DE102011004808B4

DE102011004808B4 - Entfernung von Mineralölanteilen bei der Altpapieraufbereitung

Info

Publication number: DE102011004808B4
Application number: DE201110004808
Authority: DE
Inventors: Hermann Schwarz; Jochen Schäfer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2031-03-01
Also published as: WO2012116907A2; DE102011004808A1; WO2012116907A3

Abstract

Verfahren zur Entfernung von Mineralölanteilen bei der Aufbereitung von Altpapier, wobei die Mineralölanteile von den Papierfasern in flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid oder in einer Mischung aus flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid und zumindest einem organischen Lösungsmittel abgetrennt werden (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Mineralölanteilen bei der Aufbereitung von Altpapier.
Ein derartiges Verfahren kommt auf dem Gebiet der Altpapieraufbereitung zum Einsatz. Die Aufbereitung von Altpapier ist ein wichtiger industrieller Prozess. So betrug der Altpapiereinsatz in der Bundesrepublik Deutschland im Jahr 2005 über 14 Millionen t. Die Entfernung von Druckfarbe aus dem Altpapier – das so genannte Deinken – ist hierbei von zentraler Bedeutung.
Neuere Untersuchungen zeigen, dass Altpapierprodukte Mineralölanteile enthalten können, deren Ursprung Druckfarben sind, wie sie üblicherweise im Zeitungsdruck verwendet werden. Werden Lebensmittel in Verpackungen aus Altpapier verpackt, können die Mineralöle auf das Lebensmittel übergehen. In Tierversuchen wurde nachgewiesen, dass Mineralölgemische im Körper gespeichert werden und zu Schäden in der Leber, den Herzklappen und den Lymphknoten führen können. (Siehe hierzu Bundesinstitut für Risikobewertung: Fragen und Antworten zu Mineralöl-Übergängen aus Verpackungsmaterialien auf Lebensmittel, FAQ des BfR vom 10.03.2010.) Hinsichtlich des Abtrenngrades der Druckfarben besteht also dringender Verbesserungsbedarf.
Die Druckfarbenentfernung lässt sich in zwei Schritte unterteilen – das Lösen der Verbindung von Faserstoffen und Druckfarben und das Dispergieren der Farbpartikel in der Stoffsuspension sowie das Abtrennen der dispergierten Farbpartikel. Die Druckfarbenentfernung erfolgt in der industriellen Praxis meist über Wasch- oder Flotations-Deinkingverfahren. Beide Prozesse zielen gleichermaßen auf eine Erhöhung des Weißgrades, auf eine Verbesserung der Sauberkeit und auf eine Reduzierung der klebenden Verunreinigungen.
Beim Flotationsverfahren werden relativ kleine Druckfarbteilchen durch geeignete Sammlerchemikalien (Natronlauge, Wasserglas, Fettsäuren bzw. deren Seife, unter Umständen Dispergiermittel und Wasserstoffperoxid) hydrophobiert und bis zu einer flotierbaren Größe agglomeriert, so dass sie nach der Anlagerung an fein verteilte Luftblasen als Schaum aus der Suspension ausgetragen werden können.
Die Wäsche ist ein Fest-fest-Trennvorgang, in welchem unerwünschte Stoffe sehr kleiner Dimension aus einer Suspension entfernt werden. Hierzu zählen Füllstoffe, herkömmliche Druckfarben geeigneter Teilchengröße, aber auch feindisperse und kolloidal gelöste Stoffe. Beim Wasch-Deinken wird auf die Agglomeration der Farbpartikel verzichtet und stattdessen eine starke Zerkleinerung angestrebt. Die Reinigung der Suspension wird durch mehrfache Entwässerung und Zwischenverdünnung erreicht. (Aus E. Hanecker, Trennprozesse bei der Faserstoffaufbereitung: Verfahren zur Druckfarbenentfernung, in Einführung in die Papiererzeugung (Modul 1): Faserrohstoffe der Papierindustrie, Faserstofferzeugung und -aufbereitung, J. Strauß (Hrsg.), München, 2006, PTS-Manuskript: PTS-MS 631.)
Für die Druck- und Verpackungsindustrie sind Untersuchungen bekannt, in denen die Druckwalzen u. a. mit Lösungen aus überkritischem Kohlendioxid gereinigt werden (G. D. Porta, M. C. Volpe, E. Reverchon, Supercritical cleaning of rollers for printing and packaging industry, Journal of Supercritical Fluids 37, S. 409–416, 2006).
Ebenfalls bekannt ist es, Textilien mit flüssigem Kohlendioxid zu reinigen (Handelsblatt, 17.05.2006).
Aus der Patentschrift DE 691 19 687 T2 ist bekannt, zellulosehaltige Sekundärfasern zur Entfernung von polychlorierten Dibenzo-p-dioxinen und polychlorierten Dibenzofuranen mit überkritischem oder fast überkritischem Kohlendioxid zu behandeln.
Die Patentschrift DE 10 2006 042 429 B3 betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Kleberresten bei der Wiederverwertung von Altpapier, bei dem das Altpapier zu einer wässerigen Suspension aufgeschlossen und die Suspension einer physikalischchemischen Trennbehandlung zum Abtrennen grobkörniger Kleberreste von der Suspension unterzogen wird. Hierbei wird vorgeschlagen vor der Trennbehandlung der Suspension ein Mittel zum Agglomerieren von Mikrostickies zuzugegeben und anschließend ein kryogenes Kältemittel in die Suspension einzutragen, wobei eine schockartige Abkühlung der Kleberreste erfolgt.
