Vergleich von drei realen Verfahren für Lösungsmittelrückgewinnungsanlagen – Adsorption, Kondensation und Destillation: Welche drei Kostenpositionen sollten Druckereibesitzer bei einer umweltbedingten Nachrüstung zuerst berechnen?
💡 💡 Auf einen Blick
Eine Lösungsmittel-Rückgewinnungsanlage ist die teuerste Umweltinvestition eines Druckereibetriebs. Bei der Auswahl sollten drei Faktoren berücksichtigt werden: Erstens entspricht die Rückgewinnungsrate nicht der Einsparungsrate. Der tatsächliche Nutzen ergibt sich aus der Menge der rückgewonnenen Lösungsmittel × dem nach der Reinigung wieder verwendbaren Anteil von 60%-75% × dem Stückpreis − den jährlichen Betriebskosten für Strom − den Wartungskosten. Unter gleichen Bedingungen amortisiert sich eine adsorptionsbasierte Anlage nach 0.7 Jahren, eine destillationsbasierte Anlage erst nach 2.8 Jahren, da bei der Destillation die Reinheit und die Durchsatzleistung und nicht die Kosteneinsparung erkauft werden. Zweitens wird das Verfahren durch die Zusammensetzung der Lösungsmittel bestimmt: Bei höchstens 3 stabilen Lösungsmitteln empfiehlt sich eine Adsorption oder Kondensation. Eine Destillation sollte erst erwogen werden, wenn mehr als 5 Lösungsmittel verwendet werden und diese häufig wechseln. Drittens sind der benötigte Platz und die Compliance die eigentlichen Hürden. Eine Destillationsanlage benötigt 20 ㎡, während eine Adsptionsanlage eine zusätzliche HW12-Abfallkategorie für feste Abfälle verursacht. Bei begrenztem Budget ist eine Reduzierung der Lösungsmittelmenge an der Quelle, etwa durch den Einsatz von UV-Farben und eine einheitliche Lösungsmittelverwaltung, stets wirtschaftlicher als der Kauf einer Anlage.
Im September 2023 erhielt unser Werk eine Sanierungsanordnung: Die unbefugten Emissionen von Abgasen und VOCs überschritten die zulässigen Grenzwerte. Die Behandlungsanlagen mussten bis Jahresende fertiggestellt und stabil betrieben werden.
Damals fertigte die Fabrik gleichzeitig zwei Produkte: Für die Solventfarbe wurde weiterhin Lösungsmitteltinte verwendet, da ein Kunde aus der Verpackungsdruckbranche nicht auf Wasserfarbe umstellen wollte, weil die Farbabweichungen bei der Abnahme nicht akzeptiert würden. Auf einer anderen Maschine hingegen war bereits vollständig auf UV-Farbe umgestellt. Da beide Systeme parallel im Einsatz waren, konnten wir nicht einfach die Einstellung von Lösungsmitteltinte einstellen, um das Problem zu umgehen.
Der Chef legte drei Optionen auf den Tisch:
Der Chef stellte eine sehr praktische Frage: „Unsere jährlichen Lösungsmittelkosten belaufen sich auf 800.000. Wie lange brauchen wir, um die 580.000 wieder hereinzuholen?“
Die Frage ist genau richtig. Druckereien, die das falsche Verfahren wählen, scheitern meist nicht mangelnder technischer Kenntnisse, sondern weil sie diese drei Kostenrechnungen nicht sorgfältig aufgestellt haben. In diesem Artikel werden die drei Kostenrechnungen ausführlich erläutert.
Die erste Rechnung: Eine Recyclingquote ist nicht gleich eine Kostenersparnisquote
Diese Zahl lässt sich besonders leicht falsch berechnen.
Angenommen, eine Anlage verbraucht pro Jahr 40 t Lösungsmittel und die Rückgewinnungsquote beträgt 90 %, können theoretisch 36 t wieder in die Produktion zurückgeführt und erneut verwendet werden. Das bedeutet eine Ersparnis von 36 t Lösungsmittel.
