DE2659485B1 - Verfahren zur Ammoniakfuehrung in einer Entwicklungseinrichtung zur Entwicklung von Diazokopiermaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ammoniakführung in einer Entwicklungseinrichtung zur Entwicklung von Diazokopiermaterial nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Dieses Verfahren basiert auf dem bekannten allgemeineren Verfahren zur Ammoniakführung in Kopiergeräten (P 23 37 961.5-51), bei dem die Ammoniak

so beladene Absaugluft aus dem Entwicklerteil in ein Ammoniak aufnehmendes Trägermittel in einer Aufnahmestation geleitet wird, wobei das Ammoniak durch einen physikalischen Vorgang, insbesondere Absorption, von dem Trägermittel aufgenommen wird. Die nächste Verfahrensstufe besteht darin, daß das ammoniakhaltige Trägermittel aus der Aufnahmestation einer getrennten Abgabestation zugeführt wird, in der das Ammoniak bei einer anderen physikalischen Bedingung als in der Aufnahmestation, insbesondere unter Wärmezufuhr, aus dem Trägermittel unter Regeneration des Trägermittels freigesetzt wird. Das so gewonnene Ammoniak wird wieder dem Entwicklerteil zugeführt In diesem Zusammenhang ist es im einzelnen bekannt, als Trägermittel das Absorptionsmittel Wasser zu verwenden. Die Aufnahmestation für das Ammoniak besteht in diesem Fall aus wenigstens einem Absorptionsgefäß. Vorzugsweise verwendet man eine Füllkörper- oder Bodenkolonne, in der die ammoniakhaltige

ORIGINAL- »nöFECTED

Absaugluft und das absorbierende Wasser im Gegenstrom zueinander geführt werden. Aus dem in der Aufnahmestation entstandenen Ammoniakwasser mit niedriger Ammoniakkonzentration wird das Ammoniak in einem als Abgabestation dienenden Verdampfer ausgetrieben und dem Entwicklerteil zugeführt. Der Verdampfer ist eine Rektifikationskolonne mit einem beheizten Sumpfgefäß. Im Sumpfgefäß wird annähernd ammoniakfreies Restwasser verdampft, und dieser Dampf durchströmt die Rektifikation im Gegenstrom zum herabfließenden Ammoniakwasser aus der Aufnahmestation. Aufgrund von Stoffaustauschvorgängen bei der Verdampfung und Kondensation in der Rektifikationssäule erfolgt ein kontinuierliches Austreiben des Ammoniaks aus dem eingespeisten Ammoniakwasser. Das dabei anfallende, praktisch ammoniakfreie Restwasser sammelt sich im Sumpfgefäß, wobei der überschüssige, d. h. zur Aufrechterhaltung des Rektifikationsprozesses nicht benötigte Anteil des Restwassers wieder als Trägermittel zur Absorption dem Absorptionsgefäß zugeführt wird. Das ausgetriebene Ammoniak wird über den Kopf der Rektifikationskolonne als ein Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisch mit verhältnismäßig großem Ammoniakgehalt wieder in den Entwicklerteil eingeführt Der Ammoniakgehalt, d.h. die Konzentrationsverhältnisse des Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisches werden durch die Kopftemperatur der Rektifikationskolonne festgelegt.

Obwohl das Ammoniak nach dem oben angegebenen Verfahren im Kreislauf geführt ist, muß in diesem Kreislauf frisches Ammoniak ergänzt werden, da durch die Entwicklung des Diazokopiermaterials Ammoniakgas chemisch umgesetzt wird und mit dem den Entwicklerteil verlassenden Diazokopiermaterial ferner absorbiertes Entwicklermedium ausgetragen wird, das somit dem Kreislauf zur Rückgewinnung nicht mehr zur Verfügung steht Um die bei der Entwicklung entstandenen Verluste von Entwicklergas auszugleichen, ist es bekannt das am Kolonnenkopf der Rektifikationskolonne zugegebene Ammoniakwasser, das aus dem Absorptionsgefäß stammt, durch frisches Ammoniakwasser zu ergänzen. Somit werden frisches Ammoniakwasser relativ hoher Konzentration und das aus dem Absorptionsgefäß stammende Ammoniakwasser relativ niedriger Konzentration der Rektifikationskolonne zur Erzeugung von Entwicklergas zugeführt.

Die Erzeugung der gesamten in dem Entwicklerteil benötigten Entwicklergasmenge ist insofern problematisch, als bei jeder möglichen Vorgeschichte des Ammoniakrückgewinnungskreislaufs die Entwicklungskammer zur Entwicklung maximaler Bahnlängen des Diazokopiermaterials optimal bereit sein soll. Andererseits soll der Ammoniakrückgewinnungskreislauf nicht durch unnötig große Ammoniakmengen belastet werden.

Außerdem wird die Rektifikationskolonne ständig unterschiedlichen Belastungen seitens der Menge und der Ammoniakkonzentration ausgesetzt, wodurch ein stationärer Zustand in der Rektifikationskolonne kaum erreicht wird.

