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Verfahren zum Destillieren eines
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verunreinigten organischen Lösemittels Die Erfindung betrifft ein
Verfahren und Vorrichtungen zum Destillieren eines verunreinigten organischen Lösemittels,
das in einem Destillierbehälter vergast und dann in einem Kühler verflüssigt wird.
Eine solche Destillation wird erforderlich bei Maschinen, in denen Ware der verschiedensten
Art, z.B. Textilien, Leder, Felle, Pelze aber auch Metalle oder elektronische Bauteile
behandelt,z.B. gereinigt, entfettet, ausgerüstet oder gefärbt werden. Die Reinigung
des durch eine solche Behandlung verschmutzten Lösemittels erfolgt dann in der Regel
in einer Destillationseinrichtung (US-PS 3 065 617).
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Durch die DT-PS 1 078 980 ist es bereits bekannt, die Destillationsgase
in einem durch verschmutztes, für die Destillation
vorgesehenes
Lösemittel gekühlten Wärmeaustauscher zu kondensieren. Dieses Verfahren hat jedoch
den Nachteil, daß das verschmutzte Lösemittel oft nicht kalt genug ist, um mit Sicherheit
stets eine vollständige Kondensation der gesamten Destillationsgase zu gewährleisten,
so daß eine vollständige Rückgewinnung des Lösemittels häufig nicht erreicht wird.
Außerdem ist der Wärmeaustauscher in sehr kurzer Zeit verschmutzt I was den Wirkungsgrad
der Rückgewinnung weiter beeinträchtigt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue und vorteilhafte Verwendung
der Destillationsgase vorzuschlagen, bei der die vorerwähnten Nachteile wegfallen,
und die aufgewendete Destillationsenergie an anderer Stelle in der Maschine noch
für einen anderen Zweck ausgenutzt wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die heißen Lösemittelgase
aus der Destillation als Heizmedium durch mindestens ein Wärmeaustauschelement eines
Lufterhitzers geleitet werden, während gleichzeitig eine Luft-Lösemittelgas-Strömung
zur Trocknung von lösemittelfeuchter Ware durch den Erhitzer geführt wird. ErfindungsgemSß
wird also der W.irnleil clSt der Destillationsgase zur Trocknung der Ware verwendet,
so daß die sonst hierbei erforderliche Beheizung des Lufterhitzers
mittels
Dampf oder Strom entfällt. Hierdurch werden Energie und Kühlwasser gespart.
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Normalerweise ist zwar die Verfügbarkeit der Lösemittelgase als lleizmedium
während der Trocknung nicht ohne weiteres gegeben, weil beide Vorgänge - Trocknung
und Destillation - nicht unbedingt in Abhängigkeit voneinander verlaufen, und die
aus der Destillation zur Trocknung verfügbare Energiemenge nicht unbedingt abgestimmt
ist auf den Bedarf der Trocknungsheizung.
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Es muß daher die Destillationsrate so hoch gewählt werden, daß eine
maximale Lufterhitzung einerseits und eine noch ausreichende Kondensation der Lösemittelgase
andererseits erreicht werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß auch bei den
üblicherweise zu destillierenden Lösunittelmengen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine für die Warentrocknung ausreichende Lufterhitzung erreichbar ist und bei größeren
Destillationsmengen durch Steigerung der Destillationsrate die Trocknung sogar verbessert
bzw. beschleunigt werden kann. Dies ist für Chemischreinigungsmaschinen besonders
vorteilhaft, da hier die Trocknungsphase einen der längsten Arbeitsgänge bildet,
der zu dem nicht mehr zur eigentlichen Reintyung beiträgt. Darüber hinaus besteht
im Ralmlen der I':rfii#-dung die Möglichkeit, im Falle einer zu großen Gasmenge
oder
bei Überschreiten einer bestimmten, zulässigen Temperatur die
Zuführung der Destillationsgase zu dem Lufterhitzer ganz oder vorübergehend zu unterbrechen
oder zu drosseln.
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Entsprechend kann mit gleichen Mitteln die Zuführung weiterer Destillationsgase
zu dem Erhitzer bei Beendigung der Warentrocknung abgebrochen werden, um ein übermäßiges
Austrocknen der Ware zu verhindern.
