因彩色印刷與塑膜複合工序中使用大量溶劑型油墨與稀釋用有機溶劑等物質， 我國每年僅包裝印刷行業揮發性有機化合物（VOCs）的排放量可達約200 萬~300 萬t，所產生的VOCs 廢氣通常採用活性炭吸附、光催化、等離子、催化氧化/蓄熱式催化氧化（CO/RCO）、蓄熱式焚燒（RTO）等方法進行治理，其中又以催化氧化法與焚燒法最為普及。
包裝印刷廢氣具有以下特點：（1） 廢氣成分複雜，含有多種有機物質；（2） 油墨乾燥時，由於需要嚴格控制生產車間的廢氣質量濃度，通常引入較大風量來進行通風，因此所產生的VOCs 廢氣風量大、質量濃度低。傳統催化氧化或焚燒裝置適用於處理不同風量的中高質量濃度VOCs 廢氣， 裝置大小主要取決於其自身的最大處理風量。但在處理大風量低質量濃度的VOCs 廢氣時， 採用單一催化氧化或焚燒方法需要龐大的裝置，不僅一次裝置的投資成本高，而且會大幅增加後續燃料的執行成本。因此實際處理中需引入沸石轉輪技術， 先對大風量低質量濃度VOCs廢氣進行吸附， 將其濃縮為小風量高質量濃度的氣體後再進行催化氧化處理。
活性炭吸脫附催化燃燒裝置
隨著新環保法規的修訂出臺與各地對VOCs排放的嚴控， 行業對VOCs治理裝置提出了更高的要求。相比於單一VOCs廢氣處理裝置， 沸石轉輪-催化氧化組合裝置具有裝置體積小、去除效率高、安全性與經濟性良好的多重優勢，這也將是未來VOCs 廢氣治理裝置的主流發展方向。
沸石轉輪-催化氧化裝置原理
目前國內包裝印刷行業廢氣具有排放風量大、質量濃度低、廢氣成分複雜等特點，且一般為有組織排放。對於大風量低質量濃度VOCs廢氣而言，僅透過催化氧化或焚燒裝置單獨進行處理時， 一次裝置的投資費用大，後期執行成本較高；採用沸石轉輪-催化氧化技術的VOCs廢氣處理裝置可先對大風量低質量濃度的廢氣進行分離濃縮， 使其形成高質量濃度、小風量的氣體後再進行催化氧化處理。
1、 沸石轉輪- 催化氧化裝置工藝流程
VOCs沸石轉輪-催化氧化裝置採用沸石濃縮與催化劑氧化組合技術，由多級過濾器、沸石轉輪、吸附風機、脫附風機、換熱器、催化氧化裝置等分段裝置組成，具體見圖1。
含有VOCs 的有機廢氣先經過初步多級過濾後，由鼓風機送至沸石轉輪分段裝置吸附區（A 區）進行吸附處理，生成的潔淨空氣被直接排出。隨著沸石轉輪得不停旋轉，已飽和的轉輪吸附區部分轉至再生區（R 區），接受來自反向高溫再生空氣的吹洗並
進行脫附。脫附後的高質量濃度有機廢氣直接進入催化氧化裝置進行氧化分解。經過脫附區的VOCs廢氣隨後旋轉進入冷卻區（P 區），降溫後返回吸附區進行迴圈操作。由於脫附再生區的空氣風量一般僅為處理區風量的1/10， 因此再生後廢氣中的VOCs質量濃度約為濃縮前的10 倍。
沸石轉輪再生濃縮後的高質量濃度有機廢氣被吹入下游催化氧化裝置，並由燃燒器對其進行升溫，預熱至350℃後進行催化氧化反應。催化氧化全過程採用蜂窩狀鉑（Pt）觸煤，廢氣中VOCs 經催化氧化反應生成無毒無害的二氧化碳與水。
透過催化氧化工段後，被排出的淨化氣體溫度約為360 ℃；為充分利用餘熱，將催化氧化裝置淨化後的氣體與再生用廢氣進行熱交換，升溫後的再生廢氣用於沸石轉輪脫附區的脫附。
沸石轉輪濃縮催化燃燒裝置
2、 沸石轉輪濃縮分段裝置結構與原理
（1） 沸石轉輪的結構與組成