Es ist denkbar, durch geeignete Regelungen optimale Bedingungen für den Entwickler und die Rektifikationssäule zu schaffen. So ist es möglich, die Konzentrationsverhältnisse, insbesondere die von Ammoniakgas, in der Entwicklungskammer zu messen und als Istwertsignal in einen Regler einzugeben, über welchen die Menge und die Konzentration des freizusetzenden Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisches gesteuert wird, wobei diese wieder eine Funktion des im Kreislauf geführten Ammoniaks und des zuzuführenden frischen Ammoniakwassers sind. Um die jeweils benötigten Mengen und Konzentrationsverhältnisse mit der Rektifikationskolonne aber zu erreichen, sind außerdem noch Regelungen notwendig, um entsprechende Kopftemperaturen im Kolonnenkopf und Rücklaufverhältnisse in der Kolonne zu erreichen. Durch die Abhängigkeit der einzelnen Regelfunktionen untereinander sind solche

ίο Regelungen aufwendig, unter Umständen nur mit einem Prozeßrechner zu bewältigen und können zu Störungen Anlaß geben, da die Einstellung solcher Systeme schwierig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so auszugestalten, daß ohne eine solche Regelung, die von dem Ammoniakgehalt in dem Entwicklungsteil ausgeht in dem Entwicklungsteil die in jedem Betriebsfall benötigte Menge Entwicklermedium vorhanden ist und ergänzt wird, und zwar unabhängig von der Vorgeschichte des Kreislaufs zur Ammoniakrückgewinnung. Trotzdem soll der Kreislauf möglichst nicht durch große Ammoniakmengen belastet werden. Das Verfahren soll möglichst betriebssicher sein und mit relativ geringem gerätetechnischem Aufwand sowie mit einem möglichst geringen Energieverbrauch realisiert werden können.

Diese Aufgabe ist durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst worden.

Das Wesen dieser Erfindung besteht darin, daß das aus der Rektifikationskolonne gewonnene Ammoniak-Wasserdampf-Gemisch nicht direkt in die Entwicklungskammer eingespeist wird, sondern daß dieses Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisch zunächst kondensiert wird und aus diesem Kondensat wieder das Entwicklermedium erzeugt wird. Hierzu wird dem Verdampfer zur Erzeugung des zur Entwicklung benutzten Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisches Ammoniakwasser, das teilweise als Kondensat gebildet ist und zum Teil mit frischem Ammoniakwasser ergänzt ist, in konstantem Durchfluß zugeführt Der Durchfluß des Ammoniak-Wasser-Gemisches wird dabei so eingestellt, daß er allein zur Erzeugung der zur Entwicklung der maximal pro Zeiteinheit durch die Entwicklungskammer transportierten Diazokopiermaterialfläche ausreicht Wenn kleinere Diazokopiermaterialflächen pro Zeiteinheit durch die Entwicklungskammer transportiert werden oder im Leerlauf, braucht nur die Differenz der wie erwähnt bemessenen, eingespeisten

so Ammoniak-Wasser-Gemischmenge und des umgesetzten Entwicklermediums, nämlich das aus der Entwicklungskammer verdrängte Entwicklermedium in dem Kreislauf aufbereitet werden. Die der Entwicklungskammer zugeführte Ammoniak-Wasser-Gemischmenge ist somit unabhängig von den zeitlich schwankenden Stoffmengen in den einzelnen Verfahrensstufen. Die Erfindung hat die besonders vorteilhafte Wirkung, daß in dem Kreislauf maximal die zur Entwicklung der größten Diazokopiermaterialfläche pro Zeiteinheit benötigte Ammoniakmenge zugeführt wird, nämlich in einer längeren Leerlaufperiode. Dies hat zur Folge, daß der apparative Aufwand in den einzelnen Verfahrensstufen im Vergleich zu dem bekannten Verfahren gering ist: Wenn dem Absorptionsgefäß der gleiche Wasser-

b") durchfluß als Absorptionsmittel wie nach dem bekannten Verfahren zugeführt wird, kann die als Absorptionsgefäß verwendete Absorptionskolonne vergleichsweise kürzer ausgebildet sein, da die in die Absorptionskolon-

ne eingespeiste Absaugluft maximal eine geringere Ammoniakkonzentration aufweist. — Der apparative Aufwand kann andererseits dadurch herabgesetzt werden, daß zwar die Länge der Absorptionskolonne beibehalten wird, daß jedoch nach der Erfindung ein geringerer Durchfluß des Absorptionsmittels Wasser genügt Daraus resultiert ein geringerer Kühlleistungsbedarf für das eingesetzte Wasser und ein geringerer Durchmesser der Absorptionskolonne bei gleicher thermischer Belastung. Aus dem gleichen Grund kann im letztgenannten Fall die Rektifikationskolonne des Verdampfers einen geringeren Durchmesser aufweisen und mit einer kleineren Wasserdampfmenge gespeist werden, so daß dem Verdampfer nur weniger Heizleistung zugeführt werden muß.

In zweckmäßiger Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das in dem ersten Verdampfer nach Abtrennung des gasförmigen Ammoniaks aus dem Ammoniakwasser niedriger Konzentration entstehende Restwasser zur Erzeugung des Dampfstroms erhitzt wird, wird ein dosierter Durchfluß des Restwassers abgekühlt und in das Absorptionsgefäß zurückgeleitet. — Hiernach wird also nicht nur die der Entwicklungskammer zugeführte Ammoniakmenge konstant gehalten, sondern auch der Durchfluß des Absorptionsmittels Wasser wird auf einem gleichbleibenden Wert gehalten, der eine günstige Ausnutzung und Dimensionierung des Kühlmittelkreislaufs zur Kühlung des Wassers vor dessen Einspeisung in das Innere des Absorptionsgefäßes ermöglicht.

Dieses Verfahren wird zweckmäßig mit einer Entwicklungseinrichtung zur Entwicklung von Diazokopiermaterial in einer Entwicklungskammer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 ausgeführt. Die erfindungsgemäße Gestaltung dieser Entwicklungseinrichtung besteht darin, daß an den Ausgang des zweiten Verdampfers für das gas- bzw. dampfförmige Ammoniak-Wassergemisch ein Kondensator angeschlossen ist, dessen Ammoniakwasser relativ hoher Konzentration führender Ausgang an den Vorratsbehälter für Ammoniakwasser angeschlossen ist und daß von dem Ausgang des Vorratsbehälters eine Leitung mit einer Drosselstelle zu dem ersten Verdampfer geführt ist, der mit der Entwicklungskammer in Verbindung steht.

