DE10118580A1

DE10118580A1 - Autoclave steam treatment for organic materials or sterilization includes pressure reduction by direct contact fluidized bed condenser

Info

Publication number: DE10118580A1
Application number: DE10118580A
Authority: DE
Inventors: Fritz Curtius
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: DE10118580C2

Abstract

Steam is introduced (2) into an autoclave (1) to displace the air. After treatment the autoclave (1) is connected to a fluidized bed condenser (8), which reduces the pressure by direct contact with a liquid (10), normally water, and so provides a drying action for the material in the autoclave. Non-condensable components are removed by vacuum pump (15). Independent claims are also included for the following: (a) a similar arrangement with an additional intermediate pressurized condenser to allow some of the condensate to be collected under pressure. The remaining condensate is then removed in a condenser under atmospheric pressure as before; and (b) use of the pressurized condensate to provide low pressure steam for the next autoclave cycle and so provide some heat recovery.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bis 3 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Patentanspruch 12.The invention relates to a method according to the preamble of Claims 1 to 3 and a device to carry out the method according to claim 12.

Es sind dem Erfinder verschiedene Typen von Autoklaven bekannt, in welchen Produkte chargenweise in einer Atmosphäre aus Dampf bei einer bestimmten Temperatur und dem entsprechenden Druck des Dampfes behandelt werden können.Various types of autoclaves are known to the inventor, in which products in batches in an atmosphere of steam at a certain temperature and pressure Steam can be treated.

Wobei beispielsweise bei der Vulkanisation von Gummiprodukten z. B. in Form von Schläuchen, weitere Maßnahmen erforderlich sind, um die Luftanteile aus dem Autoklaven zu verdrängen und dadurch den Wärmeübergang und die Aufheizzeit für den Gummi zu vergleichmäßigen und zu verbessern.In the vulcanization of rubber products, for example z. B. in the form of hoses, further measures required are to displace the air from the autoclave and this increases the heat transfer and the heating time for the rubber equalize and improve.

Bei Produkten aus Gummi, soweit diese mit Peroxid vernetzt sind, kann eine Vulkanisation bei einem Druck von 12 bar entsprechend einer Temperatur von 187°C ausgeführt werden. Wobei dann beim Entspannen der Atmosphäre im Autoklaven Maßnahmen erforderlich sind, um den Prozeßdampf zu kondensieren und eine Belastung der Umwelt durch Emissionen zu vermeiden.For rubber products, provided they are cross-linked with peroxide, can cure at a pressure of 12 bar accordingly at a temperature of 187 ° C. Then at Relaxation of the atmosphere in the autoclave requires measures are to condense the process steam and a burden on the Avoiding the environment through emissions.

Von den Sterilisatoren der Fa. Melagapparate GmbH in Berlin ist bekannt, daß Instrumente zunächst mit Druck und Temperatur behandelt werden und anschließend durch eine Absaugung der Atmosphäre unter Ausbildung eines Vakuum getrocknet werden. Wobei bei den indirekt arbeitenden Kondensatoren/Gaskühlern weitere Maßnahmen erforderlich sind, um einen Austrag von Kondensat und eine Aufheizung des Kühlergehäuses zu vermeiden.From the sterilizers from Melagapparate GmbH in Berlin known that instruments first with pressure and temperature treated and then by suction of the Atmosphere to be dried to form a vacuum. With the indirectly working condensers / gas coolers further measures are required to discharge Avoid condensate and heating the cooler housing.

Bei den Drucksterilisatoren in der Medizintechnik besteht also der Nachteil, daß die Wärmeaustauscher im Abgasstrom gleich mit der ersten Entspannung erwärmt werden und daß Kondensate und Aerosole des Kondesates unzureichend im Kondensator zurückgehalten werden; und bei den industriellen Autoklaven zeigt sich ein Nachteil, daß der Verbleib von Restluft im Autoklaven und die Entspannung der Atmosphäre am Ende der Chargenzeit zu Problemen führen. Diese bekannten Nachteile entstehen zu unterschiedlichen Zeiten eines innerhalb eines Zeitraumes ablaufenden Chargenprozesses.So there is pressure sterilizers in medical technology the disadvantage that the heat exchanger in the exhaust gas flow with the first expansion are heated and that condensates and Insufficient aerosols in the condensate in the condenser be held back; and in industrial autoclaves there is a disadvantage that the remaining air in the Autoclaves and the relaxation of the atmosphere at the end of the Batch time lead to problems. These known disadvantages arise at different times within one Batch process in progress.

Aufgabe der Erfindung ist es daher in dem zeitlichen Ablauf eines Chargenprozesses, die Evakuierung des Autoklaven Inhaltes sowie die Behandlung der verdrängten Atmosphäre, die bei der Evakuierung und bei dem Entspannen der Autoklavenatmosphäre anfallen, zu verbessern.The object of the invention is therefore in the chronological sequence a batch process, the evacuation of the autoclave contents as well as the treatment of the repressed atmosphere that occurs at the Evacuation and while relaxing the autoclave atmosphere incurred to improve.

Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben durch die Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 und mit einer Vorrichtung nach dem Anspruch 12 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 4 bis 11 und 13 beschrieben.According to the invention, these objects are achieved by the methods according to claims 1 to 3 and with a device according to Claim 12 solved. Further refinements of the invention are described in claims 4 to 11 and 13.

