DE102020101772A1

DE102020101772A1 - Reinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020101772A1
Application number: DE102020101772.3A
Authority: DE
Inventors: Sascha Kopschina; Marc Zeimer
Original assignee: Kopschina Ind GmbH; Kopschina Industriereinigung GmbH
Current assignee: Kopschina Ind GmbH; Kopschina Industriereinigung GmbH
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2020-12-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung (1) zur Reinigung und/oder Dekontamination eines verfahrenstechnischen Apparates (7), z. B. einer Kolonne, mit einem Reinigungsbehälter (2), der zumindest einen Zulaufstutzen (4a, 4b, 4c, 4d) und zumindest einen Ablaufstutzen (3) aufweist, über die der Reinigungsbehälter (2) an den verfahrenstechnischen Apparat (7) anschließbar ist und über die eine Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungsbehälter (2) in den verfahrenstechnischen Apparat (7) einbringbar und/oder aus dem verfahrenstechnischen Apparat (7) in den Reinigungsbehälter (2) entnehmbar ist, wobei in dem Reinigungsbehälter (2) eine Temperiervorrichtung (14) zur Aufheizung oder Kühlung der Reinigungsflüssigkeit angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung und/oder Dekontamination eines verfahrenstechnischen Apparates, z. B. einer Kolonne.
In verfahrenstechnischen Anlagen kommen heutzutage eine Vielzahl von unterschiedlichen verfahrenstechnischen Apparaten zum Einsatz, wobei die darin befindlichen Chemikalien bzw. die durch diese Apparate hindurchgeführten Chemikalien im Laufe der Zeit zu einer starken Verschmutzung und/oder einer starken Kontaminierung der Apparate führen. Durch Verunreinigungen wie Produktionsrückstände, Kalk oder dergleichen verringert sich im Laufe der Zeit der Wirkungsgrad. Dies macht sich beispielsweise durch eine verminderte Wärmeübertragung, eine reduzierte Durchflussmenge oder aber auch durch Korrosion bemerkbar.
Aus diesem Grunde ist es von maßgeblicher Bedeutung, dass die verfahrenstechnischen Apparate in gewissen Zeitintervallen einer Reinigungsprozedur unterzogen werden, um die Ablagerungen wirksam entfernen zu können. Üblicherweise erfolgt dies in Form einer mechanischen Reinigung, wobei eine solche jedoch sowohl zeit- als auch kostenintensiv ist. Darüber hinaus muss häufig eine solche mechanische Reinigung an einem geöffneten Apparat durchgeführt werden, sodass stets die Gefahr besteht, dass schadstoffreiche Rückstände in die Umgebung gelangen können.
Ferner ist es auch möglich, dass die Chemikalien in den verfahrenstechnischen Apparaten zu einer Bildung von gasförmigen Schadsubstanzen führen. Sofern Wartungsarbeiten an diesen Apparaten durchgeführt werden sollen, muss zunächst eine Dekontamination des Apparates erfolgen.
Die verfahrenstechnischen Apparate bilden jedoch in der Regel einen Verbund aus einer Vielzahl unterschiedlicher Apparatearten, sodass der zu reinigende bzw. der zu dekontaminierende Apparat für die Reinigung zunächst aus diesem Verbund ausgekoppelt werden muss. Somit kann eine Reinigung dazu führen, dass für diesen Zeitraum ein Stillstand der gesamten verfahrenstechnischen Anlage notwendig ist. Ein solcher Stillstand ist aber stets mit hohen Kosten für den Betreiber verbunden, sodass es in dessen Interesse liegt, die Stillstandzeit möglichst gering zu halten.
Insgesamt liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsvorrichtung anzugeben, die sich durch einen einfachen und kostengünstigen Aufbau auszeichnet und die darüber hinaus ein zuverlässiges und kostengünstiges Reinigungsverfahren ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1. Erfindungsgemäß weist die Reinigungsvorrichtung einen Reinigungsbehälter mit zumindest einem Zulaufstutzen und zumindest einem Ablaufstutzen auf, über die der Reinigungsbehälter an den verfahrenstechnischen Apparat anschließbar ist und über die eine Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungsbehälter in den verfahrenstechnischen Apparat einbringbar und/oder aus dem verfahrenstechnischen Apparat in den Reinigungsbehälter entnehmbar ist, wobei in dem Reinigungsbehälter eine Temperiervorrichtung zur Aufheizung der Reinigungsflüssigkeit angeordnet ist.
Bei dem verfahrenstechnischen Apparat kann es sich beispielsweise um eine Kolonne, einen Wärmetauscher, einen Reaktor oder dergleichen handeln.
In dem Reinigungsbehälter ist bevorzugt eine Reinigungsflüssigkeit angeordnet, wobei sich die Art der Reinigungsflüssigkeit an dem zu reinigenden verfahrenstechnischen Apparat bzw. sich an den zu erwartenden Rückständen in dem verfahrenstechnischen Apparat orientiert. Über den Ablaufstutzen des Reinigungsbehälters, der üblicherweise in Form eines Flansches ausgebildet ist, kann die Reinigungsflüssigkeit über eine Vorlaufleitung in den entsprechenden verfahrenstechnischen Apparat gelangen. Zur Bereitstellung eines erforderlichen Förderdruckes kann zwischen dem Ablaufstutzen des Pumpenbehälters und dem verfahrenstechnischen Apparat eine Förderpumpe angeordnet sein, über die die Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungsbehälter absaugbar und in den verfahrenstechnischen Apparat einbringbar ist. Die Förderpumpe kann unmittelbar oder unter Einbindung einer Förderleitung an dem Ablaufstutzen der Reinigungsvorrichtung angeordnet sein.
Über den Zulaufstutzen des Reinigungsbehälters ist es möglich, die Reinigungsflüssigkeit nach einem Durchlauf durch den verfahrenstechnischen Apparat wieder zurück in den Reinigungsbehälter zu befördern. Somit kann die Reinigungsvorrichtung insgesamt als gekapseltes System ausgebildet sein, wobei die verunreinigte Reinigungsflüssigkeit nach Abschluss eines Reinigungsverfahrens ausschließlich in dem Reinigungsbehälter vorliegt, wodurch die Gefahr reduziert wird, dass Verunreinigungen, insbesondere umweltbelastende oder gesundheitsgefährdende Verunreinigungen, in die Umwelt gelangen.
Damit mit dem Reinigungssystem vor allem auch große verfahrenstechnische Apparate in einem ausreichenden Maße gereinigt werden können, ohne dass ein häufiger Austausch der Reinigungsflüssigkeit notwendig ist, weist der Reinigungsbehälter ein Füllvolumen im Bereich von 1.000 1 bis 2.000 1, bevorzugt zwischen 1.300 I bis 1.700 I auf.