Diese Entwicklungseinrichtung zeichnet sich durch einen vergleichsweise geringen apparativen Aufwand für die Kreislaufführung des Ammoniaks aus. Sie kann verhältnismäßig kompakt aufgebaut werden. Außerdem hat sie nur einen vergleichsweise geringen Energiebedarf.

Im einzelnen ist die Entwicklungskammer mit einer an ihrer Eingabeseite und Ausgabeseite angeordneten Vorkammer ausgestattet, in die das Entwicklermedium aus der Entwicklungskammer verdrängt wird. Zu den Vorkammern gehören als weitere Teile der Saugeinrichtung eine Leitung für die Absaugluft, welche die Absaugkammern mit einer Kühleinrichtung verbindet, die wiederum an das Innere des Absorptionsgefäßes angeschlossen ist. Ferner umfaßt die Saugeinrichtung eine Pumpe für die Absaugluft, die zweckmäßig mit dem Abluftausgang des Absorptionsgefäßes verbunden ist, da sie derart mit geringstmöglichen Ammoniakmengen in Berührung kommt. Als Absorptionsgefäß wird zweckmäßig eine Absorptionskolonne verwendet, in deren Innern Füllkörper aufgeschüttet sind. Der — zweite — Verdampfer besteht zweckmäßig aus einer Rektifikationskolonne, an dessen Fuß ein beheiztes Sumpfgefäß angeschlossen ist. Die Rektifikationskolonne ist ebenfalls mit Füllkörpern gefüllt An dem Kopf der Rektifikationskolonne sind die Eingänge für das Ammoniakwasser niedriger Konzentration und gegebenenfalls für das in der Entwicklungskammer sich ansammelnde Kondensat eingelassen. Ferner ist an den Kopf der Rektifikationskolonne ein Ausgang für gas- bzw. dampfförmiges Ammoniakwasser-Gemisch vorgesehen. In dem mit einer elektrischen Heizwicklung versehenen Sumpfgefäß ist ein Ausgang für weitgehend

ίο ammoniakfreies Restwasser eingelassen, der zweckmäßig als Siphon zur Vermeidung von Wasserdampfaustritt ausgebildet ist Der Vorratsbehälter für das Ammoniakwasser, aus dem das Entwicklermedium gewonnen wird, steht einerseits über den Kondensator mit dem Kopf der Entwicklungskammer in Verbindung. Andererseits ist der Vorratsbehälter zur zusätzlichen Zugabe frischen Ammoniakwassers zugängig. Das Volumen des Vorratsbehälters wird so gemessen, daß die von außen zugebbare frische Ammoniakwassermenge für einen vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise einem Arbeitstag, ausreicht In vorteilhafter Weise kann das Vorratsgefäß mit einem einfachen Niveaugrenzwertgeber ausgerüstet sein, der über ein Steuergerät mit einem Steuerventil oder einer Pumpe zur Zuförderung frischen Ammoniakwassers verbunden ist, wenn der Ammoniakwasserpegel in dem Vorratsgefäß unter einen Mindestwert absinkt — Die Drosselstelle am Ausgang des Vorratsbehälters, die zum ersten Verdampfer führt, kann durch die Dimensionierung der Leitung zu dem ersten Verdampfer gegeben sein, wird aber vorteilhaft durch ein einstellbares Dosierventil verwirklicht — Als erster Verdampfer kann sowohl ein innerhalb der Entwicklungskammer angeordneter Verdampfer als auch ein externer Verdampfer dienen, von dem eine Leitung zur Zuführung des erzeugten Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisches in die Entwicklungskammer führt

Die Drosselstelle ist vorzugsweise so dimensioniert, daß der der Entwicklungskammer zugeführte Ammoniakwassergemischdurchfluß konstant und gleich der maximalen Austragsrate (Menge pro Zeiteinheit) des Entwicklermediums durch das Diazokopiermaterial zuzüglich der Verdrängungsverluste der Entwicklungskammer ist. — In diesem Fall ist sichergestellt daß auch die maximalen Diazokopiermaterialflächen, die durch die Entwicklungskammer transportiert werden, gut ausentwickelt werden, daß aber andererseits die Ammoniakbelastung des Kreislaufs möglichst niedrige Spitzenwerte hat. Dabei wird vorausgesetzt, daß die gesamte der Entwicklungskammer pro Zeiteinheit konstant zugeführte Ammoniakwassermenge in gas- bzw. dampfförmiger Phase mit der Saugeinrichtung absaugbar ist.

Ferner ist die Entwicklungseinrichtung nach der Erfindung mit mindestens einem ersten Kühlmittelkreislauf, der zur Kühlung des dem Absorptionsgefäß zugeführten Restwassers dient und der an einem Mantelraum des Absorptionsgefäßes angeschlossen ist, so ausgestaltet daß mit dem ersten Kühlmittelkreislauf

M) ein zweiter Kühlmittelkreislauf, in dem der Kondensator eingeschaltet ist verbunden ist und ein Kälteerzeuger in einem dem ersten und dem zweiten Kühlmittelkreislauf gemeinsamen Zweig angeordnet ist — Damit wird der Aufwand zur Kühlung im Kopiergerät mit der

os Einrichtung zur Ammoniakführung im Kreislauf besonders gering, daß das gleiche Kühlaggregat sowohl zur Kühlung des Absorptionsgefäßes und des ihm zugegebenen Wassers als auch zur Kühlung des Kondensators

herangezogen wird. Die Verteilung der Kühlmittelströme kann dabei zweckmäßig durch je ein Ventil in den beiden Zweigen für die genannten Zwecke von einer Verzweigungsstelle dienen.