Der Verbleib von Restluft im Autoklaven bei deren Evakuierung durch ein dampfförmiges Medium kann unter Berücksichtigung der Dichteunterschiede zwischen den gasförmigen Medium beeinflußt werden. Luft hat mit einem Molekulargewicht von 28.9 kg/Mol gegen Wasserdampf mit einem Molekulargewicht von 18 kg/Mol eine wesentlich höher Dichte. Falls zum Atmosphärenaustausch nach der Beladung eines Autoklaven ein Frischdampf zugeführt wird, so ist der Dampf meist überhitzt und hat bei 120°C eine Dichte, die etwa halb so groß ist, wie diejenige der umgebenden Luft.The remaining air in the autoclave during its evacuation through a vaporous medium, taking into account the Differences in density between the gaseous medium are affected become. Air has a molecular weight of 28.9 kg / mol against water vapor with a molecular weight of 18 kg / mol one much higher density. If for the exchange of atmosphere after the Fresh steam is fed to the loading of an autoclave the steam mostly overheats and has a density at 120 ° C that is about half the size of that of the surrounding air.

Nach der Darstellung in Fig. 1 wird deshalb vorgeschlagen, den Dampf von oben aufzugeben und die Luft aus dem Behandlungsraum unten abzuführen. Durch den Auftrieb des Dampfes gegenüber der Luft kann von oben nach unten eine pfropfen-ähnliche Strömung realisiert werden.According to the representation in Fig. 1, it is therefore proposed to give up the steam from above and to remove the air from the treatment room below. Due to the buoyancy of the steam against the air, a plug-like flow can be realized from top to bottom.

Bei einer liegenden Anordnung von Autoklaven, die teilweise mehrere Meter bis über 20 m lang sein können, kann eine pfropfenähnliche Strömung dadurch erreicht werden, daß der Dampf an einer der Stirnseiten zugeführt wird und die überschüssige Atmosphäre an der gegenüberliegenden Stirnseite abgezogen wird. Diese Art von Atmosphärenaustausch hat den Vorteil, daß ein gleichmäßiger Abluftstrom gegeben ist, eine Abluftbehandlung kontinuierlich erfolgen kann, die Wärme- und Stoffaustauschvorgänge bei einer reinen Dampfatmosphäre im Autoklaven besser ablaufen, und bei kürzeren Bearbeitungszeiten der Materialdurchsatz pro Autoklave gesteigert wird.With a horizontal arrangement of autoclaves, the partial can be several meters to over 20 m long plug-like flow can be achieved in that the steam is fed to one of the end faces and the excess Atmosphere on the opposite end is subtracted. This type of atmosphere exchange has the advantage that there is a uniform exhaust air flow, exhaust air treatment can be carried out continuously, the heat and mass transfer processes in a pure Steam atmosphere in the autoclave run better, and with shorter processing times the material throughput per Autoclave is increased.

Von weiterer Bedeutung ist die Behandlung, der aus dem Autoklaven entweichenden Dämpfe nach Beendigung einer Charge. Bei Starilisatoren können diese Dämpfe kontaminiert sein oder es sind wie in der Gummiindustrie organische Substanzen, die zu einer Umweltbelastung führen. Kühler oder Kondensatoren, welche mit einem indirekten Wärmeaustausch arbeiten, haben dabei den Nachteil, daß durch die Kondensation auf der Innenseite des Austauschers der Wärmeübergang viel schneller abläuft als auf der Außenseite, wo möglicherweise mit Umgebungsluft gekühlt wird. Als Folge wird ganz am Anfang des Entspannungsprozesses das Gehäuse sehr stark aufgeheizt und dieses Gehäuse muß zu dem Zeitpunkt, wenn es um die Evakuierung und Kondensation des Restwassers an dem Behandlungsgut geht, zusätzlich bei einem größeren Vakuum gekühlt werden; wobei vielfach ein abgeschiedenes Kondensat nachverdampft.Of further importance is the treatment that results from the Autoclaves escaping vapors after a batch is completed. With starilizers, these vapors can be contaminated or it are like organic substances in the rubber industry cause environmental pollution. Coolers or condensers, which work with an indirect heat exchange, have the Disadvantage that the condensation on the inside of the Exchanger the heat transfer takes place much faster than on the outside where possibly cooled with ambient air becomes. As a result, the relaxation process is at the very beginning the housing heated up very strongly and this housing must be added to the Time when it comes to the evacuation and condensation of the Residual water on the material to be treated goes, additionally with one larger vacuum can be cooled; often a separated condensate evaporated.

Für eine Verwendung eines Fließbettwärmeaustauscher nach Markmalen in den Ansprüchen 1-3, ergeben sich unterschiedliche Anwendungen.For using a fluidized bed heat exchanger after Characteristics in claims 1-3, arise different Applications.

Bei der Entspannung von einem Überdruck von mehreren bar kann der Dampf in der Waschflüssigkeit kondensiert werden. Die Kondensationswärme wird dabei wie in einem Dampfkessel in dem Kondensat gespeichert. Sofern das Kondensat bei Überdruck gelagert wird, so ist die Wärme bzw. der gespeicherte Dampf für die nach folgende Charge verfügbar, um z. B. die Atmosphäre im geschlossenen Autoklaven mit Abdampf energiesparend zu verdrängen. When relaxing from an overpressure of several bar can the steam can be condensed in the washing liquid. The The heat of condensation is like in a steam boiler in the Condensate saved. If the condensate at overpressure is stored, so is the heat or the stored steam for available after the following batch, e.g. B. the atmosphere in the closed autoclaves with exhaust steam to save energy displace.

