DE3715235A1 - Verfahren und vorrichtung zum extrahieren von oel oder polychloriertem biphenyl aus impraegnierten elektrischen teilen mittels eines loesungsmittels sowie zur destillation des loesungsmittels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrahieren von Öl- oder polychloriertem Biphenyl aus einer Öl- oder polychloriertes Biphenyl ent­ haltenden dielektrischen Flüssigkeit mittels eines leicht flüchtigen Lösungsmittels und zur Destillation des anfallenden Öl- oder PCB- Lösungsmittel-Gemisches gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine dazu geeignete Vorrichtung.

Es sind sogenannte Askarel-Transformatoren und -Kondensatoren bekannt, bei welchen ein flüssiges Dielektrikum zur Anwendung kommt, das polychloriertes Biphenyl enthält. Da dieses nicht brennbare polychlorierte Biphenyl biologisch schwer abbaubar ist und zudem bei einem Umgebungs­ brand in einem bestimmten Temperaturbereich durch pyrogene Zersetzung des polychlorierten Biphenyls hochgiftige Polychlordibenzofurane und Polychlordibenzodioxine entstehen können, müssen derartige Apparate in nächster Zeit ersetzt bzw. mit einer ungefährlichen dielektrischen Ersatzflüssigkeit aufgefüllt werden.

Um dies zu erreichen ist beispielsweise gemäß dem europäischen Patent EP 01 47 860 ein Verfahren zum Austausch eines polychloriertes Biphenyl (dort und hier im folgenden PCB genannt) enthaltenden Imprägniermittels gegen eine PCB-freie hochsiedende dielektrische Flüssigkeit bekannt. Das Verfahren kommt beispielsweise bei einer Induktionsanlage zur Anwendung, bei der die elektrische Wicklung mit einer porösen celluloseartigen elektrischen Isolation in einem Behälter in einer PCB- haltigen Imprägnierflüssigkeit eingetaucht ist. Zunächst wird diese Imprägnierflüssigkeit abgelassen, um den Hauptteil der PCB- haltigen Flüssigkeit zu entfernen. In den Behälter wird eine PCB-freie dielektrische Flüssigkeit als Zwischenmedium eingefüllt, das mit PCB mischbar ist und welche eine ausreichend niedere Viskosität besitzt, um in den Behälter zu fließen und in die Zwischenräume der porösen elektrischen Isolation einzudringen. Nun wird die Induktionsanlage in Betrieb genommen und ausreichend lang betrieben, um PCB aus dem PCB- haltigen Imprägniermittel, welches sich in der porösen Isolation befindet, herauszuwaschen und in das Zwischenmedium aufzunehmen. Nachfolgend wird das Zwischenmedium, welches das aus dem Behälter ausgewaschene PCB enhält, abgelassen. Diese Verfahrensstufen werden mehrmals wiederholt, bis die Isolation entsprechend gereinigt ist und schließlich eine PCB- freie dielektrische permanente Flüssigkeit eingefüllt wird, um die elektrische Anlage als PCB-freie klassifizieren zu können.

Bei ölimprägnierten Apparaten, beispielsweise Transformatoren, enthält die Isolation Öl. Bei einer Kondensations-Trocknungsvorrichtung gemäß dem deutschen Patent DE 27 56 298 wird bei der Trocknung aus der Isolation nicht nur Wasser entzogen, sondern auch die schwerer siedende Flüssigkeit, beispielsweise Öl, entfernt. Der in einem Autoklaven zu reinigende Transformator wird mittels Kondensations­ wärme eines Lösungsmittels aufgeheizt, und im Verlaufe der Aufheizung vermischt sich das Lösungsmittel mit dem aus der Isolation herausge­ lösten Öl.

Da sich das aus dem zu reinigenden elektrischen Apparat herausgelöste PCB oder Öl in dem im Autoklaven (Behälter) vorhan­ denen Lösungsmittel löst, mußte bisher das Öl- oder PCB- Lösungsmittel-Gemisch aus dem Autoklaven abgelassen und neues Lösungsmittel eingefüllt werden, um eine optimale Kondensation des Lösungsmittels am Apparat und somit ein Herauslösen des schwerer siedenden PCBs oder Öls aus dem Apparat, insbesondere dessen Isolation, zu gewährleisten, und das abgelassene Gemisch mußte durch Destillation wieder aufbereitet werden.

