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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Destillieren einer öl- oder fetthaltigen wässrigen Reinigungsflüssigkeit, mit einem Verdampfer, umfassend einen Dampfsammler und einen Flüssigkeitssammler sowie einen Ölabscheider zum Abscheiden der ÖL- oder Fettbestandteile aus der Flüssigkeit, der Bestandteil des Verdampfers ist.
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In Reinigungsanlagen für industrielle Anwendungen wird eine wässrige Reinigungsflüssigkeit verwendet oder es handelt sich um ein Mehrphasen-System aus einer wässrigen Phase und einer kohlenwasserstoffhaltigen oder alkoholhaltigen Phase, deren einzelne Phasen miteinander mischbar oder nicht mischbar sind. Bei der wässrigen Phase handelt es sich in der Regel um Rohwasser aus dem Leitungsnetz. Der wässrigen Phase sind waschaktive Substanzen zugesetzt. Darunter sind Detergenzien, Tenside Emulgatoren aber auch organische Lösungsmittel zu verstehen. Nach einer gewissen Zeit ist diese Reinigungsflüssigkeit mit öl- oder fetthaltigen Bearbeitungsrückständen angereichert, die vom Waschgut abgewaschen wurden. Nach mehreren Reinigungszyklen ist die Reinigungsflüssigkeit so verschmutzt, dass sie nicht mehr zu gebrauchen ist.
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Durch geeignete Aufbereitungsverfahren kann die verbrauchte Wasch- oder Spülflüssigkeit mechanisch, beispielsweise durch Filtern oder chemisch, beispielsweise durch Demulgieren aufbereitet und erneut verwendet werden, in der Regel unter Zugabe von Frischwasser.
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Bei industriell genutzten Reinigungsanlagen lohnt sich die Auffrischung gebrauchter Reinigungs- und/oder Spülflüssigkeit durch Zusatz von Destillat, das aus der verschmutzten Reinigungs- und/oder Spülflüssigkeit durch Destillation gewonnen wird. In der
DE-PS 42 20 927 ist eine Reinigungsanlage beschrieben, die aufbereitete Wasch- und/oder Spülflüssigkeit durch Zusatz von Destillat verwendet.
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Durch die
DE 197 01 090 A1 ist ein Verdampfer-Aggregat für verschmutzte Flüssigkeit, beispielsweise Reinigungsflüssigkeit, die mit öl-, fetthaltigen Bearbeitungsrückständen verschmutzt ist, oder Reste von waschaktiven Substanzen enthält bekannt. Das Verdampfer-Aggregat weist ein unteres und ein oberes Sammelrohr auf, die durch Steigrohre kleineren Durchmessers und wenigstens einem Fallrohr miteinander verbunden sind, von denen die Steigrohre beheizt sind. Das Verdampfer-Aggregat ist bis in das obere Sammelrohr mit Flüssigkeit gefüllt, so dass die Flüssigkeit in dem Verdampfer-Aggregat in Umlauf gehalten und in den Steigrohren verdampft wird. In dem nicht beheizten Fallrohr setzt der Rückstrom der Reinigungsflüssigkeit zum Beheizten Bereich ein. Das bekannte Verdampfer-Aggregat besitzt jedoch keinen Ölabscheider.
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In der 195 17 880 A1 ist die Aufbereitung gebrauchter Reinigungsflüssigkeit in einer Waschanlage beschrieben. Die gebrauchte Reinigungsflüssigkeit wird in dem Reinigungsflüssigkeitsvorratsbehälter chemisch durch Zugabe eines reaktionsschnell wirkenden Demulgators aufbreitet, der ein Ausflocken demulgierter Öl- oder Fettteilchen bewirkt, wobei die oben schwimmenden ausgeflockten Bestandteile mechanisch von der Oberfläche abgeschöpft wird. Es erfolgt keine Destillation der gebrauchten Reinigungsflüssigkeit in einem Flüssigkeitsumlauf. Es ist auch keine beruhigte Flüssigkeitszone vorhanden, da die Reinigungsflüssigkeit im Reinigungsflüssigkeitsvorratsbehälter nicht in Umlauf gebracht wird, sondern insgesamt ruht.
