DE19509900A1 - Vorrichtung zur Rückgewinnung von kondensierbaren Gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von kondensierbaren Gasen, insbesondere Treib- und/oder Kältemitteln wie FCKW, Butan, Pentan etc., aus die Gase enthaltenden, vorzugsweise zu entsorgenden Materialien, wie Schaumstoffen, Kunststoffen etc., mit einer mit den zu behandelnden Materialien beaufschlagbaren, mit Mitteln zum Freisetzen der Gase versehenen Eingangskammer, von der ein mit einem Ventilator versehener Strömungsweg abgeht, der über eine vorzugsweise mehrstufige Kühleinrichtung zum Adsorptionsfilter einer zumindest zwei Filter, die im Wechsel als Adsorptionsfilter und Desorptionsfilter betreibbar sind, aufweisenden Filtereinrichtung führt und stromabwärts hiervon einen in die Umgebung mündenden Fortluftausgang aufweist, wobei das Desorptionsfilter über einen mit einem Ventilator und einer dem Desorptionsfilter vorgeordneten Heizeinrichtung versehenen Strömungsweg mit Reinigungsgas beaufschlagbar ist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE 38 11 486 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung ist der über das Desorptionsfilter führende Strömungsweg als vom über das Adsorptionsfilter führenden Strömungsweg stromabwärts von der in diesem Strömungsweg angeordneten Kühleinrichtung abzweigende und stromaufwärts von der Kühleinrichtung in diesen Strömungsweg zurückgeführte Schleife ausgebildet, von der auch eine Stichleitung zur Eingangskammer zurückführt. Die Größe der über die Stichleitung zur Eingangskammer zurückströmenden und der dem Desorptionsfilter zugeführten Teilmengen des vom von der Eingangskammer abgehenden Strömungsweg abgezweigten Massestroms folgt hierbei den im Betrieb sich einstellenden und praktisch laufend ändernden Druckverhältnissen. Hierbei ist daher ein kontrollierter Massedurchsatz durch das Desorptionsfilter nicht gewährleistet. Es ist daher nicht sichergestellt, daß eine ausreichende Desorption und damit Reinigung stattfindet. Es besteht daher die Gefahr, daß bei der anschließenden Verwendung eines derartigen, nur schlecht gereinigten Filters als Adsorptionsfilter die erforderliche Adsorptionsleistung nicht erreicht wird und zuviel des umweltschädlichen Gases über den Fortluftauslaß an die Umgebung abgegeben wird. Außerdem besteht die Gefahr, daß die in den Filtern vorhandene Aktivkohle infolge schlechter Reinigung bereits nach vergleichsweise kurzer Zeit kaputt geht und erneuert werden muß. Dies verursacht hohe Kosten, da nicht nur die neue Aktivkohle beschafft, sondern auch die alte entsorgt werden muß. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist darin zu sehen, daß sich über die zur Eingangskammer zurückgeführte Stichleitung ein Druckausgleich ausbilden kann, was die Aufrechterhaltung eines Unterdrucks in der Eingangskammer erschwert, was dazu führen kann, daß umweltschädliche Gase bereits aus der Eingangskammer in die Umgebung entweichen können. Die bekannte Anordnung erweist sich somit als nicht zuverlässig und wirtschaftlich genug.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, daß nicht nur eine gute Wirtschaftlichkeit, sondern auch über einen langen Zeitraum hinweg ein hoher Reinigungsgrad der Fortluft und damit insgesamt eine geringe Umweltbelastung gewährleistet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der von der Eingangskammer abgehende, über das Adsorptionsfilter führende Strömungsweg als offene, rückführungsfrei zum Fortluftauslaß führende Leitung ausgebildet ist und daß der über das Desorptionsfilter führende Strömungsweg als vom Strömungsweg, der von der Eingangskammer abgeht, getrennte, in sich geschlossene Ringleitung ausgebildet ist, die über eine dem Desorptionsfilter nachgeordnete, weitere Kühleinrichtung führt.

