（环境工程专业论文）印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 挥发性有机化合物( v o c ) 是一类气态污染物，大量工业有机废气排入大气，必然使 大气环境质量下降，给人体健康带来严重危害，给国民经济造成巨大损失。其中对于低 浓度v o c 废气的控制尤为困难。在塑料彩印行业，各种稀释剂的大量使用，产生工业 有机废气，造成对环境的污染，是当前印染行业环保亟待解决的问题。 本文以大连大富塑料彩印有限公司为研究背景，对其在生产过程中产生的有机废气 进行监测，结果表明，有机废气主要成分是甲苯和乙酸乙酯，甲苯的排放浓度和排放速 率均有超标，已经对周围环境造成了一定程度的污染，因此，迫切需要进行治理。 v o c 的控制可以从多种途径实现，最经济的方法是通过清洁生产的途径减少v o c 的 使用和散发。但清洁生产的路还很长，末端治理技术仍然是必不可少的一种手段。本文 介绍了在工程实际中应用的各种有机废气治理技术，并对各技术进行了比较，综合考虑 原料消耗、能耗、投资、处理成本等，在此基础上，选择活性炭纤维吸附一冷凝回收工 艺做为本项目有机废气的处理方法。并完成了治理方案的工艺设计，进行了投资及成本 分析，采用该方法能够有效治理v o c 废气，同时满足经济上的要求。 关键词；挥发性有机化合物( v 0 0 ) ；废气处理；工艺设计；活性炭吸附法 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 r e s e a r c ho nv o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n dc o n t r o li nt h ep r i n t i n g i n d u s t r i a l a b s tr a o t v o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d0 1 0 0i sak i n do fg a s e o a sp o l l u t a n t ，t h em a s s i v ei n d u s t r y o r g a n i cw a s t eg a s e sw h i c hh u r th u m a nb o d ym u c hd i s p e r s ei n t ot h ea t m o s p h e r e ，c a u s i n g t h e a t m o s p h e r i cq u a l i t yw o r s ei n e v i t a b l y ，a n dt h en a t i o n a le c o n o m yl o s e sl o t e s p e c i a l l yi t i s m o r ed i 伍c u l tt oc o n t r o lt h el o wd e n s i t yv o c i nt h ep l a s t i cc o l o rp n n t i n gi n d u s t r i a l 。t h eu s e o f d i l u e n tp r o d u c c st h ei n d u s t r i a lo r g a n i cw a s t eg a s e s c a u s i n gp o l l u t i o nt oe n v i r o n m e n t , s oi t i st h em a i np r o b l e mw h i c hn e e d st ob er e s o l v e d o u rr e s e a r c hb a s e do nd a l i a nd a f up l a s t i cc o l o rp r i n t i n gl i m i t e dc o m p a l l y ，a n d m o n i t o r e dt h eo r g a n i cw a s t eg a s c sw h i c hp r o d u c e di nt h ep r o d u c t i o np r o c e s s t h er e s u l t i n d i c a t e dt h a tt h eo r g a n i cw a s t eg a s e s 陀他m a i n l yt o l u e n ea n de t h y la c e t a t e t h ee m i s s i o n d e n s i t ya n dr a t eo f t o l u e n eb o t i le ) 【c e e d e dt h es t a n d a r dl e v e l a n di th a sc a u s e dt h ep o l l u t i o nt o t h ee n v i r o n m e n t ，t h e r e f o r e ，u r g e n t l yw en e e dt oc o n t r o li t t h e r ea r em a n ym e t h o d st oc o n l x o lv o