DE3401866C2 - Verfahren zur Langzeitentfernung von chlorierten Biphenylen (PCB) aus Transformatorisolierflüssigkeiten - Google Patents

Verfahren zur Langzeitentfernung von chlorierten Biphenylen (PCB) aus Transformatorisolierflüssigkeiten

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Langzeitentfernung von chlorierten Biphenylen (PCB) aus Transformatorisolierflüssigkeiten beim Ersatz von PCB-Ölen durch andere Isolierflüssigkeiten, insbesondere Silikonöle. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß PCB-Verunreinigungen aus Transformatorisolierflüssigkeiten kontinuierlich oder quasi kontinuierlich entfernt werden können, wobei nur geringe Mengen eines Adsorberharzes eingesetzt werden müssen und eine Ansammlung von chlorierten Biphenylen in der Transformatorisolierflüssigkeit vermieden wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierflüssigkeit kontinuierlich durch ein Adsorberharz für PCB-Öl gefördert wird, das Adsorberharz nach seiner Beladung mit PCB-Öl durch Waschen mit einem Lösungsmittel für PCB-Öle hiervon befreit wird und das mit Lösungsmittel gewaschene Adsorberharz vor dem erneuten Einsatz zur Adsorption von PCB-Öl durch Spülen mit Gas von Lösungsmittel befreit wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Langzeitentfernung von chlorierten Biphenylen (PCB) aus Transformatorisolierflüssigkeiten beim Ersatz von PCB-Ölen durch andere Isolierflüssigkeiten, insbesondere Silikonöle.
Ein Hauptanwendungsgebiet für chlorierte Bipheny-Ie, weiche im folgenden auch abgekürzt PCB bezeichnet werden, ist die Verwendung als Isolierflüssigkeiten bzw. Kühlflüssigkeiten in den sogenannten Askarelen. worunter man flammwidrige Elektroisolier-Flüssigkeiten versteht, die in elektrischen Lichtbogen weder brennbare noch explosive Gase entwickeln. Solche Askarele
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tet im Einsatz.
Aus Umweltschutzgründen und Sicherheitsgründen hat es sich als notwendig herausgestellt, mit PCB gekühlte Transformatoren auf ökologisch weniger gefährliche Isolierflüssigkeiten bzw. Kühlmittel umzustellen, insbesondere auf Silikonöle.
Hierbei hat es sich jedoch herausgestellt, daß der Ersatz von PCB-Ölen durch andere Transformatorisolierflüssigkeiten gar nicht so einfach ist, da die restlose Entfernung von PCB-Öl aus einem solchen Transformator praktisch unmöglich ist, selbst wenn der Transformator abgebaut wird und nach dem Transport zu einer entsprechenden Umfüllanlage dort gründlich gereinigt wird. Im Laufe der Zeil treten die unvermeidlich in Transformatoren bzw. deren Bauteilen verbliebenen PCB-Restölmengen in die neue Transformatorisolierflüssigkeil ein, so daß nach einiger Zeit Gehalte bis zu 10Vol.-% ar. PCB-Öl in der neuen Transformatorisolierflüssigkeit vorliegen.
Es ist bereits bekannt, diese PCB-Verunreinigungen aus der neuen Transformatorisolierflüssigkeit durch Adsorption oder chemische Umsetzung in speziellen FiI-tern zu entfernen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Langzeitentfernung solcher chlorierter Biphenyle (PCB) aus Transformatorisolierflüssigkeiten, insbesondere Silikpnölen, das insbesondere auch während des Betriebs der Transformatoren durchgeführt werden kann.
Es wurde nun gefunden, daß bei Verwendung einer relativ geringen Menge eines Adsorberharzes für PCB-Öl eine kontinuierliche oder quasi kontinuierliche Langzeitentfernung solcher chlorierter Biphenyle aus Transformatorisolierflüssigkeiten möglich ist.
