水墨凹印节能除湿与VOCs处理一体化技术及装备

20230109

制造业

该科技成果在课题存续期间完成样机的试制，并在实验室完成了模拟排放条件的测试工作。实验条件：用电炉在容器底部加热，将不同配比的工业酒精倒入容器中，挥发的乙醇/水蒸气混合气体在风机作用下进入设备中，挥发量和回收量分别称重计量进行对比，分析乙醇的回收率。根据实验室测试结果计算乙醇平均回收率为 86.4%。 该科技成果在课题存续期间在京津冀地区某印刷厂进行了现场实验，现场取印刷机第八单元进行满版白墨水墨实验，溶剂配比为乙醇：水为1:1，原墨乙醇含量约为20%。实验结果为83.9%。略低于实验室数据86.4%。 该科技成果在课题结束之后在广东某印刷厂形成了正式订单，并于2022年11月份完成了设备的安装运行，该装备从投入运行到本表填报日，经统计和监测可做到烘干湿度控制在2%6%之间，提高了烘干速度，可提升印速20%40%，综合烘干节能效果约在55%，每日平均节约乙醇用量约150kg。VOC气体循环处理并回风利用，无外排风。经实际案例测试满足用户要求，并确立进一步合作意向。 本装备具备量产的基础，高效热能回用装置已完成定型和系列化设计，可根据用户印刷机的配置进行匹配；双吸法转轮材料目前产能尚有缺口，一旦市场打开，满意满足订单的需求，下一步需进一步优化设计，提升净化效率和生产效率；系统尚可进一步改进，控制系统和算法有优化空间。

本科技成果拟寻求合作方在其所驻扎的省级地区范围内开展成套设备的销售代理工作及配套工程的执行落实工作。要求代理合作方熟悉包装印刷或涂布行业的客户资源，并与该部分客户已形成长期稳定的合作；要求代理合作方拥有一定的设备安装维护能力，工程执行能力，熟悉印刷、涂布设备的功能原理及应用操作，能独立完成该套设备的一般性安装调试工作；要求代理合作方有一定的资金实力，可以在推广初期为客户提供垫资服务。 本科技成果计划在珠三角地区寻找具有实力的合作方开展投资合作，要求合作方属于环保领域装备制造企业，具有一定的工程承包方合作资源，对某个专业应用领域具有深度的积累，并能成功将该科技成果转化为该行业应用领域的具体设备上。要求该合作方具备成套环保设备的加工组装服务，要求合作方能提供独立装配车间，面积不小于1500m2。 本科技成果在东南亚、西亚地区国家寻求贸易合作方，要求合作方熟悉本国的软包装市场，并有成熟稳定的国内软包装设备或油墨的代理经验，有稳定的客户资源。 本科技成果在北美、南美及欧洲地区国家寻求成套技术转让，要求合作方熟悉本国的软包装市场，并有成熟稳定的客户资源，具备该装备的生产能力及市场开拓能力，售后服务能力，我方仅向该合作方提供核心转轮部件。

可国（境）内外转让

本科技成果预期在北京地区完成一个投资合作平台及集团总部的登记注册，预期吸引投资6500万元，分三期进行，陆续用于建设研发基地，搭建分子筛材料的深度开发平台及批量生产制造。 本科技成果预期在国内选址独立完成一个分子筛材料的深度开发及批量生产基地的投资建设，预计投资2500万元，建设期1年，5年后预计分子筛材料产能达到5000吨/年，预计销售额达到1.5亿元，年纳税额约1500万元，预计带动当地就业100人以上。 本科技成果预期在珠三角地区合作完成一个装备的生产制造基地的投资建设，预计投资2000万元，建设期1年，5年后预计成套装备的出货能力达到500台套/年，预计销售额达到1.5亿元，年纳税额约1500万元。预计带动当地就业50人以上。产品应用企业后，预计可以节能提高15%以上，VOCs处理效果对环保提升起到较大推动作用，为行业绿色化发展奠定基础。 随着本科技成果在国内的转化成熟及产品应用的案例完善，预期在3年后开始进入国际市场。并首先在东南亚及西亚地区等软包装行业国产设备的主要出口国开始进行有关配套性开发工作。预期在未来5年后带动国内材料基地和装备制造基地销售额增长30%-50%。