c ，a n do n eo ft h em o s te c o n o m i c a li st or e d u c e t h eu s ea n de m i s s i o no fv o cb yt h ec l e a np r o d u c t i o n b u tt h ec l e a np r o d u c t i o ns t i l ln e e d sa l o n gw a yt og o ，8 0t h et e r m i n a lc o n t r o li st h ee s s e n t i a lm e t h o d t h i sa r t i c l ei n e r o d u e e dm a n y k i n d so f t e c h n o l o g yi nw a s t eg a sc o n t r o li np r o j e c t s , c o n s i d e r i n gt h ec o n s u m p t i o no f m a t e r i a l ， t h ee n e r g yc o n s u m p t i o n , t h ei n v e s t m e n ta n dt h ec o s t ，a n da c t i v a t e dc h a r c o a lf i b e ra d s o r p t i o n c o n d e n s a t i o nr e c y c l i n gc r a f tw a sc h o s e nf o rt h i si t e m t h et e c h n o l o g yd e s i g no fc o n t r o lw a s c o m p l e t e d , a n dt h ei n v e s t m e n ta n dt h ec o s tw a sa n a l y s e d t h i sm e t h o dw a sa b l et oc o n t r o l v o c e f f e c t i v e l y ，a n di ts a t i s f i e dt h ee c o n o m i c a lr e q u e s ts i m u l t a n e o u s l y k e yw o r d s ：v o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d w o o = w a s t eg a sc o n t r o l = t e c h n o l o g yd e s i g n = a c t i v a t e dc h a r c o a la d s o r p t i o n 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名： 新嘛毛。i a 8 大连理t 大学硕十研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，唰意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电了 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：茏邋作者签名：熬煎 导师签名盗魁堑 边g 年监月鼻日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 绪论 1 1 选题背景及研究意义 1 1 选题背景 大气污染是我国目前最突出的环境问题之一，工业废气是大气污染物的重要来源， 其中最难处理的就是有机废气。随着煤焦油工业及石油化工工业的迅速发展，挥发性有 机化合物( 英文名：v o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d s ，简称v o c ) 的污染控制问题愈来愈引 起世人关注。大量工业有机废气排入大气，必然使大气环境质量下降，给人体健康带来 严重危害，给国民经济造成巨大损失。 挥发性有机化合物是指在常温下饱和蒸气压大于7 0 p a ，裳压下沸点在2 6 0 ( 2 以内的 有机化合物i l 】。是石油化工、制药、印刷、制鞋、喷漆等行业排放的最常见的污染物， 在常温下它们的蒸发速率大、易挥发，其危害正在被人们逐渐认识。随着工业的发展和 人们生活水平的提高，v o c 的排放量与日俱增，并具有范围广、排放量大等特点。 当前随着人们对生存环境要求的逐渐提高，对包装印刷环保的要求也越来越高，包 装印刷企业生产过程中产生的有机废气的净化处理越来越引起重视，已经成为大气污染 控制的一个方面。 包装印刷是包装装演最基本、最重要的一项加工工艺，也是以满足包装要求为目的 的印刷，是指在包装材料、包装容器上印刷各种图文的总称 2 1 。由于不同的包装印刷技 术具有不同的特色和适应范围，因此目前的包装印刷技术包括了凸印、胶印、凹印、柔 印、丝印技术及多种印后加工技术，各种印刷技术所占的比例大致是胶印为4 2 ，凸印 为2 9 ，凹印占1 9 0 , 6 ，柔印占3 0 , 6 ，其它印刷占7 1 3 1 ，它们在包装印刷领域相互补充、 共同发展。