Es ist auch eine Anlage zum Aufheizen und Trocknen von papierisolierten elektrotechnischen Teilen gemäß dem deutschen Patent DE 30 38 493 bekannt, bei der eine Trennung der leicht- und schwersiedenden Bestandteile der verunreinigten Heizflüssigkeit durchgeführt wird, indem die Verdampfung der Heizflüssigkeit und für die Trennung des Dampfes derselben von den schwersiedenden Bestandteilen ein Dünn­ schichtverdampfer zusätzlich eingesetzt wird.

Ein Nachteil besteht insbesondere darin, daß zu einem Verdampfer ein Nachverdampfer, die beide außerhalb des Trocknungskessels angeordnet sind, erforderlich ist.

Die Aufgabe der in Ansprüchen 1 bis 9 angegebenen Erfindung besteht nun darin, die bereits bekannten Verfahren zum Reinigen von Öl- oder PCB-imprägnierten elektrischen Apparaten durch Ausnützung der Kondensationswärme des Lösungsmittels so zu erweitern, daß eine Abdestillation des Lösungsmittels vom Öl- oder PCB- Lösungsmittel-Gemisches ohne Zeit- und Energieverluste und ohne zusätzliche separate aufwendige Destillationseinrichtungen erfolgen kann.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht insbesondere darin, daß während den in der Aufheizphase zeitlich genau definierten Zwischendruckabsenkungen des Reinigungsprozesses eine Umwälzung des Öl- oder PCB-Lösungsmittel-Gemisches über den beheizten Verdampfer weiterhin erfolgt, so daß gleichzeitig das im Autoklaven für die Zwischendruckabsenkungen erforderliche Vakuum auch für ein Abdestillieren des Lösungsmittels verwendet wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sowohl das für die Reinigung eingesetzte Lösungsmittel als auch das ausschließlich in flüssiger Form anfallende Öl wiederverwendbar sind, bzw. das abgetrennte PCB in entsprechender Anlage ohne Schwierigkeiten verbrannt und somit unschädlich gemacht werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschema einer erfindungsgemäßen Extraktions- und Abdestilliervorrichtung und

Fig. 2 einen schematisch dargestellten Prozeßablauf der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Ein Autoklav ist mit der Bezugszahl (1) bezeichnet. Eine Verdampfer­ einrichtung (2, 3, 4, m) besteht aus mindestens einem Verdampfer, beispielsweise einem Filmverdampfer (2), der über eine Heizleitung (m) mit einer Heizeinrichtung (4) verbunden ist. Der Filmverdampfer (2) ist an einer Innenwand des Autoklaven (1) vertikal angeordnet und auf ihrer dem Reinigungsgut (14), beispielsweise Transformatoren und/ oder Kondensatoren, zugewandten Seite mit einer Trennwand (3) versehen. Der Autoklav (1) mit dem Filmverdampfer (2) ist über eine Dampfableitung (a) mit einem Dampfkondensator (5) verbunden, der wiederum über eine Kondensatableitung (b) und einen in dieser angeordneten Abscheider (6) und eine erste Förderpumpe (8) über eine Rückleitung (e) zurück zum Autoklav (1) verbunden ist. Aus der Rückleitung (e) in den Autoklaven (1) mündet oberhalb des Reinigungsgutes (14) eine Sprühleitung (e′). Eine mit dem Autoklaven (1) verbundene Umwälzleitung (zusätzlich strichliert dargestellt) führt aus dem Autoklaven (1) über eine Kondensatableitung (d) mit einem dazwischen angeordneten Kondensat­ sammelbehälter (9) und einer zweiten Förderpumpe (10) weiter über die in den Autoklaven (1) zu dem Filmverdampfer (2) führende Rückleitung (e). Die Kondensatableitung (d) ist hilfsweise auch über die erste Förderpumpe (8) mit der Rückleitung (e) verbunden. Das im Abscheider (6) abgetrennte Wasser wird über eine mit einem Ventil (7) versehene Abflußleitung (i) abgeführt. Es ist eine aus verschiedenen bekannten Komponenten gebildete Vakuumeinrichtung (11) vorgesehen, die einmal mit dem Dampfkondensator (5) über eine Vakuumleitung (k) und weiter über die Dampfableitung (a) mit dem Autoklaven (1) und zum anderen über eine Kondensatableitung (c) mit dem Abscheider (6) verbunden ist.

