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Die Erfindung bezieht sich auf eine Lösemittelrück-
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gewinnungseinrichtung für mit Lösemitteldämpfen arbeitende Anlagen,
insbesondere Trockenanlagen, beidenen das Lösemittel aus der ein Lösemitteldampf-Luftgemisch
enthaltenden Abluft der Anlage durch Kondensation in einem oder mehreren in den
Strömungsweg der Abluft einschaltbaren Kondensatorkühlern abgetrennt wird.
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Bei den bisher bekannten Einrichtungen dieser Art wurden als Kondensatorkühler
Querstromwärmeaustauscher verwendet, die von der zu kühlenden Abluft einerseits
und einem Kühlmittel andererseits auf voneinander getrennten Wegen gleichzeitig
durchströmt wurden. Dabei war, insbesondere bei Verwendung von Flüssigstickstoff
als Kühlmittel, der gleichzeitig auch zum Inertisieren des Lösemitteldampf-Luftgemischs
zwecks Ausschaltung der Explosionsgefahr benutzt werden kann und der eine Temperatur
von etwa -1900C besitzt, ein Temperaturregelmechanismus erforderlich, um zu verhindern,
daß die Kühlertemperatur unter den Erstarrungspunkt des Lösemittels absinkt. An
den Wärmeaustauscherflächen angesetztes erstarrtes Lösemittel sowie Vereisung der
Wärmeaustauscherflächen durch Gefrieren des in der Luft enthaltenen Wasserdampfs
könnten eine Blockierung des Ab luft strömungsweges durch den Kondensatorkühler
verursachen. Um die mit einer solchen Blockierung verbundenen Schwierigkeiten zu
vermeiden, konnten bei den
bekannten Einrichtungen dieser Art zweiabwechselnd
in den Gemischweg einschaltbare Kondensatorkühler vorgesehen werden, um jeweils
nach Bedarf auf den abgetauten Kühler umschalten zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösemittelrückgewinnungseinrichtung
der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei welcher der Tendenz zur Blockierung
des Gemischströmungsweges durch den Kühler auf einfachere Weise entgegengewirkt
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Kondensatorkühler
ein rekuperativer Kältespeicher vorgesehen ist, der aus einem von grobkörnigen,
nicht-hygroskopischen Gesteinsbrocken oder Kieseln gebildeten, von einem Behälter
zusammengehaltenen Steinbett besteht, das von dem Kältemittel und von der zu kühlenden
Abluft während getrennter Zeitabschnitte und in entgegengesetzten Richtungen unmittelbar
durchströmt wird.
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Dadurch wird erreicht, daß sich in dem Steinbett während des Durchströmens
mit dem Kältemittel in der einen Richtung (von oben nach unten) ein Temperaturgefälle
ausbildet, derart, daß die Temperatur in der Nachbarschaft desjenigen Endes des
Steinbetts,dem das Kältemittel zugeführt wird, unterhalb des Erstarrungspunktes
des Lösemittels liegt, während sie am anderen Ende des Steinbetts, dem später die
Abluftströmung
zugeführt wird, zwar unterhalb des Kondensationspunktes,
aber oberhalb des Erstarrungspunktes des Lösemittels liegt. Sobald also der rekuperative
Kältespeicher aus dem Strömungsweg des Kältemittels in den in entgegengesetzter
Richtung verlaufenden Strömungsweg des Lösemitteldampf-Luftgemischs umgeschaltet
wird, erfolgt in dem eine höhere Temperatur aufweisenden Bereich des Steinbetts
eine Verflüssigung und in seinem eine tiefere Temperatur aufweisenden Bereich eine
Erstarrung des Lösemittels, das sich an den Steinen absetzt. Jedoch wandert während
des Kondensationsvorganges die der Erstarrungstemperatur des Lösemittels entsprechende
Temperaturzone infolge der allmählichen Kälteabgabe in Richtung auf den kälteren
Bereich hin. Das im unteren Bereich des Steinbetts in flüssiger Form kondensierte
Lösemittel tropft nach unten und der obere, kältere Bereich des Steinbetts wird
von einem abgemagerten Lösemitteldampf-Luftgemisch durchströmt, so daß beim Erreichen
der Erstarrungstemperaturzone nur noch relativ wenig erstarrtes Lösemittel sich
am Steinbett ansetzt. Während des weiteren Durchströmens des relativ warmen Gasgemisches
verschieben sich die Isothermen immer weiter im Steinbett nach oben, so daß angefrorenes
Lösemittel wieder auftaut.