本课题所研究的大连大富塑料彩印有限公司，其包装印刷技术采用的是凹印 技术，是国内第一家全套引进国外先进凹印技术装备的彩印公司。 印刷油墨是包装印刷行业消耗量居第二位的材料，也是影响包装印刷技术环境性能 的主要因素。包装印刷技术的环境性能的好坏，关键取决于这种技术所使用油墨材料的 环境性能。在凹印油墨中挥发性有机溶剂几乎占到凹印油墨成分的5 0 。其中二甲苯、 甲苯、乙酸乙酯、丁酮等低沸点、高挥发性的溶剂含有的芳香烃既有毒又可燃，是环境 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 污染的主要因素。凹印印刷过程中大量使用溶剂，是造成凹印塑料包装业溶剂污染的重 要原因。由凹印机和复合机废气排放系统排放含溶剂的废气造成了对环境的污染，同时 溶剂在使用过程中的挥发也进一步加剧了对空气的污染和生产安全问题。凹印速度极 高，必须使用挥发性极强的快高油墨，还需要靠电力或红外线加热进行外部干燥( 凹印 有干燥工序) 才能满足印刷要求，因此废气排放量大，使凹印在所有印刷工艺的环保问 题中尤为突出1 4 1 。 解决油墨使用过程中对环境的污染问题，是目前最为迫切的课题。许多发达国家都 制定了严格的法规，建立了强有力的管制与监测机构，并不断地研究开发各种各样的有 效解决方法，如使用环保材料、抑制和回收有害污染物的排放等。 v o c 的控制可以从多种途径实现，最经济的方法是通过清洁生产的途径减少v o c 的使用和散发。但对于一些工艺过程和生产而言，清洁生产的路还很长，不可避免的还 会有大量v o c 被排放，末端治理技术仍然是必不可少的一种手段。同样在这些治理技 术中也存在清洁工艺和污染工艺之分。在选择和应用回收处理技术时，必须根据废气中 有机溶剂的物理和化学性质，排放废气的现场情况，使用溶剂厂方的条件( 如位置、公 用工程等) 以及经济基础等因素来考虑。 大连大富塑料彩印有限公司在生产过程中产生的有机废气主要成分是甲苯和乙酸 乙酯，监测结果表明，甲苯的排放浓度和排放速率均有超标，已经对周围环境造成了一 定程度的污染，因此，寻求一种经济、有效的处理方法已是刻不容缓。 目前对于有机废气的净化处理国内外已有吸收、吸附、催化燃烧等成功的方法，生 物法、膜分离法已有实际应用，光催化氧化法、等离子法等方法也处于研究开发状态， 这些都为本课题的研究提供了理论依据。对包装印刷行业排放的有机废气的处理，也有 实际的经验可供借鉴。 1 1 2 研究意义 目前包装印刷行业常用的有机废气的处理方法都存在着诸多问题有待解决，使其应 用受到限制。而且完全针对甲苯和乙酸乙酯进行废气治理的方法还未有具体工程实例的 介绍，希望通过本课题的研究能够从根本上解决大连大富公司v o c 废气超标排放问题， 大连理工大学专业学位硕士学位论文 有利于公司员工及周围居民的身心健康；同时能够对包装印刷行业的废气治理研究起到 推动作用。 1 2v o c 污染状况及危害 油墨材料对环境的污染最主要的因素是能够挥发的有机溶剂。印刷油墨工业是有机 溶剂消耗量很大的工业之一，仅在欧洲每年就要消耗1 7 万t 有机溶剂1 5 1 。目前在我国印 刷行业中大量使用的溶剂型油墨，含有5 0 6 0 的挥发性组分，如果加上调油墨粘度 所需的稀释剂( 主要是甲苯、乙酸乙酯及少量丁酮) ，那么在印品干燥时，油墨所散发 出来的挥发性组分的总含量为7 0 8 0 。这些有机溶剂所挥发的气体，通过呼吸进入 工人的体内，对人体的健康造成损害，对环境也造成很大的危害。因此，对包装印刷企 业生产车间排出的v o c 废气必须进行严格控制，并采取有效的净化工艺进行治理。很 多国家都对油墨中掺加的溶剂用量作了限制性规定，如美国规定油墨中有机溶剂不得超 过2 5 1 6 1 。 v o c 能迅速经由肺部被人体吸收，且大多数v o c 具有极高的亲脂性，很容易通过 细胞膜存在于中枢神经系统内，这种作用几乎是瞬时完成的【7 l 。尽管由于v o c 的种类、 吸入量和吸入时间的不同，对人体的影响有所不同，但一般都会对中枢神经产生较强的 抑制和麻醉作用，这时将会出现类似酒后的困倦感和嗜睡感，进一步吸入则会使意识模 糊；此外还有头痛、头晕、耳鸣、颜面潮红或苍白，恶心、呕吐以至肌肉痉挛等全身症 状1 3 1 。 苯类化合物会损害人的中枢神经系统和免疫功能，易引起头痛、疲劳、注意力不集 中和记忆力下降等症状1 9 l 。如苯是一种常用的溶剂，它既可以被皮肤所吸收，也可以被 人体吸入，造成急性和慢性中毒，但是大多数中毒都是由于吸入人体内而造成的。其被 摄入人体后会危及血液和造血器官，严重时有出血症状或感染败血症。苯在生物体内能 逐步氧化成苯酚，诱发肝功能异常，阻止骨骼的生长，发生再生障碍性贫血。苯蒸汽浓 度高时( 空气中含量2 ) 会导致致死性的急性中毒。所以，美国政府工业卫生师协会 ( a c g i h ) 将苯列为可疑潜在致癌物质。苯、甲苯和二甲苯这类污染物影响中枢神经， 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 甲苯和二甲苯对皮肤和粘膜刺激性大，对丰中经系统损伤比苯更强，长期接触有引起膀肌 癌的可能l i 。乙酸乙酯对眼、鼻、咽喉有刺激作用。高浓度吸入可引起进行性麻醉作用， 急性肺水肿，肝、肾损害。持续大量吸入，可致呼吸麻痹。长期接触乙酸乙酯可致角膜 混浊、继发性贫血、白细胞增多等。