<B>Verfahren und</B> Vorrichtung zur Rückgewinnung <B>der</B> Dämpfe von flüchtigen organischen Lösungsmitteln Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Rückgewinnung der Dämpfe von flüchtigen organischen Lösungsmitteln, wie sie be sonders bei der Reinigung von Gegenständen, wie Kleidungsstücken und Geweben, sowie beim Entfetten von Metallteilen verwendet werden, durch Adsorption mit einem Adsorbens.
Bei der chemischen Reinigung von Kleidungs stücken und Geweben wird das Material einem Wasch vorgang mit einem flüssigen Lösungsmittel und viel leicht noch anderen Zusätzen zur Entfernung des Schmutzes in einem geschlossenen Behälter unter zogen. Die auf diese Weise gewaschenen Kleidungs stücke werden dann in Gegenwart von bewegter Heiss- luft zur Entfernung des eingedrungenen Lösungsmittels getrocknet. Diese Prozesse lassen sich im gleichen Apparat durchführen; wo jedoch ein grosser Arbeits anfall vorhanden ist, werden für das Waschen und das Trocknen separate Behälter eingesetzt. Bei diesen Pro zessen geht infolge der Bewegung und der Übertragung von flüssigem Lösungsmittel sowie durch im Behälter und den Geweben verbleibende Dampfreste eine gewisse Menge Lösungsmittel verloren.
Diese Verluste sind wegen der hohen Kosten der synthetischen Lösungs mittel und auch wegen der Luftverseuchung unwirt schaftlich. Synthetische Lösungsmittel sind oft schäd lich und lassen sich nach ihrer Freisetzung in der Reinigungsanstalt nicht ohne weiteres durch gewöhn liche Ventilation entfernen. Werden sie ins Freie abge lassen, gehen die Dämpfe nicht nur verloren, sondern verbinden sich mit der Feuchtigkeit und anderen schwebenden Verunreinigungen und bilden den soge nannten Smog .
Aus all den genannten Gründen ist es wesentlich, die Lösungsmitteldämpfe, die bisher verlorengingen,zurückzugewinnen. Handelt es sich um das Reinigen oder Entfetten von Metallteilen oder anderen porenfreien Gegenständen, so werden die zu reinigenden Gegenstände mit den heissen Dämpfen des Lösungsmittels oder zuerst mit flüssigem Lösungsmittel und dann mit den heissen Dämpfen dieses Lösungsmittels behandelt. Beim Herausnehmen der Gegenstände aus dem Behandlungs apparat sind beträchtliche Dampfmengen darin einge schlossen, die ähnlich wie bei der Reinigung von Texti lien oder Kleidungsstücken zurückgewonnen werden sollen.
Es ist deshalb Zweck der Erfindung, einen leistungs fähigen Apparat und ein Verfahren zur Rückgewin nung der Dämpfe eines z.B. bei Reinigungsvorgängen verwendeten Lösungsmittels zu schaffen, wobei die Dämpfe durch ein Adsorbens adsorbiert werden sollen.
Es sind mehrere adsorbierende Materialien bekannt, jedoch ist eines der bevorzugten Adsorptionsmittel Aktivkohle. Obwohl bekannt ist, dass Aktivkohle die Fähigkeit besitzt, Lösungsmitteldämpfe zu adsorbieren, stellt die Anwendung dieses Prinzips auf die Adsorption von Dämpfen besonders in Verbindung mit der chemi schen Reinigung von Kleidungsstücken und anderen Materialien eine Reihe von Problemen. So sind die Lösungsmitteldämpfe in der Phase des Trocknens der Kleidungsstücke recht heiss und können auch ziemlich konzentriert sein.