In der Praxis sieht die Rechnung jedoch anders aus. DerRecyclingte Lösungsmittel wird nicht direkt zurück in die Farbwanne gegossen, da es mehrere Verluststellen gibt:
Erstens muss nach der Reinigung weiterhin Lösungsmittel zugeführt werden.Die mit Adsorption und Kondensation zurückgewonnenen Lösungsmittel sind „Mischlösungsmittel“ – sie enthalten noch Wasser, Alkohol und geringe Mengen an Verunreinigungen durch Farbpigmente. Um wieder in der Produktion eingesetzt werden können, müssen sie im entsprechenden Verhältnis mit neuem Lösungsmittel gemischt werden. Den tatsächlichen Daten unseres Werks zufolge liegt der direkt einsetzbare Anteil der Rückgewinnungslösung zwischen 60 % und 75 %.
Zweitens, Verdunstungsverluste.Während des Betriebs der Recyclinganlage geht ein Teil des Lösungsmittels aus dem geschlossenen System verloren. Dieser Anteil wird als „Leckage“ bezeichnet und liegt normalerweise zwischen 3% und 8%.
Drittens wird die Energieverbrauchskosten abgezogen. Für die Kondensation und Destillation wird Druckluft benötigt beziehungsweise eine Kühlung oder Heizung eingesetzt. Die entsprechenden Stromkosten werden direkt vom Ertrag abgezogen.
Die tatsächliche Formel lautet also:
Jahresertrag = Recyclingmenge × nach der Aufbereitung wiederverwendbarer Anteil × Lösungsmittelpreis − jährliche Betriebskosten für Strom − Verbrauchsmaterialien für die Wartung
Berechnen Sie es mit unseren digitalen Werkzeugen:
40 Tonnen × 90 % Recyclingquote × 70 % Wiederverwendungsanteil = 25,2 Tonnen. Bei einem Lösemittelpreis von 1,1 Yuan/Tonne werden jährlich 27,7 Yuan eingespart. Die jährlichen Stromkosten und Wartungskosten des Kondensationsverfahrens belaufen sich auf etwa 7 Yuan, sodass ein Nettoertrag von 20,7 Yuan erzielt wird. Die Investition von 58 Yuan für das Destillationsverfahren amortisiert sich statisch nach 2,8 Jahren.
Bei 180.000 adsorptionsbasierten Anlagen: Recycling von 36 Tonnen × 75 % nutzbare Quote = 27 Tonnen, jährliche Einsparung von 297.000, jährliche Betriebskosten von etwa 40.000, Nettoertrag von 257.000, statische Amortisationsdauer 0,7 Jahre.
Beachten Sie hier das counterintuitive Ergebnis: Bei identischem Lösungsmittelverbrauch erwirtschaftet die Adsorptionsmethode sogar mehr als die Destillationsmethode. Der Grund dafür liegt darin, dass die zusätzliche Investition bei der Destillationsmethode der Erhöhung der »Reinheit« und der »Durchsatzmenge« dient und nicht dem Einsparen von Kosten.
Die zweite Rechnung: Lösungsinhaltsstoffe entscheiden über die Verwendbarkeit
Der eigentliche entscheidende Unterschied zwischen diesen drei Verfahren ist nicht der Preis, sondern welches Lösungsmittel Sie verwenden.
Die Lösungsmittelsituation in unserem Werk zu jener Zeit: Für den Offsetdruck wurde eine alkohollösliche Mischung aus Lösungsmitteln verwendet (Ethanol + Ethylacetat + Butylacetat + geringe Mengen Toluol); außerdem stand eine Maschine mit reinem Ethylacetat zur Verfügung. Die Anzahl der verwendeten Lösungsmittelarten überschritt 3 nicht.
Wenn eine Druckerei gleichzeitig 8 bis 10 verschiedene Lösungsmittel einsetzt, beispielsweise für wasserbasierte Tinte, solventbasierte Tinte, UV, OCA und Reinigungsmittel für verschiedene Spezialverfahren, gilt Folgendes:
Die Herausforderung bei der Adsorption besteht in der Auswahl des Adsorptionsmittels.Die Molekülmassen, Polaritäten und Siedepunkte verschiedener Lösungsmittel unterscheiden sich erheblich, weshalb ein Adsorptionsmittel rarely all diese Bestandteile gleichzeitig effizient adsorbieren kann. In der Praxis werden daher zwei bis drei Adsorptionseinheiten parallelgeschaltet, die jeweils mit unterschiedlichen Adsorptionsmitteln bestückt sind. Dadurch sowohl die Anzahl der Geräte als auch die benötigte Fläche, und die Investitionskosten verdoppeln sich unmittelbar.