卤代烃类物质能引起神经衰弱征候群及血小板减少、 肝功能下降、肝脾肿大等病变，还可能导致癌症。c f c 类物质( 主要是氟氯烃，如氟利 昂、氟氯甲烷等) 对大气臭氧层有破坏作用。所有这些促使世界各国尤其是发达国家纷 纷颁布法律对v o c 的排放进行控制。 v o c 污染具有如下特点f l i j ： 测定困难：造成污染的挥发性有机物种类庞杂而且很多是同系物、衍生物， 定性及定量检测均十分困难； 评价困难：v o c 污染源多为无组织排放，其污染又多为短时间、突发性的，难 于捕捉。尽管相关标准规定了排放限值，但是在具体操作方法上还存在争议。迄今为止， 国际上尚无一种公认的v o c 污染评价方法。 治理困难：v o c 污染物种类多、排放分散，有时同一排放源排放的v o c 污染 物在不同的时间排放的种类和数量也不同，给治理带来了难度。 1 3 国内外研究概况及发展趋势 发达国家从2 0 世纪6 0 年代就开始关注空气质量问题，但早期研究以s 0 2 ，n o x ， c o ，t s p 等无机污染为主【挖】。近2 0 年来，挥发性有机物对空气的污染成为世界范围的 热点环境问题，引起了社会各界和相关学科领域广泛而深切的关注。 按国外空气污染治理重点的沿革来看，第一阶段为颗粒物的去除( 即除尘) ，第二 阶段为脱硫脱硝，第三阶段为v o c 和有毒有害污染的控制。我国现在还处于第二阶段， 但城市中v o c 的问题也已越来越凸现，十五期间一些新的控制标准也已出台。在我国 新的排放标准中，对v o c 废气( 尤其对苯类化合物) 的排放作了严格的规定同时， 对废气治理的工艺和设备效能也提出了更高的要求。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 对于商浓度有机废气的净化处理目前已有吸收、吸附、催化燃烧等成功的方法，但 是对于浓度低、流量大、给人们的身体健康和生态环境带来严重危害的有机废气净化处 理则难度较大，是世界上废气净化研究的难点、热点之一。尽管现有的一些方法对有机 废气的治理已经取得了一定的成果，但仍有许多不足之处：或是初投资和运行费用高， 或是处理效果不理想，或是后续处理不当而造成二次污染。因此，有机废气治理的新概 念和新工艺仍然具有广阔的发展空间，已成为环境工作者研究的热点之一。 在国外热力燃烧法、催化燃烧法、吸附法等传统方法已在v o c 的控制上得到了广 泛的应用，但这类方法也在不断的改进和提高，以增加控制效率、扩展应用范围和降低 投资和运行费用。生物工艺由于其运行费用低、二次污染少等特点，上世纪g o 年代开 始有关的研究成为热点。国外对生物法的相关研究大致可划分为三个阶段：二十世纪8 0 年代，开始进行基础研究；1 9 9 0 1 9 9 6 年，转为技术应用研究；1 9 9 7 年至今，为工业实 用技术及装置的推广应用研究1 1 3 】。最早运用生物技术进行废气处理要追溯到1 9 5 7 年美 国的p o m e r o y 设计的敞开式生物填料塔【1 4 】；在德国和荷兰，这种敞开式的生物填料塔有 的甚至有足球场那么大【旧。在应用方面，目前在德国、荷兰等一些西欧国家已有生物法 净化处理有机废气的工业化装置，并有专利保护，可进行技术转让和微生物菌种系列产 品销售 j 6 1 。到目前为止，德、日、荷等国已将其成功应用予化工、轻工等行业尾气处理， 现对单组分处理效果较好，可在实际运行过程中仍存在一定问题，已引起各国科研工作 者的广泛关注。而光催化氧化法、等离子法则还处于开发阶段未有大规模实际应用的报 道。 目前最为常用的处理v o c 的方法有两类【1 7 1 一类是破坏性方法，包括直接燃烧法、 催化燃烧法等，直接将v o c 转化成c 0 2 和h 2 0 ；另一类是非破坏性方法，即回收法， 包括吸附法( 活性碳吸附、液体吸附、活性纤维吸附) 、冷凝法等。这些处理技术各有 特点，适用的范围也不尽相同，如破坏性方法中的直接燃烧技术，由于使用的燃料费高， 故在欧美等天然气便宜的地区应用广泛，不适合我国的国情。又如非破坏性方法中的冷 凝法是通过操作湿度控制在v o c 的沸点以下将v o c 冷凝下来，从而达到回收v o c 的 目的，适用于小流量、高浓度( v o c 含量大于百分之几的情况) 、高沸点( 低挥发性) 有机废气的一级处理，可回收废气中高浓度的汞、硫、磷等，而目前实际排放的工业废 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 气，由于爆炸极限的限制，废气中的有机物含量不会很高，要得到较高的回收率，需要 低温或高压，设备费用和操作费用都会显著增加，因而该项技术般与其它技术结合使 用。因此，在选择和应用回收处理技术时，必须根据废气中有机溶剂的物理和化学性质， 排放废气的现场情况，使用溶剂厂方的条件( 如位置、公用工程等) 以及经济等因素来 考虑。包装印刷行业排放的有机废气，其特点是有机溶剂浓度低，挥发性强( 低沸点) ， 目前世界上对这类有机废气的处理主要有蜂窝轮式浓缩系统、液体吸收法、生物处理法 三种【嘲： 蜂窝轮式浓缩系统 该系统采用蜂窝轮，连续不断地将低浓度排气中的有机溶剂吸附、分离。再用小风 量的热风脱附得到高浓度、小风量的有机溶剂气体。浓缩后的气体再与小型的催化燃烧 或活性炭回收装置组合，构成经济的处理系统。 