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Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung
besteht aus einer Maschine zum Trocknen von lösemittelfeuchter Ware mit einer die
Ware aufnehmenden Behandlungskammer und einer mit der Kammer einen geschlossenen
Kreislauf bildenden Leitung, in welcher ein Ventilator, ein Kondensator und ein
Lufterhitzer mit mindestens einem Wärmeaustauscher vorgesehen sind, die zusätzlich
mit einem Destillierbehälter versehen ist. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen,
daß der Destillierbehälter an den Heizmediumeingang des Wärmeaustauschers anschließbar
ist, dessen Ausgang mit einem Lösemittelvorratstank in Verbindung steht.
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UM selbst bei stark erhöhten Temperaturen der Destillationsgase mit
Sicherheit eine vollständige Rückgewinnung des Losemittels zu gewährleisten, besteht
im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, daß dem Wärmeaustauscher ein weiterer Kühler
nachgeschaltet ist.
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Um die vorerwähnte Unterbrechung der Gaszufuhr zu erreichen, ist bei
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß der Destillierbehälter
durch eine Ventilanordnung wahlweise mit dem Eingang des Wärmeaustauschers oder
unmittelbar mit dem Kühler verbunden ist.
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Die unerwünschte Uberschreitung einer bestimmten Temperatur läßt sich
im Rahmen der Erfindung dadurch verhindern, daß eine die Lufttemperatur in der Maschine
messende Einrichtung, insbesondere in der Kreislaufleitung, vorgesehen ist, die
zum Umschalten der Ventilanordnung bei Überschreiten einer bestimmten Lufttemperatur
ausgebildet ist. Es ist hierbei auch möglich, daß die die Lufttemperatur messende
Einrichtung zur Abschaltung oder Drosselung der Destillierbehälterheizung ausgebildet
ist.
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Die Erfindung ist auch anwendbar bei Maschinen, in denen das gasförmige
Lösemittel bei der Trocknung der Ware durch eine erwärmte Gasströmung nicht in einem
in der Kreislaufleitung befindlichen Kondensator zurückgewonnen sondern aus der
Behandlungskammer abgesaugt und einem externen Kühler zugeführt wird. Die Erfindung
sieht bei solchen Maschinen vor, daß bei Fehlen des Lösemittelkondensators in der
Kreislaufleitung
eine saugseitig mit der Behandlungskammer verbindbare
Vakuumpumpe durckseitig an eine vom Destillierbehälter zu dem Wärmeaustauscher führende
Leitung angeschlossen ist. Der Anschluß kann über den Destillierbehälter oder direkt
an diese Leitung erfolgen. Hierdurch wird die Kompressionswärme der abgesaugten
Lösemittelgase noch zu der Destillationswärme hinzugefügt. Diese Beheizung des Lufterhitzers
durch die von der Vakuumpumpe komprimierten Lösemittelgase kann auch unabhängig
von der Beheizung durch die Destillationsgase durchgeführt werden und ist daher
selbständig schutzfähig. Zur Beeinflussung und insbesondere zur Vergrößerung der
gewünschten Kompression empfiehlt es sich, daß in der vom Ausgang des Wärmeaustauschers
abgehenden Leitung eine vorzugsweise verstellbare Drossel vorgesehen ist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand einer Chemischreinigungsmaschine
erläutert, deren Einzelheiten z.B. aus der US-PS 3 065 617 bekannt sind. Sie läßt
sich jedoch, wie leicht einzusehen ist, ebenso gut bei einer Maschine zum Entfetten
von metallischen Gegenständen anwenden. Es zeigen: Fig. 1: Eine Ausführungsform
der Erfindung und Fig. 2: ein weiteres Beispiel, bei dem die Lösemitteldämpfe aus
dem Gaskreislauf abgesaugt werden Fig. 3: eine Variante zu dem Beispiel der Fig.
2.
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Die dargestellte Maschine besitzt in bekannter Weise eine in einem
Trommelgehäuse 1 rotierbare Trommel, in die die Ware zur Behandlung und anschließenden
Trocknung gegeben wird, und die durch die Ladetüre 1' nach außen abgesperrt ist.