Neben der Form der Energiespeicherung kann in dem Fließbett wärmeaustauscher in der kalten Waschflüssigkeit ein durch geleiteter Dampf kondensiert werden. Bei dieser Kondensation entstehen die Kondensatkeime um feine Verunreinigungen im Gasstrom, so daß neben der Volumenverkleinerung eine Reinigung des Abgasstromes oder eine Entkeimung ermöglicht wird. Diese Reinigung ist für ein verdrängtes Dampf-/Luftgemisch vorteil haft. In dem kleineren Volumenstrom sind bei gleicher Konzentration in der Summe weniger Schadstoffe enthalten, vorallem aber muß eine nachgeschaltete Vakuumpumpe im Rahmen einer Nachtrocknung von medizinischen Bestecken im Wesentlichen noch das Volumen der verbliebenen inerten Anteile fördern.In addition to the form of energy storage in the fluid bed heat exchanger in the cold washing liquid conducted steam are condensed. With this condensation the condensate germs around fine impurities in the Gas flow, so that in addition to the volume reduction, cleaning of the exhaust gas flow or disinfection is made possible. This Cleaning is advantageous for a displaced steam / air mixture way. In the smaller volume flow are the same Contain fewer pollutants in total, but above all, a downstream vacuum pump must be in the frame drying of medical cutlery essentially still promote the volume of the remaining inert portions.

Als Vorteil gegenüber einem indirekten Wärmeaustauscher ist noch zu erwähnen, daß bei der Kondensation feine Aerosole entstehen, die aus dem Gasstrom in dem indirekten Wärmeaustauscher schwer abscheidbar sind, während bei dem direkten Austausch im Fließbett diese Aerosole direkt in der Flüssigkeit eingebunden werden und sich an feuchten Stellen in der nachfolgenden Rohrleitung viel weniger ansammeln werden.Another advantage over an indirect heat exchanger is to mention that fine aerosols are formed during the condensation, heavy from the gas flow in the indirect heat exchanger are separable, while the direct exchange in Fluid bed these aerosols are incorporated directly into the liquid and become moist in the following Pipeline will accumulate much less.

Wie vorstehend erwähnt, ist in Autoklaven die Evakuierung von inerten Luftanteilen von besonderer Bedeutung; denn bei weniger Inerten kann im Kondensator eine stärkere Verkleinerung des gasförmigen Volumens erreicht werden.As mentioned above, in autoclaves the evacuation of inert air components of particular importance; because with less Inert in the capacitor can be reduced to a greater extent gaseous volume can be achieved.

Für die Funktion des Fließbettes, welches durch den in der Flüssigkeit verteilten Gasstrom ausgebildet wird, hat das zur Folge, daß bei einem großen Volumenstrom die Flüssigkeit mehr aufgewirbelt wird und bei einem kleineren Volumenstrom die Höhe des Fließbettes geringer ist. Ebenso kann der Volumenstrom in der Flüssigkeit bei großer Geschwindigkeit besser verteilt werden. Bevorzugt kann ein Dampf mit einer mittleren Geschwindigkeit von 30 m/sec aus mehreren Öffnungen in die Flüssigkeit eingeblasen werden. Sofern der Gasstrom nach unten gerichtet ist, ergibt sich mit steigender Geschwindigkeit eine bessere Durchmischung der Flüssigkeit und eine gleichmäßigere Verteilung der Dämpfe. Sofern die Geschwindigkeit weiter bis auf den doppelten Volumenstrom erhöht wird, stellt sich etwa ein 4 mal höherer Druckverlust über dem Fließbett ein. Durch eine Messung des Druckverlustes entsprechend dieser Abhängigkeit wird eine Möglichkeit aufgezeigt, den Volumenstrom zu messen bzw. diesen über einen Druckwert Δp zu kontrollieren.For the function of the fluidized bed, which by the in the Liquid distributed gas stream is formed, has the Consequence that with a large volume flow the liquid more is whirled up and with a smaller volume flow the height the fluidized bed is lower. The volume flow in the liquid is better distributed at high speed become. Preferably, a steam with a medium Speed of 30 m / sec from several openings in the Liquid is blown in. Provided the gas flow is down is directed, there is a with increasing speed better mixing of the liquid and a more uniform Distribution of vapors. Provided the speed continues up to the double volume flow is increased, there is approximately a 4 times higher pressure loss across the fluid bed. By a Measurement of pressure loss according to this dependency shown a way to measure the volume flow or to control this via a pressure value Δp.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Fig. 1 und Fig. 2 näher erläutert. Hierzu zeigen:The invention will in the following with reference to FIG. 1 and FIG. Explained in more detail. 2 Show:

Fig. 1 die gasseitige Installation zu einem Druck sterilisationsgerät. Fig. 1 shows the gas side installation to a pressure sterilization device.

Fig. 2 die gasseitige Installation zu einem Autoklaven. Fig. 2 shows the gas side installation to an autoclave.

