DE2749026A1

DE2749026A1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen von gegenstaenden

Info

Publication number: DE2749026A1
Application number: DE19772749026
Authority: DE
Inventors: Noel Plummer; David Stanley Lloyd Slinn
Original assignee: ISC Chemicals Ltd
Current assignee: ISC Chemicals Ltd
Priority date: 1976-11-04
Filing date: 1977-11-02
Publication date: 1978-05-18
Also published as: FR2369858A1; DE2749026B2; GB1548245A; US4150493A; DE2749026C3; FR2369858B1

Description

I. S. C. CHEMICALS LIMITED, of Borax House, Carlisle Place, London, SWlP 1HT, England

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen.

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen, insbesondere durch Verdrängung und/ oder Solubilisierung von Wasser mittels eines organischen Lösungsmittels, beispielsweise einem halogenierten Kohlenwasserstoff.

Wegen ihrer hohen Dichte und nicht brennbaren Natur in der Kombination mit der Fähigkeit, eine schnelle, fleckenfreie Wasserentfernung zu erzeugen, werden halogenierte Kohlenwasserstoffe als Entwässerungsmittel weitgehend angewandt, wobei dies oft in der Kombination mit zweckdienlichen, oberflächenaktiven Mitteln geschieht. Halogenierte Kohlenwasserstoffe führen zu einem Verdrängungseffekt des Wassers und verbessern das Trocknungsverfahren erheblich.

Nachdem das Wasser aus dem nassen Gegenstand entfernt wurde, werden nach dem Stand der Technik zwei hauptsächliche Methoden verwendet, um das Wasser aus dem Trocknungssystem zu entfernen. Diese bekannte Verfahren werden in vielen Fällen auch in der j Kombination angewandt.

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Das erste Verfahren besteht darin, das Wasser durch Verdampfen abzuführen und dies kann zweckdienlicher Welse dadurch erfolgen daß das Lösungsmittel erhitzt wird, wobei dies meistens in einem sogenannten Dampfentfettungstank geschieht. Das verdampf te Wasser destilliert zusammen mit dem Lösungsmittel und wird dann wieder kondensiert und durch einen Schwerkraft-Wasserseparator geleitet. Das Wasser wird als obere Schicht, welche verworfen wird, gesammelt und die untere Lösungsmittelschicht wird in den Tank zurückgeführt. Obwohl dieses bekannte Ver-

! fahren für geringe Wassermengen ausreichend ist, ist der Durchsatz durch die Wärmezufuhr zu dem Tank und andere dazugehörige Faktoren, wie z. B. der Siedepunkt des Lösungsmittels

ι begrenzt.

j Bei dem zweiten bekannten Verfahren, bei welchem große Wassermengen entfernt werden müssen, wird eine Verfahrensweise unter Verwendung eines Wehres angewandt. Hierzu ist eine Pumpe erforderlich, die das Lösungsmittel im Kreislauf über ein Wehr, durch einen Wasserseparator und zurück in den Abschnitt der Wasserabfuhr führt.

Bei Trocknungsverfahren unter Verwendung von Lösungsmitteln

wird bei Anwendung der beiden Verfahren in der Kombination

ein hoher Wirkungsgrad dann erreicht, wenn das der Trocknung ι unterzogene Objekt eine saubere Oberfläche haben muß, da das ι Erhitzen des Lösungsmittels es ermöglicht, Verfahren zum

Waschen des redestillierten Lösungsmittels und zum Waschen des Dampfes angewendet werden können.

Die Pumpe stellt einen wichtigen Teil der Anlage dar, wenn die Verfahrensweise mit einem Wehr angewandt wird und wegen der Verträglichkeitsprobleme, die bei aus polymeren Stoffen aufgebauten Dichtungen auftreten, ist es oft schwierig, zweckdienliche Pumpen zu erhalten. Annehmbare Pumpen sind in vielen

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Fällen teuer und benötigen darüberhinaus Rohrleitungen und zusätzliche, in das System eingefügte Ventile. An derartigen Pumpen angebrachte Filter verstopfen oft, wodurch das Gesamtsystem außer Betrieb gesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben genannten Art unter Zirkulation des wasserhaltigen Lösung mittels über ein Wehr zu schaffen, welches ohne Verwendung einer üblichen Pumpe mit beweglichen Teilen durchgeführt werden kann, so daß die daraus folgenden Probleme der Wartung, zusätzlicher Rohrleitungen, Angriff und Korrosion durch Lösungsmittel an den Pumpenteilen, vermieden werden.

Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zum Trocknen von Gegenständen durch Verdrängung und/oder Solubilisierung von Wasser mit einem organischen Lösungsmittel dadurch gelöst, daß der Gegenstand in einen Lösungsmittelkörper eingetaucht wird, welcher durch aufsteigende Gas- oder Dampfblasen sprudelnd gemacht wird, wobei der Lösungsmittelkörper, mit Ausnahme dessen Ober- und Unterendes, von einem nichtsprudelnden Lösungsmittelkörper/flfier Scheidewand getrennt wird, welche sich von einem Niveau oberhalb des Bodens des Lösungsmittelbehälters bis im wesentlichen zur Oberfläche des Lösungsmittels in dem Behälter erstreckt, wodurch eine Zirkulation des Lösungsmittels zwischen dem sprudelnden und dem nichtsprudelnden Lösungsmittelkörper erzeugt wird, und daß das Wasser von dem oberen Teil des nichtsprudelnden Lösungsmittelkörpers abgeführt wird.

Vorzugsweise werden die Gas- oder Dampfblasen durch siedendes Lösungsmittel auf einer Seite der Scheidewand mittels eines J Tauchsieders erzeugt. Alternativ dazu können die Gas-oder ^! Dampfblasen dadurch erzeugt werden, daß der Lösungsmittelkörper durch Durchblasen eines Gases, beispielsweise Luft, zum

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ORIGINAL INSPECTED

Sprudeln gebracht wird.

Der nichtsprudelnde Lösungsmittelkörper kann zweckdienlicherweise durch ein überflußwehr in Verbindung tilt einem Wasser/ Lösungsmittel-Separator stehen.

Als organisches Lösungsmittel wird vorzugsweise ein halogenierter Kohlenwasserstoff, beispielsweise ein chloriertes oder chlorofluorlnlertes Derivat von Äthylen oder Ethan verwendet. Insbesondere bevorzugt ist ein chloriniertes Ethan oder Äthylen oder ei^thlorofluoro-Ethan.

Die eingangs geschilderte Aufgabe wird nach einem zweiten Gesichtspunkt durch eine Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen durch Verdrängung und/oder Solubilisierung von Wasser mit einem organischen Lösungsmittel gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens ein Abteil eines Lösungsmittelbehälters vorgesehen ist, welches in zwei Teile,mit Ausnahme der Oberseite und des Bodens des Behälters, mittels einer im wesentlichen senkrechten Scheidewand unterteilt ist, welche sich von einem Niveau oberhalb des Bodens des Behälters bis zu der gewünschten Höhe des Oberflächenspiegels des Lösungs mittels erstreckt, und daß ein Teil des Lösungsmittelbehälters mit Einrichtungen versehen ist, um Gas- oder Dampfblasen in diesem Teil zu erzeugen, wobei der andere Teil des Behälters über ein überströmwehr mit einem Lösungsmittel/Wasser-Separator in Verbindung steht.

Die Einrichtung zur Erzeugung von Dampf- oder Gasblasen weist vorzugsweise einen Tauchsieder zum Kochen des Lösungsmittels auf.

Vorzugsweise enthält die Vorrichtung mindestens ein weiteres, mit einer Heizeinrichtung ausgerüstetes Abteil des Lösungsmitte

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behälters.

Die Vorrichtung kann ferner Einrichtungen zur Rückführung des abgetrennten Lösungsmittels aus dem Wasserseparator zu einem der Abteile des Lösungsmittelbehälters aufweisen, wobei die Rückführung bevorzugt zu einem Abteil erfolgt, welches von dem mit der Scheidewand ausgerüsteten Abteil entfernt ist.

Die Vorrichtung kann zweckdienlich zusätzlich mit Kühlspiralen zur Rückführung kondensierten Lösungsmittels zu einem der Abteile des Lösungsmittelbehälters ausgestattet sein, wobei diese Rückführung vorzugsweise zu dem mit dem Wasserseparator in Verbindung stehenden Lösungsmittelkörper führt.

Im folgenden wirdd die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen skizzenhaft veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine skizzenhafte Ansicht eines Teils der Entwässerungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 eine skizzenhafte Ansicht des gesamten Entwässerungssystems.

