低碳发展的热潮下中国印刷业的低碳蓝图,传统

来源:http://www.0353bbs.com 作者:企业概况 人气:57 发布时间:2019-11-08
摘要:限制VOCs(挥发性有机化合物)排放的措施频出,印刷行业的环保形势日益严峻。尽管与石油石化等行业相比,甚至是与凹印工艺相比,传统胶印生产带来的VOCs排放量很少,但随着印刷行业

限制VOCs(挥发性有机化合物)排放的措施频出,印刷行业的环保形势日益严峻。尽管与石油石化等行业相比,甚至是与凹印工艺相比,传统胶印生产带来的VOCs排放量很少,但随着印刷行业绿色环保工作的精细化和全面化,以及出于对印刷操作工人身体健康的考虑,一些行业人士已经关注到了传统胶印领域的VOCs减排工作,开始积极应战VOCs。

推行低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济、绿色经济发展模式已经成为人们热议的话题之一,这既是实现经济可持续发展的必由之路,更是转变经济发展方式,推进工业领域节能、减排、降耗必须解决的重大课题。那么,在低碳发展的热潮中,印刷业的碳排放现状如何,对于节能减排,印刷企业又可以从哪些环节着手,我们将在本文中进行探讨。

下面,笔者将从胶印过程VOCs来源识别和目前可行的VOCs减排措施两方面出发,对我公司多年来在传统胶印VOCs减排方面的一些经验进行总结,文中所述的VOCs减排效果多是根据我公司实际使用情况进行的测算,供业界参考。

印刷业的碳排放分析

胶印过程VOCs来源识别

印刷过程分为印前、印刷、印后加工工艺,不同的工艺阶段产生的碳排放也不尽相同。

要想做好VOCs减排工作,首要问题是要弄清产生VOCs的源头。下面我们一起来探讨胶印生产过程中的VOCs来源。

  1. 印前工艺

1.印前制版所用的化学物品

印前工艺主要包括原稿及排版、印版、承印物、油墨、印刷机械等前期的准备工作,其中最主要的碳排放是在制版过程中产生的废水排放,即PS/CTP版显影、定影等过程中产生的废显影液、定影液、润版液、洗版水等,该废液中含有大量有机物和重金属离子等,对环境污染非常严重。据统计,在PS制版过程中每使用2m2 PS版就会产生1升的废显影液、定影液和1升的废水,而CTP版因省去了显影定影过程,大大减少了废液的排放量,每10m2CTP版仅产生1升的废液。据官方统计,2009年全国胶印版材总生产量为2.99亿平方米,其中PS版产量2.18亿平方米,预计该过程产生的废水总量将会达2.5亿升左右。此外,目前我国每年使用的胶片总量在0.5亿平方米~1亿平方米,在制版过程中,每使用5m2~6m2胶片将会产生1升的废液,因此每年将会产生1000万升~2000万升的废水。

传统的利用分色胶片晒制PS版,需要经过显影和水洗两个步骤,还需在印版上涂布保护胶。这些过程都会产生大量对人体和环境有害的化学物质及废弃溶液,同时也会产生大量VOCs。

  1. 印刷工艺

2.油墨

印刷工艺产生的碳排放主要是由于印刷过程油墨干燥而产生的VOC挥发性有机化合物废气污染、印刷设备的耗电耗能、废纸张、橡皮棍、洗墨布、废油墨及容器,清洗印刷机、胶辊等而产生的大量的有机溶剂废液,以及噪声污染等。以前两项为例。

印刷油墨由颜料、连结料、溶剂、助剂组成。胶印油墨中使用了异丙醇(IPA)等醇类溶剂,在使用过程中,这些溶剂大部分会挥发到空气中,给作业环境及生态环境带来危害。

①VOC废气污染:目前,我国印刷工业中使用的大部分油墨都含有机溶剂,其中凹印和柔印一般采用含有挥发性的溶剂型油墨,其有机溶剂含量高达40%~60%,干燥时更容易挥发产生VOC,不仅对空气造成严重污染,而且还会对人体神经系统及造血功能造成严重危害。据官方统计,2009年我国油墨生产总量约为47万吨,其中溶剂型油墨近四成,仅此一项每年就会有近8万吨的有机溶剂变成VOC排至大气中。

