DE2337961C3

DE2337961C3 - Verfahren zur Ammoniakführung in Kopiergeräten

Info

Publication number: DE2337961C3
Application number: DE19732337961
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz 6208 Bad Schwalbach Degenhardt; Hermann Dipl.-Ing. Dr. 6231 Sulzbach Frank; Horst Hilgers; Gerhard 6206 Hahn Marx; Herbert Dipl.-Phys. Dr. 6204 Taunusstein Schroeter
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1973-07-26
Filing date: 1973-07-26
Publication date: 1979-07-19
Also published as: FR2238958A1; DE2337961A1; CA1019613A; HU172024B; JPS5045637A; NL7409612A; GB1473415A; FR2238958B1; IT1016972B; DE2337961B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ammoniakführung in Kopiergeräten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. bo

Bei den bekannten Kopiergeräten wird die aus dem Entwicklerteil entweichende ammoniakhaltige Luft abgesaugt und über Abluftleitungen von der Vorrichtung ins Freie geführt.

Da Ammoniak ein gesundheitsschädliches und selbst (>'> in geringen Konzentrationen unangenehm stechend riechendes Gas ist, bemüht man sich, die davon an die Umgebung abgegebenen Mengen so gering wie möglich zu halten. Dies ist auch im Hinblick auf die Reinhaltung der Umwelt zweckmäßig.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1522 867 ist eine Entwicklungskammer für Mikrofilme, insbesondere Filmfensterkarten bekannt, in der das Ammoniakgas unter Druck in einer volumenmäßig, sehr klein gehaltenen Entwicklungskammer (Höhe der Kammer 0,5 bis 1 mm) auf das zu entwickelnde Material einwirkt Das Ammoniakgas wird vor dem öffnen der Entwicklungskammer zur Entnahme des entwickelten Mikrofilms über ein Ventil in ein Gefäß geleitet, das mit einem Absorptionsmittel, z. B. Citronensäure, gefüllt ist Solche Absorber sind zur Entfernung des Ammoniaks in kleinen Abluftmengen, wie sie bei einer volumenmäßig so klein gehaltenen Entwicklungskammer auf te ten, möglich.

Das in der Abluft enthaltene Ammoniak kann entweder durch chemische Umsetzung, wie kataly tische Verbrennung, entfernt werden, durch Salzbildung, wie Absorption in Citronensäure, oder durch Absorption in Wasser. Das bei der Absorption entstehende Ammoniakwasser kann auch nicht ohne weiteres in die Kanalisation gegeben werden, sondern muß zuerst auf zugelassene Konzentrationen verdünnt werden.

Zum Stand der Technik gehört ferner ein Kopiergerät das nach dem Verfahren der eingangs genannten Gattung arbeitet (US-PS 35 24 397). Im einzelnen wird hier Entwicklungsgas aus einer Entwicklungskammer abgesaugt und zu dem Gasraum in einem geheizten Gefäß geleitet das teilweise mit Ammoniakwasser gefüllt ist Das aus der Entwicklungskammer abgesaugte Entwicklungsgas wird in dem Gefäß mit dem aus dem bevorrateten Ammoniakwasser freigesetzten Ammoniak und Wasser angereichert Das angereicherte Entwicklergas wird wieder in die Entwicklungskammer zurückgeleitet wobei es in der Rückleitung eine steuerbare Drosselstelle passiert Dieser Kreislaufprozeß wird so eingestellt daß die Ammoniakkonzentration in dem System auf einer Höhe gehalten wird, die sich mit dem Ammoniakgehalt des in dem Gefäß bevorrateten Ammoniakwassers in Gleichgewicht befindet — In diesem Kreislaufprozeß wird praktisch das gesamte abgesaugte Entwicklergas einschließlich der Luft wieder der Entwicklungskammer zugeleitet, und zwar zusätzlich angereichert mit Ammoniakgas und Wasserdampf. Infolge der mit der Anreicherung verbundenen Druck- und/oder Volumenvergrößerung des Entwicklergasstromes wird durch Einleitung des angereicherten Entwicklergasstromes der Druck in der Entwicklungskammer erhöht. Deswegen ist es unvermeidlich, daß aus der Entwicklungskammer unkontrolliert Entwicklergas durch Undichtigkeitsstellen, insbesondere durch die mit flexiblen Mitteln abgedeckten Eintritts- und Austrittsöffnungen für das Kopiermaterial austritt. Dieser unkontrollierte Entwicklergasaustritt kann zwar durch sorgfältige Dimensionierung des bekannten Apparats zur Ausübung des Verfahrens zur Ammoniakführung und verhältnismäßig umständliche Betätigung der Drosselstelle minimiert werden, er kann aber nicht für sämtliche Betriebszustände mit Sicherheit ausgeschlossen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zur Ammoniakführung zu schaffen, das bei unkritischer Dimensionierung in keinem Betriebszustand nennenswerte Mengen ammoniakhaltiges Entwicklungsgas aus Undichtigkeitsstellen, insbesondere den Eintritts- und Austrittsöffnungen der Entwicklungs-

