DE102020128823B3 - Verfahren zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung - Google Patents

Verfahren zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102020128823B3
DE102020128823B3 DE102020128823.9A DE102020128823A DE102020128823B3 DE 102020128823 B3 DE102020128823 B3 DE 102020128823B3 DE 102020128823 A DE102020128823 A DE 102020128823A DE 102020128823 B3 DE102020128823 B3 DE 102020128823B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
waste water
evaporator
cleaning
solvent
industrial waste
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102020128823.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Jutta Hinz
Manfred Schnell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kmu Loft Cleanwater Se De
Original Assignee
Kmu Loft Cleanwater GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE102020128823.9A priority Critical patent/DE102020128823B3/de
Application filed by Kmu Loft Cleanwater GmbH filed Critical Kmu Loft Cleanwater GmbH
Priority to PCT/EP2021/075242 priority patent/WO2022089827A1/de
Priority to US18/033,466 priority patent/US20230398467A1/en
Priority to CN202180074082.2A priority patent/CN116437991A/zh
Priority to EP21773120.7A priority patent/EP4237113A1/de
Priority to EP21786184.8A priority patent/EP4237114A1/de
Priority to US18/033,436 priority patent/US20240018016A1/en
Priority to PCT/EP2021/076767 priority patent/WO2022089868A1/de
Priority to CN202180073979.3A priority patent/CN116507394A/zh
Application granted granted Critical
Publication of DE102020128823B3 publication Critical patent/DE102020128823B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/0082—Regulation; Control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/28—Evaporating with vapour compression
    • B01D1/2896—Control, regulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/06—Evaporators with vertical tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/28—Evaporating with vapour compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/007—Energy recuperation; Heat pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/34—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/34—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
    • B01D3/343—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances the substance being a gas
    • B01D3/346—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances the substance being a gas the gas being used for removing vapours, e.g. transport gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/42—Regulation; Control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/006—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/043—Details
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/048—Purification of waste water by evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/041—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation by means of vapour compression
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/16—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using waste heat from other processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/16—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from metallurgical processes, i.e. from the production, refining or treatment of metals, e.g. galvanic wastes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C02F2103/346—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from semiconductor processing, e.g. waste water from polishing of wafers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/003—Downstream control, i.e. outlet monitoring, e.g. to check the treating agents, such as halogens or ozone, leaving the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/02—Temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/03—Pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/22—O2
    • C02F2209/225—O2 in the gas phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/06—Pressure conditions
    • C02F2301/066—Overpressure, high pressure

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Reinigen von lösungsmittelhaltiger industrieller Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung ist in einer Zuführleitung 3 b für das Destillat ein Anschluss für einen Dampferzeuger DE vorgesehen ist, mit dem dem Behälter 100 Wasserdampf zugeführt werden kann. Dadurch können auch Abwässer, die potentiell brennbare Lösungsmittel enthalten, ohne aufwendige Zusatzmaßnahmen gereinigt werden (Fig. 2).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung.
  • Lösungsmittelhaltige Abwässer fallen in vielen Industriebereichen an, wie z. B. bei Produktionsprozessen in Chemie-, Pharma-, Kosmetikbranche, Reinigungs- und Entfettungsprozesse in der Oberflächentechnik, bei der Gebäudereinigung, Bodenputzwasser sowie in der Entsorgungsbranche bei Abfallgemischen.
  • Ein bekanntes Verfahren zum Reinigen von industriellen Abwässern ist das Eindampfen des Abwassers in einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung. Dabei wird das Abwasser in einem Behälter unter Vakuum verdampft und anschließend komprimiert damit es in den Wärmetauscher-Rohren eines Behälters kondensiert. Die im Destillat enthaltene Wärmeenergie wird dazu verwendet, das noch nicht gereinigte Abwasser zu erhitzen. Dieses Verfahren im englischen auch als MVR (mechanical vapour recompression) bezeichnet, ermöglicht einen hohen Reinigungsgrad des Abwassers bei einem geringen Energiebedarf, da hier quasi ein offener Wärmepumpenkreislauf verwendet wird.
  • Werden Abwässer mit potentiell brennbaren Lösemittel verdampft, kann nicht ausgeschlossen werden, dass sich eine explosionsfähige Atmosphäre in der Dampfzone ausbildet.