Es ist bekannt, dass das Adsorptionsvermögen der Kohle sehr rasch abfällt, wenn die Temperatur der durch das Adsorptionsbett aus Aktivkohle strömenden Gase sehr hoch ist. Ebenso sinkt das Adsorptionsvermögen der Kohle sehr rasch, wenn die Konzentration des das Kohle bett passierenden Gasgemisches ungewöhnlich hoch ist. In den Reinigungsprozessen unter Verwendung von organischen Lösungsmitteln, um die es sich hier handelt, sind beide unerwünschten Verhältnisse anzu- treffen und würden normalerweise das Adsorptions- vermögen des festen Adsorptionsmittels herabsetzen.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird daher der Lösemitteldampfstrom nicht konstant, sondern inter- mittierend dem Adsorbens zugeführt. Diesem nicht kontinuierlichen Anfall von meist hoch konzentriertem Dampf folgen Perioden, während welcher Luft zum Adsorptionsmittel gelangt, um die durch die hohen Dampfkonzentrationen verursachte erhöhte Tempera tur des Adsorbens wieder zu erniedrigen.
Es ist fest gestellt worden, dass das Adsorptionsmittel, beispiels weise Aktivkohle, auf diese Weise eine höhere Menge Adsorbat zurückbehalten kann, so dass sich für eine gleiche Retentionsmenge eine geringere Menge Ad sorptionsmittel einsetzen lässt. Dieser Umstand redu ziert nicht nur die Aufwendungen für den Apparat, sondern ermöglicht den Einsatz kleinerer Einheiten, so dass es möglich wird, die Erfindung ganz allgemein in der Reinigungsbranche zu verwenden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeich nung beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel eines Apparates darstellt, wie er im Zusammenhang mit einer Reinigungsanlage für Kleidungsstücke und ähn lichen Textilien verwendet wird.
Rechts ist mit der Bezugszahl 5 die Gesamtheit des Apparates zur Rückgewinnung der Dämpfe von flüch tigen organischen Lösungsmitteln bezeichnet, wie sie in der übrigen Anlage zu Reinigungszwecken verwendet werden. Ein Gefäss 6 weist eine obere Verengung 7 auf, die durch eine Flanschplatte 8 verschlossen ist sowie eine untere Verengung 9, die durch die Flansch platte 10 verschlossen ist. Im Innern des Gefässes 6 ist eine gelochte Platte 11 angeordnet, die eine Quantität festen Adsorptionsmittels trägt, das hier als Kügel chen aus Aktivkohle 12 dargestellt ist. Aus der oberen Verengung 7 führt eine Leitung 13, in der eine Klappe 14 vorgesehen ist.
Die Leitung 13 führt zur Druckseite eines Ventilator- oder Gebläsegehäuses 15, in dem ein durch den Motor 17 getriebener Ventilator 16 ange ordnet ist. Vor dem Ventilatorgehäuse 15 liegt ein Gehäuse 18 mit einem geeigneten Filter. Aus der unteren Verengung 9 führt die Leitung 20, die gegen die Atmosphäre offen ist und eine Klappe 19 enthält.
Zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln aus dem Adsorptionsmittel 12 wird durch die Leitung 21 von einem Heizkessel Dampf zu einem normalen Dampf- abscheider zugeführt. Diese Leitung 21 ist mit einem Steuerventil 23 ausgerüstet. Vom Abscheider 22 zum Behälter 6 führt unterhalb der Lochplatte 11 eine Lei tung 24 mit einem Steuerventil 25. Der in den Behälter 6 geführte Dampf strömt durch eine Leitung 26 mit dem Ventil 27 ab, die von der oberen Platte 8 zu einem Kondensator 28 führt. Unten ist der Kondensator 28 mit einem Flüssigkeitsabscheider 29 verbunden, der zum Abscheiden des kondensierten organischen Lösungs mittels vom Wasser oder vom kondensierten Dampf dient.
In der Mitte der Zeichnung ist mit 30 das Gehäuse einer Trockenreinigungs-Wasch-Zentrifuge bezeichnet, die einen mit gestrichelter Linie angedeuteten Zylinder 31 enthält, der in Drehung versetzt wird. Der Zylinder 31 wird zum Waschen langsam und zur Abscheidung des flüssigen Lösungsmittels durch Zentrifugalwirkung schneller gedreht. Das Gehäuse 30 ist mit einer Türe 32 versehen, durch die Kleidungsstücke oder Gewebe ein gelegt bzw. herausgenommen werden können.