Das Gehäuse ist oberhalb eines Lösemittelvorratstanks 2 angeordnet. Die das Lösemittel
für die Behandlung zu- und abführenden Leitungen sind, da bekannt und nicht zum
Gegenstand der Erfindung gehörend, nicht näher dargestellt.
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Nach der üblichen Flüssigkeitsbehandlung wird das durch die Eehandlung
verunreinigte Lösemittel aus dem Trommelgehäuse 1 durch öffnen des Ventils 19 in
bekannter Weise über die Leitung 20 durch die Pumpe 21 in den Destillierbehälter
18 gepumpt, dem hier über die Leitungen 28 ein Heizmedium, z.B.
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Dampf oder heißes öl, zugeführt wird. Die Destillationsgase werden
bei geöffnetem Ventil 25 aus dem Destillierbehälter 18 in den Kühler 8 eingeleitet,
von wo nach Kondensation das flüssige Lösemittel über den Wasserabscheider 15 dem
Lösemitteltank 2 zugeführt wird. Der Kühler 8 ist mit einem Uberdruckventil 16 versehen.
Uber die Leitung 12 wird ihm nach öffnen des Ventils 13 Wasser als Kühlmittel zu-
und über die Leitung 14 abgeführt.
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Zur Trocknung der Ware nach dem Ablassen des flüssigen Lösemittels
ist an das Trommelgehäuse 1 eine Leitung 3 in Form eines Luftschachts angeschlossen,
die von einer Stelle am Umfang des Trommelgehäuses
1 ausgeht und
an die ein Ventilator angeschlossen ist. Von der Druckseite des Ventilators führt
die Leitung 3 über einen Lösemittelkondensator 6' und einen Lufterhitzer 5 wieder
zurück zur Trommel und mündet dort in bek#annter Weise in der Nähe der Ladetüre
in das Trommelgehäuse 1 ein. Aus dem von dem Ventilator 4 aus dem Trommelgehäuse
1 abgesaugten Gemisch aus Lösemitteldampf und Luft wird im Kondensator 6' das Lösemittel
größtenteils kondensiert. Der austretende Gasstrom, überwiegend Luft, wird nach
Erwärmung im Lufterhitzer 5 in bekannter Weise zur Trocknung der in der Trommel
befindlichen Ware in das Trommelgehäuse 1 eingeführt. Das Kondensat aus dem Kondensator
6' läuft in den Wasserabscheider 7'. Von dort wird nach Abtrennung eines etwaigen
Wasseranteils das Lösemittel über die Leitung 17' dem Tank 2 zugeführt.
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Erfindungsgemäß ist der Ausgang des Destillierbehälters 18 über ein
Ventil 24 durch eine Leitung 9 mit dem Heizmediumeingang des Lufterhitzers 5 verbunden,
dessen Ausgang durch eine zu dem Kühler 8 führende Leitung 10 über diesen und den
Wasserabscheider 15 mit dem Lösemitteltank 2 in Verbindung steht.
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Spätestens nach Ablassen des Lösemittels aus der Trommel 1 wird durch
die bei solchen Maschinen bekannte Programmsteuereinrichtung die Destillationsheizung
voll eingeschaltet. Das
Ventil 24 wird geöffnet, so daß mit Beginn
der nach einem kurzen Schleudervorgang einsetzenden Trocknung der Ware (ebenfalls
eingeschaltet durch die Programmsteuerung) dann auch die volle Destillationsleistung
in Form des Wärmeinhalts der pro Zeiteinheit aus dem Behälter 18 austretenden heißen
Lösemittelgase zur Verfügung steht. Während der Ventilator 4 das Luft-Lösemittelgas-Gemisch
aus dem Trommelgehäuse 1 absaugt und im Kreislauf durch die Leitung 3 über den Kondensator
6' und den Erhitzer 5 wieder zurück zur Trommel führt, wird der Erhitzer 5 mit den
aus der Destillation kommenden heißen Lösemittelgasen erwärmt. Die in der Leitung
3 zirkulierende Trocknungsluft kühlt den Erhitzer unter Lufterwärmung ab. Das Ergebnis
ist die Kondensation der Lösemittelgase im Lufterhitzer. Die im Trockenkreislauf
3 erwärmte Luft streicht über die Ware im Trommelgehäuse 1, z.B.