Diese Maßnahmen stellen sicher, daß keine Gas- Rückförderung zur Eingangskammer erfolgt, so daß sich in dieser automatisch ein vergleichsweise hoher Unterdruck ergibt, der sicherstellt, daß aus der Eingangskammer kein schädliches Gas entweicht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist darin zu sehen, daß der Massedurchsatz in der Ringleitung und damit der Massedurchsatz durch das Desorptionsfilter vom Massedurchsatz durch das Adsorptionsfilter unabhängig ist und leicht konstant gehalten werden kann. Da die Ringleitung über eine eigene Kühleinrichtung führt, ist zudem sichergestellt, daß das in der Ringleitung umgewälzte Reinigungsgas durch Kondensation permanent gereinigt wird. Es ist daher sichergestellt, daß das Desorptionsfilter zuverlässig gereinigt und entfeuchtet wird, so daß bei einer anschließenden Umschaltung eine hohe Adsorptionsleistung sichergestellt ist. Die an die Umgebung abgegebene Fortluft erreicht somit einen hohen Reinheitsgrad. Zudem gewährleistet die Beaufschlagung des Desorptionsfilters mit selbst einen hohen Reinheitsgrad aufweisendem Reinigungsgas eine hohe Lebensdauer der Aktivkohle. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind somit insbesondere in einer ausgezeichneten Wirtschaftlichkeit sowie einer ausgezeichneten Umweltverträglichkeit zu sehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine derartige, besonders zu bevorzugende Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann darin bestehen, daß zumindest die in der Ringleitung angeordnete Kühleinrichtung mehrere Stufen aufweist. Hierbei lassen sich in vorteilhafter Weise besonders tiefe Temperaturen erreichen, womit eine zuverlässige Kondensation von FCKW etc. gewährleistet ist. Der in der Ringleitung umgewälzte Gasstrom wird daher bei jeder Umwälzung zuverlässig von Schadstoffen etc. befreit.

Eine weitere besonders vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß die zweite Stufe zumindest der im von der Eingangskammer abgehenden Strömungsweg angeordneten Kühleinrichtung, vorzugsweise beider Kühleinrichtungen, zwei im Wechsel aktivierbare bzw. abtaubare Kühlaggregate aufweist bzw. aufweisen. Mit diesen Maßnahmen läßt sich die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Maßnahmen weiter erhöhen, da trotz der bei Anwendung tiefer Temperaturen bestehenden Vereisungsgefahr stets ein gut abgetautes Kühlaggregat zur Verfügung steht.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß die zum Fortluftausgang führende Gasleitung über einen dem Adsorptionsfilter nachgeordneten Wärmetauscher führt, der mit seiner anderen Seite in der Ringleitung angeordnet und der zweiten Kühleinrichtung vorgeordnet ist. Diese Maßnahmen ergeben in vorteilhafter Weise eine Vorkühlung des in der Ringleitung umgewälzten Gasstroms, womit die der Ringleitung zugeordnete Kühleinrichtung entlastet wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung entnehmbar.

Nachstehend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Eine Vorrichtung der der Zeichnung zugrundeliegenden Art kann beispielsweise zur Entsorgung von ausgedienten, Schadstoffe enthaltenden Geräten, wie Kühlschränken etc. dienen, die in ihrem Kältemittelkreislauf Kältemittel und in ihrer Isolation Treibmittel enthalten. Dabei handelt es sich in der Regel um das besonders umweltschädliche FCKW, das nicht oder nur in sehr kleinen Mengen in die Athmosphäre gelangen darf und daher zurückgewonnen werden muß. Dasselbe gilt für Butan, Pentan etc.

Zur Freisetzung der Treib- und Kältemittel enthält die dargestellte Vorrichtung eine hier als Walzenmühle ausgebildete Zerkleinerungs- und Quetscheinrichtung 1, die gegenüber der Athmosphäre hermetisch gekapselt ist. Hierzu ist die Zerkleinerungs- und Quetscheinrichtung 1 in einem Gehäuse 2 angeordnet, dessen die Zerkleinerungs- und Quetscheinrichtung 1 aufnehmender Innenraum als mit den zu entsorgenden Gegenständen beaufschlagbare Eingangskammer 3 fungiert. Diese ist mit einer Zugangsschleuse 4 und einer Ausgangsschleuse 5 versehen. Über die Zugangsschleuse 4 werden die zu zerkleinernden Gegenstände mittels einer Fördereinrichtung der Zerkleinerungs- und Quetscheinrichtung 1 zugeführt. Über die Ausgangsschleuse 5 werden die bei der Zerkleinerung anfallenden, festen Rückstände mittels einer Transporteinrichtung abtransportiert. Der Zugangsschleuse 4 und Ausgangsschleuse 5 sind Einrichtungen 6 zur Erzeugung eines Luftschleiers zugeordnet, der verhindert, daß das bei der Zerkleinerung freigesetzte Treib- bzw. Kältemittel aus der Eingangskammer 4 entweichen kann.