Der Reinigungsbehälter kann darüber hinaus im Wesentlichen eine zylindrische Form aufweisen, wobei sich dann die Mantelfläche bevorzugt entlang einer horizontalen Linie erstreckt. Unabhängig von der konkreten Form des Reinigungsbehälters weist dieser eine Länge im Bereich zwischen 1,0 m und 2,0 m, bevorzugt zwischen 1,2 m und 1,8 m und/oder bevorzugt eine Breite im Bereich zwischen 0,5 m und 1,0 m, bevorzugt zwischen 0,7 m und 0,9 m auf. Die Länge des Reinigungsbehälters orientiert sich hierbei an der Längsrichtung und die Breite des Reinigungsbehälters an der Breitenrichtung, wobei die Breitenrichtung senkrecht zur Längsrichtung angeordnet ist. Sofern es sich bei dem Reinigungsbehälter um einen zylindrischen Reinigungsbehälter handelt, entspricht die Breite im Wesentlichen dem Durchmesser.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Reinigungsbehälter zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei, z. B. vier Zulaufstutzen auf. Diese sind vorzugsweise nebeneinander auf einer in Längsrichtung verlaufenden Linie an dem Reinigungsbehälter angeordnet. Bei einem zylindrischen Reinigungsbehälter sind die Zulaufstutzen bevorzugt auf der Mantelfläche angeordnet. Die Zulaufstutzen weisen üblicherweise eine Flanschverbindung auf, über die eine Rücklaufleitung lösbar angeschlossen werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Reinigungsbehälter jeweils zumindest eine Temperatur- und/oder eine Druckmesseinrichtung auf. Durch die Temperiervorrichtung ist es möglich, die Reinigungsflüssigkeit aufzuheizen und bevorzugt auf eine bestimmte Temperatur vorzutemperieren. Dementsprechend kann die Reinigungsflüssigkeit mit einer Temperatur in den verfahrenstechnischen Apparat eingebracht werden, die eine hohe Reinigungseffizienz ermöglicht. Eine Aufheizung der Reinigungsflüssigkeit bietet sich darüber hinaus auch an, um Reinigungsprozesse während des laufenden Betriebs des verfahrenstechnischen Apparates durchführen zu können. In diesem Fall wird die Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungsbehälter in den verfahrenstechnischen Apparat eingespeist und von dort in den verfahrenstechnischen Prozess mitgeführt. Um thermische Verluste zu vermeiden, kann deshalb im Vorfeld die Reinigungsflüssigkeit auf eine Temperatur vorgeheizt werden, die im Wesentlichen der Temperatur in dem verfahrenstechnischen Apparat entspricht. Mit Hilfe der Temperaturmesseinrichtung ist es möglich, die Temperatur bzw. den Temperaturverlauf kontinuierlich zu überwachen. Dies gilt gleichermaßen auch für den Druck bzw. den Behälterinnendruck. Eine solche Drucküberwachung ist gerade aus sicherheitskritischen Aspekten von besonderer Bedeutung.
Neben oder alternativ zu einer Temperatur- und/oder Druckmesseinrichtung kann auch in einer Weiterbildung der Erfindung eine Füllstandsmessung an dem Reinigungsbehälter angeordnet sein. Hierfür kommen unterschiedliche Füllstandsmesseinrichtungen in Betracht, wobei die Füllstandsmesseinrichtung bevorzugt einen Magnetklappenanzeiger aufweist. Magnetklappenanzeiger weisen einen Schwimmer auf, der über ein eingebautes Magnetsystem den Flüssigkeitspegel berührungslos auf die Anzeigefläche des Magnetklappenanzeigers überträgt. Dieser Anzeiger weist eine Vielzahl von in einem bestimmten Abstand zueinander angeordneten Stahlklappen auf, die jeweils einen eingelegten Stabmagneten aufweisen. Auch der Schwimmer ist mit einem Magneten, insbesondere einem Dauermagneten, ausgebildet und führt zu einem Drehen der Magnetklappen, sobald der Schwimmer an den jeweiligen Magnetklappen entlang geführt wird. Der Schwimmer ist hierbei nicht unmittelbar in dem Reinigungsbehälter, sondern in einer separaten Bypassleitung angeordnet, wobei die Bypassleitung vorzugsweise über jeweils eine Flanschverbindung an Bypassstutzen des Reinigungsbehälters befestigt ist. Diese Bypassstutzen sind in einem oberen und einem unteren Abschnitt des Reinigungsbehälters angeordnet. Anstelle einer Füllstandsmesseinrichtung mit Magnetklappenanzeiger können auch andere Messverfahren zum Einsatz kommen, z. B. Ultraschallmessung oder Differenzdruckmessung.
Um den Reinigungsbehälter einerseits stabil aufstellen und andererseits in einer mobilen Art und Weise einsetzen zu können, ist der Reinigungsbehälter auf einem transportablen Gestell angeordnet, wobei in einem aufgestellten Zustand der Reinigungsvorrichtung der Reinigungsbehälter der Länge nach bzw. in Längsrichtung im Wesentlichen horizontal angeordnet ist. Bei einer zylindrischen Form erstreckt sich demnach die Mantelfläche im Wesentlichen parallel zum Boden bzw. zu Bodenstreben des Gestells. Das transportable Gestell kann bevorzugt Bodenstreben aufweisen, die einen stabilen Stand ermöglichen und die zugleich in einem solchen Abstand zueinander angeordnet sind, dass die Zangen eines Gabelstablers in die Bodenstreben eingreifen können. Hier weisen die Bodenstreben bevorzugt entweder eine bodenseitige Nut oder einen Hohlraum auf.
Als Temperiervorrichtung kommen grundsätzlich verschiedene Ausgestaltungsarten in Betracht. Vorzugsweise ist die Temperiervorrichtung jedoch als Wärmetauscher ausgebildet und weist entsprechend ein Rohrbündel aus einer Vielzahl einzelner Rohre auf, durch die in einem betriebsgemäßen Zustand ein Heiz- oder Kühlmedium strömt und hierdurch die Reinigungsflüssigkeit aufheizt bzw. kühlt. Als Heiz- oder Kühlmedium kommen ebenfalls verschiedene Arten in Betracht, wobei es sich vorzugsweise um heißen Wasserdampf handelt. Als Kühlmedium ist insbesondere Wasser zweckmäßig.
Wie bereits zuvor erläutert, kann über die Temperiervorrichtung eine Aufheizung der Reinigungsflüssigkeit erfolgen, um einerseits die Reinigungseffizienz zu erhöhen und/oder um thermische Verluste bei einer Reinigung im laufenden Betrieb des verfahrenstechnischen Apparates zu vermeiden. Allerdings hat sich auch gezeigt, dass für bestimmte Reinigungsprozesse eine Kühlwirkung der Temperiervorrichtung von besonderem Interesse ist. Sofern beispielsweise Dampf, z. B. Wasserdampf, zur Verfügung steht, kann dieser in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, um den verfahrenstechnischen Apparat zu reinigen. Die Zuführung des Dampfes erfolgt extern über einen separaten Anschluss und damit nicht über den Reinigungsbehälter. Neben Dampf wird separat dann auch noch Reinigungsflüssigkeit in den verfahrenstechnischen Apparat eingebracht, wobei die Kombination aus Dampf und Reinigungsflüssigkeit die erforderliche Reinigungswirkung erzielt. Die Mischung aus Dampf, Reinigungsflüssigkeit und Rückständen wird sodann über den Zulauf in den Reinigungsbehälter eingebracht, wobei über die Temperiervorrichtung eine Abkühlung und/oder Kondensation der zurückgeführten Mischung herbeigeführt wird. Die Reinigungsflüssigkeit kann hierbei entweder in einem separaten Behälter oder in dem Reinigungsbehälter vorgesehen sein, wobei dann kontinuierlich eine Verdünnung der Reinigungsflüssigkeit einsetzt und diese zum gegebenen Zeitpunkt ausgetauscht werden muss.