For the description of FIG. 1

Das Entlüftungssystem eines Drucksterilisationsgerätes 1 ist mit einem Stutzen der Zuführleitung 2 für Prozeßdampf und einer Abführleitung 3 für den Abzug der Atmosphäre aus dem Behand lungsraum 4 schematisch dargestellt. In diesem Behandlungsraum 4 ist ein Container 5 zur Aufnahme von Sterilisationsmaterial dargestellt. Im Falle eines Atmosphärenaustausches im Behand lungsraum 4 kann Wasserdampf über den Stutzen 2 aufgegeben werden. Dieser Dampf breitet sich wegen seines Auftriebs gegenüber der Luft im oberen Teil des Behandlungsraumes 4 aus. Gemäß der Gültigkeit der Gesetze von DALTON wird ein dem Wasserdampf entsprechendes Volumen über die Abführleitung 3 verdrängt.The ventilation system of a pressure sterilization device 1 is shown schematically with a nozzle of the supply line 2 for process steam and a discharge line 3 for the removal of the atmosphere from the treatment room 4 . A container 5 for receiving sterilization material is shown in this treatment room 4 . In the event of an atmosphere exchange in the treatment room 4 , water vapor can be released through the nozzle 2 . This steam spreads in the upper part of the treatment room 4 because of its buoyancy in relation to the air. According to the validity of the DALTON laws, a volume corresponding to the water vapor is displaced via the discharge line 3 .

Betriebserfahrungen haben gezeigt, daß bei einer Volumenein speisung zwischen 150% und 200% des Behandlungsraumes 4, die Luftanteile soweit verdrängt sind, daß eine Gleichmäßigkeit bei der Erwärmung mit Dampf und bei der Kondensation von Dampf für die Aufgabenstellung einer Sterilisation erreicht werden kann. Die über die Leitung 3 austretenden Gase verändern ihre Zusammensetzung von anfänglich reiner Luft auf den angestrebten Zustand von reinem Wasserdampf. Diese Gase werden über eine Leitung 6, ein mögliches 3 Wegeventil 7, einem Fließbett kondensator 8 zugeführt. Hier werden die Gase bevorzugt von oben aus einem Verteilrohr 9 in eine Waschflüssigkeit 10 eingeblasen. Operating experience has shown that with a volume feed between 150% and 200% of the treatment room 4 , the air fractions are so far displaced that uniformity in heating with steam and in the condensation of steam can be achieved for the task of sterilization. The gases emerging via line 3 change their composition from initially pure air to the desired state of pure water vapor. These gases are fed via a line 6 , a possible 3-way valve 7 , a fluidized bed condenser 8 . Here, the gases are preferably blown into a washing liquid 10 from above from a distribution pipe 9 .

Hohe Austrittsgeschwindigkeiten aus der Verteilleitung 9 ermöglichen eine gute Aufteilung des Gases in feine Bläschen und als Folge einen guten Stoffaustausch mit der Flüssigkeit. Durch den Blasenanteil dehnt sich die Flüssigkeit aus und es kommt zu der erwünschten Fluidisierung durch das aufsteigende Gas. Mit der Erweiterung des Freeboards 11 über der Flüssigkeit mittels der schrägen Wand 12 wird aufgezeigt, daß die Geschwindigkeit im gekühlten Gas reduzierbar ist, wodurch eine weitere Tropfenabscheidung aus dem Gas erreicht wird.High exit velocities from the distribution line 9 enable the gas to be divided well into fine bubbles and, as a result, a good mass exchange with the liquid. The liquid expands due to the bubble component and the desired fluidization is caused by the rising gas. With the expansion of the freeboard 11 above the liquid by means of the inclined wall 12 it is shown that the speed in the cooled gas can be reduced, whereby a further drop separation from the gas is achieved.

Der gekühlte Gasstrom entweicht über eine Öffnung 13 und eine Leitung 14 zu einer Vakuumpumpe 15. Von dort wird er über eine Leitung 16 abgeführt. In diese Leitung 16 kann ein Lufterhitzer 17 eingebaut werden, um verbliebene Schadstoffe in dem ausströmenden Gas zu sterilisieren.The cooled gas stream escapes via an opening 13 and a line 14 to a vacuum pump 15 . From there it is discharged via a line 16 . An air heater 17 can be installed in this line 16 in order to sterilize remaining pollutants in the escaping gas.

Im Behandlungsraum 4 kann die Sterilisierung bei einer Temperatur von 132°C und dem für Wasser entsprechenden Druck von 3 ata ausgeführt werden. In dieser Zeit ist der Behandlungsraum über eine Ventil 18 nach außen abgeschlossen. Am Ende der Behandlung wird das Ventil 18 geöffnet und der Überdruck kann über das 3-Wegeventil 7 und einer Leitung 28 direkt in die thermische Nachbehandlung 17 abgebaut werden. Es kann auch der andere Weg gewählt werden, den Überdruck über die Wege 6, 7, 6, 8, 9 in dem Wärmetauscher 8 abzubauen, den Abdampf in der Flüssigkeit 10 zu kondensieren und damit zu waschen. Durch eine Entspannung von 3 bar auf 1 bar wird ein Teil des Restwassers verdampft und somit die Trocknung des Materials nach dessen Sterilisation eingeleitet. Ein weiterer Trocknungseffekt wird dadurch erreicht, daß über die Vakuumpumpe 15 der Behandlungsraum 4 evakuiert wird. Dadurch tritt eine Reduzierung des Dampfdruckes auf der Gasseite ein und eine Nachverdampfung der Restfeuchte ist möglich, sofern die Wärme zur Verdampfung der an dem Sterilisationsgut anhaftenden Feuchte durch Wärmeleitung aus dem Sterilisationsgut zugeführt wird.In the treatment room 4 , the sterilization can be carried out at a temperature of 132 ° C. and the pressure of 3 ata corresponding to water. During this time, the treatment room is closed to the outside via a valve 18 . At the end of the treatment, the valve 18 is opened and the excess pressure can be reduced directly into the thermal aftertreatment 17 via the 3-way valve 7 and a line 28 . The other way can also be chosen to reduce the overpressure via the ways 6 , 7 , 6 , 8 , 9 in the heat exchanger 8 , to condense the evaporation in the liquid 10 and to wash it. By releasing the pressure from 3 bar to 1 bar, part of the residual water is evaporated and the material is thus dried after it has been sterilized. A further drying effect is achieved in that the treatment room 4 is evacuated via the vacuum pump 15 . This results in a reduction in the vapor pressure on the gas side and reevaporation of the residual moisture is possible, provided that the heat for evaporating the moisture adhering to the items to be sterilized is supplied by heat conduction from the items to be sterilized.

