DE3607033A1 - Verfahren und einrichtung zum entfernen von loesungsmitteldaempfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von An­ spruch 1 und eine zum Durchführen dieses Verfahrens dienende Ein­ richtung.

Beim Reinigen von Behältern mit Lösungsmitteln besteht das Problem des umweltfreundlichen Entfernens der Lösungsmitteldämpfe durch Rückgewinnung.

So werden verschmutzte Kesselwagen, die beispielsweise Bitumen- und Teerreste aufweisen, nach manueller Reinigung mit Trichlor­ äthylen-Dampf beaufschlagt und gereinigt. Das eingeblasene Tri­ chloräthylen kondensiert im Kessel und trägt im Kondensatablauf den Schmutz mit aus. Das Schmutz-Kondensat wird einem Verdampfer zugeführt, in dem das Trichloräthylen ausdestilliert wird. Das Abfallprodukt wird abgelassen und entsorgt. Nach der Trichloräthy­ len-Bedampfung des Kessels ist dieser auf ca. 60 bis 70°C aufge­ heizt. In der Luft befindet sich Trichloräthylen im Sättigungszu­ stand. Ein Abdampfen des Kesselinhalts an die freie Atmosphäre würde zu erheblichen Umweltbelastungen führen. Deshalb wird der Kessel mit Luft gespült, und das dabei austretende Gasvolumen wird Kondensations- sowie Adsorptionsstufen zwecks Luftreinigung und Schadstoffminderung zugeführt. Dieses Verfahren benötigt wegen großer bewegter Luftmengen aufwendige und teure Anlagen sowie eine lange Reinigungszeit, damit die Lösungsmittel-Zusammensetzung in der Abluft eine ausreichend geringe Konzentration enthält.

Bei dem bekannten Verfahren ist es ausgesprochen nachteilig, daß entsprechend dem Diffusionskoeffizienten der verschiedenen Lö­ sungsmitteldämpfe bezogen auf Luft ausreichend große Luftmengen zum Spülen verwendet werden müssen, um eine komplette Entfernung der Lösungsmitteldämpfe sicherzustellen. Hierbei können Einbauten im Behälter den Vorgang beträchtlich verzögern. Bei brennbaren Lö­ sungsmitteldämpfen besteht ferner die Gefahr der Bildung explosi­ ver Gemische. Deshalb ist man bestrebt, möglichst große Luftmengen zu verwenden. Hierdurch ergibt sich eine relativ kleine Konzentra­ tion von Lösungsmittel in Luft, wodurch eine Lösungsmittel-Rückge­ winnung aus der Abluft bisher unwirtschaftlich war.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der genannten Art so auszubilden, daß der Lö­ sungsmitteldampf mit vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand schnell entfernt werden kann und eine wirksame Lösungsmittel-Rückgewinnung möglich ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Verfahren der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzei­ chen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus. Die den gesamten Behälter ausfüllende Verdrängungsflüssigkeit verdrängt den Lö­ sungsmitteldampf in konzentrierter Form, da keine Luftspülung er­ forderlich ist. Dieser Vorgang ist schnell durchführbar, und das Lösungsmittel kann in äußerst wirtschaftlicher Weise aus dem ver­ drängten Gasvolumen rückgewonnen werden. Behältereinbauten können dabei den Verdrängungsvorgang praktisch nicht beeinträchtigen. Beim Ablassen der Verdrängungsflüssigkeit aus dem Behälter kann Frischluft einströmen. Somit ist in einem einzigen kurzen Arbeits­ gang gewährleistet, daß der Behälter frei von Lösungsmitteldampf wird. Aufgrund der geringen Gasmengen und der großen Lösungsmittel- Konzentration können die Mittel zur Rückgewinnung des Lösungsmit­ tels optimal und relativ klein sowie preiswert ausgelegt werden.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich durch die Merkmale von Anspruch 2 aus. Durch die Wiederverwendung der Verdrängungsflüssigkeit ergeben sich geringere Betriebskosten und weniger Entsorgungsprobleme. Wenn ein Teil des Lösungsmitteldampfes von der Verdrängungsflüs­ sigkeit aufgenommen wird, steigt deren Lösungsmittel-Konzentration bei längerem Einsatz allmählich bis zu einem Grenzwert an, da die Aufnahmefähigkeit allmählich absinkt. Entsprechend dieser vermin­ derten Aufnahmefähigkeit steigt bei mehrfachem Einsatz die Lö­ sungsmittel-Konzentration des verdrängten Gasvolumens an, was zu einer erhöhten Wirksamkeit der Lösungsmittel-Rückgewinnung führt. Das ständige Rückspeichern und Wiederverwenden der Verdrängungs­ flüssigkeit ist somit hinsichtlich der Betriebskosten, der Entsor­ gung und der Rückgewinnung von Lösungsmittel vorteilhaft.