3.润版液

②印刷设备的能耗问题:包装印刷行业是印刷工业的能耗大户。据保守统计,目前我国在用的印刷及涂布复合设备在1万左右,按每台设备能耗200kW/h计,年能耗以电能计=200kW/h?台×4800h/a开机时间×1万台=96亿kWh;按每台设备的热废排气排量10800m3/h计,热废气排放总量=10800m3/h×4800h/a开机时间×1万台=5184亿m3,而且,到目前为止,这些热废气中的潜在能源尚未得到有效利用,造成了能源的巨大浪费。

时时彩注册平台,润版液可保证印版空白部分形成亲水层,润版液的主要成分通常为异丙醇和磷酸。异丙醇可降低水的表面张力,避免油墨与润版液发生乳化作用,但其也是一种光化学氧化剂,受阳光照射会形成臭氧,刺激人的眼睛和呼吸系统,危害人体健康及影响植物生长。润版液中异丙醇含量越高,带来的VOCs排放越多。

  1. 印后工艺

4.洗车水

印后工艺的碳排放主要来自于印后覆膜、上光、模切、烫金、装订、糊盒等过程中产生的有机溶剂挥发、耗电、热废气、固体废弃物、少量废液等,以及产生的噪声污染。目前,国内印后的覆膜环节采用的覆膜胶多是溶剂型,生产过程中会产生大量的VOC废气,据统计,目前国内有1.6万~2万台套溶剂型复合机,每台干复机的溶剂排放量为15吨~30吨/年,全国预计将会有24万吨~60万吨的有机溶剂排放至大气中。另外,印后覆膜环节使用的干式复合机能耗非常大,每年总能耗约计22亿kWh~40亿kWh〔注:每台干复机溶剂干燥耗电量为14亿度~20亿度/台?年,按1.6万~2万台套计算〕。

印刷机部件必须要经常清洗,常用的清洗溶剂包括正庚烷、汽油、煤油、乙二醇醚、醇类、甲苯、乙烷和特别配制的混合剂。当印刷工人用抹布蘸取洗车水对印刷机部件进行擦拭时,洗车水中的清洗溶剂会挥发到空气中,随厂房的通风系统逸散至大气中,这就是洗车水带来的VOCs排放。值得一提的是,传统使用的正庚烷、汽油、煤油等溶剂虽然清洁效果理想,但对印刷机墨辊及橡皮布却有一定的腐蚀作用。

此外,无论是印前、印刷的各部分操作,还是印后阶段,都会产生大量的橡皮布、洗墨布、废油墨及容器、废固体物品等各种废弃物,清洗印刷机、胶辊等还会产生大量的有机溶剂废液,清理及处理成本很高。

5.胶黏剂

印刷相关产业的碳排放分析除了印刷生产过程中产生的碳排放外,一些与印刷相关的产业早已成为碳排放关注的重点和焦点,如PS/CTP版材生产过程中产生的废酸碱、废水和废气,油墨制造过程中使用的各种有机溶剂、树脂等,造纸行业排放的废水、COD等,橡皮布、胶辊、各种容器等固体废弃物,印刷设备制造过程耗电耗能等。