Eine Verbindungsleitung (f) verbindet einen ersten Vorratsbehälter (12) für das Lösungsmittel über die Rückleitung (e) mit dem im Autoklaven (1) angeordneten Filmverdampfer (2) und ist zusätzlich über eine Verbindungsleitung (h) mit dem Abscheider (6) des Dampf­ kondensators (5) verbunden. Von einem zweiten Vorratsbehälter (13) für das Öl oder PCB führt eine Verbindungsleitung (g) über die Kondensatableitung (d) und den Kondensatsammelbehälter (9) zum Autoklaven (1).

Zur Erläuterung der Wirkungsweise seien Fig. 1 und Fig. 2 näher betrachtet.

In dem Filmverdampfer (2) verdampft das auf eine Temperatur zwischen 40 und 130°C aufgeheizte Lösungsmittel und kondensiert am Reinigungs­ gut (14). Durch die Kondensation des Lösungsmittels an den zu reini­ genden Teilen, insbesondere der elektrischen Isolation, werden diese erwärmt und gleichzeitig löst der daran kondensierende Lösungsmitteldampf das Öl oder PCB aus der Isolation heraus, wobei mit zunehmender Temperatur das Öl oder das relativ hochviskose PCB dünnflüssiger und somit leichter aus der Isolation herauslösbar ist. Gleichzeitig werden dabei auch die metallischen Oberflächen vom daran haftenden Öl oder PCB befreit. Das Lösungsmittel kann aus dem Vorratsbehälter (12) über die Verbindungsleitungen (f, h) in den Abscheider (6) abgezogen werden.

Der aus der zu reinigenden Isolation entweichende Wasserdampf sowie ein Teil des Lösungsmitteldampfes wird über die Dampfableitung (a) aus dem Autoklaven (1) abgeführt und kondensiert im Dampfkondensator (5) bei einem Druck von 50 bis 100 mbar, wobei die beiden Flüssigkeiten im Abscheider (6) voneinander getrennt werden. Das Lösungsmittel wird sodann durch die erste Förderpumpe (8) über die Kondensatableitung (b) und die Rückleitung (e) dem Filmverdampfer (2) zurückgeleitet.

Während dieser Aufheiz-/Extraktionsphase werden mehrere aus Fig. 2 ersichtliche Zwischendruckabsenkungen (Z) im Autoklaven (1) durchgeführt, indem jeweils die Lösungsmittel-Zuführung vom Abscheider (6) in den Filmverdampfer (2) unterbrochen wird. Dadurch wird der über die Dampfableitung (a) bestimmte Druck im Autoklaven (1) in den Bereich zwischen 1 und 100 mbar abgesenkt. Während jeder Zwischendruck­ absenkung (Z) verläuft gleichzeitig eine Destillationsphase (D), in welcher durch Umwälzung des im Autoklaven (1) sowie im Kondensat­ sammelbehälter (9) vorhandenen Öl- oder PCB- Lösungsmittel-Gemisches über den beheizten Filmverdampfer (2) ein Abdestillieren des Lösungsmitteldampfes durch die Dampfableitung (a) und eine Kondensation des Lösungsmitteldampfes im Dampfkondensator (5) erfolgt. Das Öl- oder PCB-Lösungsmittel-Gemisch wird aus dem Autoklaven (1) über die Kondensatableitung (d) mit den dazwischengeschalteten Kondensatsammelbehälter (9) durch die zweite Förderpumpe (10) und weiter über die Rückleitung (e) zurück in den im Autoklaven (1) angeordneten beheizten Filmverdampfer (2) umgewälzt. Nach Beendigung jeder Zwischendruckabsenkung (Z) wird das im Kondensat­ sammelbehälter (9) vorhandene reine Öl oder PCB mit der zweiten Förderpumpe (10) über die Verbindungsleitung (g) in den Vorratsbehälter (13) abgepumpt. Weiter wird nach jeder Zwischen­ druckabsenkung (Z) und dem Abdestillieren des Lösungsmittels das am Reinigungsgut (14) noch vorhandene relativ hochviskose Öl oder PCB durch Zuführung des Lösungsmittels über eine Sprühleitung (e′) verdünnt und das Reinigungsgut (14) gleichzeitig abgekühlt.