Die bei der Zerkleinerung anfallenden Schadstoffe werden zusammen mit der in der Eingangskammer 3 vorhandenen bzw. in diese nachströmenden Luft aus der Eingangskammer 3 über eine an einen Gasausgang 7 der Eingangskammer 3 angeschlossene Gasleitung 8 abgeführt, die als endliche, rückführungsfreie Leitung zu einem Fortluftausgang 9 führt. Eine Rückführung zur Eingangskammer ist also nicht vorgesehen. Das erforderliche Druckgefälle wird mittels eines Ventilators 10 erzeugt, über den die Gasleitung 8 führt. Das vom Ventilator 10 erzeugte Druckgefälle ergibt in der Eingangskammer 3 einen zuverlässigen Unterdruck, der ebenfalls einem unerwünschten Entweichen von Schadstoffen aus der Eingangskammer 3 entgegenwirkt. Dem Gasausgang 7 kann ein hier vorgeordnetes Staubfilter 7a zur Entstaubung des aus der Eingangskammer abgeführten Gasgemisches zugeordnet sein.

Über den Fortluftausgang 9 darf nur schadstofffreie Luft in die Umgebung ausgeblasen werden. Die durch die Zerkleinerung freigesetzten Schadstoffe müssen daher vorher aus dem aus der Eingangskammer 3 abgesaugten Gasstrom entfernt werden. Hierzu führt die Gasleitung 8 zunächst über eine Kühleinrichtung 11, in der eine starke Abkühlung des durchgehenden Gasstroms stattfindet. Die Kühleinrichtung 11 besitzt hier zwei hintereinander geschaltete Kühlstufen, wie bei 12 bzw. 13a, b angedeutet ist. In der Eingangskammer 3 herrscht eine Temperatur von ca. +40°C. In der ersten Stufe erfolgt eine Abkühlung auf etwa +3°C. In der zweiten Stufe erfolgt eine weitere Abkühlung auf etwa 25°C. Durch diese Temperaturabsenkung wird der Gasstrom getrocknet und vorgereinigt, wobei Wasser und Treib- bzw. Kältemittel wie FCKW etc., auskondensieren. Das anfallende Kondensat wird über eine Kondensatleitung 14 zu einem sogenannten Stripper 15 geleitet, in welchem eine Trennung von Wasser und Schadstoffen stattfindet. Letztere werden, soweit sie flüchtig sind, über eine Rückführleitung 17 stromaufwärts von der ersten Kühlstufe 12 wieder in die Gasleitung 8 eingespeist. Das abgetrennte, saubere Wasser kann über einen Wasserauslaß 18 abgelassen werden. Es wäre aber auch denkbar, das anfallende Kondensat in Form einer Mischung von Wasser und Schadstoffen in einem Behälter 16 aufzufangen.

Die zweite Kühlstufe umfaßt hier zwei in parallelen Ästen der Gasleitung 8 angeordnete Aggregate 13a, b die im Wechsel in Betrieb nehmbar bzw. abtaubar sind. Im dargestellten Beispiel ist das Aggregat 13a in Betrieb.

Der über das Aggregat 13a führende Ast der Gasleitung 8 ist dementsprechend offen. Der mit unterbrochenen Linien angedeutete, über das Aggregat 13b führende Ast der Gasleitung 8 ist abgeschaltet. Zum Umschalten sind Klappen vorgesehen, die durch eine geeignete Steuereinrichtung betätigbar sind. Das jeweils nicht in die Gasleitung 8 einbezogene Aggregat, hier das Aggregat 13b, wird abgetaut und wird hierzu mit einem erwärmten Medium beschickt. Die erforderliche Wärme entsteht praktisch als Abfall bei der Kühlung. Die Verwendung von zwei im Wechsel betriebenen bzw. abgetauten Aggregaten stellt sicher, daß trotz der zur Anwendung kommenden, vergleichsweise niedrigen Temperaturen von -25°C auch bei Dauerbetrieb stets ein nicht bzw. nicht kritisch vereistes Kühlaggregat zur Verfügung steht.