广义上的胶黏剂也包括了覆膜胶,但本文所说的胶黏剂主要是指用于书刊印后胶订工序中所用的材料,不包括覆膜胶。

1.PS/CTP版生产过程中产生的废酸碱、废水和废气PS/CTP版的生产需要经过碱洗除油、盐酸电解、硫酸氧化、涂布干燥等工艺,而且每个工艺段还需要使用大量的水冲洗铝板表面以除去铝板表面的残留物,因此,在PS/CTP版生产过程中会产生大量的废酸液、废碱液和废水。据统计,每生产1000万平方米的PS/CTP版,将分别产生废硫酸2000m3~2500m3、废盐酸7000m3~10000m3、废碱液4000m3~4500m3、洗版废水30万m3~35万m3。据官方统计,2009年我国胶印版材总产量2.99亿平方米,因此,产生的各种废液总量分别为:废硫酸液超过6万m3、废盐酸超过20万m3、废碱液超过12m3、洗版废水近1000万m3。此外PS/CTP版生产过程中涂布的感光胶中含有80%以上的有机溶剂,这些有机溶剂在干燥时基本挥发排放到大气中,每年因此增加近千吨的VOC排放量。

6.覆膜胶

2.油墨制造过程中使用的各种有机溶剂、树脂等在油墨制造过程中,需要使用多种有机溶剂、树脂等有机物,这使得油墨成为印刷VOC有机污染物、废油墨及容器等固体废弃物的主要来之一。目前,我国拥有油墨专业生产企业300多家,2009年油墨产量达47万吨,每年消耗几十万吨有机溶剂及树脂等,同时还会产生大量的废油墨及容器等固体废弃物。

覆膜是将塑料薄膜涂上黏合材料,经加热、加压与纸质印刷品粘合在一起形成纸塑合一的加工技术。目前,许多书刊印刷业与包装印刷业的覆膜工艺使用的都是溶剂型覆膜胶。由于溶剂型覆膜胶需与苯类、醇类等化学稀释剂调配使用,在生产与使用过程中或者废弃处置后均会挥发出有毒的VOCs,对人体健康及环境造成的伤害较大。

3.造纸行业排放的废水、COD等造纸行业历来都是我国工业废水和COD的排放大户,也是污染控制排放的重点行业。以2008年为例,造纸行业废水排放量和COD排放量分别为40.8亿吨和128.9万吨,两项指标连续三年均居行业统计的第一位。

7.光油

另外,我国废纸资源的回收率比较低,不足40%,与发达国家70%的回收率相距甚远。据计算,回收1吨办公类废纸,可生产再生纸0.8吨,如果把今天世界上所用办公纸张的一半加以回收利用,就能满足需求量的75%,相当于800万公顷森林免遭砍伐。因此,科学家将再生纸之源—废纸称为“第四种森林”。

上光属于印刷品表面整饰加工工艺,可增加印品表面光泽度,使其具有防潮、防热、耐晒的效果。业界一般使用溶剂型光油,溶剂型光油的稀释剂主要为甲苯,其形成的VOCs进入人体后会导致呼吸系统和血液循环系统发生病变。

4.橡皮布、胶辊、各种容器等固体废弃物

目前可行的VOCs减排措施

印刷过程中大量使用的印刷橡皮布和胶辊,是印刷固体废弃物的重要来源之一。据官方统计,2009年我国印刷橡皮布总产量达147万平方米,同比上年增长4%;印刷胶辊总产量达17亿立方厘米,同比上年增长14%。

界定了胶印过程的VOCs源头,接下来,我们再来探讨相应的减排措施。印刷企业控制VOCs的做法一般有3种:一是采用环保物料进行源头控制;二是采用各种空气净化设备进行过程控制;三是印刷成品检测及产品控制。笔者认为,要判断某项环保措施是否具有应用价值,原则是要兼顾技术可行性与经济合理性。下面,笔者将针对前面提到的胶印过程VOCs来源,结合目前工作中所接触与了解到的信息,从物料减排和技术减排两方面提出可行的减排措施。

印刷业的节能减排分析

针对印前制版所用的化学物品的VOCs

要实现印刷业的节能减排,应着重做好两方面的工作:一是研发推广使用绿色环保的印刷材料和低碳型印刷技术工艺,从根本解决当前印刷业存在的能耗、排放等问题;二是针对传统的主流印刷工艺与技术进行产业改造升级,实现印刷工业中大部分物质的循环利用以及综合处理利用,从而达到印刷业节能减排的目的。