Gemäß Anspruch 3 kann das verdrängte Gasvolumen im wesentlichen druckfrei direkt der Rückgewinnung zugeführt werden. Statt dessen ist es gemäß Anspruch 4 jedoch auch möglich, das verdrängte Gasvo­ lumen zwischenzuspeichern und erst dann der Rückgewinnung zuzufüh­ ren. Um die große Lösungsmittel-Konzentration im Gasvolumen beizu­ behalten, ist es bei der Zwischenspeicherung gemäß Anspruch 5 vor­ teilhaft, daß das verdrängte Gasvolumen eine Flüssigkeit ver­ drängt und sich somit nicht mit Luft oder einem anderen Gas ver­ mischt. In allen Fällen erfolgt das Verdrängen und Fördern des Gasvolumens allein dadurch, daß die Verdrängungsflüssigkeit in den Behälter eingelassen wird.

Bei einer praktischen Ausführungsform wird als Verdrängungsflüs­ sigkeit Wasser benutzt, das beispielsweise zum Entfernen von Tri­ chloräthylendampf eingesetzt wird. Eine solche Verdrängungsflüs­ sigkeit ist besonders preiswert.

In weiterer Ausgestaltung ist es gemäß Anspruch 7 bevorzugt, das verdrängte Gasvolumen einer Kondensation sowie Flüssigkeitsab­ scheidung zu unterwerfen, um eine Rückgewinnung zumindest eines Teils des Lösungsmittels zu erzielen. Statt dessen oder zusätzlich kann das Gasvolumen gemäß Anspruch 8 einer hochwirksamen Aktivkoh­ le-Rückgewinnung zugeführt werden. Wegen des relativ kleinen, hochkonzentrierten Gasvolumens können die für die Rückgewinnung erforderlichen Mittel relativ klein und preiswert ausgebildet werden.

Gemäß Anspruch 9 ist es ferner bevorzugt, von der Verdrängungs­ flüssigkeit spezifisch abgetrenntes Lösungsmittel abzuscheiden und ebenfalls rückzuführen.

Eine zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Einrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß durch die im Kennzei­ chen von Anspruch 10 aufgeführten Merkmale aus. Eine solche Ein­ richtung ist ausgesprochen einfach und benötigt zusätzlich zu der Lösungsmittel-Rückgewinnungsanlage im wesentlichen nur einen Puf­ fertank, aus dem die Verdrängungsflüssigkeit zum Behälter und zu­ rück gependelt wird. Beim Einpumpen der Verdrängungsflüssigkeit in den Behälter strömt der Lösungsmitteldampf direkt in die Lö­ sungsmittel-Rückgewinnungsanlage oder einen dieser vorgeschalte­ ten Zwischenspeicher. Beim Abpumpen der Verdrängungsflüssigkeit aus dem dann belüfteten Behälter kann in diesen Frischluft ein­ strömen. Eine solche Einrichtung arbeitet sehr schnell und äußerst wirksam.

In weiterer Ausgestaltung ist es gemäß Anspruch 11 zweckmäßig, den Puffertank so auszubilden, daß aus diesem von der Verdrän­ gungsflüssigkeit spezifisch abgetrenntes Lösungsmittel abgelassen werden kann. Das von der Verdrängungsflüssigkeit selbst aufgenom­ mene Lösungsmittel muß nicht entfernt werden und führt in der be­ reits erwähnten Weise zu einer Steigerung der Lösungsmittel-Kon­ zentration des verdrängten Gasvolumens.

Gemäß Anspruch 12 kann es zweckmäßig sein, die Lösungsmittel-Rück­ gewinnungsanlage mit einem Kondensator und einem nachfolgenden Wasserabscheider auszubilden. Für viele Anwendungsfälle kann eine derartige Rückgewinnung genügen.

Eine wirksamere Lösungsmittel-Rückgewinnung ist gemäß Anspruch 13 mit einer Aktivkohle-Adsorptionsanlage erzielbar. Diese kann auch in Verbindung mit der vorgenannten Rückgewinnungsart eingesetzt werden, indem sie beispielsweise gemäß Anspruch 14 an einen Gas­ auslaß des vorgeschalteten Wasserabscheiders angeschlossen ist. Die Adsorptionsanlage kann relativ klein sowie preiswert ausgebil­ det sein und schnell arbeiten, da ein vergleichsweise kleines Gas­ volumen zu behandeln ist.