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In der
WO 1992/03203 A1 ist eine Vorrichtung zum Trennen emulgierter Flüssigkeiten durch Destillation beschrieben. Es ist ein Gravitationsabscheider vorgesehen, welcher aus einer Röhre besteht. In der Röhre ist ein Schwimmkörper angeordnet, wobei der Schwimmkörper am oberen Ende mit einem Ringmagneten versehen ist. Schwimmkörper und Ringmagnet umgeben eine Röhre mit einem Reedrelais. Das Reedrelais wird durch den Ringmagneten ausgelöst, das ein Magnetventil steuert. Der Schwimmkörper schwimmt auf Wasser aber nicht auf Öl. Das durch Gravitation abgeschiedene Öl wird durch eine Rohrleitung entfernt.
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In der
DE 861 689 B ist eine Vorrichtung zum Durchmischen von Flüssigkeiten, wie Ölen und Fetten mit Wasserdampf beschrieben. Mit dieser Vorrichtung wird Erdnussöl desodoriert. Es ist ein Dampfgefäß vorgesehen, in dem der Dämpfungsprozess unter Vakuum abläuft. Die Durchmischung erfolgt mit einem Ringumwälzer, der ein Steigrohr besitzt. Der Ringumwälzer wirkt in Verbindung mit einem Prallteller als Schaumzerstörer sowie als Ölabscheider von Neutralölteilchen.
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Bekannt ist ein Verdampfer-Aggregat für verschmutzte Flüssigkeit, beispielsweise Reinigungsflüssigkeit, die mit öl-, fetthaltigen Bearbeitungsrückständen verschmutzt ist, oder Reste von waschaktiven Substanzen enthält, mit einem unteren und einem oberen Sammelrohr, die durch Steigrohre kleineren Durchmessers und wenigstens einem Fallrohr miteinander verbunden sind, von denen die Steigrohre beheizt sind. Das Verdampfer-Aggregat ist bis in das obere Sammelrohr mit Flüssigkeit gefüllt, so dass die Flüssigkeit in dem Verdampfer-Aggregat in Umlauf gehalten und in den Steigrohren verdampft wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der mit Hilfe eines Ölabscheiders öl- oder fetthaltige Bestandteile aus der Reinigungsflüssigkeit entfernt werden können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Anreicherung von Öl oder Fett im Verdampfer vermieden wird, so dass ein wartungsarmer Betrieb des Verdampfers möglich ist. Mit Hilfe des Ölabscheiders können kontinuierlich öl- oder fetthaltige Bestandteile aus der Reinigungsflüssigkeit entfernt werden. Eine vorteilhafte und einfache Lösung der Aufgabe wird dadurch erreicht, dass in dem Flüssigkeitssammler ein Flüssigkeitsumlauf mit einer am Rücklauf angrenzenden beruhigten Flüssigkeitszone ausgebildet ist.
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Angrenzend am Rücklaufstrom ist ein Schwerkraftölabscheider in der beruhigten Flüssigkeitszone vorgesehen, der zur Aufnahme von aus dem Rücklauf in die beruhigte Zone driftenden öl- oder fetthaltigen Flüssigkeitsteile sowie zur Ausbildung einer aus den Öl- oder Fettteilchen gebildeten Öl- oder Fettphase an der Flüssigkeitsoberfläche dient. Mit Hilfe einer Abscheidevorrichtung kann die Öl- oder Fettphase aus dem Verdampfer entfernt werden.
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Der Ölabscheider ist vorteilhaft im Fallsystem eines Umlaufverdampfers eingebaut und arbeitet nach dem Prinzip eines Schwerkraftölabscheiders, bei dem sich in einer weitgehend beruhigten Zone der wässrigen Reinigungsflüssigkeit die spezifisch leichten Verunreinigungen von der spezifisch schweren wässrigen Flüssigkeit trennen, so dass sich eine Öl- oder Fettphase auf der Flüssigkeitsoberfläche ausbildet. Diese Öl- oder Fettphase kann auf einfache Weise aus dem Verdampfer entfernt werden.
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Im Idealfall wird genau soviel Öl- oder Fettphase entfernt, wie öl- oder fetthaltige Bestandteile mit der verschmutzten Reinigungsflüssigkeit in den Verdampfer eingefüllt wird. Eine Konzentration der öligen oder fettigen Bestandteile im Verdampfer findet nicht statt.