物料减排

1.绿色、环保型印刷材料的选用研究开发并推广使用绿色、环保的印刷材料是实现印刷业节能减排的根本保证,也是绿色印刷最终得以实现的保障,可从以下几个方面来解决。

引进新型免处理/免冲洗CTP版材进行试用评估。与普通CTP版材相比,免处理/免冲洗CTP版材免去了显影冲洗环节,几乎不产生化学废液及VOCs。但目前该版材的耐印力较普通版材尚低,需持续关注,待技术成熟后引入。

大力发展环保型油墨。目前,常见的环保型油墨主要有水性油墨、醇溶性油墨、大豆油墨、UV油墨和EB油墨等。这些油墨都是从油墨的组分上入手以环保材料代替传统溶剂型油墨中的有机溶剂,可有效解决油墨的污染问题。

环保成效:减少制版废液及相关的VOCs排放,省去购置显影液与显影设备的成本。

积极推广环保型承印物材料。一方面,印刷企业应该采购符合国际环保要求的纸张,这些纸张应来自于受管制和可持续发展植林区,如FSC纸、PEFC纸、脱氯脱酸及脱木质素纸张等;另一方面大力推广使用新型印刷承印物,如在今年全国两会上首次亮相使用并取代传统纸张的石头纸。据介绍,一个年产36万吨的“石头纸”项目,每年可替代864万立方米造浆木材。再者,积极推广使用再生纸张,提高其使用量。

技术减排

发可降解型高分子材料。PVC聚氯乙烯的主要基材,因含有氯化物而被逐步淘汰保的不含氯化物、光降解型的高分子材料中,聚烯烃是替代PVC的最佳材料。研发新型环保版材和印刷耗材,像免理CTP版等,该类版材不需要任何化学药液可以直接排放。此外,还需要开发VOC刷机清洗剂、水性光油、水性覆膜胶等。

使用CTP制版替代胶片制版,可大大减少有毒有害化学废液及VOCs的排放。据统计,在PS制版过程中每制作2m2的PS版就会产生1L的废显影液、定影液和1L的废水,而CTP制版因省去了显影定影过程,大大减少了废液的排放量,每制作2m2的CTP版仅产生0.2L废液。

2.选择低碳型印刷技术工艺

环保成效:CTP可以提高印前生产效率,减少化学物品的使用并减少80%的VOCs排放;可以减少能源消耗,节省印前和印刷准备时间,节省人力。

大力推广直接制版CTP技术。CT减少了制版中胶片输出、冲洗等定影、显减少了废弃物、废液的排放量。目前,国材生产和CTP技术均已比较成熟,另外,版喷墨CTP等新型CTP技术的研发。积极推广数码印刷技术。由于数码印统印刷的很多中间步骤,实现了节能减排作业环境、纸张的有效利用、资源的再循面的智能化,也使之更具绿色环保特性。

将CTP制版机所产生的化学废液全部进行密封包装送到有资质的供应商处进行回收,以减少对环境的危害及运输途中的VOCs排放。

IPEX展会上,数码印刷的品种数目及参了传统印刷设备。从长远来看,数码印刷刷的一个发展方向,必将成为今后印刷技重点。

环保成效:妥善处理废物,减少化学废液对环境的危害。妥善包装,减少废液在运输途中产生VOCs。

3.积极研发推广无溶剂复合技术

采用留版机回用印版。采用留版机将使用过的印版清洗干净,然后涂上保护胶膜储存,待需要时再用。

该技术使用的胶黏剂中不含溶剂,产和使用全过程无污染、能够彻底消除成料溶剂的残留问题等优点。此外,干燥为干式复合的1/25~1/15,且生产速度大大降低了能源消耗,被公认为未来复合发展方向之一。

环保成效:无需在补印和加印时重新制版,减少版材使用量,减少制版化学物品耗用及相关的VOCs排放。

目前国外的无溶剂复合技术发展已经积极推广使用再生纸张,提高其使用量。另外,大力开发可降解型高分子材料。PVC聚氯乙烯是包装印刷的主要基材,因含有氯化物而被逐步淘汰,开发新型环保的不含氯化物、光降解型的高分子材料迫在眉睫,其中,聚烯烃是替代PVC的最佳材料。

