DE3533313A1 - Verfahren und vorrichtung zum abscheiden und rueckgewinnen von fluechtigen loesungsmitteln - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum abscheiden und rueckgewinnen von fluechtigen loesungsmittelnInfo
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Description
- Beschreibung
- Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden und Rückgewinnen von flüchtigen Lösungsmitteln Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden und Rückgewinnen von flüchtigen Lösungsmitteln aus der Abluft von Trockenreinigungsmaschinen, Metallentfettungsanlagen, Anlagen zum Reinigen von elektronischen Leiterplatten, Lösungsmittelbädern und ähnlichen Anlagen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der DE-OS 22 08 591 bekannt, wobei durch den Gegendruck der Flüssigkeitsvorlage der größte Teil der Lösungsmitteldämpfe an einem Maschinenkondensator abgeschieden wird, während der verbleibende, geringe Rest der Lösungsmitteldämpfe an einem Aktivkohlefilter adsorbiert wird.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung so zu verbessern, daß die Abluft aller Lösungsmittel verwendender Maschinen gereinigt werden kann und dem Emissions-, dem Arbeits- und dem Abwasserschutz noch weitgehender Rechnung getragen wird. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich bezüglich des Verfahrens aus dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1, bezüglich der Vorrichtung aus dem Kennzeichen des Patentanspruchs 3.
- Bei der Erfindung wird also die lösungsmittelhaltige Abluft über einen ersten Kondensationswärmetauscher zu einer Gegendruckvorlage geführt, wo dem Druck des Abgasgebläses ein Widerstand entgegengesetzt wird und durch Partialdruckerhöhung ein großer Teil der Lösungsmitteldämpfe auskondensieren.
- Im Falle des Öffnens der Maschine zum End- und Beladen wird die lösungsmittelhaltige Abluft um die Gegendruckvorlage herum geführt, um einen Rückstau aus der Maschine in den Arbeitsraum zu vermeiden. Die nach Durchströmen der Gegendruckvorlage noch Lösungsmittelrückstände und Wasserdampf enthaltende Abluft bzw. die nach Durchströmen der Umgehungsleitung noch lösungsmittelhaltige und wasserdampfhaltige Abluft wird zu einem Behälter mit Molekularsieben geleitet, wo eine Adsorption des Wasserdampfs und des Lösungsmittels stattfindet. Nach dem Adsorptionsvorgang ist die Abluft lösungsmittelfrei und kann in die Atmosphäre entlassen oder im Fall geschlossener Maschinen in die Maschine zurückgeführt werden. Nach einer Beladephase werden die Molekularsiebe desorbiert, wobei das Abluftrohr zur Atmosphäre mittels einer Klappe geschlossen wird, die Molekularsiebe mittels einer eingebauten Heizung oder mittels Heißluft aufgeheizt werden, und zwar nacheinander auf zwei unterschiedliche Temperaturen, und die entweichenden Wasserdämpfe und reinen Lösungsmitteldämpfe zu einem zweiten Kondensationswärmetauscher geführt werden. Das Wasser und die flüssigen Lösungsmittel werden vom zweiten Kondensationswärmetauscher einem Tank zugeführt und dort gesondert voneinander aufgefangen. Nach Beendigung der Desorption werden die Molekularsiebe zur Abkühlung gebracht und können daraufhin wieder beladen werden.
- Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsverfahrens und von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein Fließschema zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform für diskontinuierlich arbeitende Reinigungsmaschinen, Fig. 2 ein Fließschema einer Ausführungsform für kontinuierlich arbeitende Reinigungsmaschinen, und Fig. 3 ein Fließschema einer dritten, besonders zweckmäßigen Auführungsform für diskontinuierlich arbeitende Reinigungsmaschinen.
- Das Fließschema nach Fig. 1 dient zur Erläuterung der Reinigung lösungsmittel- und wasserhaltiger Abluft aus diskontinuierlichen Maschinen mit einem Arbeitszyklus von beispielsweise zehn bis sechzehn Stunden. Dabei wird die lösungsmittelhaltige Abluft aus einer ersten, nicht dargestellten Reinigungsmaschine mit maschinenseitigem Abluftgebläse über eine Rohrleitung 1 einem Kondensationswärmetauscher 3 zugeführt. Dieser Wärmetauscher 3 besteht vorzugsweise aus Rippenrohren, wobei das Kühlwasser durch die Rohre und die Abluft um die Rohre herum geleitet wird. In ähnlicher Weise wird die Abluft einer zweiten,nicht dargestellten Reinigungsmaschine über eine Rohrleitung 2 einem Kondensationswärmetauscher 4 zugeführt.