Die Entwicklungseinrichtung mit einer Rektifikationskolonne mit Füllkörpern und einem am Boden der Rektifikationskolonne angeordneten Sumpfgefäß mit einer Heizeinrichtung, die mit einem im Kopf der Rektifikationskolonne angeordneten Thermostaten in Verbindung steht, ist zweckmäßig so dimensioniert, daß die Einstellung des Sollwerts des Thermostaten auf eine Temperatur zwischen 85 und 95° C vorgenommen ist. Damit erreicht das aus der Rektifikationskolonne strömende Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisch, das in dem Kondensator zu Ammoniak-Wasser kondensiert wird, annähernd die Ammoniakkonzentration wie das üblicherweise verwendete frische Ammoniakwasser, das 25-Gew.% Ammoniak enthält

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit drei Figuren erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Ammoniak- und Trägermittelkreislaufs,

Fig.2 eine Entwicklungsvorrichtung zur Entwicklung von Diazokopiermaterial mit den Mitteln zur Führung des Ammoniak- und Trägermittels im Kreislauf in einer teilweise geschnittenen Darstellung und

F i g. 3 ein Diagramm, das den Verlauf des Durchflusses des in die Entwicklungskammer der Entwicklungsvorrichtung eingespeisten Ammoniak-Wasser-Gemisches im Vergleich zu dem nach dem Stand der Technik zu erwartenden Verlauf des Durchflusses veranschaulicht

In F i g. 1 gelangt durch die Ein- und Ausgabeöffnungen der Entwicklungskammer 1 Entwicklergas in die den öffnungen benachbarten Vorkammern la, die ein Austreten des Entwicklergases in die Umgebung verhindern. Hierzu wird aus den Vorkammern la, durch deren Öffnungen von außen Luft in Richtung des Pfeils 2 angesaugt wird, Absaugluft 3 in ein Absorptionsgefäß 4 geführt Die Absaugluft enthält ammoniakgas- und wasserdampfhaltiges Entwicklergasmedium und von außen angesaugte Luft Das Absorptionsgefäß kann aus einer einzigen, mit Füllkörpern gefüllten Absorptionskolonne oder aus mehreren hintereinandergeschalteten Absorptionskolonnen bestehen. Die das Absorptionsgefaß verlassende Abluft 5 wird erforderlichenfalls noch einer Nachreinigungsstation 6 zugeführt, die beispielsweise aus einem eine wäßrige Zitronensäurelösung enthaltenden Gefäß zur chemischen Bindung der in der Abluft noch enthaltenen geringfügigen Ammoniakmengen besteht Die gereinigte Abluft verläßt schließlich die Nachreinigungseinrichtung (Pfeil 7).

Das in dem Absorptionsgef äß 4 in Wasser absorbierte Ammoniak wird als Ammoniakwasser mit verhältnismäßig niedriger Konzentration in den zweiten Verdämpfer in Richtung des Pfeils 9 überführt Dieser Verdampfer besteht zweckmäßig aus einer mit Füllkörpern gefüllten Rektifikationskolonne mit einem am Boden angeordneten, beheizten Sumpfgefäß. Von dem in dem Verdampfer eingespeisten Ammoniakwasser mit niedriger Konzentration wird das Ammoniak abgetrennt, das als Ammoniakgas zusammen mit Wasserdampf den Verdampfer in Richtung des Pfeils 10 verläßt. Außerdem verläßt den zweiten Verdampfer weitgehend von Ammoniak befreites und deswegen wieder gut Ammoniak aufnahmefähiges Restwasser in Richtung des Pfeils 11 zu einem Kühler 12, über den es wieder in das Absorptionsgefäß 4 zurückgeführt wird. Das überschüssige Restwasser, das ebenso wie das in Richtung des Pfeils 11 fließende Restwasser nur noch eine sehr geringe Ammoniakkonzentration aufweist wird in Richtung des Pfeils 13 in die Umgebung entlassen.

Das in Richtung des Pfeils 10 strömende Ammoniakwasserdampfgemisch wird in einem Kondensator vollständig kondensiert und gelangt als Ammoniakwasser mit relativ hohem Ammoniakgehalt in ein Ammoniakwasservorratsgefäß 15. In das Ammoniakwasservorratsgefäß kann ferner frisches Ammoniakwasser eingegeben werden, was mit dem Pfeil 16 angedeutet ist Aus dem Ammoniakwasservorratsgefäß fließt in gleichmäßig dosierter Durchflußmenge über die Drosselstelle 17 Ammoniakwasser in das Innere der Entwicklungskammer 1, in der sich der erste Verdampfer befindet, so daß aus dem einfließenden Ammoniakwasser gas- bzw. dampfförmiges Entwicklermedium einer vorgegebenen Menge und einer vorgegebenen Ammoniakkonzentration erzeugt wird. Durch die Dimensionierung der Drosselstelle wird der Entwicklungskammer in diesem Fall so viel Ammoniakwasser der gewünschten Konzentration zugeführt, daß bei dem maximal möglichen Austrag an Entwicklermedium durch durchlaufendes Diazokopiermaterial durch die Entwicklungskammer einschließlich Verdrängungsverlusten die erforderliche Entwicklungsgaskonzentration aufrecht erhalten wird. Die Ammoniakkonzentration des der Entwicklungskammer über die Drosselstelle 17 zugeführten Ammoniakwassers ist weitgehend konstant da in dem Vorratsgefäß 15 das frische Ammoniakwasser mit dem rückgewonnenen Ammoniakwasser in einem größeren Volumen durchmischt wird. Durch die Pufferwirkung in dem Vorratsgefäß schlagen eventuelle Konzentrationsschwankungen des rückgewonnenen Ammoniakwassers nicht in vollem Maße auf das über die Drosselstelle 17 in die Entwicklungskammer eingespeiste Ammoniakwasser durch. Hinzu kommt, daß Ammoniakkonzentrationsschwankungen des zurückgewonnenen Ammoniakwassers durch eine geeignete Temperaturregelung des zweiten Verdampfers weitgehend vermieden sind.

