DE4110064C1 - Appts. for recovery of halo-hydrocarbon(s) from fire extinguishers - comprising vacuum pump connected to feed gas via compressor to condenser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Wiederverwendung von fluo­ rierten Halogenkohlenwasserstoffen aus Druckgasbehältern, insbesondere aus Feuerlöschern, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bromhaltige fluorierte Halogenkohlenwasserstoffe, vor allem Bromchlor­ difluormethan (Halon 1211) oder Bromtrifluormethan (Halon 1301) sind als rasch und zuverlässig wirkende Feuerlöschmittel bekannt. Der für den Betrieb von hiermit gefüllten Feuerlöschern bzw. Löschanlagen benötigte Betriebsdruck wird durch Aufpressen von trockenem Stickstoff aufgebracht. Je nach Halontyp liegt der Betriebsdruck im Bereich von ca. 10 bis 50 bar bei 20°C. Der aufgepreßte Stickstoff löst sich zu einem gewissen Teil in dem unter dem Betriebsdruck flüssigen Halon, womit ein Druckabfall verbunden ist, der bei der Befüllung berücksichtigt wird.

Beim Umgang mit diesen Feuerlöschmitteln besteht die Gefahr, daß sie in zum Teil erheblichen Umfang in die Atmosphäre gelangen können, so etwa beim Umfüllen, Befüllen oder Entleeren von Feuerlöschern zu Zwecken der Revision und Wiederaufarbeitung von Stahlflaschen. Zwar gelingt es dabei, mit Hilfe geeigneter Pumpen bzw. Kompressoren das flüssige Halon mehr oder weniger vollständig zurückzugewinnen, jedoch wird der aufgrund der hohen Sättigungs­ dampfdrücke nicht unbeträchtliche gasförmige Anteil üblicherweise in die At­ mosphäre geleitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die es ermöglicht, die Emission von Halogenkohlen­ wasserstoffen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei wird die Flüssigphase einerseits und die Gasphase andererseits aus zu entleerenden Druckgasbehältern entnommen, die Gasphase teilkondensiert und das Kondensat mit der Flüssigphase vereinigt sowie die so gebildete Flüs­ sigphase und die beim Teilkondensieren gebildete mit einem bestimmten Anteil an Halogenkohlenwasserstoff beladene Inertgasphase zum erneuten Befüllen von Druckgasbehältern verwendet, d. h. in einem geschlossenen System gearbeitet, so daß eine Emission von Halogenkohlenwasserstoff in die Atmosphäre vermieden wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschrei­ bung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer schematisch in der beige­ fügten Abbildung dargestellten Einrichtung näher erläutert.

Die dargestellte Einrichtung umfaßt einen (oder gegebenenfalls auch mehrere) Entleerungsanschluß 1 für einen zu entleerenden Duckgasbehälter 2, etwa einen Feuerlöschbehälter, der Halon aufgedrückt mit Stickstoff enthält.

Der Entleerungsanschluß 1 ist über ein Ventil 3, ein Feinfilter 4 für Fest­ stoffpartikel, ein Ventil 5, eine Flüssigkeitspumpe 6, eine Filtertrockner­ einheit 7 und ein Ventil 8 mit einem Sammelbehälter 9 für flüssigen Halogen­ kohlenwasserstoff verbunden.

Dementsprechend fördert die Flüssigkeitspumpe 6 die Flüssigphase aus dem zu leerenden Druckgasbehälter 2 bei entsprechenden Ventilstellungen in den Sammelbehälter 9. Das Feinfilter 4 dient zum Schutz der Flüssigkeitspumpe 6 gegenüber eventuellen Feststoffpartikeln, die über die Saugleitung der Flüs­ sigkeitspumpe 6 in diese gelangen könnten. Die Filtertrocknereinheit 7 dient neben der Trocknung auch zur Entfernung von hydrolysebedingten Mineralsäuren und kann als auswechselbare Patrone ausgeführt sein, die mit granuliertem Ad­ sorbat (Silikagel, Kieselgur, Zeolith) gefüllt sein kann.

Der Entleerungsanschluß 1 ist ferner über das Ventil 3 und einen Flüs­ sigkeitsabscheider 10, eine Vakuumpumpe 11, einen Kompressor 12, eine weitere Filtertrocknereinheit 13, die die gleiche Wirkung wie die Einheit 7 hat und auch deren Ausbildung haben kann, mit einem Gasaufnahmebehälter 14 verbunden.