- Nach Verlassen der Wärmetauscher 3 und 4 werden die Abgas ströme über Rohrleitungen 5 und 6 den Gegendruckvorlagen 25 und 26 zugeführt, die in einem gemeinsamen Behälter 27 untergebracht sind. Der Gegendruck der Flüssigkeitsvorlagen 25 und 26 bewirkt eine Partialdruckerhöhung, so daß an den Kondensationswärmetauschern 3 und 4 die Lösungsmitteldämpfe kondensiert und über Rohrleitungen 7 und 8 abgezogen und zusammengeführt werden können. Gemeinsam durchfließen sie dann eine Rohrleitung 9 und werden in einem Lösunngsmitteltank 10, der mit einer Abtauchung versehen ist, gesammelt. Werden die beiden Reinigungsmaschinen zum End- und Beladen geöffnet, so wird die Gegendruckvorlage mittels Rohrleitungen 21 und 22 sowie Klappen 23 und 24 umgangen.
- Im Falle des Durchströmens sowie des Umgehens der Gegendruckvorlagen verläßt ein einziger, gemeinsamer Abluftstrom den Behälter 27 und wird über eine Rohrleitung 28 einem Behälter 11 mit Molekularsiebpackung 30a, 30b zugeführt. Dabei wird an den Molekularsieben 30a der Wasserdampf und an den Molekularsieben 30b der noch verbliebene restliche Lösungsmitteldampf adsorbiert. Über eine Rohrleitung 12, eine geöffnete Klappe 13 und eine Rohrleitung 14 gelangt die nunmehr lösungsmittelfreie Abluft in die Atmosphäre.
- Ist die Beladephase der Molekularsiebpackung 30a, 30b beendet, dann wird die Rohrleitung 12 mittels der Klappe 13 verschlossen und eine elektrische Heizung 29 eingeschaltet, welche die Molekularsiebpackung zunächst auf 1500C erhitzt, wobei diese Temperatur genügt, um in den Molekularsieben 30a das Wasser zu desorbieren, worauf dann die Temperatur auf etwa 2200C angehoben wird, mit der Folge einer Desorbierung des Lösungsmittels in den Molekularsieben 30b. Der Wasserdampf und später die Lösungsmitteldämpfe gelangen über eine Rohrleitung 15 zu einem Kondensationswärmetauscher 16. In diesem Wärmetauscher 16 strömt der Wasserdampf bzw. der Lösungsmitteldampf durch die Wärmetauscherrohre, während um die Rohre herum Kühlwasser fließt. Die Dämpfe kondensieren und das Wasser bzw.
- das flüssige Lösungsmittel fließt über eine Rohrleitung 17 und ein Ventil 18 zu einem Lösungsmitteltank 19. Dieser Tank 19 ist mit einer Abtauchung versehen. Der Tank 19 hat außerdem eine Überdrucksicherheitsleitung 20, die zur Atmosphäre, d.h.
- zur Rohrleitung 14, führt. Zweckmäßigerweise wird der Tank 19 nach Beendigung der ersten Desorbierungsstufe gegen einen anderen, identischen Tank 19 ausgetauscht, so daß in dem einen Tank 19 das Wasser, im anderen Tank das flüssige Lösungsmittel aufgefangen wird.
- Ist die Desorptionsphase beendet, dann wird die Heizung 29 wieder ausgeschaltet. Nach einer Abkühlphase von etwa 2 bis 4 Stunden ist die Molekularsiebpackung 30a, 30b so weit abgekühlt, daß sie für die nächste Adsorbierungsphase bereit ist. Dabei wird dann das Ventil 18 wieder geschlossen und die Klappe 13 geöffnet. Das in dem Tank 10 und 19 gesammelte flüssige Lösungsmittel wird nach Erreichen eines bestimmten Füllstandes, der mit einer Warnlampe angezeigt wird, abgelassen.