Nach Beendigung der Aufheiz-/Extraktionsphase wird die Lösungsmittel- Zuführung über die erste Förderpumpe (8) in den Filmverdampfer (2) unterbrochen und es erfolgt eine Enddruckabsenkung mit anschließender Endvakuumphase (E) im Autoklaven (1). Das in das Reinigungsgut (14), insbesondere Isolation, eingedrungene Lösungsmittel verdampft und wird aus dem Autoklaven (1) über die Dampfableitung (a) abgeführt, um in dem Dampfkondensator (5) und in den Kondensatoren der Vakuum­ einrichtung (11) zu kondensieren.

Claims (9)

1. Verfahren zum Extrahieren von Öl oder polychloriertem Biphenyl (PCB) aus einer mit Öl- oder PCB-haltigen dielektrischen Flüssigkeit imprägnierten elektrischen Isolation, insbesondere von Transformatoren und/oder Kondensatoren, mittels eines leicht flüchtigen Lösungsmittels sowie zur Destillation des Lösungsmittels aus dem Öl- oder PCB-Lösungsmittel-Gemisch, bei dem in einem zuvor evakuierten Autoklaven mit darin befindlichen zu reini­ genden Teilen das leicht flüchtige Lösungsmittel in einer Aufheiz­ phase in mindestens einem im Autoklaven angeordneten Verdampfer verdampft, der Lösungsmitteldampf an den Teilen kondensiert und diese erwärmt und dabei in die elektrische Isolation eindringt und durch die Kondensationswärme das Lösungsmittel das Öl oder poychlorierte Biphenyl aus der elektrischen Isolation herauslöst, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufheizphase im Autoklaven (1) mehrere Zwischendruckabsenkungen (Z) durchgeführt werden und während jeder Zwischendruckabsenkung (Z) zur gleichzeitigen Durch­ führung einer Destillationsphase (D), bei welcher das leicht flüchtige Lösungsmittel aus dem Öl- oder PCB-Lösungsmittel- Gemisch direkt aus dem Autoklaven (1) abdestilliert wird, die Lösungs­ mittelzufuhr abgesperrt und das Gemisch umgewälzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch jede Zwischendruckabsenkung (Z) der Druck im Autoklaven (1) auf zwischen 100 bis 1 mbar absinkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während jeder Zwischendruckabsenkung (Z) die Umwälzung des im Autoklaven (1) befindlichen und in einem Kondensatsammelbehälter (9) kondensierten Öl- oder PCB-Lösungsmittel-Gemisches über eine Kondensatableitung (d), eine in dieser angeordnete Förderpumpe (10) und eine Rückleitung (e) über den Verdampfer (2) zurück in den Autoklaven (1) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdampfer mindestens ein Filmverdampfer (2) verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als leicht flüchtiges Lösungsmittel ein Kohlenwasserstoffderivat, vorzugsweise Solvent, verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als leicht flüchtiges Lösungsmittel ein halogenierter Kohlen­ wasserstoff, vorzugsweise Tetrachloräthylen, verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Zwischendruckabsenkung (Z) zum Verdünnen des Öls oder polychlorierten Biphenyls sowie zum Abkühlen des Reinigungsgutes (14) das Lösungsmittel über eine Sprühleitung (e′) in den Autoklaven (1) zugeführt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens einem von einer Heizeinrichtung (4) über eine Heizleitung (m) beheizbaren im Autoklaven (1) angeordneten Verdampfer (2), dadurch gekennzeichnet, daß über den Verdampfer (2) und den Autoklaven (1) eine Umwälzleitung (d-9-d-10-d-e) vorgesehen ist, die während jeder Zwischendruckabsenkung (Z) zum Abdestillieren des Lösungsmittels aus dem Öl- oder PCB-Lösungsmittel-Gemisches zuschaltbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzleitung aus einer aus dem Autoklaven (1) führenden Kondensat­ ableitung (d) mit einem dazwischengeschalteten Kondensatsammelbehälter (9) und einer Förderpumpe (10) sowie einer zu dem Verdampfer (2) führenden Rückleitung (e) besteht.