Mit der Verbindungsleitung 19 ist eine Möglichkeit aufgezeigt, einen Überdruck in dem gereinigten Gasstrom unter Umgehung der Pumpe 15 abzubauen. Durch ein Einwegeventil 20 wird verhindert, daß ein Gasstrom von außen in das System eindringen kann. Die thermische Nachbehandlung 17 kann ebenfalls in einem Fließbett erfolgen, in welchem das Gas durch ein trockenes Schüttgut, z. B. ein Pulver aus Aluminiumoxid geleitet wird, welches über elektrisch beheizte Flächen indirekt erhitzt wird.With the connecting line 19 , a possibility is shown to reduce an overpressure in the cleaned gas stream bypassing the pump 15 . A one-way valve 20 prevents a gas flow from entering the system from the outside. The thermal aftertreatment 17 can also be carried out in a fluidized bed in which the gas is passed through a dry bulk material, e.g. B. a powder of aluminum oxide is passed, which is heated indirectly via electrically heated surfaces.

Als Waschflüssigkeit 10 kann Wasser verwendet werden, welches vor Chargenbeginn eingefüllt werden kann. Ein sich ergebender Überschuß, der über ein Volumen, welches durch die Höhe 23 der fluidisierten Schicht markiert ist, hinausgeht, kann über einen Überlauf 21 und ein Einwegeventil 22 oder einen Kondensattopf abgezogen werden. Nachdem die Flüssigkeit zu Kühl- und Reinigungszwecken verwendet wird, ist es vorteilhaft, diese Flüssigkeit im Rahmen einer Entsorgung zu reinigen und/oder zu sterilisieren. Dabei wird vorausgesetzt, daß auch das Kondensat, welches im Behandlungsraum 4 anfällt, aus diesem Raum, vor Beginn der Trocknung, abgezogen wird und entsprechend entsorgt wird.Water can be used as the washing liquid 10 , which can be filled in before the start of the batch. A resulting excess, which exceeds a volume which is marked by the height 23 of the fluidized layer, can be drawn off via an overflow 21 and a one-way valve 22 or a condensate pot. After the liquid is used for cooling and cleaning purposes, it is advantageous to clean and / or sterilize this liquid as part of a disposal. It is assumed that the condensate, which accumulates in the treatment room 4 , is withdrawn from this room before the start of drying and disposed of accordingly.

Mit den Meßpunkten 24 und 25 sind die 2 Meßstellen einer Druckmessung PIC (pressure-indication-controll) über den Fließbettwärmetauscher 8 angegeben. Dieser Druckwert Δp wird in der Regelung 26 für den Volumenstrom verarbeitet und die Stellgröße auf ein Stellventil 27 oder auf einen (nicht gezeigten) drehzahlgeregelten Motor der Vakuumpumpe 15 gegeben.The two measuring points of a pressure measurement PIC (pressure indication controll) via the fluidized bed heat exchanger 8 are indicated with the measuring points 24 and 25 . This pressure value .DELTA.p is processed in the controller 26 for the volume flow and the manipulated variable is passed to a control valve 27 or to a speed-controlled motor (not shown) of the vacuum pump 15 .

For the description of FIG. 2

Ein liegender Autoklave 30 ist schematisch mit einem Druckbehälter 31 und einem weiteren Fließbettwärmeaustauscher 32 dargestellt. Mit dem Schließen des Autoklaven, z. B. einem Schlauchreaktor, wird für eine horizontale Durchlüftung 33 an einer Stirnseite 34 Dampf zugeführt und an der gegenüber liegenden Stirnseite über eine Rohrleitung 35 ein entsprechendes Volumen abgezogen. A lying autoclave 30 is shown schematically with a pressure vessel 31 and a further fluidized bed heat exchanger 32 . With the closing of the autoclave, e.g. B. a tubular reactor, steam is supplied for horizontal ventilation 33 on one end face 34 and a corresponding volume is drawn off on the opposite end face via a pipeline 35 .

Eine Leitung 36 führt von einem 3-Wegeventil zu dem Druck behälter 31, in welchem ebenfalls ein Fließbettwärmeaustausch mit einem Kondensat 38 vorgesehen ist.A line 36 leads from a 3-way valve to the pressure vessel 31 , in which a fluidized bed heat exchange with a condensate 38 is also provided.

Die drucklosen Gase werden in dem Fließbettwärmeaustauscher 32 durchgeleitet und gewaschen und dann über eine Leitung 39 ins Freie geführt. Durch den Einbau eines Ventilators 37 kann die Entspannung im Autoklaven 30 auf Umgebungsdruck beschleunigt werden.The pressureless gases are passed through and washed in the fluidized bed heat exchanger 32 and then passed outside via a line 39 . By installing a fan 37 , the expansion in the autoclave 30 can be accelerated to ambient pressure.