Darüber hinaus eignet sich die Reinigungsvorrichtung mit der Temperiervorrichtung auch zur Neutralisation von säurehaltigen Verbindungen. So kann beispielsweise eine säurehaltige Verbindung, z. B. Phosphorsäure, aus dem verfahrenstechnischen Apparat abgezogen und in den Reinigungsbehälter eingebracht werden, in dem anstelle einer Reinigungsflüssigkeit ein alkalisches Mittel, z B. eine Sodalösung vorliegt. Der Ablauf des Reinigungsbehälters wird in diesem Fall nicht genutzt und ist somit auch nicht an den verfahrenstechnischen Apparat angeschlossen. Die Reaktion zwischen der säurehaltigen Verbindung und dem alkalischen Mittel führt zu einer starken Wärmeentwicklung. Mit Hilfe der Temperiervorrichtung unter Einsatz eines Kühlmittels kann dieser Wärmeentwicklung entgegengewirkt werden, um kritische Temperaturen und Drücke in dem Reinigungsbehälter vermeiden zu können.
Das Rohrbündel ist innerhalb eines Innenraums des Reinigungsbehälters angeordnet und erstreckt sich bevorzugt entlang der Längsrichtung über zumindest 20 %, bevorzugt zumindest 40 %, besonders bevorzugt über zumindest 60 % der Länge des Innenraums. Eine längere Ausgestaltung des Rohrbündels führt zu einer gleichmäßigeren Erwärmung der Reinigungsflüssigkeit, ist aber zugleich auch mit einem größeren Druckverlust innerhalb der einzelnen Rohre verbunden. Dementsprechend orientiert sich die Länge des Rohrbündels bevorzugt an der Reinigungsflüssigkeit sowie an dem zur Verfügung stehenden Förderdruck, mit dem das Heiz- oder Kühlmedium bereitgestellt werden kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung geht das Rohrbündel auf einer ersten Seite in eine Einlaufkammer und auf einer zweiten Seite in eine Ablaufkammer über. Dementsprechend sind die einzelnen Rohre des Rohrbündels über eine gemeinsame Einlaufkammer befüllbar und über eine gemeinsame Ablaufkammer entleerbar, sodass das Heiz- oder Kühlmedium ausgehend von der Einlaufkammer durch die Rohre des Rohrbündels in die Ablaufkammer strömen kann. Für die konkrete Ausbildung des Rohrbündels sowie der Lage der Einlaufkammer und der Ablaufkammer kommen unterschiedliche Ausgestaltungsformen in Betracht.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich das Rohrbündel entlang der gesamten Länge des Reinigungsbehälters, wobei die Einlaufkammer an einer ersten Seite, z. B. Stirnseite, und die Ablaufkammer an einer gegenüberliegenden Seite, z. B. Stirnseite, des Reinigungsbehälters angeordnet ist.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltungsform weist das Rohrbündel eine Umbiegung auf, sodass die Einlaufkammer und die Ablaufkammer nebeneinander oder übereinander und die Einlauf- und Ablaufstutzen an einer gemeinsamen Seite, z. B. Stirnseite, des Reinigungsbehälters angeordnet sind. Bei der Umbiegung handelt es sich bevorzugt um eine Umbiegung um 180 °. Alternativ kann es sich aber auch um eine Umbiegung bestehend aus einzelnen Umbiegungsabschnitten handeln, die gemeinsam einen Umbiegungswinkel von 180 ° bilden, aber durch einzelne gerade Abschnitte voneinander getrennt sind.
Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Temperiervorrichtung weisen die Einlaufkammer und die Ablaufkammer jeweils einen Anschlussstutzen mit einer Flanschverbindung auf, über die das Heiz- oder Kühlmedium in die Einlaufkammer eingebracht bzw. aus der Ablaufkammer entnommen werden kann.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Temperiervorrichtung modulartig ausgebildet und kann lösbar an dem Reinigungsbehälter befestigt werden. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere deshalb von Vorteil, da die Art der Temperiervorrichtung an die jeweilige Reinigungssituation angepasst werden kann. So kann beispielsweise eine Vielzahl von unterschiedlichen Temperiervorrichtungen bereitgestellt werden, die sich einerseits hinsichtlich der Heizungsart bzw. Kühlart als auch hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung der Rohrbündel voneinander unterscheiden. So ist es beispielsweise denkbar, dass die einzelnen Temperiervorrichtungen unterschiedliche Anzahlen von Rohren im Rohrbündel, unterschiedliche Rohrdurchmesser oder aber auch unterschiedliche Längenerstreckungen des Rohrbündels aufweisen. Alternativ kann die Temperiervorrichtung auch vollständig demontiert und die Reinigungsvorrichtung mit einem Reinigungsbehälter ohne Temperiervorrichtung betrieben werden. Zur Montage bzw. Demontage ist der Reinigungsbehälter vorzugsweise mit einem Heizungsflansch versehen, über den die Temperiervorrichtung an dem Reinigungsbehälter befestigt werden kann.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Reinigungsvorrichtung an einen verfahrenstechnischen Apparat, z. B. an eine Kolonne, angeschlossen, wobei der Anschluss über den zumindest einen Zulaufstutzen und über den zumindest einen Ablaufstutzen erfolgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt mit eigenständiger Bedeutung betrifft die Erfindung auch die Verwendung einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung und/oder Dekontamination des verfahrenstechnischen Apparates mit einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, wobei der Reinigungsbehälter über den zumindest einen Zulaufstutzen und/oder über den zumindest einen Ablaufstutzen an dem verfahrenstechnischen Apparat, z. B. an einer Kolonne, angeschlossen ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung mit eigenständiger Bedeutung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines verfahrenstechnischen Apparates mit einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, wobei über den Ablauf des Reinigungsbehälters eine Reinigungsflüssigkeit in den verfahrenstechnischen Apparat eingebracht wird, wobei die Reinigungsflüssigkeit durch den verfahrenstechnischen Apparat strömt und diesen reinigt bzw. Ablagerungen in dem verfahrenstechnischen Apparat entfernt.
Für die Verfahrensführung haben sich verschiedene Ausgestaltungen als besonders zweckmäßig herausgestellt. Gemäß einer als Kreislaufmethode bezeichneten Variante des Verfahrens wird die Reinigungsflüssigkeit ausgehend von dem Reinigungsbehälter in einem geschlossenen Kreislauf durch den verfahrenstechnischen Apparat zirkuliert. Bevorzugt erfolgt hierzu die Einbringung der Reinigungsflüssigkeit über einen Zulauf an einem oberen Abschnitt und die Entnahme über einen Ablauf an einem unteren Abschnitt des verfahrenstechnischen Apparats. Über den Ablauf gelangt die Reinigungsflüssigkeit wieder in den Reinigungsbehälter und kann sodann erneut über den Zulauf in den verfahrenstechnischen Apparat eingebracht werden. In Folge der Reinigung wird die Reinigungsflüssigkeit während des Durchströmens durch den verfahrenstechnischen Apparats verunreinigt, so dass über den Ablauf ein Gemisch aus Reinigungsflüssigkeit und den Ablagerungen zurück in den Reinigungsbehälter gelangt.