液体吸收法 通过有机废气与液体吸收剂接触，使其中的有机溶剂被吸收剂所吸收，再经解吸， 将有机溶剂除去或回收，并使吸收剂获得再生重复利用。由于液体吸收尚存在诸多问题 有待解决，使其应用受到限制。 生物处理法 该方法是由微生物将有机溶剂分解。因耗能非常低，运转费也很便宜而受到人们重 视。特别是在欧洲，以德国为中心进行技术开发，应用实例逐渐增多。其缺点是对各种 有机溶剂具有选择性，占地面积大，使其应用领域受到限制。目前用于处理非亲水性的 甲苯、二甲苯等芳香族化合物的生物处理技术也已开发成功。 我国的v o c 处理程度和水平总体来说与发达国家相比还存在较大差距。对于国内 石化企业来说，因其工艺废气的热值往往较高，较多采用明火火炬法。对于其它行业的 浓度不高的有机气体的净化，采用最多的处理工艺是活性炭吸附法，但其运行费用相对 很高。而催化燃烧则因为能耗、安全和技术等问题，长期实际运行的装置不多。生物技 术处理有机废气在我国的起步较晚，现在的研究还处于初级阶段，虽然已经对此技术进 行了探索和尝试，并取得了较好的成果，但是，由于我国应用的工业范围较广，有机废 6 大连理工大学专业学位硕士学位论文 气的组分、动态复杂，使实际工程应用当中还存在大量的实际问题有待于研究解决，生 化法仍是我国研究废气治理技术的重点与难点。 同时，我国对v o c 排放的法规管理也相对滞后，但随着大气污染的加重和国家管 理措施的加强，对v o c 排放的限制将日趋严格，低浓度有机废气的治理技术具有潜在 的应用前景。 1 4 本课题的主要研究内容 本文首先探讨了治理v o c 废气的常用技术，研究其现状及进展情况。通过对不同 治理方案的比较，综合考虑原料消耗、能耗、投资、处理成本等，从而得出大连大富塑 料彩印有限公司v o c 废气治理的有效技术手段，并完成方案的工艺设计。主要研究内 容如下： v o c 废气治理方法的探讨：国内外关于v o c 废气治理的研究情况，各种方法的 相关分析； 探讨包装印刷企业清洁生产技术，实施源控制，体现减量化原则； v o c 废气治理方法的比较，得出大连大富塑料彩印有限公司v o c 废气治理的最 优化方法； 大连大富塑料彩印有限公司v o c 废气治理工艺流程设计。 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 2 大连大富v o c 废气排放情况 2 1 大连大富塑料彩印有限公司概况 2 1 1 大连大富公司简介 图2 1 大富塑料彩印有限公司环境区位图 大连大富塑料彩印有限公司是大连盛道集团与日本富士机械工业株式会社、日本藤 林苏联化学工业株式会社和日本兵库县贸易株式会社共同建设的合资企业。始建于1 9 8 2 8 大连理 ：大学专业学位硕士学位论文 年，原址位于大连市中山区捷山街奋斗巷3 0 号。根据企业及城市发展的要求，结合环 境保护、市场开发等诸多因素，大连大富塑料彩印有限公司于2 0 0 4 年将企业整体搬迁 至经济技术开发区振鹏工业区东北大街西线西侧。新址占地面积3 7 1 6 3 m 2 。搬迁工程在 2 0 0 4 年2 月8 日正式启动，2 0 0 4 年4 月2 0 日完成全部设备的搬迁工作，2 0 0 4 年5 月 1 2 日所有设备完成安装调试并正常生产。搬迁后生产能力、规模及产品方案均保持不变。 公司有6 条生产线，具备年产塑料彩印包装l 万吨的能力，并拥有多套国内，国际先进 的印刷设备，是我国最大的软包装生产企业之一。大富塑料彩印有限公司新址地理位置 如图2 1 所示 主导产品有糖果和食品包材、宠物食品包材、药品包材、洗发香波包材、洗衣粉包 材等2 0 余个系列，4 0 0 0 多个品种 2 1 2 主要生产设备 公司搬迁后，将原有4 0 台设备作以调整，淘汰8 台，无新增设备，这些设备引自 日本，目前在国内同行业中均为先进设备，主要生产设备详见表2 1 。 表2 1 主要生产设备一览表 9 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 2 2 塑料彩印生产工艺流程 2 2 1 原材料消耗及产量 主要原材料消耗及产量见表2 2 所示。 表2 2 原材料消耗及产量一览表 序号物料类别物料功能消耗量( t )序号产品名称产量( t ) lb o p p 膜原料1 1 5 0 1 方便面膜卷1 1 2 0 2p e t 膜原料4 0 02 奶粉膜卷 3 1 3 3 p e 膜原料 1 1 0 03 玛氏产品膜卷 1 3 8 4 o n 膜原料 6 04 食品膜卷3 3 0 5 a l 膜原料 l l o5 洗发香波膜卷 7 2 4 6c p p 膜原料1 2 06洗衣粉膜卷5 2 4 7r e t - a l 膜原料3 1 07 盖膜膜卷 6 5 8 c p p o a l 膜原料 3 08 粉包膜卷2 7 9 高压料原料 9 5 0 9茶叶袋8 9 l o 油墨原料 6 1 51 0 洗衣粉袋3 5 6 l l 溶剂原料3 2 0 1 1 种子袋 1 0 8 9 1 2 粘合剂原料 2 1 01 2 其他3 0 0 1 3 重油燃料 1 9 0 0 合计7 2 7 5合计5 0 7 5 2 2 2 溶剂 由于凹版油墨是以挥发干燥为主，所以大部分采用高挥发性溶剂。 