Am Ende eines Arbeitszyklus kann in dem Autoklaven 30 ein Überdruck von einigen bar aufgebaut sein. Der dann frei werdende Dampf wird über die Leitung 35, 36 dem Druckbehälter 31 zugeführt. In dem sich ausbildenden Fließbett wir der Dampf zumindest teilweise kondensiert. Dabei erwärmt sich das fluidisierte Kondensat 38. Die nicht kondensierbaren Anteile werden am Kopf des Druckbehälters in der Menge abgezogen, daß der Druck im Druckbehälter beispielsweise auf den halben Wert des ursprünglichen Druckes im Autoklaven 30 ansteigt. Sobald der gewünschte Druck erreicht ist, wird die im Autoklaven 30 verbliebene Dampfmenge über den Fließbettwärmeaustauscher 32, wie oben beschrieben abgeführt.At the end of a working cycle, an excess pressure of a few bar can build up in the autoclave 30 . The steam then released is fed via line 35 , 36 to the pressure vessel 31 . The vapor is at least partially condensed in the fluid bed being formed. The fluidized condensate 38 heats up. The non-condensable fractions are drawn off at the top of the pressure vessel in such a way that the pressure in the pressure vessel rises, for example, to half the value of the original pressure in the autoclave 30 . As soon as the desired pressure is reached, the amount of steam remaining in the autoclave 30 is discharged via the fluidized bed heat exchanger 32 , as described above.

Bei dieser Installation wirkt der Druckbehälter 31 in der Funktion als Kondensatspeicher für den Autoklaven 30.In this installation, the pressure vessel 31 acts as a condensate store for the autoclave 30 .

Nach der erneuten Beladung eines Autoklaven für den nächsten Behandlungszyklus kann der im Kondensat 38 gespeicherte Dampf über ein Ventil 41 und eine Leitung 40 zum Atmosphärenaustausch dem Autoklaven 30 zugeleitet werden. Auch eine Verwendung des gespeicherten Dampfes an anderer Stelle, auch in einem anderen Autoklaven, ist möglich. Durch die Entspannung kühlt sich das Kondensat 38 ab und die Wärme wird in Form von Dampf freigesetzt, wie es im Zusammenhang mit der Trocknung und Fig. 1 beschrieben ist.After reloading an autoclave for the next treatment cycle, the steam stored in the condensate 38 can be fed to the autoclave 30 via a valve 41 and a line 40 for atmospheric exchange. It is also possible to use the stored steam elsewhere, even in another autoclave. As a result of the expansion, the condensate 38 cools down and the heat is released in the form of steam, as described in connection with the drying and FIG. 1.

Diese Betriebsweise hat den Vorteil, daß Primärenergie inform von Dampf eingespart wird, der Abwasserstrom durch die Einsparung von Dampf/Kondensat kleiner wird, und bei der Dampferzeugung im Kessel Kapazitäten verfügbar werden.This mode of operation has the advantage that primary energy inform saved by steam, the waste water flow by saving steam / condensate becomes smaller, and when generating steam in the boiler capacities become available.

Es wird also im Druckbehälter 31 Abwärme gespeichert, die in folgenden Arbeitstakten nutzbar ist.Waste heat is therefore stored in the pressure vessel 31 and can be used in the following work cycles.

Bei dem Betrieb des Autoklaven 30 für organische Materialien wie Gummi sind in der Atmosphäre neben Anteilen von Restluft auch organische Anteile enthalten. Diese nicht-kondensierbaren Anteile werden aus dem Druckbehälter 31 bevorzugt am Kopf über eine Druckregelung PIC 42, ein einstellbares Ventil 43 und eine Leitung 44 abgeführt und dann dem Fließbettwärmeaustauscher 32 zugeleitet. In beiden Wärmeaustauschern 31 und 32 kann das zugeführte Gasvolumen über ein gemeinsames Ventil 45 geregelt werden, welches beispielsweise über jeweils eine Druckregelung Δp, wie in Fig. 1 unter 24, 25, 26, 27, beschrieben, angesteuert wird.In the operation of the autoclave 30 for organic materials such as rubber, organic components are also present in the atmosphere in addition to residual air. These non-condensable components are removed from the pressure vessel 31, preferably at the head, via a pressure control PIC 42 , an adjustable valve 43 and a line 44 and then fed to the fluidized bed heat exchanger 32 . In both heat exchangers 31 and 32 , the gas volume supplied can be regulated via a common valve 45 , which is controlled, for example, by pressure regulation Δp, as described in FIG. 1 under 24, 25, 26, 27.

Eine Betriebsweise mit der Speicherung von Abwärme in einem Druckbehälter 31 kann vorteilhaft bei Autoklaven mit mehreren Kubikmetern Inhalt eingesetzt werden. Trotz der Rückgewinnung von Abwärme ist es weiter vorteilhaft bzw. erforderlich, eine Kondensationswärme in dem Fließbettwärmeaustauscher 32 abzuführen. Neben einer Frischwassereinspeisung kann diese Wärme auch über einen indirekten mit Wasser gekühlten Wärmeaustauscher 46 abgeführt werden; z. B. mit Wasser aus einem Kühlturm.An operating mode with the storage of waste heat in a pressure vessel 31 can advantageously be used in autoclaves with a content of several cubic meters. Despite the recovery of waste heat, it is further advantageous or necessary to remove condensation heat in the fluidized bed heat exchanger 32 . In addition to a fresh water supply, this heat can also be dissipated via an indirect heat exchanger 46 cooled with water; z. B. with water from a cooling tower.