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Ein besonderer Vorteil der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht
darin, daß sie auch bei Verwendung
hoch agressiver Medien als Lösemittel
und/oder als Kältemittel brauchbar ist, weil zur Speicherung und Übertragung der
Kälte Materialien verwendet werden, die allen Säuren und Laugen widerstehen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen, welche zwei
Ausführungsbeispiele veranschaulichen, näher erläutert. In beiden Fällen sind zwei
rekuperative Speicher vorgesehen und die Strömungswege des Kältemittels und der
zu kühlenden Ab luft derart umschaltbar, daß jeweils der eine Speicherkühler von
dem Kältemittel in der einen und der andere von der Abluft, ggf. gleichzeitig, in
der anderen Richtung durchströmt werden kann.
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F i g. 1 zeigt eine solche Ausführungsform, bei der Stickstoff, der
gleichzeitig zum Inertisieren des Lösemitteldampf-Luftgemischs in der Anlage dient,
als Kühlmittel verwendet ist.
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F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der von einer Kältemaschine
tiefgekühlte Luft als Kältemittel dient.
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In Fig. 1 sind la, Ib zwei Speicherkühler, die je mit einem Steinbett
2 gefüllt sind. 3 ist ein Stickstofftank, von dem eine Leitung über ein Absperrorgan
3a zu einem Verdampfer 4 geführt ist, der wiederum durch eine Leitung 4a mit einem
Umschaltventil 5a verbunden ist, mit dem der ankommende Stickstoffstrom wahlweise
dem
oberen Ende des Speicherkühlers la oder dem oberen Ende des
Speicherkühlers lb zugeführt werden kann. Am unteren Ende des Steinbetts 2 der Speicherkühler
la und Ib befinden sich Anschlüsse für den Austritt des Stickstoffs, der über ein
Umschaltventil 5b und eine Rohrleitung 6a über einen Querstromwärmeaustauscher 7
einer Trocknungsanlage 8 zugeführt werden kann. Von dem Trockner 8 leitet eine Rohrleitung
6b das Lösemitteldampf-Luftgemisch über einen Querstromwärmeaustauscher 7, der einen
Temperaturausgleich zwischen dem zugeführten Stickstoff und dem abgeführten Gemisch
bewirkt, zu einem Umschalter 5c, von dem aus es wahlweise dem unteren Ende des Steinbettes
2 des Kühlers la oder des Kühlers lb zugeführt werden kann. Vom oberen Ende beider
Speicherkühler führen Leitungen über ein gemeinsames Umschaltventil 5e und die Ringleitung
6a zum Trockner. Außerdem kann eine ins Freie mündende Leitung 9 für das vom Lösemittel
vollständig oder nahezu vollständig befreite Gemisch vorgesehen sein. An ihrem unteren
Ende sind die Behälter der Speicherkühler la und lb mit einem Trichter 10 versehen,
der über ein Umschaltventil 5d mit einem Abscheider 11 zur Trennung des wiedergewonnenen
Lösemittels und des Wassers verbunden ist.
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Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß der Stickstoffstrom
zunächst über den Speicher-
kühler la geleitet wird, wobei er gegen
den Abluftstrom aus dem Trockner 8 abgesperrt ist. Dabei wird der größte Teil des
das Steinbett des Kühlers la von oben nach unten durchströmenden Stickstoffs an
die Steine 2 abgegeben. Es entsteht ein Kältegefälle von z.B. oben -1200C und unten,
am unteren Teil des Steinbettes 2, von -600C.
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Nach einer gewissen Durchströmzeit entspricht die Temperatur im oberen
Teil des Steinbetts der Temperatur des Stickstoffs.
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Sobald am unteren Ende des Steinbetts eine gewünschte Temperatur
von z.B. -600C erreicht ist, wird der Stickstoffstrom mittels der Umschalter 5a
und 5b über den Kältespeicher lb statt über den Kältespeicher la umgeleitet.
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Gleichzeitig wird der Abluftstrom des Trockners, der aus dem Gemisch
besteht, mittels des Umschalters 5c von unten durch den Speicherkühler la geleitet
und nach Auskondensierung des Lösemittels entweder über die Rohrleitung 9 ins Freie
oder über den Querstromwärmeaustauscher 7 zurück in den Trockner geführt.