- Anhand der Fig. 2 wird nun eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die für kontinuierlich arbeitende Reinigungsmaschinen bestimmt ist. Dabei entspricht die Vorrichtung von den Maschinen-Auslaßrohrleitungen 1 und 2 bis zur Auslaßrohrleitung 28 des Gegendruckvorlagebehälters 27 der Vorrichtung von Fig. 1. Die Rohrleitung 28 verzweigt sich jedoch bei dem Ausführungsbeispiel 2 in zwei Rohrleitungen 31 und 33, die mit Klappen 32 bzw. 34 versehen sind. Die Leitung 31 mit Klappe 32 führt zu einem Molekularsiebbehälter 11, der demjenigen von Fig. 1 entspricht. Die Rohrleitung 33 mit Klappe 34 führt zu einem zweiten Molekularsiebbehälter 35, der einen ähnlichen Aufbau hat wie der Behälter 11 und mit einer Molekularsiebpackung 36a, 36b, einer Heizung 37 und zwei Auslaßrohren 38 und 42 versehen ist, wobei die Rohrleitung 38 über eine Klappe 39 und eine Rohrleitung 40 an die Auslaßleitung 14, die Auslaßleitung 42 über eine Klappe 41 an den Kondensationswärmetauscher 16 angeschlossen ist.
- Sind die Rohrleitungen 33 und 15 durch die Klappen 34 und 18 verschlossen, dann gelangt die Abluft ausschließlich zum Molekularsiebbehälter 11, welcher die Lösungsmittelrückstände adsorbiert; die vom Lösungsmittel gereinigte Abluft gelangt über die Klappe 13 und die Rohrleitungen 12 und 14 zur Atmosphäre.
- Ist das Aufnahmevermögen der Molekularsiebpackung 30a, 30b des Behälters 11 erschöpft, dann werden die Klappen 32 und 13 geschlossen und die Klappen 34 und 39 geöffnet, so daß die Adsorption im Molekularsiebbehälter 35 an der Molekularsiebpackung 36a, 36b stattfinden kann. Während dieses Adsorptionsvorgangs bleibt das Ventil 41 geschlossen. Die gereinigte Abluft gelangt über die Rohrleitungen 38, 40 und 14 zur Atmosphäre. Zur Desorption wird die Molekularsiebpackung 30a, 30b im Behälter 11 durch die elektrische Heizung 29 in derselben Weise aufgeheizt wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig.
- 1. Die entweichenden Lösungsmitteldämpfe gelangen über die Rohrleitung 15 und das offene Ventil 18 zum Kondensationswärmetauscher 16, wob die Lösungsmitteldämpfe - wie vorher beschrieben - kondensieren und zum Tank 19 geführt werden.
- Ist der Desorptionsvorgang im Behälter 11 beendet, so wird die Heizung 29 ausgeschaltet. Nach einer Abkühlphase ist die Molekularsiebpackung 30a, 30b bereit für die nächste Adsorptionsphase. Zu diesem Zweck wird dann das Ventil 18 wieder geschlossen und die Klappen 32 und 13 werden geöffnet.
- Nunmehr kann die zweite Molekularsiebpackung 36a, 36b desorbiert werden. Zu diesem Zweck werden die Klappen 34 und 39 geschlossen und das Ventil 41 geöffnet. Mittels der elektrischen Heizung 37 wird die Molekularsiebpackung 36a, 36b im Behälter 35 in derselben Weise aufgeheizt wie die Molekularsiebpackung 30a, 30b. Die Lösungsmitteldämpfe entweichen über die Rohrleitung 42 und das geöffnete Ventil 41 und kondensieren im Kondensationswärmetauscher 16. Das flüssige Lösungsmittel fließt aus dem Wärmetauscher 16 über die Rohrleitung 17 zum Lösungsmitteltank 19.
- Ist der Desorptionsvorgang der Molekularsiebpackung 36a, 36b beendet, so wird die Heizung 37 ausgeschaltet und nach einer Abkühlphase ist die Molekularsiebpackung wieder bereit für die nächste Adsorptionsphase. Zu diesem Zweck wird dann das Ventil 41 geschlossen und die Klappen 34 und 39 werden geöffnet.
- Die Lösungsmittel in den Tanks 10 und 19 werden nach Erreichen eines eüllstandkontakts über Rohrleitungen 43 und 45 zu einer Pumpe 44 geleitet, welche die Lösungsmittel über eine Rohrleitung 46 zurück in die Vorratstanks der Reinigungsmaschinen pumpt.
- Fig. 3 zeigt ein Fließschema einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung, wobei den Ausführungsformen nach Fig. 1 entsprechende Teile wiederum mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei entspricht die Vorrichtung nach Fig. 3 bis zur Auslaßrohrleitung 28 des Gegendruckvorlagebehälters 27 der Vorrichtung von Fig. 1.
- Von der Leitung 28 gelangt die Abluft dann über die Klappe 50 zum Molekularsiebbehälter 11 wobei sie im Bereich des Behälterbodens einströmt. Im Behälter 11 befindet sich ein unteres Siebbett 51a aus Molekularsieben oder aus Siliciumoxid, sowie ein oberes Siebbett 51b aus Molekularsieben. Im Molekularsiebbett 51a wird nur der im Abgas enthaltene Wasserdampf adsorbiert, während die Lösungsmittelrückstände, nämlich die Chlorkohlenswasserstoffe, im Siebbett 51b adsorbiert werden.