kammer austreten läßt, so daß an diesen Stellen ohne Belastung der Umwelt auf Maßnahmen zur Beseitigung von Ammoniak verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Meikmalen des Anspruchs 1 gelöst Das Wesen dieser Erfindung besteht darin, daß in dem Kreisl%ufprozeß nicht praktisch das gesamte aus der Entwicklungskammer abgesaugte Entwicklergas, das zusätzlich mit Ammoniakgas und Wasserdampf angereichert ist, wieder in die Entwicklungskammer zurückgeführt wird, sondern daß nur das in dem abgesaugten Entwicklergas enthaltene Ammoniak allenfalls zusammen mit Wasserdampf, nicht aber die darin enthaltcnne Luft zurückgeführt wird, die als von dem Ammoniak befreite Abluft ohne Belastung der Umwelt ins Freie abgegeben werden kann. Das zurückgeführte Gasvolumen ist somit geringer als das abgesaugte Gasvolumen, so daß sich in der Entwicklungskammer bei allen Betriebszuständen und unkritischer Dimensionierung durch das Absaugen des Entwicklungsgases em Unterdruck einsteilen kann und das Entweichen nennenswerter Entwkklergasmengen durch die Undichtigkeitsstellen, insbesondere Eintrittsund Austrittsöffnungen für das Kopiermaterial in einfacher Weise vermieden wird. Das bedeutet zugleich, daß Kopiergeräte, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten, hinsichtlich Undichtigkeitsstellen der Entwicklungskammer verhältnismäßig wenig aufwendig konstruiert sein dürfen. Abgesehen davon kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das von dem Trägermittel in der Aufnahmestation aufgenommene Ammoniak ohne weiteres wieder annähernd vollständig in der Abgabestation freigesetzt werden, so daß einerseits das eingesetzte Ammoniak bestmöglich für den Entwicklungsprozeß ausgenutzt wird und andererseits ein annähernd ammoniakfreies Trägermittel regeneriert wird, das in die Umwelt entlassen werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird aber das in der Abgabestation regenerierte Trägermittel der Aufnahmestation zugeführt, d. h, auch das Trägermittel wird in einem Kreislauf kontinuierlich oder diskontinuierlich geführt Damit kann der Trägermitteleinsatz gering gehalten werden.

Für die Entwicklung von Diazotypiematerialien werden meistens Ammoniak/Wasserdampf-Gemische verwendet Man kann in diesem Fall vorteilhaft gleichzeitig mit dem Ammoniak auch den Wasserdampf in der Aufnahmestation aus dem abgesaugten Entwicklungsgas entfernen und in der Abgabestation wieder freisetzen und der Entwicklungskammer zuführen.

Da bei der Entwicklung Ammoniak verbraucht wird und außerdem Ammoniak und Wasser von den entwickelten Materialien aufgenommen und aus dem Entwicklerteil herausgetragen werden, müssen diese Verluste wieder ausgeglichen werden und dem Kreislauf von außen Ammoniak und gegebenenfalls Wasser neu zugeführt werden. Dadurch wird in dem Entwicklerteil eine für die optimale Entwicklung nötige Konzentration an Ammoniak und Wasserdampf aufrechterhalten.

In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Trägermittel ein Absorptionsmittel verwendet Dies kann vorzugsweise Wasser sein. Dem Wasser können die Absorption fördernde Stoffe, wie Lithiumchlorid, Ammoniumnitrat usw. zugesetzt werden.

Die Aufnahmestation für das Ammoniak besteht in diesem Fall aus mindestens einem Absorptionsgefäß.