在油墨溶剂中把能够单独溶解油墨的溶剂称为真溶剂，把不能溶解油墨的溶剂称为 假溶剂，把不能单独溶解油墨须和别的溶剂混合后才能溶解油墨的溶剂称为助溶剂。 凹版油墨中常用溶剂见表2 3 所示。 一1 0 大连理工大学专业学位硕十学位论文 表2 3 凹版油墨中常用溶剂 分类 醇类 酯类 苯类 酮类 乙醇( 酒精) 、异丙醇、正丁醇 乙酸乙酯、醋酸丁酯 甲苯、二甲苯 环己酮、丙酮、甲乙酮( 丁酮) 以上列举的溶剂中乙酸乙酯、丁酮、丙酮、甲苯、乙醇都属快干溶剂，醋酸丁酯、 二甲苯、异丙醇、环己酮都属慢干溶剂。 在苯溶性表印油墨中不能单独使用苯类和其它类溶剂，应把苯类溶剂和醇类溶剂预 先混合好后再稀释油墨，其比例可参考油墨供应商提供的资料调配。 在复合里印油墨中( 氯化聚丙烯型) 苯类、酯类、酮类溶剂都为真溶剂。不可使用 醇类溶剂稀释。为了降低成本，可使用苯类溶剂，但要根据干燥速度而定，其比例可参 考油墨供应商提供的资料调配。 在p v c 收缩膜油墨中只有酯类溶剂为真溶剂，苯类溶剂为助溶剂，不要单一加入 苯类溶剂，而应将酯类溶剂和苯类溶剂混合使用。其比例可参考油墨供应商提供的资料 调配。 2 2 3 生产工艺流程 大连大富塑料彩印有限公司生产工艺流程如图2 2 所示。 大连大富塑料彩印有限公司主要印刷机有老六色、新六色、八色和十二色四类，工 艺简述如下： 印刷原膜由放卷机送入印刷机组，每个印刷机组可印刷一种颜色，经印刷、干燥后， 送入下个印刷机组进行另一种颜色的印刷，最后收卷成印刷膜。 经印刷后的印刷膜，经挤出复合机或干式复合机把印刷膜与复合膜或高压料熔融挤 出复合在一起生产出印刷复合膜。 印刷复合膜由分割机制成成品膜包装出厂或半成品膜卷。分切后的半成品膜卷经制 袋机制成成品袋，最后分拣包装出厂。 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 产品( 袋) 图2 2 塑料彩印加工工艺流程图 其中： 印刷 印刷工序有凹版印刷机5 台。 膜卷通过收放卷部分，经过各机组( 上墨系统、版辊、压印辊及干燥系统) 完成将 图案转移到膜上的过程 复合 复合工序有8 台复合机。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 于法复合：在主放卷上的膜卷经过涂胶、干燥与在副放卷上的膜卷经过复合辊完成 复合的过程。 挤出复合：在主放卷上的膜卷与在副放卷上的膜卷通过熔融的料使膜复合在一起的 过程。 分切 分切工序有8 台分切机：分切机通过光点检测确定薄膜的正确位置，通过分切切刀将 膜卷切成小膜卷的过程。 制袋 制袋工序有1 7 台制袋机：制袋机是通过上卷部分、热封刀、切刀将膜卷制成不同 形状的袋子的过程。 2 3v o c 污染源及排放量 2 3 1v o c 污染源 v o c 废气主要来自生产过程，包括印刷工序、干式复合工序和挤出复合工序，主 要污染物为甲苯和乙酸乙酯气体，甲苯和乙酸乙酯的主要特征见表2 4 。主要产污环节 有： 配墨过程，即用甲苯和乙酸乙酯按一定配比与原墨混合，起到稀释原墨的作用， 该过程全部由泵体完成，但料桶、接口等部分会有一定量的甲苯和乙酸乙酯挥发进入大 气； 生产车间敞露的油墨槽，会挥发出甲苯和乙酸乙酯气体； 干燥热风。原膜印刷后形成的印刷膜卷及印刷复合膜，经干燥器干燥，方可进 入下一工序，此时膜上的有机溶剂会随干燥热风被引风机带走，经管道排入大气。 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 物化特征 体内作用方式 有害浓度 阈限值 环境标准 摊放种类 捧放类型 捧放量 无色易燃液体，有类似苯的气味， 毒性中等 刺激作用，抑制中枢神经系统和 骨髓 5 0m n d m 1 0 0p p m ( 3 7 5m m 3 ) g b l 6 2 9 7 1 9 9 6 , 4 0 m g l 连续 偶尔发生( 无规律) 最大9 0 t 年，平均4 6 t 绰 无色，具有水果香味，易燃，有毒 刺激作用，使肾、脾充血，抑制中 枢神经系统 3 0 0m n d m 3 4 0 0 ( 1 4 0 0 m g ，m 3 ) 连续 偶尔发生( 无规律) 最大1 5 0 u 年，平均1 2 0 t ，# 备注 发生源为车间生产过程，发生形式为工艺干燥、挥发，处置方式为高空 ( 8 0 m ) 有组织捧放 目前该废气采用车间集中排风后高空排放的方式处理。 2 3 2 大连大富v 0 c 废气监测 于2 0 0 5 年5 月1 1 日和1 2 日对公司的废气排放情况进行了现场监测。 ( 1 ) 监测点位及频次 工艺废气监测点位设在生产车间1 0 个排风筒出口，共l o 个监测点位，连续监测2 天，每天监测2 次。 ( 2 ) 监测项目及分析方法 监测项目为苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃，具体监测分析方法及检出限如表2 5 所示。 1 4 大连理= 大学专业学位硕士学位论文 表2 5 工艺废气监测分析方法 ( 3 ) 工艺废气评价标准 工艺废气采用大气污染物综合排放标准( g b l 6 2 9 7 1 9 9 6 ) 的“新污染源”二级 标准，排放标准限值见表2 6 。 表2 6i 艺废气捧放标准 注：各排放简高度均为1 5 2 m 。 2 3 2 监测结果及分析 具体监测结果及统计结果见表2 7 2 1 7 。 