- Nachdem die Abluft den Behälter 11 von unten nach oben durchströmt hat und dabei von der Siebpackung 51a, 51b gereinigt worden ist, verläßt sie den Behälter 11 über die Klappe 52 und die Leitung 53 und kann in die Atmosphäre entlassen werden.
- Wenn das Aufnahmevermögen der Siebpackung 51a, 51b zu etwa 90% erschöpft ist, dann muß eine Regeneration erfolgen. Die Feststellung dieses Zeitpunkts erfolgt am zweckmäßigsten durch ein elektronisches Zählwerk, das die Anzahl der Türöffnungen der Reinigungsmaschinen zählt und den Betreiber bei Erreichen einer bestimmten Zahl alarmiert.
- Für die Regeneration werden die Klappen 50 und 52 geschlossen und es erfolgt eine Regeneration mittels Heiß luft. Zu diesem Zweck fördert ein Gebläse 54 Luft über eine Klappe 55 zu einem Aufheizer 56 mit elektrischer Heizung 57 und weiter über eine Rohrleitung 58 zum Behälter 11, in welchen sie von oben her eintritt. Die auf etwa 1500c aufgeheizte Luft durchströmt das Bett 51b und dann das Bett 51a, wobei die Temperatur dieser Luft nur dazu ausreicht, im Bett 51a das Wasser zu desorbieren.
- Über eine vom Boden des Behälters 11 abgehende Rohrleitung 59 gelangt die mit Wasserdampf belastete Luft über eine Klappe 60 zum kühlwasserdurchflossenen Wärmetauscher 16, wo der Wasserdampf kondensiert und in den Tank 19 fließt. Die vom Wasserdampf befreite Luft strömt weiter durch die Rohrleitung 61 zum Gebläse 54; es handelt sich also um einen geschlossenen Umluftstrom. Nach etwa 1,5 Stunden wird der Tank 19 entleert und die Lufttemperatur mittels des Aufheizers 56 auf etwa 2200C angehoben. Damit werden die im Bett 51b adsorbierten Chlorkohlenwasserstoffe desorbiert, im Wärmetauscher 16 kondensiert und in den Tank 19 wasserfrei abgeschieden. Nach etwa 1,5 Stunden ist diese Desorption, die - wie erläutert - im Gegenstrom zur Adsorption erfolgt, abgeschlossen.
- Zur Beschleunigung der Abkühlung der Siebpackung 51a, 51b wird nun eine aktive Kühlung mittels Luft durchgeführt. Dabei erfolgt diese Kühlung im Gleichstrom mit der Adsorption. Nach Abschalten des Aufheizers 56 werden deshalb die Klappen 60 und 55 geschlossen und das Gebläse 54 fördert die Luft nach offenen einer Klappe 61 über eine Leitung 62 in den Behälter 1. Die Luft durchströmt die Siebpackung 51a, 51b von unten nach oben und gelangt über die Leitung 58 und eine Leitung 63 mit jetzt offener Klappe 64 sowie den Wärmetauscher 16 zurück zum Gebläse 54. Auch die Kühlung erfolgt somit in einem geschlossenen Umlauf. Nach etwa 1 Stunde ist die Sibpackung 51a, 51b abgekühlt und somit wieder aufnahmebereit.
- Bei kontinuierlich betriebenen Anlagen werden zweckmäßigerweise zwei Adsorptionsbehälter vorgesehen, auf die dann jeweils umgeschaltet werden kann, entsprechend der Ausführungsform von Fig.2.
- Unter Molekularsieb wird hier auch äquivalent wirkendes Material, wie etwa Blähton und für die Bindung von Wasserdampf Silikagel, verstanden.