Ein Lösungsmitteltank 33 befindet sich im Unterteil des Gehäuses 30, und durch geeignete Mittel (nicht darge stellt) wird flüssiges Lösungsmittel vom Tank 23 in die Waschkammer um den Zylinder 31 und von dort wieder in den Tank 33 zurückgeführt. Oberhalb des Gehäuses 30 befindet sich eine Kammer 34 mit einem Ventil (nicht dargestellt), mittels welcher der Austritt der Dämpfe gesteuert wird, wobei das Ventil durch einen Handhebel 35 betätigt wird.
Mit 36 ist das Gehäuse eines Tumbler-Trockners bezeichnet, der einen drehbaren, gelochten Zylinder 37 (gestrichelt) enthält. Das Gehäuse 36 besitzt eine Türe 38, durch welche die feuchten gewaschenen Gewebe eingelegt bzw. herausgenommen werden können. Im Gehäuse 36 ist ein geschlossenes Trocknungssystem an geordnet, das aus einem Ventilator oder Gebläse 39 besteht, dessen Saugseite mit dem Zylinder 37 in Ver- bindung steht, während die Druckseite sich in eine Leitung 39a öffnet, die zu einem Faserfänger in der Filterkammer 40 führt.
Links von der Filterkammer 40 befindet sich eine Kondensationskammer 41 mit Kühl schlangen zur Kondensation der Lösungsmitteldämpfe. An die Kondensationskammer 41 angeschlossen ist eine Erwärmungskammer 42 mit Dampfschlangen oder anderen Heizelementen zur Wiedererwärmung der umgewälzten Gase, bevor sie durch die Leitung 43 wieder zum Zylinder 37 geführt werden. Eine Abzwei gung 44 stellt die Verbindung zwischen der Leitung 43 und der Atmosphäre her und ist aussen mit einer Klap pe 45 ausgerüstet. Aus dem oberen Ende des Gehäuses 36 führt eine Kammer 46 mit einem Ventil (nicht dar gestellt), das durch einen Handhebel 47 betätigt wird. Der Handhebel 47 und die Klappe 45 sind durch ein Gestänge (gestrichelt) verbunden.
Zum Sammeln und Überführen in den Apparat 5 der Lösungsmitteldämpfe, die in der Waschmaschine 30 und/oder dem Trockner 36 gebildet worden sind, dient eine Hauptleitung 48, die zum Gehäuse 18 führt. Eine Zweigleitung 49 verläuft vom Ventilgehäuse 34 der Waschmaschine 30 zur Hauptleitung 48 und eine wei tere Zweigleitung 50 verbindet das Ventilgehäuse 46 des Trockners 36 mit der Hauptleitung 48. Zwei gleiche Leitungen 51 und 52 dienen zur Luftaufnahme auf dem Boden und verlaufen von der Nähe des Bodens 53 zur Hauptleitung 48; jedoch solche Leitung ist am unteren Ende mit einem gelochten Käfig 45 ausgerüstet, der verhindert, dass etwa Fremdkörper in das Leitungs system gesogen würden.
In diesen Bodenleitungen 51 und 52 befinden sich leichte Klappen 55, die bei 56 im Innern der Leitung angelenkt sind. Diese Klappen 55 sind so leicht, dass sie, wenn der Ventilator 16 läuft und die Türe 32 der Waschmaschine 30 sowie die Türe 38 des Trockners 36 geschlossen sind, offen bleiben, damit aus der umgebenden Bodenfläche 53 Luft in das System gesogen wird. Ist eine der Türen 32 oder 38 offen, schliessen sich die Klappen 55 entsprechend, und wenn beide Türen 32 und 38 offen sind, befinden sich diese Klappen 55 in voll geschlossenem Zustand.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird nur ein Dampfrückgewinnungsgefäss 6 und ein Trockner 36 vorgesehen. Wo jedoch der Arbeitsanfall genügend gross ist, um deren Verwendung zu rechtfertigen, kön nen zwei Rückgewinnungsgefässe 6 in das System ge schaltet werden, während ebenfalls zwei oder mehr Trockner 36 vorgesehen werden können.