Gemäß einer als Kaskadenmethode bezeichneten Variante des Verfahrens kann die Reinigungsflüssigkeit auch in einem offenen Kreislauf den verfahrenstechnischen Apparat durchströmen. Im Gegensatz zu einem geschlossenen Kreislauf wird dann die verunreinigte Reinigungsflüssigkeit über den Ablauf nicht wieder zurück in den Reinigungsbehälter geführt. Ein solches Verfahren ist stets mit einem höheren Verbrauch an Reinigungsflüssigkeit verbunden. Allerdings kann der Apparat stets mit unverbrauchter Reinigungsflüssigkeit gereinigt werden.
Gemäß einer als Auftriebsmethode bezeichneten Variante des Verfahrens wird neben der Reinigungsflüssigkeit über einen Dampfanschluss zusätzlich Wasserdampf in den verfahrenstechnischen Apparat, bevorzugt an einem unteren Abschnitt, eingeführt. Der Wasserdampf vermischt sich sodann mit der Reinigungsflüssigkeit und erwärmt diese auf die vorbestimmte Temperatur. Demnach kann bei einem solchen Verfahren grundsätzlich auf eine zusätzliche Temperiervorrichtung verzichtet werden. Dennoch ist ein ergänzender Einsatz möglich.
Die Vermischung von Wasserdampf mit der Reinigungsflüssigkeit kann in dem verfahrenstechnischen Apparat erfolgen. Alternativ ist aber auch eine Mischung im Vorfeld möglich. Beispielsweise kann die Reinigungsflüssigkeit dem Wasserdampf in einer Wasserdampfzulaufleitung beigefügt werden. Das Gemisch aus Wasserdampf und Reinigungsflüssigkeit steigt sodann in dem verfahrenstechnischen Apparat auf und verteilt sich an den Oberflächen. Das Gemisch kondensiert hierbei vollständig zumindest aber teilweise aus und lagert sich an den Oberflächen ab. Hierdurch kann eine wirksame Reinigung und Entfernung der Ablagerungen erfolgen. Das Gemisch fließt sodann mit den aufgenommenen Ablagerungen und sammelt sich im unteren Bereich des Apparats an. Von hier aus kann das verunreinigte Gemisch über eine Ablaufleitung abgeführt und entsorgt werden. Der besondere Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Reinigungsflüssigkeit über den Wasserdampf auch an schwer zugängliche Abschnitte des Apparats gelangen kann, so dass der Anteil der erforderlichen Reinigungsflüssigkeit reduziert wird. Zugleich ist aber auch das Vorhandensein eines Dampfsystems erforderlich.
Die einzelnen Varianten des Verfahrens können auch miteinander kombiniert werden. Hierbei bietet sich insbesondere eine Kombination aus Kreislaufmethode und Auftriebsmethode an. Ausgehend von der zuvor beschriebenen Ausgestaltung der Kreislaufmethode wird neben der Zuführung von Reinigungsflüssigkeit an einem oberen Abschnitt des verfahrenstechnischen Apparats Wasserdampf bevorzugt an einem unteren Abschnitt zugeführt. Die Reinigungsflüssigkeit strömt demnach von oben nach unten durch den Apparat, während der Wasserdampf von unten nach oben und damit entgegen der Strömungsrichtung der Reinigungsflüssigkeit strömt. Aus diesem Grunde wird diese Variante des Verfahrens auch als Gegenstrommethode bezeichnet. Der Wasserdampf vermischt sich zu einem Teil mit der Reinigungsflüssigkeit und führt somit zu einer gegenüber der Kreislaufmethode verbesserten Reinigungsleistung. Durch den geschlossenen Kreislauf ist zudem gegenüber der Auftriebsmethode ein geringerer Verbrauch an Reinigungsflüssigkeit möglich, da der Wasserdampf im kondensierten Zustand zusammen mit der Reinigungsflüssigkeit zurück in den Reinigungsbehälter geführt und sodann erneut zur Reinigung in den Apparat eingebracht werden kann.
Alternativ zur Gegenstrommethode können die beiden Verfahren auch nacheinander angewandt werden. Hierbei wird zunächst die Reinigungsflüssigkeit mit Wasserdampf basierend auf der Auftriebsmethode in den Apparat eingebracht. Anschließend wird das eingebrachte Gemisch aus Wasserdampf und Reinigungsflüssigkeit in der Kreislaufmethode geführt, wobei über den Reinigungsbehälter auch zusätzliche Reinigungsflüssigkeit zugesetzt werden kann.
Mit Hilfe der zuvor genannten Verfahren ist es möglich, ein Reinigungssystem zu erzeugen, welches sich aus der Reinigungsvorrichtung, dem verfahrenstechnischen Apparat und eventuellen Leitungen zwischen dem verfahrenstechnischen Apparat und der Reinigungsvorrichtung zusammensetzt. Arbeiten an einem geöffneten verfahrenstechnischen Apparat bzw. an einer geöffneten Reinigungsvorrichtung sind dementsprechend nicht notwendig.
Bevorzugt enthält die Reinigungsflüssigkeit ein Reinigungsmittel mit einem Anteil an Natriumpercarbonat, wobei sich das Natriumpercarbonat in dem verfahrenstechnischen Apparat zersetzt und Sauerstoff freisetzt, wobei pyrophores Eisen und/oder pyrophore Eisenverbindungen, z.B. Eisensulfid, als Bestandteil der Ablagerungen unter Einfluss des freigesetzten Sauerstoffes oxidieren.
Pyrophores Eisen bzw. pyrophore Eisenverbindungen wie z.B. Eisensulfid (FeS) entstehen insbesondere in erdöl- und/oder erdgasverarbeitenden Industriezweigen z.B. in Raffinerien. Erdöl und Erdgas enthalten zu einem gewissen Anteil Schwefel und Schwefelverbindungen. Hiervon betroffen sind insbesondere Apparate wie z.B. Tankbehälter, Förderleitungen, Pipelines oder Kolonnen, in denen Erdöl oder Erdgas gelagert oder transportiert wird. Sobald die metallischen Oberflächen dieser Apparate mit dem Schwefel bzw. den Schwefelverbindungen des Erdöls oder Erdgases in Kontakt kommen, bildet sich Eisensulfid. Sobald die betroffenen Apparate z.B. für eine Revision geleert wurden, trocknet das Eisensulfid aus und bildet ein pyrophores Pulver, welches sich unmittelbar nach Kontakt mit Sauerstoff selbst entzündet und hierdurch die Sicherheit des Personals sowie der gesamten Produktionsstätte gefährdet. Durch die Verwendung von Natriumpercarbonat in dem Reinigungsmittel kann eine kontrollierte Oxidation des pyrophoren Eisens bzw. der pyrophoren Eisenverbindungen vorgenommen werden, durch die ein schneller und effektiver Abbau der Ablagerungen möglich ist.
Natriumpercarbonat wird auch als Natriumcarbonat Peroxohydrat bezeichnet und ist eine Anlagerungsverbindung von Wasserstoffperoxid (H₂O₂) an Natriumcarbonat (Na₂CO₃), welches üblicherweise auch als Soda bezeichnet wird.
Natriumpercarbonat weist demnach einen verhältnismäßig hohen Anteil an Sauerstoff (O₂) auf, welcher unter Temperatureinwirkung freigesetzt wird und sowohl mit Eisen als auch mit Eisensulfid unter anderem zum Eisenoxid reagiert. Die Produkte dieser Reaktion sind selbst nicht pyrophor und können daher in einfacher Art und Weise aus dem Apparat zusammen mit dem Reinigungsmittel entfernt werden.