  • Mit den bekannten Vakuumverdampfersystemen mit direkter Brüdenverdichtung, die keine besonderen Ex-Schutz Maßnahmen aufweisen, dürfen deshalb keine Abwässer gereinigt werden, die potentiell brennbare Lösungsmittelgemische enthalten.
  • Ex-Schutz-Maßnahmen sind sehr aufwendig und sehr teuer. Dabei sind strenge Vorschriften hinsichtlich der Bauart sowohl konstruktiv als auch beim Einsatz aller benötigten elektrischer Betriebsmittel (Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik Einrichtungen) zu beachten.
  • Bei vielen Anwendungen ist von vorneherein nicht zu jedem Zeitpunkt nachvollziehbar, ob im Abwasser brennbare Stoffe in einer gefährlichen Konzentration überhaupt enthalten sind (z.B. bei nicht bestimmungsgemäßen Abläufen, bei Havarien oder bei Sammelentsorgungen von Abfallgemischen). Hier müssen aufwendige Analysen durchgeführt werden, um eine Entscheidung treffen zu können, ob das vorliegende Abwasser überhaupt in einer solchen Anlage gereinigt werden darf.
  • Die DE 1 444 321 A offenbart eine Vorrichtung zur Behandlung von Speiseflüssigkeit, bei der das Speisewasser durch eine Rohrleitung eingelassen wird und durch mehrere Wärmetauscher sowie ein Ventil strömt. Nach dem Durchströmen des Ventils strömt das Speisewasser zu einer T-Verzweigung, an der dem Speisewasser eine Chemikalienlösung zugesetzt werden kann. Das Gemisch aus Speisewasser und Chemikalienlösung wird über eine Abzweigung, an der dem Gemisch im Kreislauf geführtes Speisewasser zugegeben wird, durch einen Heizer geleitet, in dem das Gemisch einem indirekten Wärmetausch mit Niederdruckdampf unterworfen wird. Schließlich wird das Gemisch über Spritzdüsen eines Spritzdüsenverteilers auf Heizflächen in einer Verdampfungskammer aufgesprüht und dabei verdampft. Ein Dampfkompressor komprimiert aus der Verdampfungskammer abgezogenen Dampf. Destillat wird über eine Rohrleitung abgelassen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung anzugeben, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist, das insbesondere zur Reinigung von Abwässern, die potentiell Anteile brennbarer Lösemittel enthalten, geeignet ist, wobei das Verfahren kostengünstig durchführbar sein soll.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die im unabhängigen Verfahrensanspruch angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
  • Bei einer Vorrichtung zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung ist ein externer Dampferzeuger vorgesehen, mit dem zu jedem Zeitpunkt, Wasserdampf in den Behälter eingelassen werden kann, um eine ausreichende Inertisierung zu gewährleisten.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet den zusätzlich generierten Dampf in bestimmten Prozess-Situationen, um eine ausreichende Inertisierung zu jedem Zeitpunkt zu gewährleisten.
  • Dadurch kann sich keine explosionsfähige Atmosphäre im Behälter ausbilden.
  • Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine herkömmliche Vorrichtung zum Reinigen von industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung
    • 2 eine Vorrichtung zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung mit einem Dampferzeuger zur Inertisierung
    • 3 eine Vorrichtung zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung mit einem Dampferzeuger für einen zusätzlichen Energieeintrag in den Verdampferprozess
  • 1 zeigt eine Vorrichtung zum Reinigen von industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung 1 mit einem Behälter 100, in dem die industriell verunreinigte wässrige Flüssigkeit (Abwasser/Prozesswasser) behandelt wird. Über eine Zuführleitung 3a, 3b wird die wässrige Flüssigkeit dem Behälter 100 zugeführt. Zwischen den Leitungsabschnitten 3a, 3b ist ein Kondensatkühler 40 vorgesehen, der als Vorwärmer dient. Der Behälter 100 weist im Wesentlichen eine Verdampfer-/Kondensatoreinheit 20 und einen Nebelabscheider 30 auf. Über die Ablaufleitung 5, unterteilt in mehrere Leitungsabschnitte 5a, 5b, 5c, 5d, wird der gereinigte Wasserdampf über einen Brüdenverdichter 10 abgepumpt. Der Brüdenverdichter (Kompressor) 10 sorgt für die zur Verdampfung/Kondensation notwendigen Druckverhältnisse in dem Vakuumverdampfersystem (Destillationsanlage) 1. Der Leitungsabschnitt 5b der Ablaufleitung führt zu der Verdampfer-/Kondensatoreinheit 20 an der der Wasserdampf kondensiert. Über den Leitungsabschnitt 5c wird das Kondensat dem Kondensatkühler 40 zugeführt. Der Kondensatkühler 40 dient gleichzeitig als Vorwärmer für das über die Zuführleitung 3 zufließende Abwasser/Prozesswasser. Im Bodenbereich 100a des Behälters 100 befindet sich der sogenannte Verdampfersumpf.
