DE19725861A1 - Verfahren zur thermischen Reinigung von Gegenständen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Reinigung von Gegenständen, die mit Polymerdispersionen in Kon­ takt gekommen sind.

Verunreinigungen von hitzebeständigen Gegenständen durch Polymer­ reste werden in der Regel auf thermischem Wege, gegebenenfalls nach chemischer Vorreinigung, entfernt.

So beschreibt beispielsweise EP-B-369 351 ein Verfahren zur Ent­ fernung von nicht oder nicht leicht schmelzbaren Polymermateria­ lien oder Kunststoffen, die an Metallteilen haften, durch chemi­ schen Abbau des makromolekularen Materials, z. B. durch Hydrolyse mit zugesetzten Mineralsäuren oder durch Glykolyse mit zugesetz­ ten Glykolen und nachfolgende Pyrolysebehandlung der somit chemisch vorgereinigten Metallteile.

EP-A-629 818 beschreibt ein Verfahren zur thermischen Reinigung von durch Kunststoffe verunreinigten Metallteilen in einem Pyro­ lyseofen unter strikter Temperaturkontrolle durch einen Wärmesen­ sor, die eine materialschädigende Überhitzung der zu reinigenden Metallteile verhindern soll.

DE-A-2337894 beschreibt ein Verfahren zur Reinigung von Gegen­ ständen und Geräten, die mit Polymerisaten imprägniert oder über­ zogen sind, in einem beheizten Feststoff-Wirbelbett. Um mögli­ cherweise auftretende korrosive Gase unschädlich zu machen, wird eine Base, z. B. ein Alkalimetalloxid oder -hydroxid in fester oder gelöster Form in das Wirbelbett eingespeist.

Eine Broschüre (Nr. 4053) der Fa. Dinamec (Belgien) beschreibt ein Wirbelbett, seine Arbeitsweise und seine Anwendung zur Reini­ gung von Lochplatten, Extruder- und Spritzgießschnecken, Extru­ der- und Spritzköpfen, Spinndüsen, Filtern und anderen Gegenstän­ den, die mit Kunststoffen behaftet sind sowie zur Reinigung von mit Farben oder Lacken behafteten Gestellen und Aufhängevorrich­ tungen aus Lackier- und Pulverbeschichtungsanlagen.

Die genannten thermischen Verfahren gelten jedoch als ungeeignet für die Reinigung von Gegenständen, die mit Polymerdispersionen in Kontakt gekommen sind, da die Dispersionsreste zum einen als feuchtes Koagulat vorliegen, das kaum zum Verbrennen geeignet ist und zum anderen häufig noch Restmengen an Monomeren enthalten, die schlagartig verdampfen und den Pyrolyse- bzw. Verbrennungs­ prozeß stören können. Zudem depolymerisieren bzw. pyrolysieren bestimmte Polymere, insbesondere Acrylat- und Styrol/Butadien- Polymere sehr leicht, was zu einem störenden und unter Umständen auch gefährlichen Gasstoß führt.

Außerdem war zu befürchten, daß Feststoff-Wirbelbetten, insbeson­ dere kostengünstige Sand-Wirbelbetten leicht abrasiv auf den zu reinigenden Gegenstand wirken, was mit jedem Reinigungsvorgang zu einer erneuten Aufrauhung der Oberfläche führt. Die Folge wäre bei Filtern eine raschere und verstärkte Neuverschmutzung durch unerwünschte Koagulatabscheidung und somit ein erhöhtes Abfall­ aufkommen und höherer Materialverschleiß.

Aus den genannten Gründen erfolgt die Reinigung von Gegenständen, die mit Polymerdispersionen in Kontakt gekommen sind, in der Re­ gel nicht durch ein thermisches Verfahren sondern durch Abspülen der Gegenstände mit Wasser unmittelbar nach der Filtration sowie bei stärkerer Verunreinigung durch manuelle Reinigung mit einem Hochdruckwasserstrahl. Dieses Verfahren ist personal- und somit kostenintensiv und erzeugt zudem eine erhöhte Abwasserbelastung, die dann wiederum durch aufwendige Verfahren, z. B. Ultrafiltra­ tion von Dispersionsabwasser, reduziert werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Reinigung von Gegenständen, die mit Polymerdispersionen in Kontakt gekommen sind, zur Verfügung zu stellen. Außerdem soll es nicht auf bestimmte Polymerzusammen­ setzungen der Dispersion beschränkt sein. Darüber hinaus soll es eine schonende Reinigung der Gegenstände erlauben.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß durch Dispersionsreste verunreinigte Gegenstände in einem Sand-Wirbelbett ohne die zu erwartenden Probleme bei der Pyrolyse bzw. Verbrennung und ohne unerwünschte Aufrauhung der Oberfläche auch von feuchten und Monomerreste enthaltenden Koagulaten gereinigt werden können.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur thermischen Reinigung von Gegenständen, die mit Polymerdispersionen in Kon­ takt gekommen sind, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Gegenstände in einem Sand-Wirbelbett bei einer Temperatur behan­ delt, die ausreicht, um Verunreinigungen zu pyrolysieren und/oder zu verdampfen, die durch die Polymerdispersionen erzeugt worden sind, sowie die Verwendung eines Sand-Wirbelbettes zur thermischen Rei­ nigung von Gegenständen, die mit Polymerdispersionen in Kontakt gekommen sind. Nur hitzebeständige Gegenstände sind für die Rei­ nigung durch das erfindungsgemäße Verfahren geeignet. In Betracht kommen Gegenstände aus hochschmelzendem Glas, Keramik, email­ lierte Gegenstände und insbesondere Metallteile.