Neben dem Reinigungsmittel besteht die Reinigungsflüssigkeit bevorzugt aus Wasser, insbesondere aus demineralisiertem Wasser, wobei der Anteil des Reinigungsmittels bevorzugt zwischen 0,5 bis 10 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0,5 und 5 Gew.-% beträgt. Diese Werte beziehen sich bei der Kreislaufmethode auf die gesamte Reinigungsflüssigkeit und bei der Auftriebs- und Gegenstrommethode auf das Gemisch aus Reinigungsflüssigkeit und dem zugesetzten Wasserdampf. Der Anteil des zugesetzten Wassers bzw. Wasserdampfs bezogen auf das Reinigungsmittel liegt demnach zwischen 90 und 99,5 Gew.-%, bevorzugt zwischen 95 und 99,5 Gew.-%. Da sich die Zusammensetzung des in der Reinigungsflüssigkeit befindlichen Reinigungsmittels während des Kreislaufverfahrens verändert, beziehen sich die diesbezüglich angegebenen Parameterbereiche auf die Reinigungsflüssigkeit vor einem erstmaligen Durchlauf. Gerade bei der Auftriebsmethode kann das Reinigungsmittel auch unverdünnt eingebracht werden, so dass sich die Reinigungsflüssigkeit ohne zusätzlichen Wasseranteil ausschließlich aus dem Reinigungsmittel zusammensetzt.
Bevorzugt wird die Reinigungsflüssigkeit vor dem Einbringen in den verfahrenstechnischen Apparat über die Temperiervorrichtung auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt und/oder auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten, wobei die Temperatur zwischen 20 °C und 210 °C bevorzugt zwischen 40 °C und 180 °C und besonders bevorzugt zwischen 60 °C und 160 °C beträgt. Die Aufheizung bzw. Temperierung erfolgt üblicherweise mit Hilfe von Dampf, z. B. Wasserdampf, der in die Temperiervorrichtung eingebracht wird und hierdurch die Reinigungsflüssigkeit erwärmt. In einem solchen Fall ist die Temperiervorrichtung als Wärmetauscher ausgebildet. Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich etwaige Temperiervorrichtungen innerhalb des verfahrenstechnischen Apparats zum Aufwärmen der Reinigungsflüssigkeit auf die vorbestimmte Temperatur zu nutzen.
Bei einer Reinigungsflüssigkeit mit einem Reinigungsmittel, welches Natriumpercarbonat enthält, kann durch die Erwärmung das Natriumpercarbonat in einem ausreichendem Maße Sauerstoff freisetzen. Hierbei gilt, dass mit steigender Temperatur auch die freigesetzte Menge an Sauerstoff ansteigt. Hierdurch wird das Oxidationsverhalten wesentlich verbessert
Durch Oxidationsprozesse zwischen dem freigesetzten Sauerstoff und den pyrophoren Eisenverbindungen wird aufgrund einer einsetzenden exothermen Reaktion zusätzliche Wärmeenergie erzeugt die folglich eine weitere Aufheizung der Reinigungsflüssigkeit zur Folge hat. Demnach kann die Temperatur der Reinigungsflüssigkeit innerhalb des zu reinigenden Apparats auch oberhalb der vorbestimmten Temperatur liegen, sodass sich die vorbestimmte Temperatur auf die Temperatur der Reinigungsflüssigkeit im Innern des Reinigungsbehälter oder im Innern des zu reinigenden Apparats bezieht, bei der die oxidativen Reaktionen noch keinen wesentlichen Energieeintrag in die Reinigungsflüssigkeit bewirkt haben.
Der hohe Wasseranteil der Reinigungsflüssigkeit bewirkt darüber hinaus, dass ein gewisser Kühleffekt ausgenutzt werden kann bzw. dass die durch die oxidative Reaktion erzeugte Wärme gezielt von der Reinigungsflüssigkeit aufgenommen werden kann, wobei sich gerade Wasser mit seiner hohen Wärmekapazität besonders gut für derartige Zwecke eignet. Hierdurch wird verhindert, dass sich die jeweiligen Oberflächen des Apparats zu stark erwärmen. Darüber daraus wirkt die große Menge an Wasser auch zugleich den pyrophoren Eigenschaften des Eisens bzw. der Eisenverbindungen, z.B. Eisensulfid, entgegen, wodurch auch Explosionen oder Vorprüfungen wirksam verhindert werden.
Das Reinigungsmittel selbst ist bevorzugt ebenfalls in flüssiger Form auf Wasserbasis ausgebildet und enthält demnach einen Anteil von Wasser, bevorzugt demineralisiertes Wasser. Für eine besonders wirksame Reinigung weist das eingesetzte Reinigungsmittel bevorzugt einen Anteil an Natriumpercarbonat zwischen 5 und 15 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 8 und 11 Gew.-% auf. Neben dem Natriumpercarbonat und Wasser können auch weitere Inhaltsstoffe in dem Reinigungsmittel vorgesehen sein. Beispielsweise hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zusätzlich auch Tenside, wie z.B. C12/C14-alkyl-diemethyl-tertiäres Amin, vorhanden sind. Hierdurch wird die Benetzbarkeit des Reinigungsmittels wesentlich verbessert.
Unter der Benetzbarkeit wird diesbezüglich ein Verhalten von Flüssigkeiten verstanden, welche in Kontakt mit Oberflächen von Festkörpern stehen. Hierbei gilt, dass sich aufgrund der Oberflächenspannung die Flüssigkeit auf der Oberfläche zusammenzieht und einen fast kugelförmigen Tropfen bildet. In diesem Fall würde der Wassertropfen nur einen sehr geringen Anteil der Oberfläche abdecken, sodass von einer schlechten Benetzbarkeit die Rede wäre. Durch Zugabe von Tensiden kann die Oberflächenspannung jedoch gezielt herabgesetzt werden, sodass die Flüssigkeit sich besser auf der Oberfläche ausbreiten kann und entsprechend die Benetzbarkeit verbessert wird. Durch die bessere Ausbreitung kann das Natriumpercarbonat bzw. dessen Bestandteile, insbesondere der Sauerstoff und das Wasserstoffperoxid, besser auf die Ablagerungen einwirken und diese entsprechend schneller neutralisieren bzw. abtragen. Insgesamt hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Anteil der Tenside in dem Reinigungsmittel zwischen 1 und 7 Gew.-%, bevorzugt zwischen 3 und 5 Gew.-% beträgt.
Darüber hinaus können in dem Reinigungsmittel auch ein oder mehrere Komplexbildner vorgesehen sein. Mithilfe derartiger Komplexbildner kann das Reinigungsverhalten zusätzlich verbessert werden. Besonders vorteilhaft hat sich in diesem Zusammenhang der Komplexbildner 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure erwiesen. Hierbei ist zu beachten, dass dieser Komplexbildner als Komponente in dem Reinigungsmittel selbst nicht als Säure vorliegt. Komplexbildner sind bevorzugt mit einem Anteil von 2 bis 7 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 3 und 6 Gew.-% in dem Reinigungsmittel enthalten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Reinigungsmittel zusätzlich Natriumcarbonat (Soda) auf. Dieses ist bevorzugt in einer Menge von 0,2 bis 1 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0,3 und 0,9 Gew.-%, in dem Reinigungsmittel enthalten. Darüber hinaus kann das Reinigungsmittel auch weitere Bestandteile aufweisen.