Zum Rückgewinnen des von der Aktivkohle gebundenen Lösungsmittels wird die Adsorptionsanlage in bekannter Weise von heißem Wasser­ dampf oder Heißgas durchströmt. Das hierdurch ausgetragene Lö­ sungsmittel kann dadurch rückgewonnen werden, daß ein Desorptions­ auslaß der Adsorptionsanlage an den Eingang des Kondensators ange­ schlossen ist.

Mit dem Verfahren und der Einrichtung nach der vorliegenden Erfin­ dung ist es möglich, den Lösungsmitteldampf vollständig, hochkon­ zentriert und schnell aus dem Behälter zu entfernen und einer sehr

wirksamen sowie preiswerten Rückgewinnung zuzuführen.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem in einer Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Ein beispielsweise als zu reinigender Kesselwagen ausgebildeter Behälter 10 weist gemäß der Zeichnung einen unterseitigen An­ schluß 12 und einen oberseitigen Anschluß 14 auf. Während über den Anschluß 12 Verdrängungsflüssigkeit in den Behälter 10 einge­ pumpt und aus diesem abgepumpt werden kann, dient der Anschluß 14 entweder zum Anschließen an eine noch zu erläuternde Lösungsmit­ tel-Rückgewinnungsanlage 24 oder gemäß der gestrichelten Darstel­ lung zum Belüften des Behälters 10.

Ein Puffertank 16, der ebenfalls als Kesselwagen ausgebildet sein kann, enthält eine Verdrängungsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, und ist über eine Leitung 18 sowie ein Pumpmittel 19 mit dem An­ schluß 12 des Behälters 10 verbindbar. Das Pumpmittel 19 kann die Verdrängungsflüssigkeit aus dem Puffertank 16 in den Behälter 10 und nach Verdrängung des Lösungsmitteldampfes wieder zurückpumpen.

Der Puffertank 16 ist ferner bei der vorliegenden Ausführungsform mit einem Abfluß 20 versehen, über den von der Verdrängungsflüs­ sigkeit spezifisch abgetrenntes Lösungsmittel abgelassen werden kann. Das von der Verdrängungsflüssigkeit aufgenommene und spezi­ fisch nicht abtrennbare Lösungsmittel kann und sollte aus den vor­ genannten Gründen in der Verdrängungsflüssigkeit verbleiben.

Beim Einpumpen der Verdrängungsflüssigkeit in den Behälter 10 strömt das darin enthaltene Gasvolumen mit dem Lösungsmitteldampf über den Anschluß 14 sowie eine Leitung 22 zu der Lösungsmittel­ Rückgewinnungsanlage 24. Diese sorgt für eine hochgradige Rückge­ winnung des Lösungsmittels, beispielsweise Trichloräthylen, das anschließend wieder für die Reinigung weiterer Behälter benutzt werden kann.

Bei der dargestellten Lösungsmittel-Rückgewinnungsanlage 24 durch­ strömt das Gasvolumen zunächst einen Kondensator 26, der wegen des relativ kleinen Gasvolumens und des konzentrierten Lösungsmittel­ dampfs technisch einfach ausgeführt sein kann. Im Kondensator 26 wird das Gasvolumen abgekühlt, und je nach Kondensationstemperatur wird der größte Teil des Lösungsmittels abgeschieden. Das Konden­ sat und das restliche Gasvolumen gelangen im vorliegenden Fall in einen Wasserabscheider 28, aus dem flüssiges Lösungsmittel über eine Leitung 30 in einen Lösungsmittel-Zwischenbehälter 32 strömt. Aus diesem gelangt das Lösungsmittel über eine Leitung 34 zu einer hier nicht dargestellten Reinigungsanlage, in der flüssiges Lösungsmittel für das reinigende Fluten des Behälters 10 verdampft wird. Aus dem Wasserabscheider 28 strömt ferner Wasser über eine Leitung 36 in einen Phasentrennreaktor 38, der für eine hochwirk­ same Lösungsmittel-Abwasserreinigung sorgt. Aus dem Phasentrenn­ reaktor strömt gereinigtes Abwasser über eine Leitung 40 ab.