Die Herausforderung bei der Kondensation liegt im Unterschied der Siedepunkte.Bei der Kondensation wird das gasförmige Lösungsmittel unterhalb des Taupunkts abgesenkt und dadurch verflüssigt. Wenn die Siedepunkte der gemischten Lösungsmittel zu weit auseinanderliegen, etwa bei einer wasserlöslichen Lösungsmittelmischung mit 20 % Wasser, werden die niedrig siedenden Bestandteile und das Wasser gemeinsam kondensiert. DieRückgewinnungflüssigkeit weist dann eine geringe Reinheit auf und kann nur als Abfallflüssigkeit behandelt werden.
Die Vorteile der Destillation zeigen sich hier besonders deutlich.Die Destillationskolonne kann nach Siedepunkten unterteilt und verschiedene Bestandteile getrennt zurückgewinnen, einschließlich Butylacetat mit hohem Siedepunkt. Entscheidend ist jedoch eine weitgehend stabile Zusammensetzung des Ausgangsstoffs – ändern sich die Lösungsmittelbestandteile täglich, müssen die Betriebsparameter der Kolonne häufig angepasst werden, was den Prozessim Gegenteil instabil macht.
Die erste Frage bei der Auswahl sollte daher lauten: „Wie viele Lösungsmittelarten werden eingesetzt, und sind deren Bestandteile stabil?“ lautet die Antwort „höchstens drei und stabil“, reichen Adsorption oder Kondensation aus. Bei mehr als fünf Lösungsmittelarten, die häufig wechseln, ist entweder eine Destillation vorzusehen oder zunächst ein Lösungsmittelmanagement aufzubauen (zentraler Einkauf, zentrale Rückgewinnung und gebündelte Ansatzherstellung).
Die dritte Rechnung: Flächen und Compliance sind die eigentlichen Hürden
Viele Druckereien berücksichtigen bei Preisvergleichen nur die Kosten der Maschinen und übersehen dabei diese beiden Punkte.
Standortkosten. Der Flächenbedarf von 20 ㎡ für eine Destillieranlage ist nicht nur eine Frage der Fläche. Es werden zusätzlich Wartungsraum, ein temporärer Lagerbereich für Abfallflüssigkeiten und eine separate elektrische Last benötigt. Bei einem Werksmiete von 8 Yuan je Quadratmeter und Monat ergeben sich für 20 ㎡ jährlich 1.9 Zehntausend Yuan, was ebenfalls kein großer Betrag ist. Das eigentliche Problem besteht darin, dass unsere Werkstatt gemietet ist, die Traglast nicht verändert und die Brandschutzleitungen nicht versetzt werden dürfen. An dieser Bedingung scheitert letztlich das Konzept für 580.000 Yuan.
Compliance-Bilanz.Diese drei Arten von Anlagen haben im Hinblick auf die Umweltvorschriften völlig unterschiedliche Positionen:
Ein Punkt wird häufig übersehen: Die Adsorptionsmethode ist zwar günstiger, erzeugt jedoch Festabfälle (verbrauchtes Adsorptionsmittel).Wenn eine Druckerei bereits bei der Überprüfung von Gefahrstoffabfällen im Fokus steht, bedeutet jede zusätzliche Abfallkategorie ein zusätzliches Risiko. Bei der Kondensations- und Destillationsmethode entstehen dagegen flüssige Abfälle, deren Entsorgung in Druckereien bereits zum Routinegeschäft gehört, sodass der Verwaltungsaufwand sogar niedriger ausfällt.
Am Ende haben wir uns für das kondensierende Modell mit 32 W entschieden. Der Grund ist ganz einfach:
Erstens müssen die Lösungsmittelbestandteile die Voraussetzungen für die Kondensation erfüllen.Es gibt nur 3 Lösungsmittel, und alle gehören zur Gruppe der Alkoholester, deren Siedepunktsspanne steuerbar ist.
Zweitens ist ausreichend Platz vorhanden.Auf 12 ㎡ wurde die Anlage neben den vorhandenen Abluftleitungen untergebracht, ohne Änderungen an der Brandschutztechnik vornehmen zu müssen.
Drittens wurden keine neuen Kategorien fester Abfälle hinzugefügt. Das Kondenswasser wird in die Abwasseraufbereitung des Werks eingeleitet, und die Messdaten liegen im normalen Bereich.