Vorzugsweise verwendet man eine Füllkörper- oder Bodenkolonne zur Absorption, in der das ammoniakhaltige Entwicklergas und das Absorptionsmittel im Gegenstrom zueinander geführt werden. Aus dem in der Aufnahmestation entstandenen Ammoniakwasser wird das Ammoniak in einer Abgabestation, in diesem Fall z.B. ein Verdampfer, wieder freigesetzt und dem Entwicklerteil zugeführt Dabei wird auch gleichzeitig der für die Entwicklung von Diazotypiematerialien

ίο nötige Wasserdampf freigesetzt Für diesen Zweck geeignete Verdampfer sind z. B. Verdampfer, die nach dem Prinzip der Rektifikation arbeiten. Sie bestehen aus einer Destillierblase und einer Rektifikationskolonne, an deren Kopf das Ammoniakwasser zugegeben wird. Aus

is dem Ammoniakwasser wird das Entwicklungsgas freigesetzt Wenn es die Rektifikationskolonne durchlaufen hat, verläßt es über einen Ausgang an der Destillierblase den Verdampfer als Restwasser, das nur noch geringste Mengen an Ammoniak enthält Das am

Kolonnenkopf zugegebene Ammoniakwasser, das aus

der Absorptionskolonne stammt, kann durch frisches

Ammoniakwasser ergänzt werden, um die bei der Entwicklung entstandenen Verluste auszugleichen. Sind, wie oben erwähnt, dem Wasser Salze zugesetzt

worden, um die Absorption zu fördern, so kann man das den Verdampfer verlassende Restwasser einem zweiten

Verdampfer zuführen, um die Salze zurückzugewinnen. In einer anderen Variante des Verfahrens wird als Trägermittel ein Absorptionsmittel verwendet Die

Aufnahmestation besteht dann aus einem oder mehreren Adsorptionsgefäßen, die mit einem Adsorptionsmittel gefüllt sind, durch das abgesaugtes Entwicklungsgas geleitet wird und das in ihm enthalten«- Ammoniak adsorbiert wird.

Als Adsorptionsmittel kommen Molekularsiebe, z. B. Metall-Aluminiumsilikate, in Frage. Insbesondere sind Natrium-Aluminiumsilikate vom Typ 3A und 4A (Porengröße 3 und 4 Λ) geeignet Um bei Verwendung eines Molekularsiebes mit Porengrößen, die auch für die Adsorption von Wassermolekülen geeignet sind, zu vermeiden, daß die Poren mit Wassermolekülen besetzt werden, schaltet man in der Aufnahmestation vor das Molekularsieb vorzugsweise ein mit aktivem Kieselsäuregel gefülltes Adsorptionsgefäß, um den größten Teil des Wassers aus dem abgesaugten Entwicklungsgas zu entfernen, bevor dieses das Molekularsieb in der Aufnahmestation durchströmt

Das in der Aufnahmestation mit Ammoniak gesättigte Molekularsieb wird zur Regeneration des Moleku-

Ή) larsiebs, d.h. zur Freisetzung des Ammoniaks in der Abgabestation erwärmt Das freigesetzte Ammoniak wird dem Entwicklerteil zugeführt Ebenso kann aus dem Kieselsäuregel das Wasser in der Abgabestation wieder freigesetzt werden. Zum Ausgleich der Entwicklergasverluste können auch in diesem Fall dem Kreislauf Ammoniak und Wasser neu zugeführt werden.

Im Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Rückführung des Trägermittels kann man, wenn man das Ammoniak durch Absorption in Wasser aus dem

bo abgesaugten Entwicklergas entfernt und das dabei entstandene Ammoniakwasser in der Abgabestation in einem nach der stetigen Rektifikation arbeitenden Verdampfer wieder aus dem Wasser freisetzt das dabei anfallende, nur noch geringste Mengen an Ammoniak

h> enthaltende Restwasser des Verdampfers der Aufnahmestation zur Absorption wieder zuleiten. Bedeutender als bei Wasser ist die Rückführung bei Verwendung eines Molekularsiebes als Trägermittel für das Ammo-

niak, da Molekularsiebe relativ teuer sind.

Bei der Absorption in Wasser kann die Rückführung kontinuierlich erfolgen, wenn man als Verdampfer eine Rektifikationskolonne und als Absorptionsgefäß eine im Gegenstrom arbeitende Absorptionskolonne einsetzt In diesem Fall kann das am Boden der Rektifikationskolonne stetig abfließende, fast ammoniakfreie Restwasser zum Absorptionskolonnenkopf geleitet werden. In der Absorptionskolonne wird das Restwasser im Gegenstrom zum abgesaugten Entwicklungsgas geführt, wobei es das in dem Entwicklungsgas enthaltene Ammoniak absorbiert

Bei der Adsorption mit Molekularsieben arbeitet man vorzugsweise diskontinuierlich. Eine oder mehrere als Aufnahmestation dienende Adsorptionssäulen werden nach ihrer Sättigung als Abgabestation, und eine oder mehrere nicht mit Ammoniak gesättigte Adsorptionssäulen als Aufnahmestation geschaltet

Die durch Passieren des Entwicklungsgases durch die Aufnahmestation gebildete Abluft wird einer zweiten Aufnahmestation zugeführt, wenn es darauf ankommt, kleine, in der Abluft verbliebene Ammoniakreste zu beseitigen. Das bei dieser Feinreinigung aufgenommene Ammoniak kann ebenfalls dem Kreislauf wieder zugeführt werden. Zur Feinreinigung der Abluft kann man jedoch auch eine Zitronensäurelösung verwenden, so daß die von ihr absorbierten Ammoniakreste dem Kreislauf nicht mehr zugeführt werden.

