典型凹版印刷企业有机废气产生水平及治理效果分析

摘要：凹版印刷企业受产品质量、油墨工艺、生产效率等各方面因素影响，无法全部使用水性油墨，必然会使用溶剂型油墨。凹版印刷线溶剂型油墨（含稀释剂）使用量大，挥发性有机物含量高，其排放的有机废气主要含有乙酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇、甲苯及二甲苯等。鉴于此，通过调研我国某经济发达地区的凹版印刷公司A，分析其凹版印刷有机废气产生水平、具体的废气处理措施及效果，为其他凹版印刷企业开展有机废气处理工作提供参考。

关键词：凹版印刷；废气处理；污染治理；挥发性有机物

中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：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

凹版印刷作为一种传统而应用广泛的印刷方式，在食品、日化和医药包装等行业发挥着重要作用[1]。然而，凹版印刷企业受产品质量、油墨工艺、生产效率等各方面因素影响，无法全部使用水性油墨，必然会使用溶剂型油墨，而且使用量较大、挥发性有机物含量高。随着环境保护要求的不断提高，凹版印刷过程中产生的废气污染问题日益凸显，成为制约凹版印刷行业可持续发展的关键因素之一[2-3]。鉴于凹版印刷过程中污染物排放的严峻形势，选取某经济发达地区的凹版印刷公司A作为研究案例，重点分析其在印刷过程的挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）产生水平、具体的废气处理措施与成效，旨在为其他凹版印刷企业开展VOCs治理工作提供参考。

1 企业概况

选取我国某经济发达地区的凹版印刷公司A作为研究对象。A企业成立于2019年，建筑面积约

1万m2，主要从事塑料薄膜的凹版印刷，产品涉及食品包装、日化包装、药品包装等，印刷生产线涵盖印刷、复合、分切和制袋等工序。目前，A企业配备2台十色

印刷机、1台八色印刷机、1台两色印刷机和15台合掌机，溶剂型油墨年用量为45 t、稀释剂年用量为110 t。溶剂型油墨中VOCs含量为72.5%，稀释剂中VOCs含量为100%，因此印刷过程会产生大量的有机废气。为响应A企业所在区域的凹版印刷行业VOCs整治提升行动，A企业淘汰了现有的二级活性炭吸附装置，改为使用沸石转轮吸附-脱附-催化燃烧装置处理印刷废气。

2 VOCs产生水平分析

为了解A企业在凹版印刷过程的VOCs产生水平，调查组委托检测单位对A企业在废气处理前、后分别进行3次检测，得到6组小时值数据。检测单位运用广东省地方标准《印刷行业挥发性有机化合物排放标准》（DB 44/815—2010）附录D VOCs监测方法 气相色谱法检测废气，监测工况为75%。检测得出，印刷公司A塑料薄膜印刷工序产生的废气中VOCs主要成分及其质量浓度、占比情况如表1所示。

由表1可知，塑料薄膜印刷工序VOCs的质量浓度为308 mg/m3，折算得出满负荷下VOCs的质量浓度为410 mg/m3。其中，乙酸丁酯是VOCs的主要成分，占比为54.0%，表明乙酸丁酯在印刷过程中使用广泛，是油墨、稀释剂或清洁剂的主要组成部分。乙酸乙酯和异丙醇的质量浓度分别位居第二和第三，占比分别为16.5%和12.7%，表明其在塑料薄膜印刷工序中也发挥着重要作用。苯、甲苯、二甲苯、丁酮占比较小，但长期暴露于化合物中也会对人体健康造成不利影响[4-5]。

3 印刷废气处理设施与工艺

3.1 废气收集措施

A企业对印刷机采用透明塑料推拉门进行局部密闭，既可以观察印刷机的运行情况，又可以减少印刷废气的无组织逸散量。同时，对印刷车间进行整体密闭、负压抽风，整治后车间密闭性良好。车间产生的VOCs通过废气管道上方的收集口进一步引入废气治理设施进行处理，收集风量为6万m3/h，可达到车间每小时换气量不低于20次的要求。印刷机局部密闭样式如图1所示。

3.2 废气净化设施的工艺流程

根据凹版印刷废气的质量浓度监测结果，A企业印刷废气属于低浓度、大风量废气，对照凹版印刷行业高效治理工艺选取原则，并结合印刷废气排放标准，A企业最终选择沸石转轮吸附-脱附-催化燃烧装置处理印刷废气，处理工艺流程如图2所示。