Der Kühleinrichtung 11 ist eine Filtereinrichtung 19 nachgeordnet, in welcher einerseits das dort noch vorhandene, d. h. das in der Kühleinrichtung 11 noch nicht noch nicht entfernte Treib- bzw. Kältemittel aus der Luft durch Adsorption entfernt wird und andererseits gleichzeitig eine Filterreinigung durch Desorption erfolgt. Hierzu enthält die Filtereinrichtung 19 im vorliegenden Beispiel zwei mit Aktivkohlesäulen bestückte Filter 20, 21, die im Wechsel als Adsorptionsfilter, d. h. als durch Adsorption FCKW und dergleichen aufnehmendes Filter, und als Desorptionsfilter, d. h. durch Desorption gereinigtes Filter, betrieben werden können. Hierzu sind die beiden Filter 20, 21 sind in zwei parallelen Ästen der Gasleitung 8 und in zwei parallelen Ästen einer zur Desorption vorgesehenen Ringleitung 22 angeordnet, wobei jeweils ein Ast mittels entsprechender Klappen absperrbar ist und umgekehrt. Im dargestellten Beispiel sind der über das Filter 20 laufende Ast der Gasleitung 8 offen und der über das Filter 21 laufende Ast der Gasleitung 8 geschlossen. Dementsprechend ist der über das Filter 21 laufende Ast der Ringleitung 22 geöffnet und der über das Filter 20 laufende Ast der Ringleitung 22 geschlossen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die beiden Filter gegenläufig durchströmt werden. Das in die zum Fortluftausgang 9 führende Gasleitung 8 einbezogene Filter, hier das Filter 20, wird hier von unten nach oben durchströmt. Das in die Ringleitung 22 einbezogene Filter, hier das Filter 21, wird hier von oben nach unten durchströmt.

Die Ringleitung 22 ist mit Luft gefüllt. Zur Umwälzung der Luft ist in der Ringleitung 22 ein eigener Ventilator 23 vorgesehen. Die in der in sich geschlossenen Ringleitung 22 umgewälzte Luft wird bei jeder Umwälzung gereinigt und besitzt daher beim Durchströmen des zugeordneten Filters eine hohe Aufnahmekapazität. Hierzu ist in der Ringleitung 22 stromabwärts von der Filtereinrichtung 19 eine Kühleinrichtung 24 vorgesehen, in welcher die Luft unter den Kondensationspunkt von FCKW etc. abgekühlt wird, so daß dieses kondensiert. Das anfallende Kondensat wird in einem Behälter 25 aufgefangen. Es wäre denkbar, auch hier ähnlich wie bei der Kühleinrichtung 11, eine Strip-Einrichtung vorzusehen, deren Rückführleitung allerdings zweckmäßig in die Gasleitung 8 münden sollte. In der Regel kommt man allerdings ohne derartige Strip-Einrichtung aus.

Die Kühleinrichtung 24 besitzt, wie die Kühleinrichtung 11, zwei Stufen, wie bei 26 bzw. 27a, b angedeutet ist. In der ersten Stufe erfolgt eine Abkühlung auf etwa -25°C. In der zweiten Stufe erfolgt eine weitere Abkühlung auf etwa -60°C. Eine derart niedere Temperatur läßt sich zuverlässig mit Hilfe eines kaskadenformigen Aufbaus der Aggregate 27a, b der zweiten Stufe erreichen. Die Aggregate 27a, b der zweiten Kühlstufe der Kühleinrichtung 24 besitzen dementsprechend einen kaskadenförmigen Aufbau. Dasselbe wäre auch für die Aggregate 13a, b der zweiten Kühlstufe der Kühleinrichtung 11 denkbar. Wie die zweite Stufe der Kühleinrichtung 11 kann auch die zweite Stufe der Kühleinrichtung 24 zwei in parallelen Ästen der Ringleitung 22 zugeordnete Kühlaggregate 27a, b aufweisen, die im Wechsel in Betrieb nehmbar bzw. abtaubar sind, wie durch durchgezogene bzw. unterbrochene Linien angedeutet ist. Die Umschaltung erfolgt durch geeignete Klappen, die mittels einer Steuereinrichtung ansteuerbar sind.