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Eine besonders vorteilhafte Lösung für die Anordnung und Ausbildung des Ölabscheiders ergibt sich dadurch, dass im Flüssigkeitsstrom des Rücklaufs eine an dem Fallstrom angrenzende beruhigte Flüssigkeitszone ausgebildet ist, in die spezifisch leichtere öl- oder fetthaltige Flüssigkeitsbestandteile aus dem Fallstrom hineindriften und in Richtung Flüsssigkeitsoberfläche aufsteigen und die öl- oder fetthaltige Phase bilden.
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Um eine derartige beruhigte Flüssigkeit im Fallsystem zu erzeugen, ist der Rücklauf einsträngig ausgeführt und der Querschnitt ist wesentlich größer als der Gesamtquerschnitt des Steigsystems. Somit kann, vorteilhaft mit Hilfe eines Sperrkörpers der Fallstrom im Randbereich eines Fallrohres geführt sein, während die beruhigte Zone sich im Zentrum des Fallrohres befindet, von wo die Ölphase entfernt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird eine Kombination von Verdampfer und Entöler vorgeschlagen.
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Die Wirkungsweise ist wie folgt:
Im beheizbaren Bereich des Steigsystems wird die verschmutzte Reinigungsflüssigkeit zum Sieden gebracht. Handelt es sich um eine wässrige Reinigungsflüssigkeit, siedet der wässrige Anteil im drucklosen Betrieb der Einrichtung bei 100°C. Der Siedepunkt der öl- oder Fettbestandteile liegt i. d. R. nicht unter 200°C, so dass im beheizten Bereich des Fallsystems ein Dampf-, Wasser-, Öl- bzw. Fettgemisch entsteht. Dieses Gemisch tritt mit hoher Strömungsgeschwindigkeit aus der Verbindungsöffnung aus, in einen, im Betrieb mit Flüssigkeit gefüllten Trog des Dampfsammlers, der bis zur Verbindungsöffnung des Fallsystems reicht, die sich auf einem höheren Niveau befindet, als die Verbindungsöffnung des Steigsystems zum Dampfsammler. Der Trog ist unbeheizt und bildet einen Teil des Steigsystems für kochende Reinigungsflüssigkeit. In diesem Bereich bilden die öl- oder fetthaltigen Bestandteile Tröpfchen im 100°C heißem Wasser, während Naßdampf in den Dampfsammler abgetrennt wird.
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Der Flüssigkeitsstand in diesem Bereich des Dampfsammlers wird am Überlauf vom Steigsystem zum Fallsystem konstant gehalten.
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Ein rohrartiger Sperrkörper im oberen Teil des Rücklaufs engt den Strömungsquerschnitt ein, während im unteren Teil der volle Querschnitt des Rücklaufs zur Verfügung steht und die beruhigte Flüssigkeitszone bildet. Somit entsteht im oberen Teil ein Sog abwärts, begrenzt durch die Wandungen von Rücklauf und Sperrkörper. Dieser Abwärtssog in oberen Teil besitzt eine größere Strömungsgeschwindigkeit als im unteren Teil.
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Die kochende Reinigungsflüssigkeit und die darin enthaltenen Öl- oder Fetttröpfchen bilden an der Oberfläche des Troges eine brodelnde Phase, die am Überlauf in den Abwärtssog des Rücklaufs gelangt, so dass die darin enthaltenen Öl- oder Fetttröpfchen mitgerissen werden. Im unteren Teil des Rücklaufs lösen sich auf Grund der immer geringer werdenden Strömungsgeschwindigkeit abwärts die Öl- bzw. Fetttröpfchen aus der Reinigungsflüssigkeit und driften in die beruhigte Flüssigkeitszone des Rücklaufs ab, wo sie schließlich wegen der geringeren Dichte aufsteigen in den darüber befindlichen Innenquerschnitt des Sperrkörpers gesammelt werden. Die Öl- oder Fetttröpfchen bilden schließlich an der Oberfläche die Öl- bzw. Fettphase, die abgepumpt werden kann.