Das Verfahren wird zweckmäßigerweise in einem feuerfesten Behäl­ ter durchgeführt. Dieser ist mit Sand einer einheitlichen Korn­ größe von etwa 10 bis 40 µm, insbesondere etwa 20 bis 30 µm, be­ schickt, der kontinuierlich mit einem Gas durchströmt und dadurch aufgewirbelt wird. Vorzugsweise wird hierzu ein Luft/Erdgas- Gemisch verwendet, das oberhalb des Wirbelbettes durch einen Brenner entzündet wird und zur Heizung des Bettes dient. Die Beheizung des Bettes kann aber auch elektrisch oder durch andere übliche Verfahren erfolgen. Das Wirbelbett wird bei einer Tempe­ ratur betrieben, die ausreicht, die Polymerreste zu pyrolysieren und/oder zu verdampfen. Eine Betriebstemperatur von etwa 400 bis 500°C ist besonders bevorzugt. Die Temperatur des Wirbelbettes kann mittels eines automatischen Thermostaten geregelt werden, der die Gaszufuhr anpaßt. Die zu reinigenden Gegenstände werden in das heiße Wirbelbett eingelassen. Der fluidisierte Sand dient als Wärmeüberträger. Die dem Gegenstand anhaftenden Polymerreste pyrolysieren und/oder verdampfen quantitativ. Möglicherweise auf dem Gegenstand verbliebene Verbrennungsreste werden durch die Reibung der sich bewegenden Sandpartikel von dem Gegenstand abge­ löst, dessen Oberfläche dabei jedoch überraschenderweise nicht angegriffen wird.

Gegebenenfalls werden die dem Wirbelbett entströmenden Schwelgase durch einen oberhalb des Wirbelbettes installierten und permanent laufenden Brenner zu etwa 95% bei einer Temperatur von etwa 700 bis 850°C nachverbrannt. Besonders bevorzugt ist der Einsatz einer weiteren Nachverbrennungsstufe, die bei etwa 800 bis 900°C arbei­ tet und zu einem Umsatz von < 99,9%, bezogen auf die dem Wirbel­ bett entströmenden Schwelgase, führt.

Die Rauchgase werden gegebenenfalls wieder auf etwa 400 bis 500°C abgekühlt und mitgerissene Feststoffe (z. B. feiner Sandabrieb oder Asche) beispielsweise in einem Zyklon oder in einem (selbst­ reinigenden) Keramikfilter abgeschieden.

Das zu beseitigende Polymerisat kann chemische Gruppen enthalten, die beim Pyrolysieren saure Gase oder Produkte bilden. Werden beispielsweise chlorhaltige Polymerisate, wie Homo- oder Copoly­ merisate des Vinylchlorides oder Vinylidenchlorides, pyrolisiert, kann der freiwerdende gasförmige Chlorwasserstoff HCl zu einer Korrosionsbeschädigung der Oberflächen der zu reinigenden Gegen­ stände führen. Durch Einbringen (beispielsweise Eindüsen) von Kalkpulver in deutlichem Überschuß in die heißen Rauchgase kann die Chlorwasserstoffsäure zu Calciumchlorid abreagiert und da­ durch neutralisiert werden. Diese Feststoffe können an kerami­ schen Filtern abgeschieden und durch den Kalküberschuß gegebenen­ falls mehrmals im Kreis gefahren werden, wodurch das Rauchgas praktisch chlorfrei erhalten wird.