Unter dem Ausdruck »Transformatorisolierflüssigkeiten« sind in der vorliegenden Beschreibung alle Isolierflüssigkeiten zu verstehen, welche kein PCB enthalten oder nicht hieraus bestehen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die Entfernung von PCB-Ölen aus der neuen Transformatorisolierflüssigkeit fortlaufend durchzuführen, so daß der Nachteil vorbekannter Verfahrensweisen vermieden wird, daß die Entfernung von PCB-Ölen aus der Transformatorisolierflüssigkeit erst nach längeren Zeiträumen, z. B. einem Jahr, erfolgt, d. h., nach der Zeitspanne, nach der alle rückständigen PCB-Öle in der neuen Transformatorflüssigkeit gelöst vorliegen. Zu diesem Zeitpunkt kann der Gehalt an PCB-Ölen jedoch einige Vol.-% und sogar bis zu 10 Vol.-% der Transformator'-isolierflüssigkeit betragen, so daß während dieser Zeitspanne eine Gefährdung, z. B. in einem Brandfalle oder beim Austritt von Transformatorisolierflüssigkeit aus dem Transformator, nicht behoben ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierflüssigkeit kontinuierlich durch ein Adsorberharz für PCB-Öl gefördert wird, das Adsorberharz nach seiner Beladung mit PCB-Öl durch
Waschen mit einem Lösungsmittel für PCB-Öle hiervon befreit wird und das mit Lösungsmittel gewaschene Adsorberharz vor dem erneuten Einsatz zur Adsorption von PCB-Öl durch Spülen mit Gas von Lösungsmittel befreit wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 beschrieben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Isolierflüssigkeit kontinuierlich oder quasi kontinuierlich
geschehen, daß mittels eines By-Passes und über eine geeignete Pumpe die Isolierflüssigkeit des Transformators durch eine mit dem Adsorberharz gefüllte Kolonne geleitet wird. Aufgrund von Vorversuchen bzw. Erfahrenswerten ist es leicht möglich, die Zeit zu bestimmen, nach welcher das Adsorberharz mit PCB-Öl beladen ist. Nach der Beladung des Adsorberharzes mit PCB-Öl kann der By-Pass geschlossen werden und das Adsor-
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berharz durch Waschen mit einem geeigneten Lösungsmittel, z.B. Aceton, von dem hierauf adsorbierten PCB-Öl befreit werden.
Zur Reduzierung anhaftender Silikonölmengen am Adsorber werden diese durch ein Gas bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur weitgehendst vor der Regeneration entfernt Das mit Lösungsmittel gewaschene und von PCB-Öl befreite Adsorberharz wird dann vor dem erneuten Einsatz zur Adsorption von PCB-Öl getrocknet. Dies erfolgt durch Spülen mit Gas. das das auf dem Adsorberharz vorliegende Lösungsmittel entfernt. Das mit PCB-Öl verunreinigte Lösungsmittel wird in einer geeigneten Anlage aufgearbeitet, z. B. kann es durch Destillation von PCB-Öl abgetrennt werden, wobei das PCB-Öl dann in konzentrierter Form anfällt, so daß es dann viel einfacher ist, dieses PCB-Öl entsprechend den gesetzlichen Vorschriften der Aufarbeitung bzw. Beseitigung zuzuführen.
Falls das Adsorberharz in einer Kolonne vorliegt, die außen an dem Transformator angeordnet ist, kann die Regenerierung an Ort und Stelle erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform liegt das Adsorberharz jedoch in Patronen vor, die an Ort und Stelle an dem Transformator nach Schließen des By-Passes und unter Anwendung geeigneter Kupplungseinrichtungen leicht ausgetauscht werden können. Diese ausgewechselten, d. h. mit PCB-Öl beladenen Adsorberharzpatronen können dann in einer geeigneten Regenerierstation in der zuvor beschriebenen Weise aufgearbeitet werden.
Hierbei kann die Regenerierung entweder in den Patronen selbst erfolgen oder die Patronen können so konstruiert sein, daß das Adsorberharz hieraus leicht entnommen werden kann und dann in geeigneten, getrennten Einrichtungen regeneriert wird.
Alternativ kann das durch PCB verunreinigte Silikon-Öl vor Ort komplett gegen PCB-freies ausgetauscht werden, wobei das verunreinigte gesanu;ielt und später zentral aufgearbeitet wird.
Bei der Regenerierung des Adsorberharzes kann jedes geeignete Lösungsmittel für PCB-Öl verwendet werden. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Aceton.