  • In der Ablaufleitung 5a vor dem Brüdenverdichter kann noch ein Pulsationsdämpfer vorgesehen sein.
  • Die Destillationsanlage 1 lässt sich in drei Bereiche einteilen. Einen Verdampfungsbereich, der durch die Oberfläche der Verdampfer-/Kondensatoreinheit 20 vorgegeben ist, einen Kondensationsbereich, der durch das Innere der Verdampfer-/Kondensatoreinheit 20 vorgegeben ist und einen Dampfbereich, in dem vorwiegend Wasserdampf vorliegt, der den oberen Bereich des Behälters 100 und die Ablaufleitungen 5a, 5b umfasst. Die Destillationsanlage 1 funktioniert wie folgt. Die Verdampfung des industriellen Abwassers verläuft bei dieser Destillationsanlage 1 unter Vakuum, also bei einer niedrigeren Siedetemperatur als unter atmosphärischem Druck. Der Verdichter 10, eine Drehkolbenvakuumpumpe, verdichtet die Dämpfe auf Umgebungsdruck und führt sie auf die Kondensationsseite des Wärmetauschers, dort kondensiert der Dampf außen an den Rohren der Kondensatoreinheit 20 (Wärmetauscherflächen). Die freiwerdende Kondensationswärme wird über die Wärmetauscherfläche dem Verdampfungsprozess zugeführt.
  • Das aus der Anlage ablaufende Destillat wärmt in einem Wärmetauscher 40, gegebenenfalls auf mehrere Wärmetauscher erweiterbar, das zugeführte Schmutzwasser auf ca. 50 bis 80 °C vor und schließt damit den Wärmekreislauf des Systems.
    Die Behältergröße des Behälters 100 liegt bei ca. 30001. Bei dieser Behältergröße kann im Betrieb 20001 Destillat pro Stunde produziert werden. Das Abwasser hat typischerweise einen Wasseranteil von 90% oder höher. Vakuumverdampfersysteme mit direkter Brüdenverdichtung weisen typischerweise eine Behältergröße von 0.5-5 cbm auf und besitzen eine Verdampferleistung von 60l/h - 3000l/h Destillat.
  • In 2 ist eine Vorrichtung zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung dargestellt, mit der Wasserdampf dem Behälter 100 zugeführt werden kann, um eine Explosionsgefahr auszuschließen. Hierzu ist im Unterschied zu der in 1 dargestellten Vorrichtung, in der Zuführleitung 3 b ein Anschluss für einen Dampferzeuger DE vorgesehen. In den einzelnen Leitungsabschnitten können noch weitere Ventile angeordnet sein, die der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Die gesamte Destillationsvorrichtung wird über eine Steuerung (z. B. eine SPS) gesteuert. Die Ventile, der Brüdenverdichter 10 und der Dampferzeuger DE werden entsprechend angesteuert. Zusätzlich sind noch an verschiedenen Stellen Drucksensoren bzw. Temperatursensoren angeordnet, die wichtige Informationen für den Steuerungsprozess liefern.
  • In 3 ist eine Vorrichtung zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung dargestellt, mit der zusätzlich Energie für den Verdampferprozess zur Verfügung gestellt werden kann. Hierzu ist im Unterschied zu der in 1 dargestellten Vorrichtung, in der Zuführleitung 5b ein Anschluss für einen Dampferzeuger DE vorgesehen. In den einzelnen Leitungsabschnitten können noch weitere Ventile angeordnet sein, die der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Die gesamte Destillationsvorrichtung wird über eine Steuerung (SPS) gesteuert. Die Ventile, der Brüdenverdichter 10 und der Dampferzeuger DE werden entsprechend angesteuert. Zusätzlich sind noch an verschiedenen Stellen Drucksensoren bzw. Temperatursensoren angeordnet, die wichtige Informationen für den Steuerungsprozess liefern.