Nachdem die Flüssigphase aus dem Druckgasbehälter 2 abgepumpt worden ist, wird die im Druckgasbehälter 2 noch vorhandene Gasphase über die Vakuum­ pumpe 11 und den Kompressor 12 in den Gasaufnahmebehälter 14 unter Trocknung und Entfernung von eventuellen Feststoffpartikeln gefördert. Durch die Eva­ kuierung des Druckgasbehälters 2 wird der in der Gasphase enthaltene Halogen­ kohlenwasserstoff bis auf eine minimale Restmenge abgezogen und zurückgewon­ nen.

Wenn im Gasaufnahmebehälter 14 ein vorgesehener maximaler Fülldruck er­ reicht ist, wird die darin enthaltene Gasphase einer nachfolgenden Konden­ sationsstufe zugeführt, die aus einem Kompressor 15 und einem nachfolgenden, an eine Kältemaschine 16 angeschlossenen Kondensator 17 gebildet wird. Durch die Zwischenspeicherung der Gasphase kann die nachgeschaltete Kondensations­ stufe über einen längeren Zeitraum kontinuierlich und somit unter Vermeidung häufiger instationärer Lastwechsel betrieben werden, so daß die zugrundege­ legten Auslegungsdaten für den Betrieb der Kondensationsstufe eingehalten werden können.

Ist im Gasaufnahmebehälter 14 der maximale Fülldruck erreicht, wird da­ her der Entleerungsprozeß unterbrochen und die Kondensationsstufe in Betrieb genommen. Der Kompressor 15 fördert in dieser Betriebsphase die Gasphase be­ stehend aus einem Inertgas/Halogenkohlenwasserstoff-Gemisch, etwa ein Stick­ stoff/Halon-Gemisch, so lange in den Kondensator 17, bis im Gasaufnahmebehälter 14 ein unterer vorgegebener Betriebsdruck erreicht ist, der die Dauer des Kon­ densationsprozesses begrenzt. Anschließend kann der Entleerungsprozeß wieder fortgesetzt werden, bis sich erneut der Maximaldruck einstellt.

Zur Sicherstellung der erforderlichen Betriebsbedingungen am Eintritt in die Kondensationsstufe ist es zweckmäßig, der bei längerer Lagerung der Gas­ phase im Gasaufnahmebehälter 14 - bedingt durch den großen Dichteunterschied zwischen Inertgas und Halogenkohlenwasserstoff - auftretenden Gefahr der Gas­ entmischung dadurch zu begegnen, daß vor Inbetriebnahme der Kondensationsstufe das Gasgemisch mittels des Kompressors 15 mehrmals im Kreislauf (Leitung 18) umgepumpt und dadurch homogenisiert wird.

Die im Kondesator 17 erhaltene Kondensatphase wird durch einen Wärme­ austauscher 19 wieder auf Umgebungstemperatur gebracht und über ein Ventil 20 in einem Kondensatsammelbehälter 21 aufgefangen. Der Kondensatsammelbehälter 21 ist über ein Ventil 22 und das Ventil 5 mit der Saugseite der Flüssig­ keitspumpe 6 und damit mit dem Sammelbehälter 9 verbunden, so daß die Kon­ densatphase aus dem Kondensatsammelbehälter 21 über die Flüssigkeitspumpe 6 in den Sammelbehälter 9 überführt werden kann.

Auch das in den zu entleerenden Druckgasbehältern 2 enthaltene Inertgas (Stickstoff) wird zurückgewonnen. Hierdurch braucht der Halogenkohlenwasser­ stoff, der in der Gasphase enthalten ist, nicht vollständig kondensiert zu werden, wie es der Fall sein müßte, wenn man das Inertgas an die Atmosphäre abgeben wollte. Dies hat den Vorteil, daß keine bis auf geringste Restmengen in der Inertgasphase durchzuführende Kondensation des Halogenkohlenwasser­ stoffs mit den dafür erforderlichen extrem tiefen Temperaturen, extrem hohem Druck und einen dadurch bedingten hohen Kostenaufwand erforderlich ist. Durch die vollständige Rückführung und Wiederverwendung der Gasphase als Druckgas ist die Möglichkeit gegeben, den Kondensator 17 so zu betreiben, daß lediglich eine größere Teilmenge Halogenkohlenwasserstoff aus der Gasphase kondensiert wird, wozu ein erheblich geringerer Kondensationsdruck und eine nur mäßig tiefe Kondensationstemperatur erforderlich sind. Die Leistung der Kältema­ schine 16 kann hierdurch entscheidend verringert werden.