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Erfindungsgemäß befindet sich im Innenquerschnitt des Sperrkörpers ein Schwimmer mit einem Tauchgefäß, das aus der Flüssigkeit auftaucht und in die Öl- oder Fettphase eintaucht, so dass Öl hineinlaufen kann. Über eine Leitung kann das Öl nach außerhalb des Verdampfers geführt werden. Zum Innenquerschnitt des Trennkörpers sowie zum Tauchgefäß besteht eine Verbindung zum Dampfraum des Dampfsammlers. Dadurch, dass im Dampfraum des Dampfsammlers stets ein Überdruck von 0,01 bar bis 0,2 bar herrscht, wird die Öl- bzw. Fettphase durch die Leitung hinausgedrückt, wo eine Abscheidung von Dampf Reinigungsflüssigkeit Öl- bzw. Fett und Luft vorgenommen werden kann.
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Der Umlaufverdampfer kann als Natur- oder Zwangsumlaufverdampfer ausgeführt sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der Fall-Strom im Wandbereich des Fallrohres geführt werden, während die beruhigte Flüssigkeitszone im Zentrum des Fallrohres ausgebildet ist.
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Gemäß Anspruch 7 und 8 wird ein einfacher, platzsparender und energiesparender Aufbau des Verdampfers erreicht.
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Die Ansprüche 9 und 10 ermöglichen einen einfachen und wirkungsvollen Aufbau des Ölabscheiders zum kontinuierlichen Ausscheiden der Öl- bzw. Fettphase.
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Wie bereits erwähnt kann der Verdampfer drucklos betrieben werden, d. h. bei Drücken zwischen 0,01 bar und 0,2 bar. Entsprechend betragt die Betriebstemperatur des Verdampfers bei einer wässrigen Reinigungsflüssigkeit zwischen 100°C und 105°C.
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Der Flüssigkeitsstand im Verdampfer auf dem Niveau des Überlaufs etwa konstant gehalten.
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Nachfolgend ist an Hand der einzigen Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
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Die Einrichtung 1 dient zum Destillieren einer mit Öl bzw. Fett verschmutzten wässrigen Reinigungsflüssigkeit und zum Entfernen der Öl- bzw. Fettteilchen aus der Flüssigkeit. Der Teil der Einrichtung, der zum Destillieren dient, besteht aus einem Umlaufverdampfer 2 und der Teil, der zum Entfernen der Öl- bzw. Fettteilchen dient, ist als Schwerkraftölabscheider 3 ausgeführt. Der Schwerkraftölabscheider 3 befindet sich im Innern des Umlaufverdampfers 2.
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Es handelt sich somit um ein Prinzip, das die Umwälzung der Reinigungsflüssigkeit des Verdampfers ausnutzt, um aus dem Fallstrom die Öl- bzw. Fettteilchen auszuscheiden, indem ein allmählicher Übergang vom Fallstrom zu einer beruhigten Flüssigkeitszone geschaffen ist, innerhalb der dann die Öl- bzw. Fettteilchen auf Grund ihres geringeren Gewichtes entgegen den Fallstrom aufsteigen und eingesammelt werden können.
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Der Umlaufverdampfer 2 besteht aus einem langgestreckten aufrechtstehenden Behälter 4 mit einem Zulauf 5 für Reinigungsflüssigkeit und einem Dampfauslassstutzen 6.
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Der Behälter 4 besitzt an seinem Außenmantel, etwa im unteren Drittel seiner Länge eine Einschnürung 7, die sich ringsum den Außenumfang erstreckt. Im äußeren Teil der Einschnürung 7 sind mehrere vertikale Steigrohre 8 des Steigsystems eingebaut, die mit unteren Anschlußöffnungen 9 mit den als Flüssigkeitssammler 10 dienenden unteren Teil des Behälters 4 und mit oberen Verbindungsöffnungen 11 mit den als Dampfsammler 12 dienenden Teil des Behälters 4 verbunden sind.
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Die Steigrohre 8 sind elektrisch beheizbar. Der Rücklauf (Fallsystem) des Verdampfers 2 wird gebildet durch ein zentrales Fallrohr 13 im Behälter 4, mit einem vielfachen Durchmesser eines Steigrohres 8. Das Fallrohr 13 wird gebildet durch den inneren Teil der Einschnürung 7 sowie einer in den Dampfraum 12 ragenden Verlängerung der eingeschnürten Behälterwandung in Form eines Rohrzylinders 14.
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Das Fallrohr 13 ist über eine untere Anschlußöffnung 15 mit dem Flüssigkeitssammler 10 und über die obere Anschlußöffnung 16 mit dem Dampfsammler 12 verbunden.