  • Nachfolgend ist die Funktion der Erfindung näher erläutert.
  • In Abwässern unterschiedlichster Herstellungs- Bearbeitungs- und Produktionsprozesse sind häufig Lösungsmittel vorhanden. Viele Lösungsmittel haben einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser. Wenn das lösungsmittelhaltige Abwasser in einer herkömmlichen Destillationsanlage 1 in der Verdampfereinheit 20 aufgeheizt wird, werden die enthaltenen Lösungsmittel, welche einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser aufweisen, zuerst verdampft bzw. es können sich entzündbare Atmosphären ausbilden, wenn Temperaturen über dem Flammpunkt erreicht werden. Eine Explosion mit gefährlichen Auswirkungen kann auftreten, wenn die folgenden vier Voraussetzungen gleichzeitig erfüllt sind:
    • - Hoher Dispersionsgrad der brennbaren Stoffe
    • - Konzentration der brennbaren Stoffe in Luft innerhalb ihrer Explosionsgrenzen
    • - Gefahrdrohende Menge explosionsfähiger Atmosphäre
    • - Wirksame Zündquelle
  • Eine Explosionsgefahr besteht, wenn die Lösungsmittelkonzentration in der Verdampfereinheit 30 die untere Explosionsgrenze (UEG) für das betreffende Lösungsmittel überschreitet und dabei Luftsauerstoff und eine Zündquelle vorhanden sind. Eine Explosionsgefahr ist nicht mehr gegeben, wenn die Lösungsmittelkonzentration in der Verdampfereinheit 30 für das betreffende Lösungsmittel die obere Explosionsgrenze (OEG) überschreitet.
  • Mit dem Dampferzeuger DE wird sichergestellt, dass die Grenzkonzentration des Sauerstoffs in der Verdampfereinheit 30 so weit gesenkt wird, dass eine Explosionsgefahr sicher durch die Inertisierung mit Wasserdampf vermieden wird.
  • Die Explosionsgrenzen verändern sich jedoch in Abhängigkeit des Lösungsmittels entsprechend den Bedingungen der Umgebung wie Druck und Temperatur.
  • Beispielhaft sind Ethanol (CAS 64-17-5, EG 200-578-6), Isopropanol (CAS 67-63-0, EG 200-661-7), 2-Butanol (CAS 78-92-2, EG 201-158-5) und Aceton (CAS 67-64-1, EG 200-662-2) genannt, da diese Lösungsmittel häufig in der Industrie verwendet werden, und einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser haben. Die Kenngrößen dieser Lösungsmittel sind in der folgenden Tabelle aufgelistet:
    Ethanol Isopropanol 2-Butanol Aceton
    Molarmasse (g/mol) 46,1 60,1 74,1 58,1
    Siedepunkt (bei Normbedingungen) (°C) 78 82 99 56
    Flammpunkt (°C) 12 12 23 < -20
    Zündtemperatur (°C) 400 425 390 527,5
    UEG (% vol) 3,1 2 1,65 2,5
    OEG (% vol) 27,7 13,4 11 14,3
  • Unterhalb der Sauerstoffgrenzkonzentration (SGK) ist eine Explosionsgefahr nicht gegeben. Mit dem Dampferzeuger DE wird, bevor der Verdampferbetrieb aufgenommen wird, Wasserdampf erzeugt und dem Behälter 100 zugeführt. Beim Anfahren des Vakuumverdampfers wird langsam das Abwasser zugeführt und dann der Druck auf den stationären Zustand von circa 680 mbar und 90 °C angehoben. Mit dieser Vorgehensweise wird im Inneren des Vakuumverdampfers sicher eine Sauerstoffkonzentration von kleiner 8 Vol.% erreicht. Vergleichbares gilt für die Freisetzung explosionsfähiger, gelöster Gase aus wässrigen Mischungen.