In Fig. 1 ist ein in zwei Abteile A und Q unterteilter Lösungsmittelbehälter veranschaulicht. Das Abteil A enthält Lösungsmittel, welches mittels einer Heizeinrichtung B zum heftigen Kochen gebracht ist und welches von dem Abteil G mittels einer Scheidewand C getrennt ist, die sich über die Gesamtbreite des Abteils A und bis zu einer Tiefe etwa 2,5 cm vom Boden des Abteils A erstreckt. Die Oberkante der Scheide-₍ wand C liegt auf einem Niveau, welches in einem typischen Fall 1/4 Zoll oberhalb eines Wasser/Lösungsmittel-Auslasses D liegt

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Dieser Niveauunterschied kann sich jedoch mit der Tiefe des Abteils A und mit der Heftigkeit des Siedens ändern. Das Niveau des Lösungsmittels im Abteil A wird mittels eines Zulasses E aufrechterhalten, der normalerweise mit kondensiertem Lösungsmittel von anderen Abteilen des Systems beschickt wird, in welchen ebenfalls Lösungsmittel zum Kochen gebracht wird. Der im Abteil A erzeugte Dampf V wird über Kühlspiralen F gesteuert, mittels derer die Flüssigkeit kondensieren und in den Behälter zurückfallen kann.

Wenn das Sieden mittels der Heizeinrichtung B beginnt, werden Blasen B₁ verdampfter Flüssigkeit kontinuierlich in dem Abteil A gebildet. Diese Dampfblasen jedoch werden durch die Scheidewand C daran gehindert, in das Abteil G einzutreten. Die kombinierte Wirkung liegt darin, daß die Gesamtdichte der Flüssigkeit (Flüssigkeit und Dampf) in dem Abteil A geringer ist als in dem Abteil G, so daß eine Flüssigkeitsströmung in einem geschlossenen kreisförmigen Pfad, wie dieser durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutet ist, über die Oberkante der Scheidewand C erzeugt wird. Die oben beschriebene Konstruktion bildet somit eine auf dem Prinzip unterschiedlicher Dichte arbeitende Differentialpumpe, mittels derer erhebliche Flüssigkeitsmengen ohne bewegliche Teile bewegt werden können.

Diese Pumpe kann mit sehr guter Wirkung bei Trocknungsverfahren angewandt werden, wo der nasse Bauteil in das Abteil A, welches einen kochenden, halogenierten Kohlenwasserstoff enthält, eingetaucht wird. Das entfernte Wasser steigt zur Oberfläche an und wird über die Oberkante der Scheidewand C gepumpt. Die Zugabe des Wassers und die zugeführten Lösungsmittel volumina zu den Gesamtvolumina A und G erzeugen eine Mischung von Wasser und Lösungsmittel, welche durch ein Rohr H zu einem Wasserseparator (in Fig. 1 nicht dargestellt) geleitet wird.

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Die Grundlagen einer praktischen Ausführungsform eines Entwässerungssystems unter Verwendung einer derartigen Dichte-Differentialpumpe sind in Fig. 2 veranschaulicht, wo die Buchstaben A bis H die gleichen Teile wie in Fig. 1 bezeichnen und in der die Buchstaben I und J weitere, durch ein Wehr K abgetrennte Lösungsmittelabteile bezeichnen. Abgeführtes Wasser fließt in einen Wasserseparator S, in welchem der Wasserstand durch die Höhe des Wehres K unterhalb einer Wasserauslaßleitung L gesteuert wird. Eine Dampffalle M ist in einer derartigen Höhe angeordnet, daß sie verhindert, daß Lösungsmitteldampf nach unten durch die Wasserauslaßleitung entweicht, und zwar sowohl, wenn das System trocken ist oder wenn Wasser entfernt wird. Wenn kein Wasser entfernt wird, ist der Lösungsmittelstand in dem Wasserseparator S identisch zur Höhe des Wehres K wegen der vorgesehen Verbindungsleitung N.

Wenn die drei Heizeinrichtungen in den entsprechende! Abteilen A, I und J arbeiten, wird der resultierende Dampf an Kühlspiralen F kondensiert, die das Kondensat in die Abteile G und A abgeben. Das Lösungsmittel fließt von hier durch den Wasserseparator S zurück in das Abteil J, von wo es über das Wehr K in das Abteil I strömt. Da keine Neuzuführung zu dem Abteil I erfolgt, werden hier Verdampfungsverluste aus dem System offensichtlich. Da ferner kein Auslaß aus dem Abteil I vorgesehen ist, kann, falls erwünscht, hier ein oberflächenaktives Mittel zugegeben werden.