Bei dem Reinigungsmittel handelt es sich, wie bereits zuvor erläutert, bevorzugt um ein Reinigungsmittel auf Wasserbasis, sodass entsprechend die einzelnen Komponenten wie Natriumpercarbonat, Tenside, Komplexbildner, Natriumcarbonat und weitere Bestandteile in Wasser gelöst sind. Der Anteil von Wasser beträgt hierbei zumindest mehr als 65 Gew.-%, bevorzugt mehr als 70 Gew.-%, wobei das Reinigungsmittel nicht nur pur sondern insbesondere auch in einem verdünnten Zustand verwendet werden kann. In diesem Fall ist das Reinigungsmittel Teil einer Reinigungsflüssigkeit, bei der der Anteil des Reinigungsmittels bevorzugt zwischen 0,5 und 10 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0,5 und 5 Gew.-%, bezogen auf die Reinigungsflüssigkeit beträgt. Die Verdünnung des Reinigungsmittels erfolgt vorzugsweise ausschließlich mit Wasser und/oder mit Wasserdampf, vorzugsweise mit demineralisierten Wasser und/oder Wasserdampf, wobei dann der zusätzliche Wasseranteil bzw. Wasserdampfanteil bevorzugt zwischen 90 und 99,5 Gew.-%, bevorzugt zwischen 95 und 99,5 Gew.-%, bezogen auf die Reinigungsflüssigkeit beträgt.
Darüber hinaus weist das Reinigungsmittel bevorzugt ein basisches Verhalten auf, wobei der pH-Wert zwischen 8 und 9 liegt.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Entnahmestelle, über den eine Probenentnahme des Reinigungsmittels möglich ist. Diese Probe kann sodann hinsichtlich ihres Verschmutzungsgrades bzw. ihres Kontaminationsgrades untersucht werden. Sofern zwischen zwei aufeinanderfolgenden Proben der Verschmutzungsgrad bzw. der Kontaminationsgrad der Reinigungsflüssigkeit in keinem bzw. nur in einem geringfügigen Maße voneinander abweicht, kann das Reinigungsverfahren abgebrochen werden. Ein entsprechender Grenzwert wird vor der Durchführung des Verfahrens festgelegt. Bei dem Kreislaufverfahren ist diese Entnahmestelle bevorzugt zwischen dem verfahrenstechnischen Apparat und dem Zulauf des Reinigungsbehälters angeordnet.
In einem alternativen Verfahren mit eigenständiger Bedeutung ist der Reinigungsbehälter der Reinigungsvorrichtung nur über den Zulauf mit dem verfahrenstechnischen Apparat verbunden, wobei ein alkalisches Mittel in dem Reinigungsbehälter angeordnet ist, wobei eine säurehaltige Verbindung, z B. Phosphorsäure, aus dem verfahrenstechnischen Apparat in den Reinigungsbehälter eingebracht wird und dort mit dem alkalischen Mittel reagiert, wobei die Temperiervorrichtung mit einem Kühlmedium, z B. Wasser, durchströmt wird und hierdurch den Innenraum des Reinigungsbehälters kühlt.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine verfahrenstechnische Anlage mit zumindest einem verfahrenstechnischen Apparat, z.B. eine Kolonne, ein Tank, ein Wärmetauscher, eine Leitung oder dergleichen, wobei eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung, insbesondere in Form eines geschlossenen Fluidkreislaufes, an dem verfahrenstechnischen Apparat angeschlossen ist. Bevorzugt ist dann in dem Reinigungsbehälter eine Reinigungsflüssigkeit angeordnet.
Alle zuvor erläuterten Merkmale bezüglich der Ausgestaltung der Reinigungsvorrichtung als auch bezüglich der Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit gelten gleichermaßen auch für die verfahrenstechnische Anlage.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von exemplarischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 und 2 gegenüberliegende Ansichten einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung,
3 eine Temperiervorrichtung, die in die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung einsetzbar ist,
4 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens gemäß der Kreislaufmethode
5 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens gemäß der Auftriebsmethode
6 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens gemäß der Gegenstrommethode

Die 1 und 2 zeigen die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung 1 in zwei gegenüberliegenden Ansichten. Die Reinigungsvorrichtung 1 weist einen Reinigungsbehälter 2 auf, der im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und eine sich in Längsrichtung L erstreckende Mantelfläche M aufweist. An den beiden Enden der Mantelfläche M ist jeweils eine schalenförmige Stirnfläche vorgesehen, sodass der Reinigungsbehälter 2 eine geschlossene Struktur bildet.
An einem unteren Abschnitt des Reinigungsbehälters 2 sind ein Ablaufstutzen 3 sowie Entleerungsstutzen 5 vorgesehen. Über den Ablaufstutzen 3 kann die Reinigungsvorrichtung an eine nicht dargestellte Förderpumpe 6 angeschlossen werden, sodass eine Förderung einer in dem Reinigungsbehälter 2 angeordneten Reinigungsflüssigkeit in einen ebenfalls nicht näher dargestellten verfahrenstechnischen Apparat 7 möglich ist. Über die Entleerungsstutzen 5 kann nach Abschluss des Reinigungsverfahrens die in dem Reinigungsbehälter 2 befindliche Reinigungsflüssigkeit entnommen werden. Je nach Art der verwendeten Reinigungsflüssigkeit und je nach Art der Verschmutzung bzw. Kontamination der Reinigungsflüssigkeit wird diese sodann an einen Tank oder aber unmittelbar an eine Entsorgungsstation weitergeleitet. Sowohl der Ablaufstutzen 3 als auch die Entleerungsstutzen 5 sind mit einer Flanschverbindung zur Anbindung an ein Leitungssystem oder unmittelbar an eine Förderpumpe 6 ausgebildet.
Der Reinigungsbehälter 2 weist darüber hinaus vier Zulaufstutzen 4a, 4b, 4c, 4d auf, die nebeneinander in Längsrichtung L auf der Mantelfläche M auf gleicher Höhe H angeordnet sind. Auch die Zulaufstutzen 4a, 4b, 4c, 4d sind über eine Flanschverbindung mit einem Leitungssystem verbindbar und dazu eingerichtet, Reinigungsflüssigkeit in den Reinigungsbehälter 2 aufzunehmen. Sofern die Reinigungsvorrichtung 1 an einem verfahrenstechnischen Apparat 7 angeschlossen wird, bildet sich ein geschlossener Kreislauf, wobei ausgehend von dem Reinigungsbehälter 2 die Reinigungsflüssigkeit in den verfahrenstechnischen Apparat 7 eingebracht wird und nach Abschluss der Reinigung die verunreinigte Reinigungsflüssigkeit über die Zulaufstutzen 4a, 4b, 4c, 4d erneut in den Reinigungsbehälter 2 eingebracht wird.
An einem oberen Ende des Reinigungsbehälters 2 ist ferner ein erster Anschluss 8 für eine Temperatur- und/oder Druckmesseinrichtung vorgesehen sowie ein zweiter Anschluss 9, der als Sicherheitsventil ausgebildet ist. An einer Stirnseite des Reinigungsbehälters 2 sind ferner Entlüftungsstutzen 10 angebracht.
Darüber hinaus bietet die Reinigungsvorrichtung 1 die Möglichkeit einer Füllstandsüberwachung, wobei die Füllstandsüberwachung bevorzugt mit einer Fülllstandsmesseinrichtung mit einem Magnetklappenanzeiger verwirklicht ist. Hierzu sind sowohl an einem oberen, als auch an einem unteren Ende des Reinigungsbehälters 2 bzw. der Mantelfläche M des Reinigungsbehälters 2 jeweils Bypassanschlüsse 11 vorgesehen, die über jeweils eine Flanschverbindung mit einem Magnetklappenanzeiger verbunden werden können.