  • Auch bei gefährlichen Lösungsmittelkonzentrationen sind bei der Erfindung keine aufwendigen Maßnahmen z.B. gemäß den ATEX-Richtlinien erforderlich. Dies gilt natürlich nur für den Innenbereich der Verdampferanlage und nicht für die Umgebung oder andere Anlagenteile in der direkten Umgebung. Die Erfindung ermöglicht ein einfaches kostengünstiges Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern ohne großen Aufwand. Eine aufwendige Analyse des Abwassers ist nicht erforderlich. Mit der Erfindung können auch bestehende Anlagen einfach umgerüstet werden, um diese explosionssicher zu machen. Die Erfindung ist sowohl für Zwangsumlaufverdampfer wie auch für Naturumlaufverdampfer geeignet.
  • Durch den zusätzlichen Dampferzeuger ist ein sicheres und schnelles Anfahren der Verdampferanlage möglich. Zusätzlich kann bei einem Stillstand z. B. zur Entleerung oder zur Reinigung Wasserdampf zugeführt werden, um einen möglichst schnellen Druckausgleich zu bewerkstelligen.
  • Die wesentlichen Aspekte der Erfindung sind nachfolgend nochmals zusammengestellt.
  • Dampf-Inertisierung von Vakuumverdampfern
    1. 1. Start / Anfahren Vor dem Start des Verdampferbetriebs wird der Behälter 100 (Verdampfungsraum) mit Wasserdampf befüllt. Der Dampf wird von einen externen Dampferzeuger DE in den Innenraum des Verdampfers geführt, bis dieser vollständig mit Dampf gefüllt ist. Die externe Dampfzufuhr schließt, der Brüdenverdichter 10 (Vakuumpumpe) startet und evakuiert das System. Der Verdampfer befüllt sich wie gehabt mit Schmutzwasser und der Standard-Verdampfungsprozess beginnt.
    2. 2. Abschalten / Abfahren / Stillsetzen Der Verdampfer arbeitet bei einem Unterdruck zwischen 300 - 500 mbar. Nach dem Abschalten stoppt die Vakuumpumpe, das System steht aber nach wie vor unter Unterdruck. Das Ventil zum externen Dampferzeuger DE öffnet, Dampf strömt ein und sorgt für den Druckausgleich zur Atmosphäre. Danach kann der Inhalt (Konzentrat) des Verdampfers gefahrlos ausgetragen werden.
    3. 3. Ungeplantes Abschalten / Stillsetzen sollte der Verdampfer ungeplant durch Störung, Not-Aus etc. stillgesetzt werden, folgt der Verdampfer dem gleichen Verfahrensablauf wie beim geplanten Abfahren. Nach dem Stillsetzen stoppt die Vakuumpumpe, das System steht aber nach wie vor unter Unterdruck. Das Ventil zum externen Dampferzeuger öffnet, Dampf strömt ein und sorgt für den Druckausgleich zur Atmosphäre.
    4. 4. Anfahren nach ungeplantem Stillsetzen Vor dem Anfahren des Verdampfers wird der Verdampfungsraum mit Dampf befüllt. Der Dampf wird von einen externen Dampferzeuger in den Innenraum des Verdampfers geführt, bis dieser vollständig mit Dampf gefüllt ist. Die externe Dampfzufuhr schließt, die Vakuumpumpe startet und evakuiert das System. Wenn nach dem Stillsetzen der Inhalt (Konzentrat) ausgetragen wurde, befüllt sich der Verdampfer wie gehabt mit Schmutzwasser und der Standard-Verdampfungsprozess beginnt. Wenn nach dem Stillsetzen der Inhalt (Konzentrat) nicht ausgetragen wurde, führt der Verdampfer den Standard-Verdampfungsprozess an dem Punkt weiter an dem er stillgesetzt wurde.