采用沸石转轮吸附-脱附-催化燃烧装置处理印刷废气，是利用沸石比表面积大和不同温度条件下分子间作用力不同的原理。在低温条件下，大风量的有机废气通过沸石分子筛转轮，部分VOCs分子吸附在其表面，经过沸石分子筛转轮的废气可直接排放。吸附有大量VOCs的沸石分子筛转轮部分进入高温脱附区，利用小风量的高温气体将沸石分子筛转轮上的VOCs分子脱附出来，形成高浓度废气，送入后端的催化燃烧装置处理[6]。催化燃烧治理方法是将挥发性有机气体源通过引风机作用送入净化装置，先通过除尘阻火器系统，之后进入换热器，再送入加热室，经过加热装置，使气体达到燃烧反应温度，最后通过催化床的作用，有机气体分解成二氧化碳和水。处理后的废气可直接排放。

3.3 废气净化设施的主要工艺参数

催化燃烧系统的起燃温度不低于300 ℃；燃烧温度高于340 ℃，《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》（HJ 2027—2013）要求的燃烧温度为300～400 ℃；催化剂体积为0.34 m3，对应的空间速度为3 400～13 600 h-1，经沸石分子筛转轮浓缩后风量为4 000 m3/h，在催化剂对应空间速度之内，符合HJ 2027—2013要求。

4 印刷废气净化设施处理效率分析

对比沸石转轮吸附-脱附-催化燃烧装置处理前后废气中VOCs的排放量变化，可评估不同VOCs组分的处理效率，由此判断沸石转轮吸附-脱附-催化燃烧装置对各类VOCs的去除能力[7]。不同VOCs组分在沸石转轮吸附-脱附-催化燃烧装置处理前后的排放变化值如表2所示。

由表2可知，A企业采用沸石转轮吸附-脱附-催化燃烧装置处理印刷废气的成效显著，处理效率在80%以上，VOCs排放速率可达到DB 44/815—2010中表2 排气筒VOCs第Ⅱ时段凹版印刷、凸版印刷、丝网印刷、平版印刷（以金属、陶瓷、玻璃为承印物的平版印刷）排放限值（VOCs≤5.1 kg/h）。A企业实施印刷废气处理后VOCs减排量达到60 t/a，为区域环境质量改善做出了一定贡献。

5 结论

凹版印刷企业受产品质量、油墨工艺、生产效率等各方面因素影响，无法全部使用水性油墨，必然会使用溶剂型油墨，而且使用量大、挥发性有机物含量高。传统的活性炭吸附治理设施已不能满足凹版印刷废气治理的要求，而且活性炭吸附治理设施需要定期更换活性炭，会产生二次污染，若企业不能及时换炭，废气将直接排放，导致区域环境空气质量降低。因此，凹版印刷行业创新VOCs处理方法迫在眉睫。A企业采用沸石转轮吸附-脱附-催化燃烧装置处理印刷废气取得了一定的成效，VOCs排放水平大大降低。但A企业在VOCs处理中仍存在一些问题，如目前使用的溶剂型油墨中VOCs含量仍较高，需要进一步寻找VOCs含量较低的溶剂型油墨；使用的催化燃烧系统的能耗较高，如何在保证VOCs达标排放的情况下减少能耗，实现热量回收利用，实现经济效益和环境效益双赢，是企业需要进一步解决的问题。

参考文献

1 赵秀颖，冯秋雨，韩 昊，等.基于产污工序精细化实测的塑料制品行业VOCs排放优控物种研究[J].环境科技，2024（3）：1-6.

2 汪世宁，崔江水，罗弘宇，等.印刷行业典型挥发性有机物的排放特征与管控措施综述[J].环境工程，2023（增刊1）：306-313.

3 郭送军，王俊辉，陈来国，等.印刷行业挥发性有机物深度治理对策建议[J].环境工程，2023

（3）：202-209.

4 黄俊霖，邱向阳，程义君，等.深圳市典型溶剂使用源VOCs排放特征、治理现状与减排对策[J].环境工程技术学报，2022（5）：1609-1617.

5 魏显珍，赵玉海，赵 斌，等.典型印刷工业VOCs排放特征及其污染防治效果分析[J].能源环境保护，2022（4）：91-98.

6 程义君，黄俊霖，吴家浩.印刷行业VOCs排放特征与控制对策研究：以广东省某印刷企业为例[J].再生资源与循环经济，2021（11）：37-41.

7 王敏燕，姚 震，聂 磊，等.基于含VOCs原辅材料和产污环节实测的印刷行业VOCs排放特征分析[J].环境科学研究，2021（1）：114-123.