Der restliche Teil des verdrängten Gasvolumens strömt aus dem Was­ serabscheider 28 über einen Gasauslaß 42 zu einer Aktivkohle-Ad­ sorptionsanlage 44, aus der ausreichend gereinigte Abluft über eine Leitung 46 abströmt. Das von der Aktivkohle gebundene Lö­ sungsmittel wird anschließend beispielsweise mit Heißdampf rückge­ wonnen, der beispielsweise über eine Leitung 48 in die Adsorp­ tionsanlage 44 eingeleitet wird und über einen Desorptionsauslaß 50 zum Einlaß des Kondensators 26 gelangt. Das vom Heißdampf mit­ geführte Lösungsmittel kann somit durch die bereits vorhandenen Mittel rückgewonnen werden. Nach dem Desorbieren der Adsorptions­ anlage erfolgt eine Trocknung der Aktivkohle mittels Trocknungs­ luft, die über eine Leitung 52 in die Adorptionsanlage 44 einge­ leitet wird.

Auf diese Weise lassen sich Abluft und Abwasser großer Reinheit erzielen, ohne daß hierfür besonders aufwendige Kondensatoren und Adsorptionsanlagen erforderlich sind. Wegen des relativ kleinen Gasvolumens und der großen Lösungsmitteldampf-Konzentration kön­ nen diese Glieder erfindungsgemäß relativ klein ausgebildet werden.

Claims (15)

1. Verfahren zum Entfernen von einer Lösungsmittel-Rückgewinnungs­ anlage zuzuführenden Lösungsmitteldämpfen, insbesondere von für Reinigungszwecke einsetzbaren halogenierten Kohlenwasserstof­ fen, aus einem mit dem Lösungsmittel gereinigten Behälter, da­ durch gekennzeichnet, daß der Behälter vorübergehend mit einer Verdrängungsflüssigkeit geflutet wird, daß das hierdurch aus dem Behälter verdrängte Gasvolumen der Rückgewinnung zugeführt wird und daß die Verdrängungsflüssigkeit bei Belüftung des Be­ hälters aus diesem abgelassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für verschiedene Verdrängungsvorgänge wiederverwendete Verdrän­ gungsflüssigkeit gespeichert und nach jeder Verdrängung zu­ rückgespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verdrängte Gasvolumen im wesentlichen druckfrei direkt der Rückgewinnung zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verdrängte Gasvolumen zwischengespeichert und erst dann der Rückgewinnung zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ver­ drängte Gasvolumen bei der Zwischenspeicherung eine Flüssig­ keit verdrängt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere zum Entfernen von Trichloräthylendämpfen, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdrängungsflüssigkeit Wasser benutzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das verdrängte Gasvolumen einer Kondensation so­ wie Flüssigkeitsabscheidung mit rückgewinnender Abtrennung von Lösungsmittel unterworfen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus dem verdrängten oder restlichen Gasvolumen das Lösungsmittel in an sich bekannter Weise mittels Aktivkoh­ le adsorptiv gebunden und dann durch Desorption mittels heißem Wasserdampf oder Heißgasen sowie anschließender Kondensation rückgewonnen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von der gespeicherten Verdrängungsflüssigkeit spezifisch abgetrenntes Lösungsmittel abgeschieden und rückge­ führt wird.

10. Einrichtung zum Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen die Verdrängungsflüssigkeit aufnehmenden sowie mit dem den Lö­ sungsmitteldampf enthaltenden Behälter (10) verbindbaren Puf­ fertank (16), durch Pumpmittel (19) zum Pumpen der Verdrän­ gungsflüssigkeit vom Puffertank in den Behälter und umgekehrt und durch einen am Behälter oberseitig befindlichen, belüftba­ ren Lösungsmitteldampf-Auslaß (14), der mit einer Lösungsmit­ tel-Rückgewinnungsanlage (24) oder einem dieser vorgeschalte­ ten Zwischenspeicher verbindbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Puf­ fertank (16) mit einem Ablaßmittel (20) für von der Verdrän­ gungsflüssigkeit spezifisch abgetrenntes Lösungsmittel.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittel-Rückgewinnungsanlage (24) einen Konden­ sator (26) mit nachfolgendem Wasserabscheider (28) aufweist, in dem rückzuführendes Lösungsmittel von zu reinigendem Abwas­ ser abgeschieden wird.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lösungsmittel-Rückgewinnungsanlage (24) eine Aktivkohle-Adsorptionsanlage (44) aufweist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle-Adsorptionsanlage (44) an einen Gasauslaß (42) des Wasserabscheiders (28) angeschlossen ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Desorptionsauslaß (50) der Aktivkohle-Adsorptionsan­ lage (44) an den Eingang des Kondensators (26) angeschlossen ist.