Die Reinigungsvorrichtung 1 verfügt darüber hinaus über ein transportables Gestell 12, das den zylindrischen Reinigungsbehälter 2 trägt und in einer einfachen Art und Weise versetzt werden kann. Der Reinigungsbehälter 2 liegt in dem Gestell 12, wobei sich die Mantelfläche M entlang der Längsrichtung L erstreckt und parallel zu Bodenstreben des Gestells 12 ausgerichtet ist.
Die 1 und 2 zeigen die Reinigungsvorrichtung 1 ohne eine Temperiervorrichtung 14.
An einer der Stirnflächen des Reinigungsbehälters 2 ist jedoch ein Heizungsflansch 13 vorgesehen, über den eine Temperiervorrichtung 14 an dem Reinigungsbehälter 2 befestigt werden kann. Gemäß den 1 und 2 ist dieser mit einer Absperrkappe 15 versperrt.
Eine mögliche Ausgestaltung einer Temperiervorrichtung 14 ist in der 3 dargestellt. Die Temperiervorrichtung 14 ist als Wärmetauscher ausgebildet, wobei die Wärme von einem Heiz- oder Kühlmedium, z. B. Wasser oder Dampf, auf die Reinigungsflüssigkeit übertragen werden kann. Die Temperiervorrichtung 14 weist demnach ein Rohrbündel 16 auf, das aus einer Vielzahl einzelner Rohre 17 besteht, wobei die Rohre 17 parallel zueinander angeordnet sind. Sofern diese Temperiervorrichtung 14 an dem Reinigungsbehälter 2 montiert wird, erfolgt der Anschluss und die Befestigung an dem Heizungsflansch 13, wobei sich dann das Rohrbündel 16 im Innenraum des Reinigungsbehälters 2 entlang der Längsrichtung L erstreckt. Da die Rohre 17 des Rohrbündels 16 eine große Längenerstreckung aufweisen können, ist zumindest ein Halteblech 18 vorgesehen, das die Lage der einzelnen Rohre 17 zueinander festlegt.
Die Temperiervorrichtung 14 verfügt darüber hinaus über eine Einlaufkammer 19 und eine Ablaufkammer 20, die im montierten Zustand der Temperiervorrichtung 14 nebeneinander oder übereinander an einer gemeinsamen Stirnfläche des Reinigungsbehälters 2 angeordnet sind. Über die Einlaufkammer 19 erfolgt die Einbringung des Heiz- oder Kühlmediums in die Rohre 17 des Rohrbündels 16 und über die Ablaufkammer 20 die Entnahme des Heiz- oder Kühlmediums aus den Rohren 17. Für den Anschluss der Einlaufkammer 19 und der Ablaufkammer 20 sind ferner entsprechende Einlauf- und Ablaufstutzen 21, 22 vorgesehen, die über eine Flanschverbindung an Leitungen befestigt werden können. Zur Trennung der beiden Kammern 19, 20 voneinander ist ferner ein Trennblech 23 vorgesehen, sodass sich zwei im Querschnitt näherungsweise halbkreisförmige Einlauf- und Ablaufkammern 19, 20 ausbilden.
Die 4 zeigt eine Prinzipskizze für eine exemplarische Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung eines verfahrenstechnischen Apparats 7 in Form der Kreislaufmethode, wobei im vorliegenden Fall der verfahrenstechnische Apparat 7 als Kolonne mit mehreren übereinander angeordneten Kolonnenböden 7a, 7b, 7c, 7d ausgebildet ist. Das Verfahren kann selbstverständlich auch auf andere Arten von verfahrenstechnischen Apparaten 7 übertragen werden, z.B. für Tankbehälter, Pipelines oder dergleichen.
Ein Reinigungsbehälter 2 eine Reinigungsvorrichtung 1 ist über einen Ablaufstutzen 3 mit einer Pumpe 6 verbunden, die wiederum über einen Motor 24, z.B. einen Elektromotor, angetrieben wird. Die Pfeile an den Linien verdeutlichen hierbei den Strömungsverlauf einer Reinigungsflüssigkeit, welche sich in dem Reinigungsbehälter 2 befindet und durch die Pumpe 6 in einen oberen Abschnitt des verfahrenstechnischen Apparates 7 geleitet wird.
Die Reinigungsflüssigkeit setzt sich hierbei zusammen aus einem Reinigungsmittel, welches mit demineralisiertem Wasser verdünnt wird. Der Anteil des Reinigungsmittels beträgt zwischen 0,5 und 5 Gew.-% bezogen auf die gesamte Reinigungsflüssigkeit. Dementsprechend beträgt der Anteil des demineralisierten Wassers, welches zur Verdünnung eingesetzt wird, zwischen 95 und 99,5 Gew.-%. Das Reinigungsmittel setzt sich hierbei aus den folgenden Komponenten zusammen:

10 % Natriumpercarbonat
4 % Tensid, C12/C14-alkyl-dimethyl-tertiäres Amin
5 % Komplexbildner, 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure
74 % demineralisiertes Wasser
7 % sonstige Bestandteile

Entsprechend weist das Reinigungsmittel und damit auch die Reinigungsflüssigkeit einen vergleichsweise hohen Anteil an Natriumpercarbonat auf, welches unter Einwirkung von Wärme Sauerstoff freisetzt.
Hierfür weist die Reinigungsvorrichtung 1 eine Temperiervorrichtung 14 in Form eines Wärmetauschers auf, der sich zumindest abschnittsweise in den Reinigungsbehälter 2 erstreckt und mit Wasserdampf betrieben wird. Hierdurch wird die Reinigungsflüssigkeit auf mindestens 40 °C, bevorzugt auf mindestens 60 °C, erwärmt und erst dann in den Apparat 7 eingebracht. Die Temperiervorrichtung 14 ist ferner so ausgebildet und geregelt, dass diese vorbestimmte Temperatur während des Reinigungsverfahrens nicht unterschritten werden kann.
Während des Aufheizvorgangs verringert sich entsprechend die Menge des Anteils an Natriumpercarbonat. Entsprechend steigt der Anteil an Sauerstoff sowie auch von den Bestandteilen des Natriumpercarbonats, nämlich Natriumcarbonat und Wasserstoffperoxid.
Die Reinigungsflüssigkeit wird im oberen Abschnitt des Apparats 7 über eine Reinigungsflüssigkeitzulaufleitung 26 eingebracht und strömt sodann an den einzelnen Kolonnenböden 7a, 7b, 7c, 7d vorbei und tritt in Kontakt mit den auf den Kolonnenböden 7a, 7b, 7c, 7d angeordneten Ablagerungen 25. Diese Ablagerungen 25 weisen unter anderem organische Bestandteile sowie pyrophores Eisensulfid auf. Der in der Reinigungsflüssigkeit vorhandene Sauerstoff reagiert sodann mit dem Eisensulfid und bewirkt eine Oxidation unter anderem zu Eisenoxid, welches entsprechend keine pyrophoren Eigenschaften mehr aufweist. Die durch die Reaktion freigesetzte Wärme wird von in der Reinigungsflüssigkeit aufgenommen und führt sodann zu einem weiteren Temperaturanstieg, wodurch sich die freigesetzte Menge an Sauerstoff weiter erhöht.