Die erfindungsgemässe Anlage arbeitet nun wie folgt: Der Waschvorgang für die Kleidungsstücke oder Gewebe in der Waschzentrifuge 30 ist konventioneller Art. Das Reinigungsgut wird in den Zylinder 31 gelegt und dieser dann langsam gedreht, wobei Lösungs mittel, allfällig mit einem Reinigungsmittel, das damit im Tank 33 ein Mittel für die Trockenreinigung bildet, an das Waschgut im Zylinder gepumpt oder sonst während einer vorbestimmten Zeitdauer damit in Be rührung gebracht wird, um den Schmutz herauszu lösen. Am Ende des Waschprozesses hört die Zufuhr des Lösungsmittels auf und der Zylinder wird relativ hochtourig gedreht, um die Flüssigkeit aus dem Ge webe zu schleudern.
Nach diesem Vorgang endet die Drehung des Zylinders und das im Gehäuse 34 befind liche Ventil wird durch den Handhebel 35 geöffnet, damit das Innere des Gehäuses 30 gegen die Haupt leitung 48 offen ist, worauf die Türe 32 geöffnet wird, um durch die Türöffnung der Luft Zutritt zu geben, damit die Lösungsmitteldämpfe aus der Waschma schine 30 in die Hauptleitung entweichen können. Nach gründlicher Spülung des Gehäuses 30 mit fri scher Luft wird das feuchte Waschgut in den Tumbler- Trockner verbracht.
Befindet sich das Gut im Behälter 36 und ist die Türe 38 geschlossen, wird der Zylinder 37 in Drehung versetzt und ein geschlossener Luftstrom durch das bewegte Gut geführt. Durch das Gebläse 39 wird Luft oder Gas aus dem Zylinder 37 gesogen und in die Leitung 39a geführt, von wo sie durch den Faser fänger 40 strömt.
Das filtrierte Gas strömt dann in die Kondensationskammer 41, wo die mit Lösungsmittel angereicherten Dämpfe mit der darin befindlichen Kühlfläche in Berührung kommen, um möglichst viel Lösungsmittel auszukondensieren. Dann strömen die Gase in die Heizkammer 42, wo sie auf eine Tempera tur von mindestens 70 C erwärmt werden, wodurch ihre relative Feuchtigkeit herabgesetzt wird. Die er wärmten Gase strömen dann durch die Leitung 43 zum Zylinder 37 zurück, wo sie weiteres Lösungsmittel aus dem Waschgut entnehmen. Der Trocknungs- prozess wird auf diese Weise während einer vorbe stimmten Zeitdauer fortgesetzt, um den Grossteil des Lösungsmittels aus dem Gut zu entfernen.
Am Ende des Trocknungsprozesses wird das Ventil im Gehäuse 46 mittels des Handhebels 47 geöffnet, um den Tumbler über die Zweigleitung 50 gegen die Hauptleitung 48 zu öffnen, während gleichzeitig die Klappe 45 durch das mechanische Gestänge 47a geöffnet wird. Dadurch wird ein neuer Schritt eingeleitet, wenn Aussenluft in das System eintritt, durch den drehenden Zylinder 37 mit dem Wäschgut strömt und durch die Leitung 50 in die Hauptleitung 48 gelangt, von wo sie in den Adsorp- tionsapparat 5 strömt.
Nachdem das Gehäuse 36 mit der Umgebungsluft während mehrerer Minuten ge spült worden ist, endet die Trocknung, und das Wasch gut wird zur Nachbehandlung durch die Türe 38 ent nommen.