Der gesamte Reinigungsvorgang dauert etwa 20 min. bis 5 h, vor­ zugsweise etwa 30 min. bis 2 h; eine Nachbehandlung der gereinig­ ten Gegenstände ist nicht erforderlich.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zur Behand­ lung von Gegenständen, die mit Dispersionen auf (Meth)acrylatba­ sis in Kontakt gekommen sind. Es handelt sich dabei insbesondere um Polymere, die aus Estern der (Meth)acrylsäure mit C₁-C₁₈-Alka­ nolen aufgebaut sind und weitere Monomere, wie α,β-ethylenisch un­ gesättigte C₃-C₆-Carbonsäuren, z B. (Meth)acrylsäure, (Meth)acryl­ nitril, (Meth)acrylamid und N-alkylierte Derivate davon, vinyl­ aromatische Verbindungen, z. B. Styrol, Olefine, z. B. Ethylen, Propylen, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylester etc., ein­ polymerisiert enthalten können.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch geeignet zur Behandlung von Gegenständen, die mit Dispersionen auf Basis von Styrol/Buta­ dien in Kontakt gekommen sind.

Besonders vorteilhaft kann das Verfahren zur Behandlung von Ge­ genständen verwendet werden, die mit sehr stark klebenden Poly­ merrückständen und/oder mit stark an Metall haftenden Polymerisa­ ten, wie solchen für den Korrosionsschutz, verschmutzt sind.

Das Verfahren kann überraschenderweise auch dann eingesetzt wer­ den, wenn die Polymerisate selbstvernetzungsfähig ausgerüstet sind und/oder bereits stark vorvernetzt sind.

Das Verfahren erlaubt die Reinigung von Gegenständen aller Art, insbesondere solchen, die schwer zugängliche Stellen aufweisen, wie Filterkörbe, Rohrleitungen, Eckstücke etc.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung, ohne sie jedoch darauf einzuschränken:

Ein zylindrischer Edelstahl-Filterkorbeinsatz (Größe 340 mm Durchmesser, 510 mm Höhe) mit runden Öffnungen (⌀ 15 mm) wird von der Innenseite mit einer Kunststoffbespannung versehen (125 µm Maschenweite). Durch den Filter werden 12 Tonnen einer wäßrigen selbstvernetzungsfähigen Reinacrylat-Polymerdispersion filtriert.

An der Filterkorbaußenseite bilden sich beim Durchströmen der Dispersion durch die Öffnungen des Filtereinsatzes Koagulatanbackungen. Nach dem Herausnehmen des Filtereinsatzes ist der größte Teil der Filterkorbaußenfläche mit Polymer belegt. Der noch feuchte, durch Dispersionsreste tropfend nasse Filtereinsatz wird ohne weitere Vorbehandlung in ein Metallgestell gelegt und dieses in den Wirbelschichtverbrennungsraum eingebracht.

Der Verbrennungsraum enthält eine Sandaufschüttung mit Sand ein­ heitlicher Korngröße (20 bis 30 µm). Der Sand wird durch einen Gasbrenner auf eine Betriebstemperatur von 450°C aufgeheizt. Nach Einbringen des Metallgestelles mit dem zu reinigenden Filterteil auf die Sandschüttung wird der Verbrennungsraum geschlossen und von unten eine Mischung aus Erdgas und Luft eingeblasen (ca. 17 m³/h), wodurch sich aus der Sandschüttung ein Wirbelbett bil­ det. Oberhalb des Wirbelbettes ist ein Gasbrenner angebracht, der das aufsteigende Gas-Luftgemisch, dem die Polymerpyrolysegase beigemischt sind, vollständig verbrennt. Überraschenderweise ver­ laufen Pyrolyse und Verbrennung ohne die zu erwartenden Probleme durch schlagartige Verdampfung oder durch Gasstöße. Nach 40 min Verweilzeit in dem Wirbelbett nimmt man das Metallgestell heraus und läßt es an der Luft abkühlen. Alle Polymerspuren sind rück­ standsfrei entfernt worden und der Metallfiltereinsatz weist überraschenderweise keine Beschädigung und keinen Metallabrieb auf.

Claims (7)

1. Verfahren zur thermischen Reinigung von Gegenständen, die mit Polymerdispersionen in Kontakt gekommen sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Gegenstände in einem Sand-Wirbelbett bei einer Temperatur behandelt, die ausreicht, um Verunreini­ gungen zu pyrolysieren und/oder zu verdampfen, die durch die Polymerdispersionen erzeugt worden sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wirbelbett bei einer Temperatur von etwa 400 bis 500°C betreibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wirbelbett durch ein beheiztes Luft/Erdgas-Gemisch erzeugt, das oberhalb der Bettoberfläche entzündet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die entstehenden Abgase einer ein- oder mehrstufigen Nachverbrennung unterzieht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wirbelbett mit Sand einer ein­ heitlichen Korngröße von etwa 10 bis 40 µm, insbesondere etwa 20 bis 30 µm erzeugt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Gegenständen um Filter­ körbe handelt.

7. Verwendung eines Sand-Wirbelbettes zur thermischen Reinigung von Gegenständen, die mit Polymerdispersionen in Kontakt ge­ kommen sind.