Vierth, wir haben gleichzeitig den Wechsel von solventbasierten Farben zu UV-Farben vorangetrieben.Nachdem die zweite Maschine umgerüstet worden war, sank der Lösungsmittelverbrauch um 60 %. Dadurch reduzierte sich auch die Belastung der Rückgewinnungsanlage. Zusammen konnten die Investitionen für die Ausrüstung im zweiten Jahr wieder hereingholt werden.
Wenn das Budget nur für eine Anschaffung reicht, was sollte zuerst umgesetzt werden?
Das ist die letzte Frage, die uns der Chef gestellt hat, und die Antwort hat möglicherweise nichts mit dem Kauf von Geräten zu tun.
Lösungsmitteleinsparungen sind wirtschaftlicher als Recycling.Wenn der jährliche Lösungsmittelverbrauch von 800.000 Einheiten durch eine Anpassung des Verfahrens, etwa mit UV-Farbe oder wasserbasierter Farbe, auf 300.000 Einheiten gesenkt wird, sinken sowohl der Umfang der Behandlungsanlagen als auch deren Energieverbrauch und die Menge der zu entsorgenden Recyclingflüssigkeit. Eine Recyclinganlage ist eine »End-of-the-Pipe-Maßnahme«, während die Einsparung eine »maßgebliche Maßnahme an der Quelle« darstellt. Maßnahmen an der Quelle sind stets günstiger.
Eine zentrale Lösungsmittelverwaltung ist wirtschaftlicher als der Kauf neuer Geräte.Werden Beschaffung, Rückgewinnung und Mischen zentral organisiert, lassen sich die Lösungsmittelarten zunächst von 8 auf weniger als 4 reduzieren. Dadurch sinkt die Investition in Rückgewinnungsanlagen um eine Stufe, während die Rückgewinnungsquote zugleich steigt.
Erst am Ende werden die Maschinen gekauft.Sobald die Zusammensetzung der Lösungsmittel und ihre Menge feststehen, lassen sich die drei Verfahren sinnvoll miteinander vergleichen.
Die endgültige Investitionsreihenfolge in unserem Werk lautet: Zunächst haben wir 120.000 Yuan für die Umrüstung des Farbwegs einer Maschine ausgegeben, um UV-Farbe zu verwenden, wodurch der Lösungsmittelverbrauch um 60 % sank; anschließend haben wir für 320.000 Yuan eine kondensierende Anlage installiert; insgesamt waren es 440.000 Yuan. Hätten wir von Anfang an eine destillierende Anlage für 580.000 Yuan gekauft, wären zusätzliche 140.000 Yuan angefallen. Außerdem würde nach der Umrüstung der Maschine ein großer Teil der Verarbeitungskapazität der destillierenden Anlage ungenutzt bleiben.
Weiterführende Lektüre
Die Bekämpfung von VOCs ist eine Aufgabe, bei der eine Änderung unmittelbar weitere Auswirkungen nach sich zieht. Lesen Sie diese Beiträge daher im Zusammenhang:
- VOCs-Behandlung in Verpackungsdruckereien: Vergleich von 3 Verfahren – Investitions- und Betriebskosten für RTO, RCO und Aktivkohle.
- Fünf Prüfkriterien für den Einkauf von Druckfarben mit niedrigem VOCs-Gehalt in Druckereien – Mengenreduzierung an der Quelle.
- Die 5 Kategorien gefährlicher Abfälle in Druckereien–Register und Entsorgungspreise für HW12 Altlösungsmittel.
- NMHC in Druckereiabgasen: 3 reale Grenzen——Bußgelder für Konzentrationen am Werksgrundstück und Online-Überwachung.
Häufige Fragen
Bedeutet eine Recyclingquote von 90 %, dass 90 % der Kosten für Lösungsmittel eingespart werden?
Nein. Die Rückgewinnungsflüssigkeit muss nach der Reinigung im entsprechenden Verhältnis gemischt werden. Der unmittelbar wiederverwendbare Anteil liegt üblicherweise lediglich bei 60%-75%. Hinzu kommen 3%-8% Verdunstungsverluste sowie die Stromkosten für den Betrieb. Die tatsächliche Berechnung lautet: Rückgewinnungsmenge × direkt wiederverwendbarer Anteil nach der Reinigung × Stückpreis − jährliche Betriebsstromkosten − Wartungs- und Verbrauchsmaterialien.
Wie wählt man zwischen den drei Verarbeitungsverfahren?