Operating data sterilization

Bezugsvolumen: 1 m³ Reference volume: 1 m ³

- Inhalt
Atmosphärenaustausch mit Dampf: 95% vol.
Luftinhalt: 0,044 kg
Wasserdampf: 0,514 kg
Summe bei 9500 mmWS: 0,558 kg
Sterilisationsdruck: 3 ata
Wasserdampf: 1,651 kg
Luft: 0,044 kg
Summe bei 3 ata: 1,695 kg
Luftanteil: 2,6% vol. 1,68% gew.
Entspannungsdruck bei 1 ata
Luft-/Inerte-Anteile in 1 m³ - content
Atmospheric exchange with steam: 95% vol.
Air content: 0.044 kg
Water vapor: 0.514 kg
Total at 9500 mmWS: 0.558 kg
Sterilization pressure: 3 ata
Water vapor: 1.651 kg
Air: 0.044 kg
Total at 3 ata: 1.695 kg
Air content: 2.6% vol. 1.68% by weight
Relaxation pressure at 1 ata
Air / inert fractions in 1 m ³

: 0,0137 kg: 0.0137 kg

Drying / drying

Materialinhalt: 5 kg
Wassermenge: 100 ml
spez. Wärme (Metalle): 0,2 kcal/kg °C
Anfangstemperatur: 131°C
Zwischentemperatur: 100°C
Wärmeabgabe: 34,1 kcal
Verdampfungswärme: 540 kcal/kg
H₂ Material content: 5 kg
Amount of water: 100 ml
spec. Heat (metals): 0.2 kcal / kg ° C
Starting temperature: 131 ° C
Intermediate temperature: 100 ° C
Heat emission: 34.1 kcal
Evaporation heat: 540 kcal / kg
H ₂

O-Verdampfung (O-evaporation (

3434

,.

11

//

540540

): 63 g
spez. H₂ ): 63 g
spec. H ₂

O-Verdampfung (O-evaporation (

6363

//

3131

): 2,03 g/°C
erforderliche Kühlung 37 g/2,03: 18°C
Materialtemperatur: 82°C
Abgastemperatur: </= 82°C): 2.03 g / ° C
Required cooling 37 g / 2.03: 18 ° C
Material temperature: 82 ° C
Exhaust gas temperature: </ = 82 ° C

Autoclave steam storage

Autoklaven-Volumen: 10 m³
Autoclave volume: 10 m ³

Betriebsdruck: 11 ata
Temperatur: 183°C
Dampfinhalt: 55 kg
Zwischendruck: 5,5 ata
Dampfinhalt: 28 kg
Entspannungdampf: 27 kg
speicherbar davon: 25 kg
Kondensationsleistung: 12 534 kcal 52 390 kJ
Flüssigkeitstemperatur (5,5 ata): 154,7°C
Aufheizung im Druckbehälter (Operating pressure: 11 ata
Temperature: 183 ° C
Steam content: 55 kg
Intermediate pressure: 5.5 ata
Steam content: 28 kg
Flash steam: 27 kg
storable of which: 25 kg
Condensation capacity: 12 534 kcal 52 390 kJ
Liquid temperature (5.5 ata): 154.7 ° C
Heating in the pressure vessel (

3131

): 54°C
Flüssigkeitsmenge: < 0,250 m³
): 54 ° C
Liquid volume: <0.250 m ³

verfügbare Abdampfmenge: 43,5 m³ available evaporation volume: 43.5 m ³

bei 1 ata
Atmosphärenaustausch 435%at 1 ata
Atmospheric exchange 435%

Computational relief

Arbeitschargen/Stunde: 3
Betriebsstunden: 8 000 h/Jahr
spez. Kosten-Dampferzeugung: 40 DM/t
spez. Kosten-Abwasserbehandlung: 8 DM/m³
Working batches / hour: 3
Operating hours: 8,000 h / year
spec. Cost steam generation: 40 DM / t
spec. Cost of wastewater treatment: 8 DM / m ³

Dampfmenge: 600 t/Jahr
Einsparung-Dampf: 24 000 DM
Einsparung-Abwasser: 3 200 DM
Entlastung (Druckbehälter-31): 27 200 DM/JahrSteam quantity: 600 t / year
Saving steam: 24,000 DM
Saving wastewater: 3,200 DM
Relief (pressure vessel-31): 27 200 DM / year

Pressure vessel 31

Durchmesser: 1 m
Höhe: 1,5 m
Flüssigkeitshöhe: 0,318 m
Freeboard-fluidisiert: 1 m
Anfangszustand: 1 ata 100°C
mit Wärmebeladung: 5,5 ata 154°C
Beladungsdauer ca.: 10 sec.Diameter: 1 m
Height: 1.5 m
Liquid height: 0.318 m
Freeboard fluidized: 1 m
Initial state: 1 ata 100 ° C
with heat load: 5.5 ata 154 ° C
Loading time approx .: 10 sec.

Aus vorstehendem Beispiel ist ersichtlich, daß zu dem bestehen den Druckbehälter 31 weitere Behälter in Serie vorgesehen werden können, um den Abdampf auf unterschiedlichen Temperaturstufen im Kondensat zu speichern.From the above example it can be seen that, in addition to the pressure vessel 31, additional vessels can be provided in series in order to store the exhaust steam in the condensate at different temperature levels.