Stromabwärts von der Kühleinrichtung 24 ist in der Ringleitung 22 eine hier als Wärmetauscher ausgebildete Heizeinrichtung 28 vorgesehen. Mit Hilfe der Heizeinrichtung 28 wird die in der Ringleitung umgewälzte Luft auf eine für die Desorption günstige, hohe Temperatur von etwa 120°C gebracht. Im Bereich der Kühlaggregate insbesondere der Kühleinrichtung 11, fällt vergleichsweise viel Energie an, die in der Heizeinrichtung 28 verwendbar ist. Mit Hilfe der so erwärmten Luft wird das Desorptionsfilter nach der Umschaltung vergleichsweise schnell aufgeheizt und auf Temperatur gehalten, so daß am Filterausgang vergleichsweise warme Luft ankommt. Andererseits wird das Adsorptionsfilter von vergleichsweise kalter Luft durchströmt. Um hier eine Rückgewinnung von Energie zu ermöglichen, ist ein stromabwärts von der Filtereinrichtung 19 in der Gasleitung 8 und in der Ringleitung 22 angeordneter Wärmetauscher 29 vorgesehen. Dieser wird dementsprechend einerseits von der kalten, durch Adsorption gereinigten Luft und andererseits von der warmen, durch Desorption beladenen Luft durchströmt. Dabei erfährt die dem Fortluftausgang 9 zugeführte gereinigte Luft eine Erwärmung, womit einer Vereisung des Fortluftausgangs 9 vorgebeugt wird. Andererseits erfährt die der Kühleinrichtung 24 zugeführte Luft eine Vorkühlung, womit das die erste Stufe der Kühleinrichtung 24 bildende Kühlaggregat 26 entlastet wird. Dem Fortluftausgang 9 ist eine Meßeinrichtung 30 vorgeordnet, mit Hilfe derer die in der Fortluft enthaltene Konzentration von Treib- bzw. Kältemittel wie FCKW etc. gemessen wird. Sofern ein vorgegebener Grenzwert überschritten wird, wird die ganze Anlage abgeschaltet.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Rückgewinnung von kondensierbaren Gasen, insbesondere Treib- und/oder Kältemitteln, wie FCKW, Butan, Pentan etc., aus die Gase enthaltenden, vorzugsweise zu entsorgenden Materialien, wie Schaumstoffen, Kunststoffen etc., mit einer mit den zu behandelnden Materialien beaufschlagbaren, mit Mitteln (1) zum Freisetzen der Gase versehenen Eingangskammer (3), von der ein mit einem Ventilator (10) versehener Strömungsweg abgeht, der über eine vorzugsweise mehrstufige Kühleinrichtung (11) zum Adsorptionsfilter einer zumindest zwei Filter (20, 21), die im Wechsel als Adsorptionsfilter bzw. Desorptionsfilter betreibbar sind, aufweisenden Filtereinrichtung (19) führt und stromabwärts hiervon einen in die Umgebung mündenden Fortluftausgang (9) aufweist, wobei das Desorptionsfilter über einen mit einem Ventilator (23) und einer dem Desorptionsfilter vorgeordneten Heizeinrichtung (28) versehenen Strömungsweg mit Reinigungsgas beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Eingangskammer (3) abgehende Strömungsweg als offene, rückführungsfrei zum Fortluftausgang (9) führende Leitung (8) ausgebildet ist und daß der über das Desorptionsfilter führende Strömungsweg als vom Strömungsweg, der von der Eingangskammer (3) abgeht, getrennte, in sich geschlossene Ringleitung (22) ausgebildet ist, die über eine dem Desorptionsfilter nachgeordnete, weitere Kühleinrichtung (24) führt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die in der Ringleitung (22) angeordnete Kühleinrichtung (24) mehrere Stufen aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe zumindest der in der Ringleitung (22) angeordneten Kühleinrichtung (24), vorzugsweise beider Kühleinrichtungen (11, 24) kaskadenförmig aufgebaut ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe zumindest der im von der Eingangskammer (3) abgehenden Strömungsweg angeordneten Kühleinrichtung (11), vorzugsweise beider Kühleinrichtungen (11, 24), zwei im Wechsel aktivierbare bzw. abtaubare Kühlaggregate (13a, b; 27a, b) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das in der ersten Kühleinrichtung (11), vorzugsweise das in beiden Kühleinrichtungen (11, 24), anfallende Kondensat einer Strip- Einrichtung (15) zuführbar ist, die eine zu dem von der Eingangskammer (3) abgehenden Strömungsweg (8) zurückführende Rückführleitung (17) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinrichtung (19) ein Wärmetauscher (29) nachgeordnet ist, der einerseits von der zum Fortluftausgang (9) führenden Leitung (8) und andererseits von der Ringleitung (22) durchsetzt ist.