京津冀包装印刷行业VOCs深度综合减排治理技术研究

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

本科技成果系自主创新，重点解决了包装印刷行业中软包装水墨凹印工艺过程中烘干废气排放的除湿、节能、VOCs处理、乙醇回收等一系列问题。为我国凹版印刷行业进一步推进低VOCs原辅材料替代创造了技术条件。 包装印刷作为VOCs治理的重点行业，软包装（塑料凹版）印刷更是重中之重。该行业VOCs治理主要通过三个途径来实现，即源头替代、过程控制和末端治理，其中用水性墨替代溶剂型油墨是国家倡导的首选路径。在实际推广中还存在着很多问题，在用户使用和体验方面，水墨凹印在烘干方面还存在着新风除湿、烘干能耗较高、VOCs仍需处理等诸多限制因素，尤其是水墨中尚存在一定比例的乙醇挥发，还不能直接排放，导致塑凹水墨在市场推广方面进展缓慢。 本科技成果针对水墨印刷过程中产生的VOCs废气中的乙醇进行回收处理，并与凹印机烘干系统良好对接实现了烘干过程中的除湿、节能。该一体化装备通过系统集成实现了以上功能，极大的降低了软包装印刷企业的投资成本和运行成本，为塑凹水墨在市场推广方面创造了经济条件。 本科技成果的技术原理是：采用双吸冷凝法的工艺路线，该工艺利用吸附介质对乙醇和水分子分别吸附，脱附后经过冷凝工艺，乙醇随着冷凝水一起被截留回收下来，经过吸附后的气体作为烘干新风回到烘干箱前的调温箱里，实现整个系统闭环，不再产生外排气体，既达到了回收乙醇的目的，又解决了环保达标排放问题，还兼顾了除湿，客观上有助于提高印刷干燥速度，生产效率提高。 吸附过程：水墨烘干废气在风机的作用下进入一体化设备，首先通过降温处理，满足吸附所需温度条件（≤40℃），经过特殊转轮吸附（定制除湿、除乙醇）净化后，作为烘干补给风再回到印刷机烘干箱的进气口，印刷废气在这一过程中完成吸附净化、热能利用、气体循环利用，实现闭环处理，不再外排。 脱附过程：脱附下来的含乙醇水蒸气进入冷凝器，冷凝下来的含乙醇液体回流到储液罐中，含乙醇的冷凝水经简单处理后可直接用于印刷，作为调墨溶剂。不凝气体作为冷却风进入转轮冷却区，再对转轮进行降温，而后经过加热升温后进入脱附区，对转轮进行脱附，如此周而复始，同样无外排废气。 整套系统采取PLC自动控制，可根据印品调整风量，自动监测烘干能耗并折算为减碳量，烘干温湿度实时监测，匹配印品，确保印刷机处于最佳运行状态，回收液自动计量，通过手机APP实时观察设备运行状态。 关键技术指标： 除湿：实行闭环控制，排除环境湿度的影响，可将烘干气体湿度控制在2%6%（烘干温度60℃时<6%，80℃时<2%），基本排除了烘干气体湿度对烘干的影响。 节能：烘干废气余热利用率>85%，烘干能耗综合下来可降低50%以上。烘干风量越大、烘干温度越高，节能降耗越明显，产生的价值也越大。 乙醇回收：回收液乙醇含量在2050%（印品不同、水墨成分及稀释剂成分不同而有所变化），经过简单处理可提高纯度到75%以上，可直接添加到稀释剂中。 印速：排除湿度对烘干的影响，可提升印速20%~40%，在低温烘干（58℃）可提升25%左右，高温烘干（80℃）可提升30%以上。 目前，我国软包装行业凹版印刷机保有量在1万台以上，一台印刷机烘干能耗的装机功率约在300KW-550kw，运行功率平均在200kw。节能比例按50%计算，工作时长按12h/天，年工作300天计，则应用该技术成果后一条凹印生产线一年可节约能耗36万kwh，乙醇节约用量约50吨，减少二氧化碳排放595.6吨。具有极大的经济价值和社会效益。