Die Aufnahmestation kann in einer anderen Variante des Verfahrens aus einer oder mehreren Kühlfallen bestehen, in denen das in dem abgesaugten Entwicklungsgas enthaltene Wasser und Ammoniak ausgefroren werden. In der Abgabestation werden Wasser und Ammoniak wieder verdampft und dem Entwicklerteil zur Entwicklung von Diazotypiematerialien zugeführt

Fig.1 zeigt eine schematische Darstellung des Ammoniak- und Trägermittelkreislaufes, und

Fig.2 zeigt eine schematische Darstellung einer speziellen Ausführungsform.

Aus der Entwicklungskammer 1 wird das aus Luft, Wasser und Ammoniak bestehende Entwicklungsgas abgesaugt, um ein Austreten des Entwicklungsgases durch die Ein- und Ausgabeöffnungen für das zu entwickelnde Diazotypiematerial zu verhindern. Dabei wird auch Luft durch diese Offnungen von außen angesaugt (Pfeil 2). Das aus der Entwicklungskammer 1 abgesaugte Entwicklungsgas wird der Aufnahmestation 3 zugeführt (Pfeil 4). Wie bereits oben erwähnt kann die Aufnahmestation 3 aus einer oder mehreren Kühlfallen, Absorptions- oder Adsorptionsgefäßen bestehen. Die die Aufnahmestation 3 verlassende Abluft (Pfeil 5) kann noch einer Feinreinigungsstation 6 zugeführt werden, um noch geringste Mengen Ammoniak aus der Abluft zu entfernen. Die Abluft verläßt anschließend die Vorrichtung (Pfeil T). Die Feinreinigungsstation 6 enthält in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ein Trägermittel, z.B. Citronensäure, das nicht in den Kreislauf zurückgeführt wird.

Das in der Aufnahmestation ausgefrorene, adsorbierte oder absorbierte Ammoniak wird in die Abgabesta- tion 8 überführt (Pfeil 9) und dort durch Erwärmen wieder freigesetzt Im Fall des ausgefrorenen Ammoniaks — mit dem Ammoniak wurde gleichzeitig auch Wasser aus dem Entwicklungsgas ausgefroren — bleibt nach der Verdampfung des Ammoniak/Wasser-Gemisches kein Trägermittel zurück. Wird das Ammoniak in der Aufnahmestation 3 adsorbiert oder absorbiert, so bleibt nach der Freisetzung des Ammoniaks in der Abgabestation 8 ein Trägermittel übrig, das in die Aufnahmestation 3 zurückgeführt werden kann (Pfeil 10). Bei Verwendung eines Adsorptionsmittels als Trägermittel wird das mit Ammoniak beladene Adsorptionsmittel zur Freisetzung des Ammoniaks erwärmt Auf die Verwendung von Wasser als Absorptionsmittel wird weiter unten genauer eingegangen.
Um die Verluste an Entwicklungen in der Entwick-ο lungskammer 1 auszugleichen, wird der Abgabestation 8 von außen Ammoniakwasser zugeführt (Pfeil 11). Das in der Abgabestation 8 freigesetzte Ammoniak/Wasserdampfgemisch wird der Entwicklungskammer 1 erneut zugeführt (Pfeil 12) Überschüssiges Restwasser, dessen

r> Entstehung weiter unten erklärt wird, wird aus dem Kreislauf abgeführt (Pfeil 14).

