涂料行业的VOCs减排及清洁生产潜力分析
Analysis of VOCs Emission Reduction and Cleaner Production Potential in Paint Industry

作者: 叶 媛 :上海立昌环境工程股份有限公司,上海;

关键词: 涂料行业VOCs减排清洁生产潜力Paint Industry VOCs Emission Reduction Clean Production Potential

摘要:

涂料生产是高污染行业,随着涂料的市场需求量逐年增长,环境污染问题也日益引起重视。本文从涂料行业降污减排的必要性出发,围绕涂料行业的VOCs产生排放情况及清洁生产现状进行阐述,发现涂料行业在VOCs减排及清洁生产方面存在较大的潜力,并提出了一些切实可行的VOCs减排措施及清洁生产方案。

Abstract: Paint production is a high pollution industry. With the increasing demand of paint, environmental pollution is becoming more and more important. In this paper, starting from the necessity of reducing pollution emission in paint industry, focusing on current situation of VOCs emission and cleaner production in paint industry, it is found that there is great potential in VOCs emission reduction and cleaner production, and puts forward some feasible VOCs emission reduction measures and cleaner production programs.

1. 前言

涂料作为不可或缺的功能材料,广泛应用于机械制造、交通运输、轻工、化工、建筑、家居及汽车等行业。随着各行业的快速发展,涂料的市场需求量也在逐年增长,我国已成为世界第一大涂料生产和消费国。与之同时,也带来了较严重的环境污染问题,污染物成分复杂、治理难度大是典型的特征。而国家及各省市的环保要求日趋严格,因此,涂料行业面临着较重的降污减排任务,推行清洁生产的意义重大。

本文根据涂料行业近年的产量增长情况及环保形势的严峻性分析降污减排的必要性,阐述涂料行业的VOCs排放情况及清洁生产现状,对VOCs减排及清洁生产的潜力进行挖掘,并提出一些切实可行的VOCs减排措施及清洁生产方案。

2. 涂料行业降污减排的必要性

随着建筑、家居及汽车等行业的快速发展,涂料的市场需求量也在逐年增长,我国已成为世界第一大涂料生产和消费国。国家统计局及中国涂料工业协会统计数据(见图1)显示,2012~2017年,我国涂料行业的产量由1271.87万吨增加到2041.00万吨,首次突破2000万吨大关,年平均增长率约为12.1%,预计每年的需求仍将上涨。

Figure 1. Change in production and growth rate of Chinese paint industry, 2012~2017

图1. 2012~2017年中国涂料行业产量及增速变化

根据中国石油和化学工业联合会的数据,华东、华南和中南是中国涂料生产的主要区域,2015年三区域产量占比分别为34%、22%和14%。而从各省份的涂料产量来看,广东省、江苏省和上海市的涂料产量位居前三,其中上海2015年的涂料产量为190.96万吨,占比为11.1% [1] 。

由于涂料的生产过程中要使用多种有机溶剂,一般要损失3~5%,会产生和排放大量的VOCs(挥发性有机物);生产和使用过程中还会产生废水、废渣和危险废物等环境污染物;部分中小型企业原辅料消耗、能资源消耗偏高,存在较大的浪费,等等 [2] 。因此,涂料的生产和使用带来了较严重的环境污染问题。而国家及各省市的环保要求日趋严格,2013年9月10日,国务院印发《大气污染防治行动计划》(国发[2013]37号);2015年1月26日,国家财政部与国家税务局联合发布“关于对电池、涂料征收消费税的通知”(财税[2015]16号),对施工状态下挥发性有机物(VOC)含量高于420克/升(含)的涂料征收4%的消费税;2015年6月18日,财政部、发改委、环境保护部联合印发《挥发性有机物排污收费试点办法》(财税[2015]71号),并已于2015年10月1日开始施行;2016年11月24日,国务院印发《十三五生态环境保护规划》,要求在重点地区、重点行业推进挥发性有机物总量控制,到2020年全国VOCs排放总量下降10%以上;2017年9月14日,环境保护部、国家发改委、财政部等联合印发《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》(环大气[2017]121号),推动VOCs污染放置工作;2018年1月1日,环保税法开始实施;全国各地也相继出台了控制VOCs排放总量的明文要求,等等。因此,涂料行业作为高污染行业,削减VOCs排放总量及推行清洁生产势在必行,对涂料行业的可持续发展也具有重要意义。