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Da in dem Speicherkühler la ein Temperaturgefälle von z.B. -600C
bis -1200C besteht, wird das durchströmende, das Lösemittel enthaltende Gemisch
im unteren Bereich des Steinbettes 2 in flüssiger Form kondensiert und tropft in
den Trichter 10, von wo es über
den Umschalter 5d und über einen
Wasserabscheider 11 gereinigt abgeleitet wird. Beim Durchströmen des Steinbetts
von unten nach oben wird das Gemisch abgemagert, so daß beim Erreichen der Temperaturzone,
in der das Lösemittel erstarrt - z.B. beträgt bei Methylenchlorid die Erstarrungstemperatur
etwa -1000C - nur noch relativ wenig Lösemittel am Steinbett anfriert. Beim weiteren
Durchströmen des relativ warmen Gemisches verschieben sich die Isothermen im Steinbett
immer weiter nach oben, so daß angefrorenes Lösemittel wieder auftaut.
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Läßt man das Gasgemisch nach dem Auskondensieren des Lösemittels
über die Rohrleitung 9 ins Freie abströmen, so muß dafür gesorgt werden, daß die
Gasaustrittstemperatur aus dem Speicherkühler unterhalb desjenigen Werts bleibt,
bei dem die nach den gesetzlichen Bestimmungen (Immissionsschutzgesetz bzw. T.A.
Luft) zulässige Grenze der Lösemittelkonzentration in der ins Freie gelangenden
Ab luft erreicht oder überschritten wird.
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Bevor diese kritische Temperatur erreicht wird, wird der aufgewärmte
Speicherkühler la nach seiner Ausschaltung aus dem Abluftströmungsweg wieder von
oben mit Stickstoff durchströmt und auf die gewünschte Temperatur abgekühlt. In
der Zwischenzeit wird der andere Speicherkühler lb als Kondensator benutzt.
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Der oder die Speicherkühler können statt mit
kaltem
Stickstoff auch mit tiefgekühlter Luft heruntergekühlt werden. Eine entsprechende,
gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der Erfindung
ist in Fig. 2 dargestellt. Als Kühlmittel dient hier tiefgekühlte Luft, die mittels
eines der Kältemaschine zugeordneten Lamellenkühlers 13a, 13b auf Tiefkühltemperatur
gebracht und mittels eines Ventilators 14 in Umlauf versetzt werden kann, so daß
sie das Steinbett 2 jeweils eines Kühlers von oben nach unten durchströmt und dann
wieder zurück zur Ansaugöffnung des Ventilators gelangt. Zum Umschalten des Kühlmittelströmungsweges
zwischen den beiden Speicherkühlern lla, lib sind, analog zu der Anordnung nach
Fig. 1, Umschaltventile 15a, 15b vorgesehen. In entsprechender Weise dienen Umschaltventile
15c und 15e zum Umschalten der vom Trockner kommenden AbluStleitung 16b bzw. der
zu ihm zurückführenden Leitung 16a auf jeweils einen der Speicherkühler lla und
leib.
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Auf diese Weise wird auch hier das Steinbett jeweils eines Speicherkühlers
allmählich heruntergekühlt, so daß bis zu einer späteren Angleichung ein Temperaturgefälle
in entsprechender Weise wie bei der Anordnung nach Fig. 1 entsteht.
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Zur selbständigen Umschaltung der Kühlmittelströmung von dem Speicherkühler
lla auf den Speicherkühler lib und zur gleichzeitigen Umschaltung der
Ab
luft strömung von dem Speicherkühler llb auf den Speicherkühler lla können thermostatische
Schaltvorrichtungen vorgesehen sein.
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Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung sind
nicht auf die hier im einzelnen beschriebenen und dargestellten Beispiele beschränkt.
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Vor allem ist es grundsätzlich möglich, statt eines von grobkörnigen,
nicht-hygroskopischen Gesteinsbrocken oder Kieseln gebildeten, von einem Behälter
zusammengehaltenen Steinbettes für den Kältespeicher auch andere als Kältespeicher
geeignete Kälteträger vorzusehen wie z.B. eine Metallstruktur oder eine Anhäufung
von kugelförmigen oder anders gestalteten Metallelementen, oder eine aus einem geeigneten
Kunststoff bestehende Struktur, z.B. in Form von einem oder mehreren Hohlkörpern
mit einer flüssigen, einfrierbaren Füllung.