关键词:传统胶印VOCs

研发新型环保版材和印刷耗材,像免冲洗版、免处理CTP版等,该类版材不需要任何化学药水,产生的废液可以直接排放。此外,还需要开发VOC含量较低的印刷机清洗剂、水性光油、水性覆膜胶等。

4.针对印刷、印后积极推广组合印刷

组合印刷技术是多种印刷工艺技术在同一条生产线上集多种印刷方式如柔印、网印或数码印刷和印后加工工艺膜、模切、压痕、烫印等于一体的流水各种印刷和印后加工方式的优点结合在以上,新增设备中此类设备的比例高达80%~90%。而在国内,该技术发展相对缓慢,据不完全统计,到2009年底国内无溶剂复合设备大约有50台,其中大部分为进口设备,而且生产规模很小,占整个复合产能的比例还不到5%。若我国的无溶剂复合比例达到30%~50%,则每年可减少有机溶剂排放7.2万吨~18万吨,节约电能近5亿kWh。

除上述4点外,还需大力发展环保柔印、印、水性上光工艺等新技术。在加大新材料、新技术工艺研发使用同时,合我国印刷业当前的实际情况,加快对传统印刷流部分的工艺或技术进行改造升级。1.PS/CTP版生产过程中处理液的循环利用或据调查,目前很多企业采用酸碱中和的粗放理废酸液、废碱液和废水,不仅浪费了大量的酸水等资源,还会产生大量的废渣,企业也需要为高昂的排污费用等,更重要的是对周围环境造成污染。针对这一问题,中国印刷科学技术研究所研究攻关,成功开发出了“废酸液在线循环利用术”和“洗版废水回用新工艺技术”,已用于P版生产企业。据企业年产800万m2版材反映酸液在线循环利用新技术”每年可以为企业节省吨的浓硫酸98%和350多吨的液碱45%,每年胶印版材生产过程产生的废水总量2.5亿升左右;每年用胶片制版将会产生1万升~2000万升废水;每年印刷及复合设备废气排放总量达5184亿立方米;每年覆膜工产生的VOC排放达24万吨~60万吨。短,一方面可以获得最佳的印刷效果,另一方面大幅缩短了生产周期,高效节能。例如,节能型双面八色印刷机,一次走纸即可完成双面八色印刷,每年每台设备节电17万度。

1.PS/CTP版生产过程中处理液的循环利用或回用据调查,目前很多企业采用酸碱中和的粗放方式处理废酸液、废碱液和废水,不仅浪费了大量的酸、碱、水等资源,还会产生大量的废渣,企业也需要为此支付高昂的排污费用等,更重要的是对周围环境造成了严重污染。针对这一问题,中国印刷科学技术研究所展开了研究攻关,成功开发出了“废酸液在线循环利用的新技术”和“洗版废水回用新工艺技术”,已用于PS/CTP版生产企业。据企业年产800万m2版材反映,“废酸液在线循环利用新技术”每年可以为企业节省200多吨的浓硫酸98%和350多吨的液碱45%,仅此两项就价值近80万元,而且还可以减少300多吨的废渣产量;“洗版废水回用新工艺技术”每年为企业节约用水近15万m3,约60万元。

2.回收包装印刷过程中产生的VOC废气中有机溶剂和潜在热能

目前国外在VOC有机溶剂回收方面的研究已经比较成熟,而国内还处于起步阶段,大多采用催化燃烧的方法将含VOC废气燃烧后直接排放。至于潜在能源的回收,已有配套的热能回收设备推出,如曼罗兰的Dual-DryRTO再生热氧化干燥装置、Select Dryer优选干燥系统、Select Combi Center优选温度成熟,在欧比例达70%~90%。而计,到2009项就价值近80万元,而且还可以减少300多吨量;“洗版废水回用新工艺技术”每年为企业近15万m3,约60万元。

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