Nach der Elution des PCB-Öls von dem Adsorberharz durch ein geeignetes Lösungsmittel muß dieses vor dem erneuten Einsatz des Adsorberharzes zur Adsorption von PCB-Öl aus Transformatorisolierflüssigkeiten getrocknet werden. Dieses Trocknen erfolgt mit jedem geeigneten Gas, vorteilhafterweise wird jedoch ein Inertgas verwendet, das besonders bevorzugt bei erhöhter Temperatur durch das Adsorberharz geleitet wird, um ein rascheres Trocknen, d. h.. Entfernen der Lösungsmittelreste, zu erreichen.
Um Lösungsmittelverluste zu vermeiden, wird dieses Gas vorteilhafterweise im Kreislauf geführt, wobei die Lösungsmitteldämpfe fortlaufend aus dem im Kreislauf geführten Gas entfernt werden.
Dies geschieht durch Kondensation in einer oder mehreren Kühlfallen. Hierdurch ist es möglich, prak-
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nen.
Falls erforderlich, kann zur restlosen Entfernung des Lösungsmittels aus der Gasphase ein A-Kohlefilter nachgeschaltet werden.
Als Adsorberharz wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise ein sogenanntes Polymerharz eingesetzt Die Verwendung von Aktivkohle als Adsorptionsmittel zur -Entfernung von PCB-Öl aus Transformatorisolierflüssigkeiten hat sich als nachteilig herausgestellt, da immer geringere Anteile der Aktivkohle in die durchgeleiteten Flüssigkeiten eintreten, wodurch die Leitfähigkeit der Isolierflüssigkeit erhöht wird Dies ist im Fall von TransformatorisoUerflüssigkeitcn jedoch sehr nachteilig.
Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels näher erläutert:
Beispiel
Als Adsorbermaterial wurde ein Polymerharz (Amberlite XAD-4) verwendet. Es wurde eine mit PCB verunreinigte Transformatorisolierflüssigkeit (Silikonöl) mit einem Gehalt von 3000 ppm (Teile pro Million) PCB als zu reinigende Isolierflüssigkeit eingesetzt.
Über 100 ml des Polymerharzes wurde 1 Liter dieser verunreinigten Isolierflüssigkeit geleitet, die Konzentration an PCB in der austretenden Isolierflüssigkeit lag bei 1500 ppm.
Die Regenerierung des Polymerharzes erfolgte mit 3 Bettvolumina, d. h. 300 ml Aceton bei Raumtemperatur.
Die mit Aceton behandelten Harze wurden durch Durchleiten von Stickstoff bei einer Temperatur von 8O0C getrocknet, wobei die Stickstoff menge für die Trocknung 20 l/h bei einer Trockenzeit von 1,5 Stunden betrug.
Anschließend wurde diese t Liter vorbehandelte Isolierflüssigkeit mit 1500 ppm PCB erneut über 100 ml regeneriertes Harz gepumpt. Die PCB-Konzentration im austretenden öl lag unterhalb von 50 ppm.
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Claims (7)

34 Ol 866 Patentansprüche:
1. Verfahren zur Langzeitentfernung von chlorierten Biphenylen (PCB) aus Transformatorisolierflüssigkeiten beim Ersatz von PCB-Ölen durch andere Isolierflüssigkeiten, insbesondere Silikonöle. dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierflüssigkeit kontinuierlich durch ein Adsorberharz für PCB-Öl gefördert wird, das Adsorberharz nach seiner Beladung mit PCB-Öl durch Waschen mit einem Lösungsmittel für PCB-Öle hiervon befreit wird und das mit Lösungsmittel gewaschene Adsorberharz vor dem erneuten Einsatz zur Adsorption von PCB-Öl durch Spülen mit Gas von Lösungsmittel befreit wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas ein Inertgas verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas bzw. Inertgas mit erhöhter Temperatur durch das Adsorberharz geleitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas im Kreislauf durch das Adsorberharz geleitet wird, wobei die Entfernung der mitgeführten Lösungsmitteldämpfe durch Kondensation in einer oder mehreren Kühlfallen bzw. diesen nachgeschaltet in einem Gasphasen-Adsorber erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorberharz in austauschbaren Patronen eingesetzt wird, die nach Beladung des Harzes mit PCB-Öl in einer getrennten Regenerierstation regeneriert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorbermaterial ein lösungsmittelfestes Polymerharz verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit PCB angereicherte Lösungsmittel durch Destillation von PCB getrennt und erneut zur Regeneration eingesetzt wird.
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