Zum Betrieb des Rückgewinnungssystems für die Dämpfe lassen sich, wie bereits erwähnt, ein oder mehrere Gefässe 6 verwenden, je nachdem der Anfall an zu adsorbierenden Dämpfen ist. In einem typischen Beispiel kann das Gefäss 6 ca. 135 kg Aktivkohle kügelchen enthalten, die bei 12 angedeutet sind, und hierbei müsste der Ventilator 16 eine Leistung von ca. 21,2 m3 Luft/min. aufweisen, die mit einer Ge schwindigkeit von ca. 30 m/min. durch das Adsorp- tionsmaterial geführt wurde. Der Ventilator 16 ist vor zugsweise kontinuierlich im Betrieb, wenn die anderen Elemente, beispielsweise die Waschmaschine 30 und der Tumbler 36 in Betrieb stehen.
Wird nun eine Gewebecharge im Gehäuse 30 gewaschen, während eine weitere Charge im Gehäuse 36 bewegt wird, sind die Ventile zwischen diesem Gehäuse und den Ent lüftungsleitungen geschlossen, so dass Umgebungsluft durch die Leitungen 51 und 52 eingesogen wird, wo die Druckklappen 55 infolge des Unterdruckes in der Hauptleitung 48 offen stehen. Zu erwähnen ist noch, dass wenn Lösungsmittel verspritzt worden sind oder durch mangelhafte mechanische Verbindungen ein Dampfverlust eingetreten ist, diese Dämpfe, da sie schwerer als Luft sind, an den Boden sinken und durch diese Leitungen aufgesaugt werden.
Ist nun der Waschvorgang im Gehäuse 30 abgeschlossen und wird das flüssige Lösungsmittel aus dem Waschgut heraus zentrifugiert, öffnet sich das Ausströmventil im Ge häuse 34 und die Türe 32 wird geöffnet. Anfänglich sind die Gase im Gehäuse 30 mit Lösungsmittel dämpfen gesättigt und die Temperatur ist ungefähr gleich der Umgebungstemperatur. Beim Öffnen der Türe 32 erzeugt der Ventilator 16 im Gehäuse 30 einen Unterdruck, so dass Aussenluft eingesogen wird, welche die Dämpfe in die Leitungen zum Gefäss 6 treibt.
Wenn die hochkonzentrierten Dämpfe das Adsorp- tionsmittel berühren, steigt die Temperatur des berühr ten Teiles des Adsorptionsmittels ganz wesentlich, da es sich bei der Adsorption um einen exothermen Vor gang handelt. Die Effektivtemperatur des berührten Teiles des Adsorptionsmittels wäre theoretisch höher als die Siedetemperatur des Lösungsmittels, aber da den Dämpfen etwas Luft beigemischt ist, liegt die Effektivtemperatur des Adsorptionsmittels normaler weise unter dem Siedepunkt des Lösungsmittels.
Da jedoch dem Dampfstoss ein grösseres Volumen von Aussenluft folgt, nimmt die Konzentration der Dämpfe im Gemisch progressiv ab und die Aussenluft übt dabei eine Kühlwirkung auf das Adsorptionsmittel aus.
Was nun die Rückgewinnung der Dämpfe aus dem Tumbler 36 am Ende des Trocknungsprozesses anbe trifft, so mag die Dampftemperatur im Gehäuse 36 bis 70 C betragen und diese Dämpfe strömen durch das Öffnen des Ventils 45 und später durch das Öffnen der Türe 38 ebenfalls in das Leitungssystem. Wiederum strömt ein Stoss hochkonzentrierter Dämpfe durch das Leitungssystem an das Adsorptionsmittel und in diesem Fall sind die Dämpfe nicht nur hochkonzentriert, son dern auch relativ heiss.
Diese Dämpfe würden also den zuerst berührten Teil des Adsorptionsmittels sehr stark erhitzen, nämlich so stark, dass die Adsorptions- fähigkeit der ganzen Menge Adsorptionsmittel, wenn die Wirkung länger anhalten würde, herabgesetzt würde. Doch da diese Dampfstösse nicht kontinuier lich sind und jedem eine relativ lange Blasperiode mit relativ dampffreier Aussenluft folgt, wird das Adsorp- tionsmittel rasch abgekühlt.