Durch eine derartige Betriebsweise ist in der größenteils aus Inertgas bestehenden Druckgasphase, die den Kondensator 17 verläßt, eine definierte und bekannte Restmenge an Halogenkohlenwasserstoff enthalten. Dieser Anteil in der Druckgasphase ist dabei so festgelegt, daß in einem nachfolgenden Druckgass­ peicher 23, mit dem der Kondensator 17 über einen Wärmeaustauscher 24, einen Kompressor 25 und gegebenenfalls über einen weiteren Wärmeaustauscher 26 ver­ bunden ist, unter den im Druckgasspeicher 23 herrschenden Temperatur- und Druckbedingungen eine Kondensation des Halogenkohlenwasserstoffs ausgeschlos­ sen ist.

Der Sammelbehälter 9 wird zweckmäßigerweise sowohl während seiner Be­ füllung als auch während einer späteren Entnahme unter definierten thermody­ namischen Bedingungen gehalten, d. h. Druck und Temperatur werden auf konstante Werte geregelt. Zur Thermostatisierung dient z. B. ein Wärmeaustauscher 27. Der Druck wird mittels eines druckgeregelten Überströmventils 28 eingestellt, wo­ bei anfallender Gasüberschuß über eine Entlastungsleitung 29 dem Gasaufnahme­ behälter 14 zugeführt wird. Durch die Konstanthaltung von Druck und Temperatur wird sichergestellt, daß bei der Entnahme von gereinigter Flüssigphase aus dem Sammelbehälter 9 die Flüssigphase stets dieselbe Zusammensetzung aufweist. Da die Löslichkeit von Inertgas bei konstanten Druck und konstanter Temperatur ebenfalls konstant ist, liegt damit der in einer bestimmten Abfüllmenge an Flüssigphase enthaltene Halogenkohlenwasserstoff- und Gelöstinertgas-Anteil fest, so daß die Befüllungsmengentoleranz bei Wiederverwenden eingehalten werden kann. Der Füllstand im Sammelbehälter 9 wird über eine Wägeeinrichtung 30 verfolgt.

Zur Befüllung neuer Druckgasbehälter 31 ist ein Abfüllanschluß 32 vor­ gesehen, der über ein Ventil 33 mit der Flüssigkeitspumpe 6 verbunden ist, die ihrerseits über das Ventil 5 und eine Leitung 34 mit der Flüssigphase im Sam­ melbehälter 9 verbindbar ist. Auf diese Weise kann über die Flüssigkeitspumpe 6 Halogenkohlenwasserstoff aus dem Sammelbehälter 9 in einen zu füllenden Druckgasbehälter 31 gepumpt werden, wobei die Menge durch eine Wägeeinrichtung 35 bestimmt wird, auf der der Druckgasbehälter 31 steht.

Während der Entnahme von Flüssigphase aus dem Sammelbehälter 9 kann der Druck im Sammelbehälter 9 dadurch aufrechterhalten werden, daß zunächst Kon­ densatphase aus dem Kondensatsammelbehälter 21 über die Flüssigkeitspumpe 6 in den Sammelbehälter 9 gefördert wird. Dabei stellt die Druckregelung sicher, daß der Betriebsdruck im Sammelbehälter 9 konstant bleibt. Reicht die Kon­ densatphasennachlieferung nicht mehr aus, den Betriebsdruck konstant zu hal­ ten, so kann - durch ein Regelventil gesteuert - das unter hohem Druck im Gas­ aufnahmebehälter 14 gespeicherte Gasgemisch in den Sammelbehälter 9 geleitet werden.