  • Der Dampferzeuger DE gemäß 2 wird nur kurzzeitig beim Anfahren der Anlage bzw. bei einem Anlagenstopp benötigt. Denkbar ist es aber auch, mit Wasserdampf zusätzlich Energie in das Verdampfersystem zur Unterstützung einer weiteren Entwässerung/Eindickung des Eindampfungsrückstandes am Zyklusende, wenn der Prozess der mechanischen Brüdenverdichtung normalerweise ineffektiv wird und zum Erliegen kommt, zu bringen. Durch Installation einer zweiten Dosierstelle für Wasserdampf im Bereich der Leitung 5b, die mit dem gleichen Dampferzeuger wie in 2 oder einem separaten Dampferzeuger DE verbunden sein ist, kann über die Kondensationsenergie des eingespeisten Dampfes „indirekt“ zugeheizt werden, um dadurch weiteres Wasser aus dem Zwangsumlauf auszutreiben, ohne den Prozess dabei zu unterbrechen. Dadurch ergäbe sich eine zuschaltbare „Eindicker“-Funktion innerhalb einer Anlage. Ein Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung kann auch, wenn keine Explosionsgefahr besteht, nur mit der zweiten Dosierstelle betrieben werden, wenn eine Eindickung gewünscht ist. Im Stand der Technik ist keine einfach Lösung bekannt, die eine weitere Entwässerung/Eindickung des Eindampfungsrückstandes erlaubt. Dieser Teilaspekt stellt deshalb eine separate Erfindung dar.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung mit folgenden Verfahrensschritten: a. Generierung von Wasserdampf mit einem Dampferzeuger (DE) b. Abschalten des Dampferzeugers (DE) c. Zuführung des zu reinigenden Abwassers und Aufnahme des Verdampferbetriebs, wobei die Sauerstoffkonzentration während des Verdampferbetriebs aufgrund der Schritte a und b unter 8 Vol.% bleibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Verdampfersystem im normalen Verdampferbetrieb bei 500-700 mbar liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende eines Reinigungszyklus, durch Zuführung von Wasserdampf eine weitere Entwässerung/Eindickung des Eindampfrückstands erzielt wird.
DE102020128823.9A 2020-11-02 2020-11-02 Verfahren zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung Active DE102020128823B3 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020128823.9A DE102020128823B3 (de) 2020-11-02 2020-11-02 Verfahren zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung
US18/033,466 US20230398467A1 (en) 2020-11-02 2021-09-14 Process water distillation plant and method for operating a process water distillation plant
CN202180074082.2A CN116437991A (zh) 2020-11-02 2021-09-14 工艺用水蒸馏系统和操作工艺用水蒸馏系统的方法
EP21773120.7A EP4237113A1 (de) 2020-11-02 2021-09-14 Prozesswasserdestillationsanlage und verfahren zum betreiben einer prozesswasserdestillationsanlage
PCT/EP2021/075242 WO2022089827A1 (de) 2020-11-02 2021-09-14 Prozesswasserdestillationsanlage und verfahren zum betreiben einer prozesswasserdestillationsanlage
EP21786184.8A EP4237114A1 (de) 2020-11-02 2021-09-29 Prozesswasserdestillationsanlage und verfahren zum betreiben einer prozesswasserdestillationsanlage
US18/033,436 US20240018016A1 (en) 2020-11-02 2021-09-29 Process water distillation plant and method for operating a process water distillation plant
PCT/EP2021/076767 WO2022089868A1 (de) 2020-11-02 2021-09-29 Prozesswasserdestillationsanlage und verfahren zum betreiben einer prozesswasserdestillationsanlage
CN202180073979.3A CN116507394A (zh) 2020-11-02 2021-09-29 工艺用水蒸馏系统和操作工艺用水蒸馏系统的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020128823.9A DE102020128823B3 (de) 2020-11-02 2020-11-02 Verfahren zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020128823B3 true DE102020128823B3 (de) 2022-05-12

Family

ID=77821785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020128823.9A Active DE102020128823B3 (de) 2020-11-02 2020-11-02 Verfahren zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20230398467A1 (de)
EP (2) EP4237113A1 (de)
CN (2) CN116437991A (de)
DE (1) DE102020128823B3 (de)
WO (2) WO2022089827A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1444321A1 (de) 1963-04-30 1968-10-24 Aqua Chem Inc Verfahren und Einrichtung zum Behandeln einer Speisefluessigkeit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK201890D0 (da) * 1990-08-23 1990-08-23 Asger Gramkow Apparat samt fremgangsmaade til rensning af emulgerede vaesker