In F i g. 1 nicht dargestellt ist der verzweigte Kühlmittelkreislauf, der dazu dient, den Kondensator 14, den Kühler 12 und das Absorptionsgefäß 4 zu kühlen. Diese Einzelheiten gehen aus der nachfolgend zu besprechenden F i g. 2 hervor:

Hier ist mit 20 die Entwicklungskammer bezeichnet, die mit Vorkammern 21 und 22 ausgerüstet ist. Die Vorkammern werden zwischen jeweils zwei Walzenpaaren gebildet die zum Transport des blattförmigen Diazokopiermaterials durch die Entwicklungskammer vorgesehen sind. Ein Absorptionsgefäß 23 ist zur Absorption des von den Vorkammern 21 und 22 abgezogenen Ammoniaks vorgesehen.

Das Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisch, das aus der Entwicklungskammer 20 in die Vorkammern 21 und 22 strömt ist in unerwünschter Weise mit Luft vermengt, die zwischen den Rollen der äußeren Rollenpaare in jede Vorkammer eindringt Dieses Gasgemisch kann etwa 10 Vol.-% Ammoniak enthalten. Diese Ammoniakkonzentration ist im Hinblick auf die Umweltbelastung beträchtlich, wenn dieses Gas-Luft-Gemisch in die Umgebung direkt abgelassen wird. Auf der anderen Seite ist die Ammoniak-Konzentration zu niedrig, um das Luft-Ammoniakgas-Gemisch wieder unmittelbar in die Entwicklungskammer zurückzuführen.

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Deswegen wird das Luft-Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisch in ein Absorptionsgefäß 23 eingeführt, in dem es gegen einen Wasserstrom hochsteigt. — Im einzelnen umfaßt das Absorptionsgefäß 23 eine Absorptionskammer 24, einen dazu konzentrisch angeordneten Kühlmittelraum 25 und einen ebenfalls konzentrisch angeordneten äußeren Mantelraum 26. Das Innere der Absorptionskammer ist mit Füllkörpern weitgehend ausgefüllt. Durch eine Querwand 27 ist der äußere Mantelraum 26 in eine obere Kammer 28 und eine untere Kammer 29 aufgeteilt. Die obere Kammer 28 ist mit einer Wasserzufuhrleitung verbunden und dient als Vorkühlzone für das Wasser. Das vorgekühlte Wasser verläßt die obere Kammer 28 durch die Leitung 31 und wird von oben in die Absorptionskammer 24 eingeführt Die untere Kammer 29 ist mit einer Absaugleitung 32 für die Absaugluft versehen, welche aus den Vorkammern 21 und 22 abgesaugt wird. Hierzu dient eine an dem Kopf des Absorptionsgefäßes angeordnete Pumpe 33. Die Pumpe und die Absaugleitung bilden im wesentlichen die Absaugeinrichtung. — Die untere Kammer 29 des Absorptionsgefäßes dient als Vorkühlzone für die Absaugluft, die die untere Kammer durch die Leitung 34 in die Absorptionskammer verläßt Damit wird erreicht daß die volle Länge der Absorptionskammer für den Stoffaustausch zur Verfügung steht und nicht zur Stoffabkühlung herangezogen wird.

Zur Kühlung wird bemerkt, daß in einer anderen Ausführungsform die der Absorptionskammer zugeführte Absaugluft in einem getrennten Vorkühler gekühlt wird, so daß das Absorptionsgefäß nur einen Kühlmantelraum zur Kühlung der Absorptionskammer, nicht aber zur Vorkühlung der Absaugluft aufweist Im übrigen wird auf die Anordnung der Kühlelemente weiter unten eingegangen.

Die Absaugluft strömt demnach von unten in der Absorptionskammer im Gegenstrom zu dem Wasser, das von oben herabfließt. Das aus der Absaugluft im Wasser absorbierte Ammoniak bildet ein Ammoniakwasser mit einer relativ niedrigen Ammoniakkonzentration von maximal 10 Massenprozent, welches das Absorptionsgefäß durch eine Abflußleitung 35, die am Boden des Absorptionsgefäßes angebracht ist und U-förmig gebogen zu dem Kopf des zweiten Verdampfers 36 mit einer Rektifikationskolonne 37 geführt ist, verläßt. Die Rektifikationskolonne ist wiederum mit Füllkörpern über einem Siebboden 38 gefüllt Am Fuße der Rektifikationskolonne ist ein Sumpfgefäß 39 angeordnet, das mit einer Heizwicklung 40 versehen ist. Die Heizwicklung bezieht ihre Energie von einem am Kopf der Rektifikation angeordneten Thermostaten 41, mit dem die Kopftemperatur geregelt wird. In dem Sumpfgefäß 39, das weitgehend von Ammoniak befreites Restwasser enthält, wird Wasserdampf erzeugt der in der Rektifikationskolonne 37 hochströmt Dabei findet ein Stoffaustausch mit dem im Kolonnenkopf eingespeisten und herabfließenden Ammoniakwasser relativ niedriger Konzentration statt.