當廢氣具有大風量低質量濃度的特性時，可利用沸石轉輪內部分子篩低溫高吸附與高溫高脫附的特點，對有機廢氣進行吸附-脫附濃縮。所產生廢氣的質量濃度約為原氣體質量濃度的10~20 倍，為後續催化氧化處理節約了裝置與運營成本。
沸石濃縮轉輪結構分為吸附區（A 區）、再生區（R 區）與冷卻區（P 區）。由加工好的波紋形以及平板狀陶瓷纖維紙採用無機黏合的方式製成蜂窩狀轉輪，再將具有疏水性的沸石分子篩塗抹在轉輪通道上，使其具有吸附性。沸石分子篩的化學通式為Mx/m［（AlO2）x·（SiO2）y］·zH2O，是一種結晶矽酸鋁金屬鹽的多孔晶體，其中的矽氧四面體和鋁氧四面體透過共享氧原子相互連線形成骨架結構。分子篩晶體的內部具有不同大小的孔穴， 可以吸附比自身孔徑小的分子，排出比其孔徑大的分子。包裝印刷行業廢氣的相對溼度一般小於70%， 沸石轉輪對VOCs 的吸附率可達到90%以上。隨著廢氣相對溼度的增加，吸附效率會有所下降，因此，必要時可在廢氣進入沸石轉輪前對其進行加熱除溼。根據風量，設定沸石轉輪以1~6 r/h 的速率進行旋轉。
（2）沸石轉輪適用風量與VOCs質量濃度
針對不同VOCs質量濃度的廢氣， 所採用的處理方式不盡相同， 而沸石轉輪常被用於大風量低質量濃度有機物廢氣的濃縮處理。不同質量濃度VOCs氣體的處理方法見表1。
對於VOCs 質量濃度低於600 mg/m3 的大風量廢氣， 採用沸石轉輪濃縮裝置可達到後續節能處理的目的。根據目前轉輪的直徑與厚度，在質量濃度低於600 mg/m3的情況下，可處理風量範圍為0。4~18m3/h。
（3） 沸石轉輪對包裝印刷廢氣中VOCs的吸附曲線
包裝印刷行業廢氣中主要含有鄰二甲苯、異丙醇、乙酸乙酯、己二酸等苯系物，醇類及酯類物質，因此需要對沸石轉輪上的疏水性分子篩進行吸附效率評價。根據吸附效率與時間的關係對沸石轉輪分子篩的吸附效能進行了相關實驗， 分別採用質量濃度為500 mg/m3 的苯系物、400 mg/m3 的醇類物以及300mg/m3 的酯類物質作為處理廢氣成分。結果見圖2。
圖2表明，對於包裝印刷行業廢氣中含有的VOCs物質（即苯系物、醇類與酯類物質），疏水性分子篩均能進行有效吸附。
3、催化氧化分段裝置結構與原理
催化氧化分段裝置採用貴金屬Pt 作催化劑，對沸石轉輪處理後的高質量濃度廢氣進行預熱並將其催化氧化分解。其原理在於藉助催化劑降低反應活化能， 使得氧化反應發生在較低的起燃溫度（250~400 ℃）。由於待處理廢氣中可能含有使催化劑中毒的物質（含硫、磷、矽等元素的化合物），因此需在前端設定預處理工序， 即採用陶瓷為載體的前處理劑（見表2）對使催化劑中毒的物質進行攔截。當進入催化劑室的高質量濃度廢氣溫度較低時， 可透過燃燒器對其進行預熱，使溫度上升至350 ℃；由於該溫度為氧化催化劑最佳活性溫度， 此時VOCs 的處理效率可達95%以上。
溫度不同時， 催化劑對VOCs 的處理活性效率也不同，因此需要尋找催化劑的最佳使用溫度。根據VOCs 廢氣中含有的主要有機揮發物（正己烷、二甲苯、苯、乙醇等物質），在不同入口溫度條件下對其進行轉化率測試評價，結果見圖3。
由圖3 可知，在350 ℃下，主要的揮發性有機物質基本可被催化劑氧化去除。
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