3. 涂料行业的VOCs产生及排放情况

3.1. VOCs产生情况

涂料生产的原辅料主要有树脂、溶剂、色浆、颜料、填料及助剂等,按科学配方比例,经清洗、投料、混合、分散、研磨、调色、过滤、质检、灌装等工序即可制备成涂料产品。使用的树脂、溶剂、色浆、助剂中均含有VOCs,包含苯类、醇类、酮类、酯类、醚类等多种复杂成分,排放到环境中危害严重。涂料生产过程中主要的VOCs源项有:设备动静密封点泄漏、有机液体储存与调和挥发损失、废水集输、储存、处理装置过程逸散、工艺废气排放、溶剂再生挥发损失及实验室废气排放。

参照上海市环境保护局发布的《上海市涂料油墨制造业VOCs排放量计算方法(试行) (2017年修订)》,可计算VOCs的产生量和排放量。当有测定的排放口气体流量、浓度、污染治理设施VOCs去除效率等数据时,可采用实测法;实测法无法满足使用条件时,可采用系数法。此处产污系数为除设备动静密封点泄漏、有机液体储存与调和挥发损失和废水集输、储存、处理过程逸散之外,包含工艺废气排放、溶剂再生挥发损失和实验室废气排放三个源项VOCs产生量 [3] 。

E 0 , i = 1 n ( E F i × Q i ) (1)

式中:E0,涂料——统计期内涂料生产中的VOCs产生量,千克;

EFi——物料i的产污系数,千克/吨,涂(颜)料的产污系数为15;

Qi——统计期内物料i产量,吨。

也就是说,每生产1吨涂料产品,会产生15千克VOCs。根据企业的产品产量数据,即可计算出VOCs产生量。例如,上海市涂料行业2015年的VOCs产生量为190.96 × 15 ÷ 1000 = 2.864万吨;某涂料生产企业A的年产量为3000吨,则VOCs产生量为3000 × 15 ÷ 1000 = 45吨。但实际运用过程中,发现系数法计算的产生量比实测法偏大,因此条件满足的时候建议选用实测法。

3.2. VOCs排放情况

据调研,目前大部分涂料生产企业均有VOCs末端治理设施,但处理工艺参差不齐,废气收集和处理效率也不尽乐观。捕集措施一般为负压排风和局部排风,基本无法达到全密闭式负压排风;生产设备有敞开作业现象,也有部分环节存在VOCs无组织排放现象;RTO焚烧处理工艺虽然处理效率好,但由于场地、投资及运行费用等多因素,应用的却不普遍,大多数中小型企业仍采用传统的活性炭吸附工艺,因易饱和,为确保污染物的持续稳定达标排放对活性炭的更换频次要求较高,后续的危废处理也增加了企业的成本;生产中还有有毒有害原辅料(甲苯、二甲苯等)的使用;生产现场管理方面也有待进一步完善。因此,涂料生产企业有着非常大的VOCs减排潜力。

若企业日常的废气监测完善,可根据监测数据计算VOCs的排放量,计算方法如下:

VOCs = × × (2)

VOCs = × × (3)

VOCs = VOCs VOCs (4)

VOCs = VOCs ÷ VOCs × 1 00% (5)

VOCs = VOCs VOCs (6)

例如,A企业测得的废气捕集率为75%,废气治理设施VOCs去除率为80%,则VOCs排放量为:

无组织排放量:45 × (1 − 75%) = 11.25吨;

有组织排放量:45 × 75% × (1 − 80%) = 6.75吨;

VOCs总排放量为:11.25 + 6.75 = 13.5吨。

4. 涂料行业的清洁生产现状

4.1. 清洁生产审核实施情况

为了促进清洁生产,规范清洁生产审核行为,国家制定了《清洁生产促进法》,自2003年1月1日开始实施,并于2012年进行了修订;2004年8月16日,国家发改委、原国家环保总局发布了《清洁生产审核办法》(国家发展和改革委员会、原国家环境保护总局第16号令)自2004年10月1日开始实施,2016年对暂行办法进行了修订,发布了《清洁生产审核办法》(中华人民共和国国家发展和改革委员会、中华人民共和国环境保护部第38号令),并于2016年7月1日起正式实施。随着环保法律法规的日渐完善,全国各地都在积极落实清洁生产审核工作。