Der freigesetzte Sauerstoff verbessert darüber hinaus auch das Reinigungsverhalten der organischen Bestandteile. Der Wasserstoffperoxidanteil führt darüber hinaus zu einer Neutralisierung von Schwefelwasserstoff, welches ebenfalls Bestandteil der Ablagerungen 25 ist.
Durch den Einsatz der Reinigungsflüssigkeit mit dem Reinigungsmittel werden die Ablagerungen Stück für Stück abgetragen und die verunreinigte Reinigungsflüssigkeit sodann über eine Ablaufleitung 29 und einen Zulaufstutzen 4 erneut in den Reinigungsbehälter 2 eingebracht. Gegebenenfalls kann während des Verfahrens der Anteil des Reinigungsmittels durch Zugabe erhöht werden. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn entsprechend große Mengen von Natriumpercarbonat erforderlich sind, um die entsprechenden Bestandteile der Ablagerungen 25 zu neutralisieren bzw. zu entfernen. Im Verlaufe des Reinigungsverfahrens werden die Bestandteile des Natriumpercarbonat, insbesondere Sauerstoff und Wasserstoffperoxid, zunehmend verbraucht, sodass eine entsprechende Anpassung notwendig sein kann.
Alternativ oder ergänzend kann der verfahrenstechnische Apparat 7 eine zusätzliche Temperiervorrichtung aufweisen, sodass nicht nur innerhalb des Reinigungsbehälters 2 sondern auch innerhalb des verfahrenstechnischen Apparates 7 eine Aufheizung möglich ist.
Die 5 zeigt eine Prinzipskizze für eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung eines verfahrenstechnischen Apparats 7 in Form der Auftriebsmethode. Eine vergleichende Betrachtung mit der 1 zeigt, dass die Reinigungsflüssigkeit nunmehr über die Reinigungsflüssigkeitzulaufleitung 26 in einem unteren Bereich des Apparats 7 eingebracht wird. Zusätzlich wird auch Wasserdampf über eine Wasserdampfzulaufleitung 27 in den unteren Bereich eingebracht, der sich mit der Reinigungsflüssigkeit vermischt und somit ein Gemisch 28 aus Reinigungsflüssigkeit und Wasserdampf bildet, welches in dem verfahrenstechnischen Apparat 7 aufsteigt. Über eine Ablaufleitung 29 kann das verunreinigte kondensierte Gemisch 28, welches sich am Boden des Apparats 7 angesammelt hat, entnommen und entsorgt werden. Zusätzlich ist am oberen Ende des Apparats 7 eine Sekundärablaufleitung 30 vorgesehen, über die nicht auskondensiertes Gemisch 28 entnommen werden kann.
Die 6 zeigt eine Prinzipskizze für eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung eines verfahrenstechnischen Apparats 7 in Form der Gegenstrommethode. Eine vergleichende Ansicht mit den 1 und 2 zeigt, dass hierbei die wesentlichen Verfahrensmerkmale der Kreislaufmethode und der Auftriebsmethode miteinander vereint werden. Ausgehend von der Kreislaufmethode gemäß der 1 wird zusätzlich Wasserdampf über die Wasserdampfzulaufleitung 27 in den unteren Abschnitt des Apparats 7 eingeführt. Der Wasserdampf strömt somit entgegen der Strömungsrichtung der Reinigungsflüssigkeit und reißt zumindest einen Anteil der Reinigungsflüssigkeit mit sich.

Claims

Reinigungsvorrichtung (1) zur Reinigung und/oder Dekontamination eines verfahrenstechnischen Apparates (7), z. B. einer Kolonne, mit einem Reinigungsbehälter (2), der zumindest einen Zulaufstutzen (4a, 4b, 4c, 4d) und zumindest einen Ablaufstutzen (3) aufweist, über die der Reinigungsbehälter (2) an den verfahrenstechnischen Apparat (7) anschließbar ist und über die eine Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungsbehälter (2) in den verfahrenstechnischen Apparat (7) einbringbar und/oder aus dem verfahrenstechnischen Apparat (7) in den Reinigungsbehälter (2) entnehmbar ist, wobei in dem Reinigungsbehälter (2) eine Temperiervorrichtung (14) zur Aufheizung oder Kühlung der Reinigungsflüssigkeit angeordnet ist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Reinigungsbehälter (2) ein Füllvolumen im Bereich von 1.000 I bis 2.000 I, bevorzugt zwischen 1.300 I und 1.700 I aufweist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei sich der Reinigungsbehälter (2) entlang einer Längsrichtung (L) über einen Bereich zwischen 1,0 m und 2,0 m, bevorzugt zwischen 1,2 m und 1,8 m, erstreckt.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich der Reinigungsbehälter (2) entlang einer Breitenrichtung (B) über einen Bereich zwischen 0,5 m und 1,0 m, bevorzugt zwischen 0,7 m und 0,9 m erstreckt.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jeweils zumindest eine Temperatur- und/oder zumindest eine Druckmesseinrichtung an dem Reinigungsbehälter (2) angeordnet sind.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Füllstandsmesseinrichtung an dem Reinigungsbehälter (2) angeordnet ist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Temperiervorrichtung (14) als Wärmetauscher mit einem Rohrbündel (16), bestehend aus einer Vielzahl von Rohren (17), ausgebildet ist, wobei das Rohrbündel (16) zumindest abschnittsweise in einem Innenraum des Reinigungsbehälters (2) angeordnet ist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei sich das Rohrbündel (16) entlang der Längsrichtung (L) über zumindest 20 %, bevorzugt zumindest 40 %, besonders bevorzugt über zumindest 60 % der Länge des Innenraums erstreckt.
Reinigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Rohrbündel (16) auf einer ersten Seite in eine Einlaufkammer (19) und auf einer zweiten Seite in eine Ablaufkammer (20) übergeht, wobei die Einlaufkammer (19) und/oder die Ablaufkammer (20) bevorzugt jeweils an einen Einlauf- und einen Ablaufstutzen (21, 22) anschließen.
Verfahren zur Reinigung eines verfahrenstechnischen Apparates (7) mit einer Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei Reinigungsflüssigkeit ausgehend von dem Reinigungsbehälter (2) in den verfahrenstechnischen Apparat (7) eingebracht wird und durch die verfahrenstechnische Anlagenkomponente (7) strömt, wobei im Zuge dessen Ablagerungen (25) im Innern der Anlagenkomponente (7) entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Reinigungsflüssigkeit vor dem Einbringen in den verfahrenstechnischen Apparat (7) über die Temperiervorrichtung (14) aufgeheizt und/oder auf einer Temperatur gehalten, wobei die Temperatur bevorzugt zwischen 20 °C und 210 °C, bevorzugt zwischen 60 °C und 160 °C, beträgt.
Verfahren zur Reinigung eines verfahrenstechnischen Apparates (7) mit einer Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein alkalisches Mittel in dem Reinigungsbehälter (2) angeordnet ist, wobei eine säurehaltige Verbindung aus dem verfahrenstechnischen Apparat (7) in den Reinigungsbehälter (2) eingebracht wird und dort mit dem alkalischen Mittel reagiert, wobei die Temperiervorrichtung (14) mit einem Kühlmedium, z B. Wasser, durchströmt wird und hierdurch den Innenraum des Reinigungsbehälters kühlt.