Hinsichtlich des Abtrenngrades der Druckfarben bei der Altpapieraufbereitung besteht – wie der Fund von Mineralölanteilen in Altpapierprodukten zeigt – dringender Verbesserungsbedarf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Entfernung von Mineralölanteilen bei der Aufbereitung von Altpapier mit einem gegenüber den bekannten Lösungen erhöhtem Abtrenngrad anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Entfernung von Mineralölanteilen bei der Aufbereitung von Altpapier, wobei die Mineralölanteile von den Papierfasern in flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid oder in einer Mischung aus flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid und zumindest einem organischen Lösungsmittel abgetrennt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die nahezu vollständige Abtrennung von Mineralölanteilen von den Papierfasern wegen der im Vergleich zu den existierenden Verfahren anderen Fluideigenschaften des flüssigen oder überkritischen Kohlendioxids bzw. der Mischung des flüssigen oder überkritischen Kohlendioxids mit organischen Lösungsmitteln. Zu diesen Eigenschaften gehören eine sehr geringe Oberflächenspannung, ein hoher Diffusionskoeffizient und eine geringe Viskosität sowie ein verbessertes Lösungsvermögen. Als Lösungsmittel können beispielsweise N-Methyl-Pyrrolidon oder Essigsäureethylester verwendet werden (in Anlehnung an Porta, Volpe, Reverchon).
In einer vorteilhaften Form der Ausgestaltung werden die Mineralölanteile aus dem Kohlendioxid durch ein Flotations- und/oder Waschverfahren abgetrennt. Hierdurch dient das erfindungsgemäße Verfahren gleichzeitig dem Abtrennen der Farbpartikel und einer „Feinreinigung”. In diesem Fall kann also die Abtrennung der Partikel aus der Flüssigkeit ähnlich wie in den herkömmlichen Verfahren durch ein Flotations- und/oder Waschverfahren (Entzug von Flüssigkeit und Zwischenverdünnung) erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden im Kohlendioxid gebundene Mineralölanteile durch Destillation vom Kohlendioxid getrennt. Dieses wird typischerweise nach Beendigung des eigentlichen Reinigungsvorgangs durchgeführt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Kohlendioxid zurückgewonnen. Das Kohlendioxid kann insbesondere durch Destillation weitgehend zurückgewonnen werden und steht so für weitere Reinigungszyklen zur Verfügung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird zunächst ein herkömmliches Reinigungsverfahren angewendet. Das erfindungsgemäße Abtrennen der Mineralölanteile kann somit auch in Kombination mit den herkömmlichen Reinigungsverfahren (Flotations- und/oder Waschverfahren) beispielsweise als nachgelagerte Feinreinigung stattfinden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Die Figur zeigt:
ein Ablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Lösung.
Die Figur zeigt ein Ablaufdiagramm der verschiedenen Verfahrensschritte der erfindungsgemäßen Lösung. Am Anfang steht die Zugabe von Altpapier (1) in den Reinigungsprozess. Nun können entweder direkt die Mineralölanteile durch das flüssige oder überkritische Kohlendioxid – wahlweise mit organischen Lösungsmitteln - abgetrennt werden (3), oder es wird ein herkömmliches Reinigungsverfahren (2) vorgeschaltet, so dass die Abtrennung mittels Kohlendioxid als „Feinreinigung” fungiert.
Aus dem Kohlendioxid können die Mineralölanteile durch ein Flotations- und/oder Waschverfahren (ähnlich wie bei herkömmlichen Reinigungsverfahren) abgetrennt werden (4). Anschließend oder alternativ werden die im Kohlendioxid gebundenen Mineralölanteile durch Destillation vom Kohlendioxid getrennt (5). Hierdurch ist eine Rückgewinnung des Kohlendioxids (6) auf einfache Weise möglich, so dass dieser dann für weitere Reinigungszyklen zur Verfügung steht.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Entfernung von Mineralölanteilen bei der Aufbereitung von Altpapier. Um gegenüber den bekannten Lösungen den Abtrenngrad der Mineralölanteile zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass die Mineralölanteile von den Papierfasern in flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid oder in einer Mischung aus flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid und zumindest einem organischen Lösungsmittel abgetrennt werden.

Claims

Verfahren zur Entfernung von Mineralölanteilen bei der Aufbereitung von Altpapier, wobei die Mineralölanteile von den Papierfasern in flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid oder in einer Mischung aus flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid und zumindest einem organischen Lösungsmittel abgetrennt werden (3).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mineralölanteile aus dem Kohlendioxid durch ein Flotations- und/oder Waschverfahren abgetrennt werden (4).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Kohlendioxid gebundene Mineralölanteile durch Destillation vom Kohlendioxid getrennt werden (5).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kohlendioxid zurückgewonnen wird (6).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zunächst ein herkömmliches Reinigungsverfahren angewendet wird (2).