根据上海市2011~2017年实施清洁生产审核的企业名单统计分析,实施清洁生产审核的涂料生产企业情况如表1

从上表可以看出,2011~2017年上海实施清洁生产生产审核的涂料企业大约占总数的2%~3%,2017年增加到19家,知名的企业有杜邦高性能涂料(上海)有限公司、立邦涂料(上海)有限公司、紫荆花涂料(上海)有限公司、佩特化工(上海)有限公司、巴斯夫上海涂料有限公司、上海造漆厂等,因涂料为重污染行业,基本将实现清洁生产审核全覆盖。2018年,河北省、浙江省环保厅相继公布了2018年度开展清洁生产审核重点企业名单,河北共615家企业列入名单,其中涂料企业有19家;浙江共341家企业列入名单,其中涂料企业有15家 [4] 。

4.2. 清洁生产水平现状

2007年,国家发改委发布了《涂料制造业清洁生产评价指标体系(试行)》,分为定量评价和定性评价两部分,定量评价指标选取了资源与能源消耗(原材料消耗、新鲜水消耗、综合能换)、污染物指标(废水量、COD、废气浓度)和资源综合利用指标(水重复利用率),定性评价指标选取了产品特征指标(如一次性交验合格率、通过环保产品认证等)和环保管理与劳动卫生安全指标(如取得危险化学品安全生产许可证

等)。通过各指标的实际达到值、评价基准值和指标的权重值进行计算和评分,可以综合考评企业的清洁生产水平。如果总分 ≥ 90分,则为国内清洁生产先进企业;如果80 ≤ 总分 < 90,则为国内清洁生产企业;总分 < 80的企业,则应类比同行业,积极推行清洁生产,加大技术改造力度,强化全面管理,提高清洁生产水平 [5] 。

本文选取上海市已实施清洁生产审核的9家涂料生产企业,其中包含产量排名靠前的民营企业,也有中外合资的知名企业,包含溶剂型涂料和水性涂料生产企业,生产规模有大有小,数据具有代表性,以此说明清洁生产审核前上海市涂料行业的清洁生产水平。

表2可以看出,9家企业中仅有2家达到了国内清洁生产先进企业水平,4家达到国内清洁生产企业水平,还有3家企业未达到清洁生产水平。因此,目前涂料生产企业整体清洁生产水平不高,仍有较大的清洁生产潜力可挖掘。

5. VOCs减排措施及清洁生产方案

从上文分析可见,涂料行业仍存在着较大的VOCs减排和清洁生产潜力,结合企业的实际情况,参照已实施清洁生产审核的企业案例,可以采取一系列可行的VOCs减排措施或清洁生产方案,详见表3

6. 结语

综上所述,在严峻的环保形势下,当前涂料行业面临着较重的降污减排任务,在VOCs减排和清洁

Table 1. Statistics of paint manufacturer implementing cleaner production audit in Shanghai, 2011~2017

表1. 2011~2017年上海市实施清洁生产审核的涂料企业统计

Table 2. Status quo of cleaner production level in Shanghai paint manufacturer

表2. 上海市涂料生产企业清洁生产水平现状

Table 3. VOCs emissions reduction measures and other cleaner production programs

表3. VOCs减排措施及其它清洁生产方案

生产方面也有着较大的潜力,有诸多切实可行、环境效益和经济效益可观的方案和措施。因此,涂料企业要及时落实VOCs的减排工作,积极推行清洁生产,有效减少涂料生产带来的环境污染,降低企业生产运行成本,促进涂料行业的可持续发展。

文章引用: 叶 媛 (2018) 涂料行业的VOCs减排及清洁生产潜力分析。 化学工程与技术, 8, 158-164. doi: 10.12677/HJCET.2018.83019

参考文献

[1] 2017年中国涂料市场发展现状分析及未来发展趋势预测[N]. 中国产业信息网, 2017-05-23.

[2] 聂雪涛, 罗冬梅, 等. 涂料行业清洁生产审核实例研究[J]. 四川环境, 2013, 32(4): 112-116.

[3] 上海市环境保护局. 上海市涂料油墨制造业VOCs排放量计算方法(试行) (2017年修订) [Z]. 2017.

[4] 2018年涂料行业发展现状分析转型升级取得初步成效[N]. 涂料原料网, 2018-04-26.

[5] 国家发展和改革委员会. 涂料制造业清洁生产评价指标体系(试行) [Z]. 2007.

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