Es entsteht einerseits als Kopfprodukt ein Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisch, dessen Konzentrationsverhältnisse durch die Sollwerteinstellung des Thermostaten 41 bestimmt werden. Vorzugsweise wird mit Ammoniakkonzentrationen zwischen 20 und 30 Massenprozenten gearbeitet

Das in das Sumpfgefäß einfließende Restwasserprodukt ist von Ammoniak weitgehend befreit und enthält weniger als 0,1 Gramm Ammoniak pro Liter. Das Restwasser wird, soweit es nicht für den Rektifikationsvorgang verdampft wird, über einen Siphon 42, welcher einen gasdichten Abschluß zur Umgebung darstellt, dem Sumpfgefäß entnommen. Das Restwasser strömt hierbei in ein Vorratsgefäß 43, an das eine Dosierpumpe 44 zur Zuführung des in dem Absorptionsgefäß benötigten Wassers in dosierter Menge angeschlossen ist. Das überschüssige Restwasser kann über einen Stutzen 45 in die Umgebung entlassen werden, wobei es

to bei besonders scharfen Anforderungen an die Ammoniakfreiheit des Restwassers zweckmäßig ist, an diesen Stutzen ein mit Zitronensäure gefülltes Gefäß zur chemischen Bindung des restlichen, in dem Restwasser enthaltenen Ammoniaks anzuschließen. — Außer dem Ammoniakwasser niedriger Konzentration, das in dem Absorptionsgefäß 23 erzeugt wird, strömt in den Kopf der Rektifikationskolonne 37 auch Kondenswasser, das der Entwicklungskammer über eine Kondenswasserleitung 46 entnommen wird.

Das in der Rektifikationskolonne 37 als Kopfprodukt entstehende Ammoniak-Wasserdampf-Gemisch wird über eine Leitung 47 einem Kondensator 48 zugeführt, in der es vollständig kondensiert Das anfallende Kondensat, das entsprechend der Ammoniakkonzentration des Kopfprodukts einen Ammoniakgehalt zwischen 20 und 30 Massenprozent enthält, fließt in ein Ammoniakwasservorratsgefäß 49, das somit Ammoniakwasser relativ hoher Konzentration enthält Der Ammoniakwasservorratsbehälter nimmt nicht nur das aus dem Kondensator einfließende Ammoniakwasser auf, sondern zusätzlich frisches Ammoniakwasser zur Ergänzung des aus der Entwicklungskammer durch das Diazokopiermaterial ausgetragenen Ammoniaks, wozu der Ammoniakwasservorratsbehälter 49 einen abnehmbaren Deckel 50 aufweist Aus dem Ammoniakwasservorratsbehälter fließt das Ammoniakwasser relativ hoher Konzentration über ein Dosierventil 51 auf den in der Entwicklungskammer angeordneten ersten Verdampfer 52. Das Dosierventil ist dabei so eingestellt, daß in der Entwicklungskammer die zur guten Ausentwicklung des Diazokopiermaterials erforderliche Ammoniakgas-Konzentration herrscht, wenn durch die Entwicklungskammer fortlaufend die breitest mögliche Diazokopiermaterialbahn mit maximaler Geschwindigkeit transportiert wird. Wird hingegen die Zufuhr des Diazokopiermaterials unterbrochen oder findet der Transport des Diazokopiermaterials mit einer niedrigeren Geschwindigkeit statt so wird das dabei verdrängte Ammoniakgas aus den Vorkammern 21 und 22

so abgesaugt

Zur Kühlung des Absorptionsgefäßes 23, welche eine Kühlung der Absorptionskammer und eine Vorkühlung der Absaugluft umfaßt ist ein Kühlaggregat 53 vorgesehen, das auch zur Versorgung des Kondensators 48 mit Kühlmitteln dient Das Kühlaggregat 53 umfaßt einen Kompressor 54, einen zweiten Kondensator 55 und ein Ventil 56. Eine Ringleitung 57 führt das Kühlmedium durch den Kühlmantelraum des Absorptionsgefäßes zu dem Kühlaggregat zurück. Parallel zu dieser Ringleitung ist eine zweite Ringleitung 58 vorgesehen, welche den Kondensator 48 mit dem Kühlmittel versorgt In dieser zweiten Ringleitung 58 ist ein Ventil 59 angeordnet Die Verteilung der Ströme des Kühlmittels ergibt sich dabei entsprechend der Einstellung der Ventile 56 und 59.

Eine besonders günstige Wahl der Parameter des Verfahrens zur Ammoniakführung und eine besonders günstige Bemessung einer hierzu geeigneten Vorrich-

tung hat folgende Werte: Für den Absorptionsprozeß wurden Füllkörpersäulen aus Glas mit einem Innendurchmesser von 33 mm und Längen von 1 m hintereinander geschaltet Die gesamte Füllkörperlänge betrug 3 m. Als Füllkörper wurden unglasierte 5 mm Keramik-Berlsättel eingesetzt Die Absorptionsgefäße sind mit je einem ca. 10 mm starken Kühlmantelraum versehen. Das zugeführte Absaugluftgemisch wird hingegen im Unterschied zu dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht in Kammern des Absorptionsgefäßes, sondern mit einem getrennten Kühler vorgekühlt

Die dem Absorptionsgefäß nachgeschaltete Rektifikationskolonne ist ebenfalls eine Füllkörpersäule mit gleichen Füllkörpern wie in dem Absorptionsgefäß. Der innere Durchmesser der Rektifikationskolonne betrug 45 mm, die Füllkörperschütthöhe 0,65 m. Die Regelung der Kopftemperatur erfolgte mit einem Zweipunktregler mit einem temperaturabhängigen Widerstand als Istwertgeber.

Die Kühlung des Absorptionsgefäßes und des an dem Kopf der Rektifikationskolonne angeschlossenen Kondensators erfolgte durch Umwälzkühlung mit einem Flüssigkeitsumwälzkühler einer Leistung von 1000 kcal/h. Als Kühlmedium wurde destilliertes Wasser eingesetzt

Es wurde davon ausgegangen, daß aus den Vorkammern der Entwicklungsvorrichtung etwa I,3m³/h Absaugluft abgesaugt wird, die mit maximal 10 Vol.% Ammoniakgas beladen ist. Der zur Absorption des Ammoniaks aus der Absaugluft erforderliche Absorptionsmitteleinsatz (destilliertes Wasser), so daß die Abluft noch eine letzte Beladung von kleiner gleich 20 ppm aufweist wurde mit 1,2 l/h ermittelt. Dabei wurde die Absorption bei einer mittleren Absorptionstemperatur von 7,5° C vorgenommen.