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 表2 7 十二色环境排风筒监测结果 表2 8 十二色工艺捧风筒监测结果 一1 6 大连理t 大学专业学位硕士学位论文 表2 9 老六色环境捧风筒监测结果 5 ii甲苯4 8 45 3 x l o 。 第一次 二甲苯o 2 62 9 x 1 0 4 5 1 1 第二次 非甲烷总烃 苯 甲苯 二甲苯 非甲烷总烃 l 5 0 1 1 l0 4 0 0 9 2 2 2 0 1 6 1 3 7 1 6 x lo - 2 9 9 x i 矿 2 4 x lo - 2 i 8 x lo - 3 1 5 x 1 0 苯 未检出 一 5 1 2甲苯3 0 50 3 4 第一次二甲苯0 0 33 3 x 1 0 - 4 非甲堡总烃。1 ：2 1 1 1 0 4 1 3 。1 0 2 苯未检出 一 一 5 1 2 甲苯 3 5 2 0 3 9 第二次 二甲苯未检出 一 非甲烷总烃 1 3 7 i s x l o - 2 表2 1 0 老六色工艺排风筒监测结果 5 i i 甲苯2 6 7 5 i x io - 2 第一次 二甲苯 o 1 0 1 9 x l 矿 5 1 1 第二次 非甲烷总烃 苯 甲苯 二甲苯 未1 检9 8 出 1 9 10 4 l ，1 8 0 0 4 3 8 l0 2 2 2 x i o - 2 7 6 1 0 4 非甲烷总烃 i 2 2 2 3 x 1o - 2 5 1 2 第一次 5 f 2 第二次 甲苯 二甲苯 非甲烷总烃 苯 甲苯 二甲苯 非甲烷总烃 2 6 0 未检出 亲盆 州 1 7 2 未检出 1 0 8 o 4 9 1 2 i x l0 2 0 3 3 2 i 1 0 0 1 7 一 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 表2 11 新六色环境排风筒监测结果 表2 1 2 新六色工艺排风筒监测结果 一1 8 大连理工大学专业学位硕士学位论文 表2 1 3 新八色环境排风筒监测结果 表2 1 4 新八色工艺排风筒监测结果 1 9 一 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 表2 1 52 号干法工艺排风筒监测结果 表2 1 64 号干法工艺排风筒监测结果 2 0 堪犁 蝾醛 浆 趔 k 嚼 蜂，、 靶摹 蛞。 l 辟 趔 嚣 磐捌 蜷鹾 辇 二二二ii igil 1q 峋峥客 一一nd 导霉字导霉 寸西n 卜 o oi nn o 墨美暑彗誉 8 暑暑 吾轰墨蚕蚕 吣t o卜吨o o o no ”n 将肛将将旺将旺将 担匿嚣枘h脚塔担区戢挥薛田辐挺医j挥薛印长辐 担区嚣枘h印十担医j蚌螺薛皿十 ll，暑岂料瑙辎糍 趔k 嚼 瓠k蛩罂鉴 ，g盖gv毯璐辎糍 掣爵髫 咿恤 琳砖醛避草l蜷裂旷毽枘h上in僻 仪嵇堪扑书匿毯扑爿妒扑kh剐罩k 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 在监测期间，十二色环境排风筒、十二色工艺排风筒、新六色环境排风筒、新八色 环境排风筒、新八色工艺排风筒除甲苯的排放浓度、排放速率有不同程度的超标外，其 他监测项目均符合大气污染物综合排放标准( g b l 6 2 9 7 1 9 9 6 ) 中规定的新污染源二 级标准的要求，超标情况见表2 l 。老六色环境排风筒、老六色工艺排风筒、新六色工艺 排风筒、2 号干法工艺排风筒、4 号干法工艺排风筒各项指标均符合标准的要求。 由表2 1 7 可见，十二色环境排风筒甲苯排放浓度一次值超标率为2 5 o ，最大值为 7 1 9 m g m 3 ，超标0 8 倍；十二色工艺排风筒甲苯排放浓度一次值超标率为5 0 o ，最大 值为5 4 5 m g m 3 ，超标0 4 倍；新六色环境排风筒甲苯排放浓度一次值超标率为1 0 0 6 ， 最大值为2 6 7 m g m 3 ，超标5 9 倍，甲苯排放速率一次值超标率为2 5 o ，最大值为3 6 k g h ， 超标o 2 倍；新八色环境排风筒甲苯排放浓度一次值超标率为5 0 o ，最大值为 6 9 5 m g m 3 ，超标o 7 倍。 另外，对乙酸乙酯的排放量进行了监测，乙酸乙酯的排放量为3 2 8 k g h 。结果表明， 乙酸乙酯的排放浓度没有明显的超标现象。 综合以上分析结果，v o c 废气超标的主要为甲苯。因此，对有机废气的治理重点 在超标排放甲苯的治理上。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 3v o c 废气治理方案选择 3 1 清洁生产与减量化 3 1 1 清洁生产与减量化的基本含义 ( 1 ) 清洁生产 清洁生产是一种新的、创造性的思想，联合国环境规划署对清洁生产的最新定义： 清洁生产是将综合性、预防性的环境战备持续地应用于生产过程、产品和服务中，以提 高效益和降低对人类和环境的危害。对生产过程来讲，清洁生产指节约能源和原材料， 淘汰有害原材料，减少污染物和废物的排放和它们的有害性。对产品来说，清洁生产指 降低产品整个产品生命周期( 包括从原材料的生产到生命终结的处置) 对环境的有害影 响。对服务来说，清洁生产指将预防性的战略结合到服务的设计和提供活动中。 