技術的應用還具有一定的提升空間。
（4）生物法
生物法具有設備簡單，投資及運行費用較低，無二次污染等優點，近年來在有機廢氣凈化領域的研究進展很快，適用范圍不斷拓寬。隨著各種生物菌劑和新的生物填料的開發，其不斷地取得突破，逐步拓展到醇類、酯類等多種類型的有機物的凈化。但由于生物菌種對有機物的降解具有專一性，只適合易生物降解的有機物的凈化，普適性較差。
生物法本身是一種綠色環保的凈化技術，在國外的VOCs治理領域深受青睞。從長遠來看，生物凈化技術將會得到更快的發展和更多的應用。
目前，部分企業開始使用生物法對水醇油墨印刷廢氣進行生化處理，取得了較好的效果。隨著水醇油墨的工業化應用，與醇水油墨配套的末端治理設備將成為重要的研發領域。