Bei Versuchen mit der Rektifikationskolonne wurde davon ausgegangen, daß Ammoniakwasser mit Ammoniakkonzentrationen von 5 bis 10 Gew.-°/o eingespeist wird. Bei einer mittleren Temperatur der Rektifikationskolonne von 92° C bei Einspeisung von 10 massenprozentigem Ammoniakwasser hatte das als Kopfprodukt gewonnene Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisch einen Ammoniakgehalt von etwa 27 Massenprozent, unter der Voraussetzung, daß mehr als etwa 0,81 Ammoniakwasser pro Stunde eingespeist werden. Bei einer Einspeisung von 5 massenprozentigem Ammoniakwasser betrug die mittlere Kolonnentemperatur bei gleicher Sollwerteinstellung des Zweipunktreglers etwa 94° C und die Ammoniakkonzentration des Ammoniakwasserdampfgemisches als Kopfprodukt betrug etwa 15 Massenprozent

Das Restwasser als Sumpfprodukt nahm bei einer Einspeisung von 10 massenprozentigem Ammoniakwasser bei einem Durchfluß zwischen 0,5 und 1,61 pro Stunde Werte zwischen 0,03 und 0,14 Gramm Ammoniak pro Liter Restwasser an. Bei einer Einspeisung von 5 massenprozentigem Ammoniakwasser mit einer Einspeisungsmenge zwischen 0,5 und 1,6 Liter pro Stunde nahm das Sumpfprodukt Ammoniakkonzentrationen zwischen 0,02 und 0,07 Massenprozente an.

F i g. 3 veranschaulicht ohne Anspruch auf die exakte quantitative Richtigkeit die vorteilhafte Wirkung des vorliegenden Ammoniakführung-Verfahrens. In F i g. 3 ist schaubildlich der zeitliche Verlauf der in die Entwicklungskammer pro Zeiteinheit eingespeisten Ammoniakmenge (Ordinate) — unabhängig davon, ob gasförmig oder flüssig — für verschiedene Betriebszustände der Entwicklungskammer in Abhängigkeit von der Zeit (Abszisse) gezeigt. Die unterbrochen gezeichnete Linie I zeigt dabei die konstante Einspeisung des Ammoniaks, die mit der vorliegenden Erfindung erzielt wird, da ein konstanter Ammoniakwasserdurchfluß bei praktisch konstanter Ammoniakkonzentration eingespeist wird. Dieser Ammoniakdurchfluß hat den Wert Q₀. Mit II ist eine Kurve ohne Unterbrechung gezeichnet die darstellt, wie sich die Ammoniakeinspei-

sung ändern würde, wenn das mit der Rektifikationskolonne zurückgewonnene Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisch mit relativ hoher Ammoniakkonzentration direkt in die Entwicklungskammer eingespeist würde. Dabei ist als zweckmäßig vorausgesetzt daß dem Kreislauf soviel frisches Ammoniakwasser relativ hoher Konzentration zugeführt wird, daß auch im ungünstigsten Fall, wenn kein zusätzliches Ammoniak zurückgewonnen wird, die gewünschte Ammoniakkonzentration in der Entwicklungskammer gewährleistet ist Dies ist wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Durchflußmenge Qo- Wenn vor dem Zeitpunkt h das maximale Fördervolumen von Diazokopiermaterial in der Entwicklungskammer über längere Zeit entwickelt wurde, treten voraussetzungsgemäß keine Verdrängungsverlu-

ste auf und es wird demzufolge im stationären Zustand kein zusätzliches Ammoniak in der Rektifikationskolonne zurückgewonnen. Zum Zeitpunkt h ist daher die gesamte eingespeiste Ammoniakdurchflußmenge Qq. Nimmt jedoch die Kopiervorrichtung hiervon ausge-

hend den Leerlaufbetrieb ein, in dem kein Diazokopiermaterial durch die Entwicklungskammer transportiert wird, so wird das gesamte eingespeiste Ammoniak aus der Entwicklungskammer in die Vorkammern verdrängt und nach einer von den Kenngrößen des Absorptionsgefäßes und der Rektifikationskolonne abhängigen Totzeit und Verzögerung annähernd vollständig rückgewonnen und der Entwicklungskammer wieder zugeführt. Die rückgewonnene Ammoniakrate muß zu der von dem frischen Ammoniakwasser eingespeisten Ammoniakrate addiert werden, so daß sich dann eine gesamte Einspeisungsrate von Q\ ergibt. Wird daraufhin wieder Diazokopiermaterial durch die Entwicklungsvorrichtung transportiert, so daß sich in diesem Diazokopiermaterial Ammoniak chemisch und als