DE102005049923B4 (de) 2005-10-17 2017-12-14 KMU LOFT Cleanwater GmbH Verfahren und Anordnung zum Reinigen von industriell verunreinigtem Abwasser/Prozesswasser mittels einer Destillationsanlage
DE102006006324A1 (de) * 2006-02-11 2007-08-23 H2O Gmbh Vorrichtung zur Aufbereitung von Prozess- oder Industrieabwässern
US8986509B2 (en) * 2011-02-15 2015-03-24 Purestream Services, Llc Controlled-gradient, accelerated-vapor-recompression apparatus and method
DE102018118026A1 (de) * 2017-07-25 2019-01-31 KMU LOFT Clearwater GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von lösungsmittelhaltiger industrieller Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1444321A1 (de) 1963-04-30 1968-10-24 Aqua Chem Inc Verfahren und Einrichtung zum Behandeln einer Speisefluessigkeit

Also Published As

Publication number Publication date
US20240018016A1 (en) 2024-01-18
WO2022089868A1 (de) 2022-05-05
WO2022089827A1 (de) 2022-05-05
CN116437991A (zh) 2023-07-14
US20230398467A1 (en) 2023-12-14
EP4237113A1 (de) 2023-09-06
CN116507394A (zh) 2023-07-28
EP4237114A1 (de) 2023-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1224021B2 (de) Vorrichtung zur aufbereitung von transformatoren
EP2361659B1 (de) Verfahren zum Destillieren eines Ausgangsmaterials und Anlage zum Durchführen eines solchen Verfahrens
WO2008061609A1 (de) Kerntechnische anlage und verfahren zum betreiben einer kerntechnischen anlage
EP1064954A1 (de) Dampfsterilisator
DE102020128823B3 (de) Verfahren zum Reinigen von lösungsmittelhaltigen industriellen Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung
DE102018118026A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von lösungsmittelhaltiger industrieller Abwässern mit einem Vakuumverdampfersystem mit direkter Brüdenverdichtung
EP2200760A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur reinigung geschlossener räume
DE2334481A1 (de) Vorrichtung zur seewasserentsalzung
DE2928425C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung der Zustandsgrößen einer Gasatmosphäre innerhalb der Sicherheitshülle eines Kernreaktors
DE4430839C2 (de) Anlage zur Reinigung von Werkstücken mittels einer organischen Reinigungsflüssigkeit
DE3937608C1 (de)
EP2308576B1 (de) Verdampfer
EP2359924B1 (de) Vorrichtung zur Absorption von umweltgefährdenden Gasen
WO2013170916A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur betriebsabwasserreinigung
DE4224259C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur gemeinsamen Beseitigung von Verunreinigungen aus sowohl flüssigen als auch gasförmigen Fluiden
EP3256269B1 (de) Verfahren zum reinigen eines grosstanks für brennbare flüssigkeit und vorrichtung hierzu
DE102018221728B4 (de) Kondensationsvorrichtung für Prozessdampf einer Prozessdampfquelle
DE2323017C3 (de) Vorrichtung zum Füllen von Druckgasflaschen mit Atemgas
DE3307281C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfungstrockung eines kolloidalen organischen Feststoff-Wassergemisches
DE102009049823A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Prozesswasser
DE742375C (de) Verfahren zum Trocknen und Kuehlen von Adsorptionsmitteln, die zur Abscheidung von Gasen und Daempfen gedient haben
DE597122C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Destillation
DE102014101298B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Aufheizen, Reinigen und Trocknen von Trocknungsgütern
DE590218C (de) Verfahren zur Destillation von Mineraloelen
DE1539939C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ver aschung und Verdampfung radioaktiver Abfalle

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R082 Change of representative

Representative=s name: WUESTHOFF & WUESTHOFF, PATENTANWAELTE PARTG MB, DE

Representative=s name: WUESTHOFF & WUESTHOFF PATENTANWAELTE UND RECHT, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: WUESTHOFF & WUESTHOFF, PATENTANWAELTE PARTG MB, DE

Representative=s name: WUESTHOFF & WUESTHOFF PATENTANWAELTE UND RECHT, DE

R012 Request for examination validly filed
R018 Grant decision by examination section/examining division
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: KMU LOFT CLEANWATER SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: KMU LOFT CLEANWATER GMBH, 72138 KIRCHENTELLINSFURT, DE

R020 Patent grant now final