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Claims (18)
- Patentansprüche 1. Verfahren zum Abscheiden und Rückgewinnen von flüchtigen Lösungsmitteln aus wasserdampfhaltiger Abluft von Trockenreinigungsmaschinen, Metallentfettungsanlagen, Anlagen zum Reinigen von elektronischen Leiterpiatten, Lösungsmittelbädern und ähnlichen Anlagen, bei dem die Abluft zunächst über einen Kondensationswärmetauscher, dann durch eine Gegendruckvorlage und schließlich durch eine regenerierbare Endgasreinigungsstufe geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft nach Durchströmen des Kondensationswärmetauschers und der Gegendruckvorlage durch den Wasserdampf und die Lösungsmittelrückstände adsorbierende Molekularsiebe hindurchgeführt und als lösungsmittelfreie Abluft in die Atmosphäre abgegeben wird, und daß die Molekularsiebe durch zwei nacheinanderfolgende Erhitzungen unterschiedlicher Temperatur einer Desorption unterworfen werden, wobei der während der ersten Erhitzungsstufe entweichende Wasserdampf und die während der zweiten Erhitzungsstufe entweichenden Lösungsmitteldämpfe in einem zweiten Kondensationswärmetauser kondensiert und die beiden Kondensate gesondert aufgefangen werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1 für einen kontinuierlichen Betrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft abwechselnd durch zwei Molekularsiebeinheiten hindurchgeleitet wird, wobei sich jeweils eine Molekularsiebeinheit in der Beladephase, die andere in der Desorptionsphase befindet.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Desorptionsphase die Molekularsiebe mittels Heißluft erhitzt werden, die im geschlossenen Kreislauf durch die Molekularsiebe hindurchgeleitet werden, und zwar in einer Richtung entgegengesetzt der Strömungsrichtung der in der Beladephase hindurchströmenden Abgase.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Desorptionsphase durch die Molekularsiebe im geschlossenen Umlauf Kühlluft hindurchgeleitet wird, und zwar in einer Richtung gleich derjenigen der in der Beladephase hindurchströmenden Abgase.
- 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Kondensationswärmetauscher, einer Gegendruckvorlage und einer regenerierbaren Endgasreinigungsstufe, gekennzeichnet durch einen Behälter (11), in welchem eine Molekularsiebpackung aus einem ersten und einem zweiten Molkularsiebbett (30a, 3Ob; 51a, sieb) untergebracht ist und durch einen zweiten Wärmetauscher (16), der an eine durch eine Klappe (18; 60-) verschließbare Auslaßleitung (15; 59) des Molekularsiebbehälters (11) angeschlossen ist.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5 für einen kontinuierlichen Betrieb, gekennzeichnet durch zwei abwechselnd an die Ausgangsleitung (28) der Gegendruckvorlage (27) anschließbare Molekularsiebbehälter (11, 35).
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Molekularsiebbehälter (11, 35) über durch Klappen (18, 41) verschließbare Leitungen (15, 42) an einen einzigen, gemeinsamen zweiten Kondensationswärmetauscher (16) angeschlossen sind.
- 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 zum Anschluß an mehrere Reinigungsmaschinen, gekennzeichnet durch in einem gemeinsamen Behälter (27) untergebrachte Gegendruckvorlagen (25, 26) unterschiedlicher Flüssigkeitsstände.
- 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch die Gegendruckvorlagen (25, 26) umgehende, durch Klappen (23, 24) verschließbare Umgehungsleitungen (21, 22)
- 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9 für geschlossene Trockenreinigungsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphärenleitung (14) in die Reinigungsmaschine zurückgeführt ist.
- 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Molekularsiebbehälter (11, 35) einen Siebrost aufweist, auf dem die Molekularsiebpackung (30a, 30b; 51a, 51b) angeordnet ist, wobei die Packung aus Kugeln oder Zylindern einer Körnung von zwei bis zehn Millimeter besteht.
- 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Kondensationswärmetauscher (16) die Dämpfe durch dessen Rohre, Kühlwasser um dessen Rohre herum geführt ist.
- 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kondensationswärmetauscher (16) an einen Lösungsmitteltank (19) mit Abtauchung angeschlossen ist.
- 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungsmitteltank (19) eine zur Atmosphäre führende Entlüftungsleitung (20) aufweist.
- 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Molekularsiebbehälter (11, 35) zwei Auslaßleitungen (12, 15; 38, 42) mit Verschließkläppen (13, 18; 39, 41) aufweist, wobei jeweils eine Leitung (12; 38) zur Atmosphärenleitung (14), die andere Auslaßleitung (15; 42) zum gemeinsamen Kondensationswärmetauscher (16) führt.
- 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, gekennzeichnet durch eine in der Molekularsiebpackung (30, 36) untergebrachte elektrische Heizspirale (29, 37).
- 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, gekennzeichnet durch einen Lufterhitzer (56), der in eine Ringleitung (58, 59, 61) eingesetzt ist, die den Siebbehälter (11), den zweiten Kondensationswärmetauscher (16) und ein Gebläse (54) enthält.
- 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine den Lufterhitzer (56) überbrückende Leitung (62, 63).
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