Ein typischer Arbeitsvorgang beim Trocknen bestände somit darin, den nassen Bauteil in das Lösungsmittel im Abteil A einzutauchen, wo der größere Teil des Wassers entfernt wird (97 woran sich das Eintauchen in das Abteil I anschließt, wo das oberflächenaktive Mittel den verbleibenden Teil des Wassers solubilisiert, woran schließlich anschließend eine Waschung im Abteil J erfolgt. Das im Abteil I solubilisierte Wasser wird

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durch Verdampfen abgeführt und kondensiert an den Kühlspiralen P, von wo es durch das Wassertrennsystem fließt.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

DBr/pr

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Claims

B4TENMNM4LTE ta "BROSEDra BROSE D 8023 Munchen-Piill.ich, Wiener .ilr ■> .el (089. 7 93:») 71. Telex 521£I47 bros el; Cables ..Palenlibus» München Diplom Ingenieure I. S. C. CHEMICALS LIMITED, of Borax House, Carlisle Place, London, SWlP 1HT, England LHG/AV/LH/32625 PATENTANSPRÜCHE

1.] Verfahren zum Trocknen von Gegenständen durch Ver-Nirängung und/oder Solubilisierung von Wasser mit einem organischen Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand in einen Lösungsmittelkörper eingetaucht wird, der durch aufsteigende Gas- oder Dampfblasen zum Sprudeln gebracht wird, daß der Lösungsmittelkörper mit Ausnahme seiner Ober- und Unterenden von einem nichtsprudelnden Lösungsmittelkörper mittels einer Scheidewand C abgetrennt ist, welche sich von einem Niveau oberhalb des Bodens eines Lösungsmittelbehälters bis im wesentlichen zur Oberfläche des Lösungsmittels in dem Behälter erstreckt, wodurch eine Zirkulation des Lösungsmittels zwischen dem sprudelnden und dem nichtsprudelnden Lösungsmittelkörper erzeugt wird und das Wasser von dem oberen Teil des nichtsprudelnden Lösungsmittelkörpers abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas- oder Dampfblasen durch Kochen des Lösungsmittels auf einer Seite der Scheidewand mittels eines Tauchsieders

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erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas- oder Dampfblasen durch Durchblasen von Gas durch den Lösungsmittelkörper erzeugt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der nichtsprudelnde Lösungsmittelkörper in Verbindung mit einem Wasser/Lösungsmittel-Separator über ein Uberströmwehr steht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Lösungsmittel ein halogenierter Kohlenwasserstoff verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein chloriertes oder chlorofluoriniertes Derivat ,

von Äthylen oder Ethan verwendet wird. j

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Chlorofluoro-Ethan verwendet wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch .gekennzeichnet, daß mindestens ein |Lösungsmittelbehälter vorgesehen ist, welcher in zwei Abteile J(A, G) mit Ausnahme des Ober- und Unterendes mittels einer im 'wesentlichen senkrechten Scheidewand (C) unterteilt ist, welche sich von einem Niveau oberhalb des Bodens des Behälters zu der gewünschten Höhe des Lösungsmittelstandes in dem Behälter erstreckt, daß ein Abteil (A) des Lösungsmittelbehälters mit Einrichtungen zum Erzeugen von Gas- oder Dampfblasen in diesem Teil !ausgestattet ist und daß das andere Abteil (G) über ein Über- !strömwehr mit einem Lösungsmittel/Wasser-Separator (S) verbunden

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Erzeugen von Gas- oder Dampfblasen durch einer Tauchsieder (B) zum Kochen des Lösungsmittels gebildet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiteres Abteil (C, J) des Lösungsmittelbehälters vorgesehen ist, welches ebenfalls mit einer Heizeinrichtung ausgestattet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (N) zum Zurückführen von abgetrenntem Lösungsmittel aus dem Wasserseparator zu einem der Abteile des Lösungsmittelbehälters vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel zu einem Abteil (J) zurückführbar ist, welches von dem mit der Scheidewand ausgerüsteten Abteil entfernt angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlspiralen (F) vorgesehen sind, um kondensiertes Lösungsmittel zu einem der Abteile des Lösungsmittelbehälters zurückzuführen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlspiralen (F) derart angeordnet sind, daß das kondensierte Lösungsmittel zu dem mit dem Wasserseparator in Verbindung stehenden Abteil zurückgeführt wird.

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