Weiter ist es möglich einen oder mehrere dieser Druckbehälter gemeinsam für die Speicherung der Abwärme von mehreren Autoklaven vorzusehen.It is also possible to use one or more of these pressure vessels together for the storage of waste heat from several To provide autoclaves.

Durch die Dampfspeicherung werden Kosten bei der Enegieerzeugung und bei der Behandlung der Abwässer eingespart.By storing steam there are costs in the generation of energy and saved in the treatment of waste water.

Bei dem Betrieb der Sterilisatoren wird durch die Verwendung von Fließbettwärmeaustauschern das gasförmige Behandlungsvolumen reduziert. Dieses kleinere Volumen verkürzt die Behandlungsdauer und erleichtert die Sterilisation der freigesetzten Gase. Zusätzlich wird eine Möglichkeit für den Atmosphärenaustausch um das Behandlungsmaterial aufgezeigt.When using the sterilizers, the use of Fluid bed heat exchangers the gaseous treatment volume reduced. This smaller volume shortens the treatment time and facilitates the sterilization of the released gases. In addition, there will be an opportunity for atmosphere exchange the treatment material is shown.

Claims

1. A method for treating the atmosphere of a treatment room of autoclaves or sterilizers, in which, after being filled with material, any air present is displaced by a vaporous medium, consisting of:
Device means for feeding steam into the treatment room, and device means for treating the displaced vapors, vapors being condensed at least temporarily in a heat exchanger or
Vapors are temporarily withdrawn from the treatment room after condensation in this heat exchanger using a pump,
characterized in that
as part of drying sterilization material
the heat exchanger is temporarily formed as a fluidized bed device by a fluidized bed composed of a cooling liquid and the steam flow to be condensed,
the steam supplied in the fluidized bed is cleaned and partially condensed, and
the non-condensable parts are sucked off from the fluid bed via the pump.

2. A method for treating the atmosphere of a treatment room of autoclaves or sterilizers, in which, after being filled with material, any air present is displaced by a vaporous medium, consisting of
Device means for feeding steam into the treatment room, and device means for treating the displaced vapors, vapors being condensed at least temporarily in a heat exchanger or
Vapors are temporarily withdrawn from the treatment room after condensation in this heat exchanger using a pump,
characterized in that
at least one heat exchanger is temporarily formed in a pressure vessel as a fluidized bed device by a fluidized bed composed of a cooling liquid and the steam stream to be condensed,
another heat exchanger is temporarily formed in a pressureless container as a fluidized bed device by a fluidized bed of a cooling liquid and the steam stream to be condensed,
as part of the pressure relief from the treatment room, the steam flow that is released is partially condensed in the coolant of the pressure vessel and waste heat is stored,
the remaining part of the steam stream in the pressurelessly operated fluidized bed is washed and partially condensed - and the non-condensable components are discharged from the fluidized bed into the environment.

3. A method for treating the atmosphere of a treatment room of autoclaves or sterilizers, in which, after being filled with material, any air present is displaced by a vaporous medium, consisting of
Device means for feeding steam into the treatment room, and device means for treating the displaced vapors, vapors being condensed at least temporarily in a heat exchanger or
Vapors are temporarily withdrawn from the treatment room after condensation in this heat exchanger using a pump,
characterized in that
at least one heat exchanger is temporarily formed in a pressure vessel as a fluidized bed device by a fluidized bed composed of a cooling liquid and the steam stream to be condensed,
and as part of the pressure relief from the treatment room, the steam flow that is released is partially condensed in the coolant of the pressure vessel and waste heat is stored,
and in the course of filling additional material, the heat of the vapor stored under pressure in the cooling liquid is at least partially used for the atmospheric exchange around the material by relaxation.

4. Method according to one or more of the above Claims, characterized in that the coolant is made of the same substance as the condensate Vapors is formed.

5. Method according to one or more of the above Claims, characterized in that the condensate accumulated during the operation of the sterilizer is sterilized.

6. Method according to one or more of the above Claims, characterized in that the inert gaseous components from the sterilizer be sterilized and / or thermally treated.

7. Method according to one or more of the above Claims, characterized in that the vapor for atmosphere exchange around the material from above is fed and deducted below.

8. Method according to one or more of the above Claims, characterized in that the vapor for atmosphere exchange around the material in one lying autoclaves over one of the end faces is dissipated.

9. The method according to one or more of the above Claims, characterized in that in the unpressurized fluidized bed heat exchanger separated heat via a cooling water supply Heat exchanger is derived.

10. The method according to one or more of the above Claims, characterized in that the atmospheres of several autoclaves or sterilizers a common pressure vessel with a fluidized bed heat exchangers are supplied.

11. The method according to one or more of the above Claims, characterized in that the volume flow in the fluidized bed heat exchanger via a Pressure value size Δp, measured via the fluidized bed, is regulated.

12. Device for carrying out the method according to at least one of the preceding claims and for storing heat present in an exhaust steam,
Consists of a pressure vessel to hold condensate and is equipped with a supply line for steam and a discharge line for non-condensable steam components.
characterized in that
the exhaust steam supplied can be distributed in the condensate,
a fluid bed can be formed between the vapor and the liquid,
Parts of the steam in the condensate are condensable, non-condensable portions can be derived from the pressure vessel and
the heat of the condensed portions can be stored under pressure in the heated condensate.

13. The apparatus of claim 12 with a control valve, characterized characterized in that the control valve can be installed in the discharge line and off volume flow that can be discharged from the pressure vessel via the control valve is adjustable.