In F i g. 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der als Trägermittel Wasser verwendet wird, dem die Absorption fördernde Salze zugesetzt sind. Als Aufnahmesta-

2(i tion 3 wird in diesem Fall vorzugsweise eine Absorptionssäule verwendet, der die aus der Entwicklungskammer 1 kommende Abluft von unten zugeführt wird, während das die Salze enthaltende Wasser von oben im Gegenstrom zur Abluft geführt wird. Am

2> Boden der Absorptionssäule wird das mit Ammoniak angereicherte Wasser kontinuierlich der Abgabestation 8 zugeführt

Als Abgabestation wird eine Rektifikationssäule verwendet, wie bereits weiter oben ausgeführt wurde. In

;■; der Rektifikationssäule werden Ammoniak und Wasser durch Verdampfen wieder freigesetzt und erneut der Entwicklungskammer 1 zugeführt Das nur noch geringste Mengen an Ammoniak enthaltende, aus der Rektifikationssäule fließende Restwasser mit den die

;~. Absorption fördernden Salzen wird der Aufnahmestation 3 wieder zugeführt

Entwicklergasverluste in der Entwicklungskammer 1 werden durch dem Kreislauf neu zugeführtes Ammoniakwasser ausgeglichen (Pfeil 11). Das dem Kreislauf

χι. zugeführte Ammoniakwasser hat meist eine andere Zusammensetzung (25% Ammoniak, 75% Wasser) als die in der Entwicklungskammer 1 gewünschte optimale Entwicklergaszusammensetzung, die höherprozentig an Ammoniak sein solL Diese optimale Ammoniak-

r> gas/Wasserdampf-Zusammensetzung kann man über eine entsprechende Temperatureinstellung in der Rektifikationssäule erreichen. Da, wie oben ausgeführt wurde, die Verluste an Entwicklergas durch Neuzuführung von Ammoniakwasser ausgeglichen werden, das

ή> mehr Wasser enthält als für die Entwicklung benötigt wird, wird das dadurch mit der Zeit entstehende überschüssige Restwasser, das nicht zur Absorption in der Aufnahmestation 3 benötigt wird, dem Kreislauf entzogen. Um die in ihm enthaltenen Salze in Kreislauf

ν-, zu erhalten, wird das überschüssige Restwasser, bevor es die Vorrichtung verläßt (Pfeil 14) in einen Verdampfer 13 zur Rückgewinnung der Salze für den Kreislauf geleitet Das Wasser verläßt als Wasserdampf den Kreislauf (Pfeil 14) und kann zusammen mit der

ho Abluft (Pfeil T) das Kopiergerät verlassen. Die Salze können auch auf andere Weise, z. B. durch Reversosmose von dem überschüssigen, den Kreislauf verlassenden Restwasser g werden. Die in der Station 13 abgetrennten Salze werden der Aufnahmestation 3

t» wieder zugeführt (Pfeil 15).

In der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform wird als Feinreinigungsstation 6 ebenfalls eine Absorptionssäule verwendet, in der die letzten Ammoniakreste in Wasser

absorbiert werden, das ebenfalls Salze enthält, die die Absorption fördern. Das dabei entstehende Ammoniakwasser wird der Abgabesutioii 8 zugeführt (Pfeil 16), von wo es nach der Ammoniakfreisetzung wieder der Feinreinigungsstation 6 zugeführt wird (Pfeil 17).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ammoniakführung in Kopiergeräten, bei dem mit Luft vermengtes, Ammoniak enthaltendes Entwicklungsgas aus einer Entwicklungskammer abgesaugt und bei dem der Entwicklungskammer aus einer Abgabestation gleichzeitig sowohl von außerhalb des Kopiergerätes in die Abgabestation zusammen mit einem Trägermittel eingeführtes und durch einen physikalischen Vorgang, insbesondere Wärmezufuhr, von dem Trägermittel freigesetzten Ammoniak als auch in dem abgesaugten Entwicklungsgas enthaltenes Ammoniak zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das abgesaugte Entwicklungsgas einer von der Abgabestation (8) getrennten Aufnahmestation (3) zugeführt wird, daß in der Aufnahmestation in dem Entwicklungsgas enthaltenes Ammoniak durch einen physikalischen Vorgang von einem Trägermittel aufgenommen wird, daß die im Entwicklungsgas enthaltene Luft nach außen als Abluft abgeführt wird und daß das ammoniakhaltige Trägermittel von der Aufnahme- zur Abgabestation gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das in der Abgabestation regenerierte Trägermittel der Aufnahmestation zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß in der Aufnahmestation zusammen mit dem Ammoniak der Wasserdampf aus dem Entwicklungsgas entfernt, in der Abgabestation freigesetzt und der Entwicklungskammer wieder zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß als Trägermittel ein Absorptionsmittel verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß als Trägermittel ein Adsorptionsmittel verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das als Trägermittel ein Molekularsieb verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak in der Aufnahmestation aus dem Entwicklungsgas ausgefroren wird und in der Abgabestation wieder verdampft wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Passieren des Entwicklungsgases durch die Aufnahmestation gebildete Abluft noch einer zweiten Aufnahmestation zur Feinreinigung zugeführt wird.