我国于2 0 0 3 年1 月1 日起施行的中华人民共和国清洁生产促进法( 以下简称 清洁生产促进法) 中明确规定：清洁生产，是指不断采取改进设计、使用清洁的能 源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染， 提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放， 以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。 在清洁生产及与之相关的清洁能源、清洁原料、清洁产品概念中，“清洁”是一个 相对的概念，指相对于当前所采用的生产技术工艺、能源、原料和生产的产品而言，其 所产生的污染更少、对环境危害更小。因此，清洁生产是一个持续进步的过程，而不是 一个用某一特定标准衡量的目标。 清洁生产促进法中规定，新建、改建和扩建项目应当进行环境影响评价，对原 料使用、资源消耗、资源综合利用以及污染物产生与处置等进行分析论证，优先采用资 源利用率高以及污染物产生量少的清洁生产技术、工艺和设备。 企业在进行技术改造过程中，应当采取以下清洁生产措施： 采用无毒、无害或者低毒、低害的原料，替代毒性大、危害严重的原料； 采用资源利用率高、污染物产生量少的工艺和设备，替代资源利用率低、污染 物产生量多的工艺和设备； 印刷行业挥发性有机化合物废气治理技术研究 对生产过程中产生的废物、废水和余热等进行综合利用或者循环使用； 采用能够达到国家或者地方规定的污染物排放标准和污染物排放总量控制指标 的污染防治技术。 污染物排放超过国家和地方规定的排放标准或者超过经有关地方人民政府核定的 污染物排放总量控制指标的企业，应当实施清洁生产审核。 国内外污染防治经验表明：清洁生产是工业污染防治的最佳模式，是转变经济增长 方式的重要措施，也是实现可持续发展的必由之路。 目前，从总体上看，我国推行清洁生产工作的进展还比较缓慢。除了各方面对清洁 生产在可持续发展中的重要作用还缺乏足够的认识，缺乏必要的配套政策，尤其是缺少 鼓励企业开展清洁生产的优惠政策等原因外，缺乏清洁生产的投、融资渠道，清洁生产 的相关投入严重不足，技术信息交流不畅，企业缺乏寻找清洁生产技术的正常渠道等也 是影响推行清洁生产的重要原因之一。 ( 2 ) 减量化 减量化是循环经济的三项基本原则之一( 循环经济的三项基本原则是减量化、再利 用和资源化) ，循环经济指以资源的高效利用和循环利用为核心，以低消耗、低排放、 高效率为基本特征的一种经济增长模式。循环经济的“减量化”原则是指在生产和服务 过程中，尽可能地减少资源消耗和废弃物的产生，核心是提高资源利用效率；“再利用” 原则是指产品多次使用或修复、翻新或再制造后继续使用，尽可能地延长产品的使用周 期，防止产品过早地成为垃圾；“资源化”原则是指废弃物最大限度地转化为资源，变 废为宝、化害为利，既可减少自然资源的消耗，又可减少污染物的排放。不难看出，这 3 个原则在围绕着一个共同的主题：资源的高效利用和循环利用。 减量化原则要求用较少的原料和能源投入来达到既定的生产目的或消费目的，从而 在经济活动的源头就注意节约资源和减少污染。在生产中，减量化原则常常表现为要求 产品体积小型化和产品重量轻型化。此外，还要求产品包装追求简单朴实而不是豪华浪 费，从而达到减少废弃物排放的目的。 废物减量化也称为废物最少化，指将产生的或随后处理、贮存或处置的有害废物量 减少到可行的最小程度。它包括废物产生者进行的任何源削减或再生利用活动，其结果 如生理【大学专业学位硕七学位论文 能够导致：减少了有害废物的总体积或数量，或者减少了有害废物的毒性，或两者兼而 有之，只要这种减少与将有害废物对人体健康和环境目前及将来的威胁减少到最低限度 的目标相一致。 废物减量化包括源削减和有效益的利用重复利用以及再生回收。但是，废物减量化 不包括用来回收能源的废物处置和焚烧处理。 3 1 2 绿色包装印刷 随着人类环境保护意识的不断提高，绿色环保成为2 1 世纪的发展主题。近年来， 很多国家已在包装印刷方面增加了许多卫生、环保方面的要求和制约条件，尤其是对食 品包装印刷，由于使用有机溶剂油墨和上光油，会排放碳氢化合物，污染空气，并有损 人体健康，所以目前发达国家的食品包装印刷已基本上不再使用溶剂型的印刷材料。研 究开发和应用公害小、污染少，以至无公害的绿色包装印刷材料成为绿色包装发展的必 然要求，有利于环境的绿色包装印刷材料必将更加受到重视和发展【1 9 1 。 所谓“绿色包装”是指对生态环境和人体健康无害，能循环复用和再生利用，可促 进持续发展的包装。当今世界公认的发展绿色包装的“3 r + i d ”原则，即实行包装减量 化，包装在满足保护、方便、销售等功能的条件下，应是用量最少；包装应易于重复利 用，或易于回收再生，通过生产再生制品，焚烧利用热能，堆肥处理以改善土壤功能等， 达到再利用的目的：包装废弃物可以降解，不形成永久垃圾，进而达到改善土壤的目的； 包装材料对人体和生物应无毒无害。包装材料中不应含有有毒元素( 如卤素、重金属) ， 或含量应控制在有关标准以下。还有一点是包装制品从原材料采集、材料加工、制造产 品、产品使用、废弃物回收再生，直至最终处理的生命过程均不应对人体及环境造成公 害2 0 l 。 1 9 8 1 年，丹麦政府首先推出了包装容器回收利用法。欧共体1 9 9 0 年6 月召开 都柏