Zunächst die Lösungsmittelbestandteile prüfen: Bei höchstens 3 stabilen Lösungsmitteln empfiehlt sich eine Adsorptions- oder Kondensationsanlage; bei mehr als 5 Lösungsmitteln, die häufig wechseln, ist entweder eine Destillationsanlage einzusetzen oder zunächst eine zentrale Lösungsmittelverwaltung einzurichten. Anschließend sind die örtlichen Gegebenheiten und die Anforderungen an festen Abfall zu berücksichtigen: Adsorptionsanlagen erzeugen HW12-Abfall, etwa verbrauchte Adsorptionsmittel, während Kondensations- und Destillationsanlagen Abwasser erzeugen.
Warum zahlt sich die destillierte Variante mit der höheren Recyclingquote erst später aus?
Die zusätzliche Investition in eine Destillationsanlage dient der Gewinnung höherer Reinheit und größerer Durchsatzkapazität, nicht der Kosteneinsparung. Da Investitionssumme, Flächenbedarf und Energieverbrauch hoch sind, übersteigt der Nettogewinn bei gleichem Lösungsmittelverbrauch möglicherweise nicht den einer Adsorptionsanlage. Erst eine Steigerung des Durchsatzes auf ausreichende Größenordnung macht sich die Investition rentabel.
Was sollte zuerst getan werden, wenn das Budget nicht für eine Recyclinganlage reicht?
Zuerst die Materialmenge an der Quelle reduzieren: Prozesse, bei denen UV-Tinte oder wasserbasierte Tinte eingesetzt werden können, werden zuerst umgestellt. Durch eine zentrale Verwaltung der Lösungsmittel lassen sich die Arten von Lösungsmitteln von 8 auf höchstens 4 reduzieren. Nachdem Verbrauchsmengen und Zusammensetzung der Lösungsmittel feststehen, wird die Rückgewinnungsanlage ausgewählt; ihre Leistungsgröße kann eine Stufe kleiner ausfallen.
Gilt der verbrauchte Adsorptionsmittel bei der adsorptiven Reinigung als gefährlicher Abfall?
Das stimmt. Verbrauchte Adsorptionsmittel mit Lösungsmittelresten gelten als gefährlicher Abfall der Abfallkategorie HW12. Dafür sind ein Abfallverzeichnis, ein Begleitpapier für die Abfallbeförderung und ein Vertrag zur ordnungsgemäßen Entsorgung erforderlich. Wenn das Druckereiunternehmen ohnehin im Fokus der Prüfung gefährlicher Abfälle steht, würde die Auswahl eines adsorptiven Verfahrens eine zusätzliche Abfallkategorie für festen Abfall schaffen.
Wie hoch sind die jährlichen Stromkosten für den Betrieb der Recycling-Anlage?
Dies hängt vom Luftvolumenstrom und vom Verfahren ab. Bei kondensativen Systemen liegt der jährliche Stromkostenanteil für Anlagen mittlerer Größe üblicherweise bei 50.000–100.000 Yuan, bei destillativen Verfahren ist er höher und bei adsorptiven Verfahren am niedrigsten. Lassen Sie sich bei der Angebotsanfrage unbedingt die jährlichen Betriebsstromkosten gesondert ausweisen und werten Sie nicht nur den Gesamtpreis der Anlage.
Wie lange nach der Inbetriebnahme der Anlage kann die Umweltverträglichkeitsprüfung bestanden werden?
Dies hängt von den örtlichen Überwachungsanforderungen und der Auslegung der Emissionsstandards ab. Entscheidend ist, dass die Fertigstellung der Anlage nicht automatisch die Einhaltung der Anforderungen bedeutet: Die Betriebsaufzeichnungen der Behandlungsanlagen, das Abfallflüssigkeits-Managementbuch und die Online-Überwachungsdaten müssen entsprechend geführt werden. Es empfiehlt sich, im Beschaffungsvertrag ausdrücklich festzuhalten: einschließlich der Inbetriebnahme bis zum stabilen Betrieb und der Bereitstellung der für die Abnahme erforderlichen Vorlagen für das Managementbuch.
📚 📚 Ähnliche Empfehlungen
Benötigen Sie eine individuelle Verpackungslösung?
Erfahren Sie mehr über Verpackungen oder holen Sie direkt eine individuelle Lösung und ein Angebot ein