Kondensat bindet, so sinkt mit der angegebenen Totzeit und zeitlichen Verzögerung die Länge des rückgewonnenen Ammoniaks in Folge der geringeren Verdrängungsverluste wieder ab dem Zeitpunkt fe und erreicht im Falle des maximalen Fördervolumens zur Zeit t₃ den Wert <3b- Bei erneutem Einspeisen von Diazokopiermaterial in die Entwicklungskammer steigt wiederum die gesamte Ammoniakrate Q an. Entsprechend diesem schwankenden Verlauf der eingespeisten Ammoniakrate schwanken auch die Verdrängungsverluste, so daß beispielsweise zum Zeitpunkt ή, zu dem noch kein Kopiermaterial durch die Entwicklungskammer transportiert wird, die aus der Entwicklungskammer verdrängte, aus den Vorkammern abzusaugende und rückzugewinnende Ammoniakmenge etwa den doppelten Wert Q\ wie nach der vorliegenden Erfindung entsprechend dem Wert Qo annehmen kann. Hieraus ergibt sich, daß nach der Erfindung die Vorrichtung zur Ammoniakführung verhältnismäßig wenig aufwendig dimensioniert sein kann und daß außerdem das rückgewonnene Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisch und das Restwasser geringeren Ammoniakkonzentrationsschwankungen unterworfen sein wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ammoniakführung in einer Entwicklungseinrichtung zur Entwicklung von Diazokopiermaterial, in der mit Ammoniakgas belastete Absaugluft, die aus einer Entwicklungskammer entweichendem Entwicklergasmedium und Luft besteht, in mindestens einem Absorptionsgefäß im Gegenstrom zu ammoniakaufnahmefähigem Wasser geführt wird, in der das dadurch entstehende Ammoniakwasser einer relativ niedrigen Konzentration in einer Stoffaustauschstrecke im Gegenstrom zu einem Wasserdampfstrom geführt wird und in der das dabei entstehende Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisch zur Bereitstellung des Entwicklergasmediums verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Stoffaustauschstrecke austretende Ammoniak-Wasserdampf-Gemisch zu Ammoniakwasser relativ hoher Konzentration vollständig kondensiert wird, daß das Ammoniakwasser in einem Ammoniakwasservorratsbehälter gespeichert wird und daß das Ammoniakwasser aus dem Ammoniakwasservorratsbehälter mit konstantem Durchfluß in einen mit der Entwicklungskammer in direkter Verbindung stehenden Verdampfer eingespeist wird, aus dem das durch Verdampfung entstehende Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisch in die Entwicklungskammer entlassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das in dem ersten Verdampfer nach Abtrennen des gasförmigen Ammoniaks aus dem Ammoniakwasser niedriger Konzentration entstehende Restwasser zur Erzeugung des Dampfstroms erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein dosierter Durchfluß des Restwassers abgekühlt in das Absorptionsgefäß zurückgeleitet wird.

3. Entwicklungseinrichtung zur Entwicklung von Diazokopiermaterial in einer Entwicklungskammer, in der sich ammoniakhaltiges Entwicklermedium befindet, das mit einem ersten, mit der Entwicklungskammer in direkter gasleitender Verbindung stehenden Verdampfer erzeugt wird, mit einer Absaugeinrichtung zum Absaugen ammoniakhaltiger Abluft aus wenigstens einer an die Entwicklungskammer angrenzenden Vorkammer, mit einem Absorptionsgefäß, das einen Eingang für die Absaugluft, einen Eingang für Ammoniak aufnahmefähiges Wasser und einen Ausgang für Ammoniakwasser niedriger Konzentration aufweist, mit einem zweiten Verdampfer, der einen an den Ausgang des Absorptionsgefäßes angeschlossenen Eingang für Ammoniakwasser, einen Ausgang für Ammoniakgas-Wasserdampf-Gemisch und einen Ausgang für weitgehend ammoniakfreies Restwasser aufweist, ferner mit einer zwischen den Ausgang für das Restwasser und den Eingang des Absorptionsgefäßes für Ammoniak aufnahmefähiges Wasser eingeschalteten Verbindungsleitung, mit Mitteln zum Einführen des Ammoniakwassergemischs in die Entwicklungskammer und mit einem Vorratsgefäß für Ammoniakwasser relativ hoher Konzentration zur Ergänzung des aus der Entwicklungskammer ausgetragenen Entwicklermediums, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des zweiten Verdampfers (36) für das gas- bzw. dampfförmige Ammoniakwassergemisch ein Kondensator (48) angeschlossen ist, dessen Ausgang an den Vorratsbehälter (49) für

Ammoniakwasser angeschlossen ist, und daß von dem Ausgang des Vorratsbehälters eine Leitung mit einer Drosselstelle (Dosierventil 51) zu dem ersten Verdampfer (52) geführt ist

4. Entwicklungseinrichtung mit einer Dimensionierung der Absaugeinrichtung, bei der die gesamte der Entwicklungskammer pro Zeiteinheit konstant zugeführte Ammoniak-Wasser-Menge in gas- bzw. dampfförmiger Phase absaugbar ist, nach Anspruchs, gekennzeichnet durch eine derartige Dimensionierung der Drosselstelle (Dosierventil 51), daß der der Entwicklungskammer (20) zugeführte Ammoniakwasser-Gemisch-Durchfluß konstant und gleich der maximalen Austragungsrate des Entwicklermediums durch das Diazokopiermaterial zuzüglich der Verdrängungsverluste der Entwicklungskammer ist

5. Entwicklungseinrichtung mit mindestens einem ersten Kühlmittelkreislauf, der zur Kühlung des dem Absorptionsgefäß zugeführten Restwassers dient und der an einen Kühlmantel des Absorptionsgefäßes angeschlossen ist, nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem ersten Kühlmittelkreislauf (Ringleitung 57) ein zweiter Kühlmittelkreislauf (Ringleitung 58), in den der Kondensator (48) eingeschaltet ist verbunden ist, und daß ein Kühlaggregat (53) in einem dem ersten und dem zweiten Kühlmittelkreislauf gemeinsamen Zweig angeordnet ist.

6. Entwicklungseinrichtung mit einer Rektifikationskolonne mit Füllkörpern und einem am Boden der Rektifikationskolonne angeordneten Sumpfgefäß mit einer Heizeinrichtung, die mit einem im Kopf der Rektifikationskolonne angeordneten Thermostaten in Verbindung steht, nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine Einstellung des Sollwertes des Thermostaten (41) auf eine Temperatur zwischen 85 und 95° C.