Es hat sich erwiesen, dass bei intermittierendem Anfall der Lösungsmitteldämpfe mit sehr hohen Kon zentrationen und oft bei hoher Temperatur sowie in solchen Mengen, dass eine wesentliche Erhöhung der Temperatur im Adsorptionsmittel verursacht wird, wobei den Dämpfen nachher eine längere Zufuhr von Aussenluft mit genügender Strömungsgeschwindigkeit folgt, das Adsorptionsvermögen der Aktivkohle sich wesentlich über den Wert erhöhen lässt, der erreicht würde, wenn niedrigere Dampfkonzentrationen kon tinuierlich im Gasgemisch enthalten wären, das dem Adsorptionsmittel zugeführt wird.
Deshalb müssen die gesättigten Dämpfe zuerst aus dem betreffenden Behälter in das Leitungssystem geblasen werden, und ihnen muss Dampf mit einem genügenden Anteil von Aussenluft folgen, damit die Temperatur des Adsorp- tionsmittels wieder abgesenkt wird.
Während das Waschgut in der Waschmaschine 30 und im Tumbler 36 bearbeitet wird, können beide Türen gleichzeitig geöffnet werden und es ist deshalb wesentlich, dass die Leistung des Ventilators 16 derart ist, dass ein beträchtlicher Zustrom von Luft durch die Türen beider Apparate verursacht wird, dass der Dampf nicht verloren geht und die Luft im Arbeits raum nicht verseucht wird. Wenn grösster Bedarf an Luftzustrom durch die beiden Apparate vorhanden ist, erreicht der Druck in der Hauptleitung 48 den Aussen luftdruck, so dass sich die Klappen 55 der Bodenleitun gen 51 und 52 schliessen, damit der Inhalt der Haupt leitung nicht in den Arbeitsraum entweicht.
Auch bei maximaler Auslastung können die Türen der beiden Behälter sofort für den nächsten Arbeitsgang ge schlossen werden, bevor die Temperatur des Adsorp- tionsmittels wesentlich gesenkt worden ist. In diesen Fällen übt die durch die Leitungen 51 und 52 strö mende Aussenluft die Kühlwirkung aus, ohne den Betrieb des Systems zu verlangsamen, und die auf diese Weise aufgenommene Luft sammelt auch allen ausgetretenen Dampf und ventiliert den Arbeits raum.
Zur Abtrennung des Lösungsmittels aus dem Adsorptionsmittel 12 wird aus dem Abscheider 22 Trockendampf in das Gefäss 6 gebracht, wobei der Ventilator 16 stillsteht und die Klappen 14 und 19 ge schlossen bleiben. Der Dampf steigt durch das Ad- sorptionsmittel aufwärts, löst das Lösungsmittel heraus und das heisse Gasgemisch strömt in den Kondensator 27, wo es in die flüssige Phase gekühlt und im Flüssig- keitsabscheider 29 abgeschieden wird. Das so rück gewonnene Lösungsmittel kann wieder verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung bietet zahlreiche Vor teile. Sie ermöglicht dem Verbraucher, das Lösungs mittel besser auszuwerten, oder - bei der chemischen Reinigung - kann der Unternehmer viel mehr Klei dungsstücke mit einer gegebenen Menge Lösungs mittel verarbeiten, als bisher möglich war. Ausserdem wird der vom Bedienungspersonal benützte Raum von schädlichen Gerüchen befreit und ist deshalb als Arbeitsplatz gesünder.
Zudem lässt sich das Adsorp- tionsmittel, indem Luft durch die Leitungen 51 und 52 zugeführt wird, während die Behälter, in denen die Dämpfe erzeugt werden, geschlossen und im Betrieb sind, richtig kühlen, ohne die wesentlichen Funktionen der Wasch- und Trocknungssysteme zu verzögern.