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Die Anschlußöffnung 16 einerseits und die Anschlußöffnungen 11 andererseits befinden sich auf einem unterschiedlichen Niveau, d. h. die Anschlußöffnung 16 ist höher angebracht als die Anschlußöffnungen 11. Zwischen der oberen Anschlußöffnung 16 des Fallrohres 13 und den Anschlußöffnungen 11 der Steigrohre 8 ist durch den Rohrzylinder 14, dem Boden 17 der Einschnürung 7 und Teile der Behälterwandung ein kreisringförmiger Trog 18 gebildet, der Teil des Steigsystems, jedoch nicht beheizt ist.
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Der Verdampfer 2 ist im Betrieb bis zur Verbindungsöffnung 16 mit Reinigungsflüssigkeit gefüllt. Der Rand des Rohrzylinder 14 bildet einen Überlauf 19 vom Steigsystem zum Fallrohr 13. Somit steht als Dampfsammler 12 noch der Raum oberhalb des Überlaufs 19 zur Verfügung.
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Der Ölabscheider 3 ist im oberen Teil des Fallrohres 13, d. h. in dem Rohrzylinder 14 eingebaut. Er besteht aus einem konzentrisch zum Rohrzylinder 14 angeordneten kleinen Rohrzylinder 20, der an nicht näher bezeichnete Konsolen abgestützt ist. Der obere Teil des kleinen Rohrzylinders 20 ragt ein Stück aus dem Rohrzylinder 14 heraus und ist mit einem nicht dicht schließenden Deckel 21 versehen, so dass Reinigungsflüssigkeit vom Überlauf 19 nicht direkt in den kleinen Rohrzylinder 20 überschwappen kann, jedoch ein Druckausgleich zwischen Dampfsammler 12 und Ölabscheider möglich ist.
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Der kleine Rohrzylinder 20 dient als Sperrkörper für die Öl- bzw. Fettphase wie nachfolgend noch näher beschrieben wird. Der kleine Rohrzylinder 20 ist am unteren Ende offen und erstreckt sich etwa bis zur halben Länge des Fallrohres 13.
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Zwischen dem Rohrzylinder 14 und dem kleinen Rohrzylinder 20 ist ein kreisringförmiger verhältnismäßig enger vertikal verlaufender Strömungskanal 22 für den Fallstrom gebildet. Dieser enge Strömungskanal 22 mündet in den offenen Querschnitt des Fallrohres 13.
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Im Innenquerschnitt des kleinen Rohrzylinders 20 ist ein Schwimmer 23 mit einem Tauchgefäß 24 zur Aufnahme der Öl- bzw. Fettphase angeordnet. Über ein Tauchrohr 25 und einer Leitung 26 wird die Öl- bzw. Fettphase aus dem Verdampfer 2 entfernt.
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Durch das Beheizen der Steigrohre 8 wird die sich in den Steigrohren 8 befindende Reinigungsflüssigkeit zum Kochen und dadurch die Umwälzung der Reinigungsflüssigkeit in Gang gebracht, wobei der Dampf im Dampfsammler 12 gesammelt und über den Dampfstutzen 6 abgeleitet und anschließend kondensiert wird, so dass das Kondensat zur Auffrischung von gebrauchter Reinigungsflüssigkeit in einer Reinigungsanlage benutzt werden kann.
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Der Fallstrom im Fallrohr 13 ist im wesentlichen auf den Wandbereich des Fallrohres 13 begrenzt, d. h. im oberen Teil erfolgt eine Führung durch den Strömungskanal 22, während im anschließenden Teil eine Ausbreitung hin zum Zentrum des Fallrohres 13 erfolgt, was eine Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit zur Folge hat. In dieser beruhigten Flüssigkeitszone 27 von Reinigungsflüssigkeit wird die Auftriebskraft der in der Reinigungsflüssigkeit enthaltenen Öl- bzw. Fetttröpfchen schließlich größer als die durch die Strömung abwärts gerichtete Kraft. Es findet eine Konzentration von Öl oder Fettteilchen statt in der beruhigten Reinigungsflüssigkeit statt, die sich zu einer Öl oder Fettphase 28 in dem kleinen Rohrzylinder 22 (Sperrkörper) ausbildet. Die Entfernung dieser Öl oder Fettphase erfolgt wie beschrieben.