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Kleidungsstücke oder andere vom Lösemittel zu befreiende Gegenstände,
wobei der Energiegehalt der Luft zum Verdampfen des der zu trocknenden Ware anhaftenden
Lösemittels dient. Die hierdurch abgekühlte und mit Lösemittelgas angereicherte
Luft wird erneut vom Ventilator 4 abgesaugt und dem Kondensator 6' zugeführt, in
dem das abgetrocknete Lösemittel auskondensiert.
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In der Leitung 3 ist ein Wärmemeßfühler 22, z.B. ein Thermostat, vorgesehen.
Dieser gibt bei Überschreiten einer vorbestimmten, zulässigen Temperatur, bei welcher
die Gefahr einer Schädigung
der Ware im Trommelgehäuse besteht,
ein Signal an die Schalteinrichtung 23, durch die dann mit bekannten Mitteln das
Ventil 24 gesperrt und das Ventil 25 geöffnet wird. Die Destillationsgase werden
alsdann direkt in den Kühler 8 eingeleitet.
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Sobald diese Temperatur wieder unterschritten ist, der Meßfühler 22
also wieder eine tiefere Temperatur registriert, erfolgt Wiederumschaltung der Ventile,
so daß also 24 geöffnet und 25 wieder gesperrt ist. Alternativ oder ergänzend hierzu
ist im Beispiel der Fig. 1 noch vorgesehen, daß durch die Schalteinrichtung 23 auch
bei Überschreiten einer Solltemperatur ein Drosselventil 29 in der Zuführungsleitung
28 für das Heizmedium des Destillierbehälters betätigt wird, die Destillation bei
Bedarf also gedrosselt wird.
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Nach Beendigung der Trocknung kann dann, gesteuert von der Programmsteuereinrichtung,
durch Schließen des Ventils 24 und öffnen des Ventils 25 die Zufuhr von Destillationswärme
zum Erhitzer 5 abgesperrt oder die Destillation mittels des Ventils 29 gedrosselt
werden.
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Fig. 2 zeigt eine Maschine, die mit sehr stark flüchtigem Lösemittel,
z.B. Trifluortrichloräthan oder Monofluortrichlormethan, arbeitet, in der daher
bei der Trocknung die Lösemittelgase durch Absaugen aus dem Trommelgehäuse 1 mittels
einer Vakuumpumpe 6 und Einleiten in den Kühler 8 zurückgewonnen
werden.
Solche Maschinen rind beispielsweise bereits in der US-PS 3 949 485 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform fehlen der Luftkondensator 6' und der Wasserabscheider
7' mit der Leitung 17'. Das Trommelgehäuse 1 ist mit einem Entlüftungsventil 17
ausgestattet. Bei diesem Beispitze der Fig. 2 ist die Pumpe 6 mit ihrer Druckseite
unmittelbar an den Destillierbehälter 18 angeschlossen. Sie kann jedoch auch, wie
aus dem Beispiel der Fig. 3 ersichtlich, unmittelbar an die zum Erhitzer 5 führende
Leitung 9 angeschlossen werden, wobei es sich empfiehlt, noch die Rückschlagventile
26 und 27 am Ausgang der Pumpe 6 und des Destillierbehälters 18 vorzusehen (Fig.
3). Wenn daher mit Beginn der Trocknungsphase das Ventil 7 geöffnet und die Pumpe
6 eingeschaltet wird, wird der Erhitzer 5 durch von der Pumpe 6 abgesaugten und
komprimierten Gase allein oder zusätzlich zu den Destillationsgasen erwärmt, je
nachdem ob die Destillierbehälterheizung 28 ab- oder eingeschaltet ist. Am Heizmediumausgang
des Erhitzers 5 ist in der Leitung 10 das Drosselventil 11 vorgesehen, durch das
die Kompression der Pumpe 6 und damit die Erwärmung des Erhitzers 5 beeinflußt werden
kann.
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Der Grundgedanke der Erfindung, die Destillationsgase zur 13e heizung
des Lufterhitzers zu verwenden, ist nicht nur, wie hier, auf eine Chemischreinigungsmaschine
anwendbar, sondern ebenso gut z.B. auf eine Maschine zum Entfetten von Metallgegenständen.
Die Erfindung ist daher nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele
beschränkt.