Nach Befüllung des Gasdruckbehälters 31 mit Flüssigphase aus dem Sam­ melbehälter 9 wird der benötigte Betriebsdruck durch Aufpressen des unter ho­ hem Druck im Druckgasspeicher 23 gespeicherten Gasgemisches über entspre­ chendes Schalten eines Ventils 36 eingestellt. Zusätzlich kann eine Zuleitung von reinem Inertgas (Stickstoff) aus einem Inertgasbehälter 37 über ein Ventil 38 und ein Ventil 39 in den Druckgasspeicher 23 oder über die Ventile 36, 33 in den Druckgasbehälter 31 erfolgen. Der Inertgasbehälter 37 dient dazu, mög­ licherweise auftretende geringe Mengenverluste an Inertgas auszugleichen, die vor allem dadurch entstehen, daß eine sehr kleine Restgasmenge in dem zu ent­ leerenden Druckgasbehälter 2 verbleibt.

Zur Vermeidung einer möglichen Gasentmischung bei längerer Verweildauer der Druckgasphase im Druckgasspeicher 23 besteht auch hier zweckmäßiger­ weise die Möglichkeit, das Gasgemisch vor der Entnahme mittels des Kompressors 25 durch entsprechende Schaltung des Ventils 39 unter mehrmaligem Umpumpen zu homogenisieren.

Damit unterschiedliche Halogenkohlenwasserstoffe verarbeitet werden können, ist es zweckmäßig, zum einen die Möglichkeit der Evakuierung der Be­ hälter 9, 21 und 23 mittels der Vakuumpumpe 11 vorzusehen (gestrichelt darge­ stellt), zum anderen die gesamte Einrichtung mit reinem Stickstoff aus dem Behälter 37 zu fluten und zu spülen.

Claims (15)

1. Einrichtung zur Wiederverwendung von fluorierten Halogenkohlenwas­ serstoffen aus Druckgasbehältern (2), insbesondere aus Feuerlöschbehältern, mit einem Sammelbehälter (9) für flüssige Halogenkohlenwasserstoffe sowie ei­ nem Entleerungsanschluß (1) für zu entleerende Druckgasbehälter (2), der über eine eine Flüssigkeitspumpe (6) enthaltende Leitung mit dem Sammelbehälter (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Entleerungsan­ schluß (1) eine Vakuumpumpe (11) zur Evakuierung der Gasphase aus dem zu ent­ leerenden Druckgasbehälter (2) verbindbar ist, wobei die Gasphase über einen Kompressor (15) einem Kondensator (17) zugeführt in eine Kondensat- und eine wenigstens größtenteils aus Inertgas bestehenden Druckgasphase zerlegbar ist, wobei der Kondensatabfluß des Kondensators (17) mit dem Sammelbehälter (9) und der Druckgasausgang des Kondensators (17) über einen Kompressor (25) mit einem Druckgasspeicher (23) verbindbar sind, während ein Abfüllanschluß (32) für zu füllende Druckgasbehälter (33) mit dem Sammelbehälter (9) und dem Druckgas­ speicher (23) verbindbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vakuumpumpe (11) und dem den Kondensator (17) vorgeschalteten Kompressor (15) ein Gasaufnahmebehälter (14) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (9) über ein zur Gasphasenseite, insbesondere zum Gasaufnahme­ behälter (14) öffnendes, druckgeregeltes Überdruckventil (28) auf konstantem Druck haltbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammel­ behälter (9) mit einer Einrichtung (27) zum Halten auf konstanter Temperatur versehen ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gassammelbehälter (14) ein Kompressor (12) vorgeschaltet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaufnahmebehälter (14) und der nachgeschaltete Kompressor (15) im Kreislauf schaltbar sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckgasspei­ cher (23) ein Wärmeaustauscher (26) vorgeschaltet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatabfluß des Kondensators (17) mit einem Kondensatsammelbehäl­ ter (21) verbunden ist, der mit dem Sammelbehälter (9) verbindbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Kondensatsammelbehälter (21) druckgeregelt Kondensat zur Aufrechterhaltung eines konstanten Drucks im Sammelbehälter (9) in diesen während der Füllphase eines zu füllenden Druckbehälters (31) leitbar ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sammelbehälter (9) über ein Druckregelventil mit dem Gasaufnahme­ behälter (14) zur Aufrechterhaltung eines konstanten Entleerungsdrucks im Sammelbehälter (9) verbindbar ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druckgasspeicher (23) mit seinem vorgeschalteten Kompressor (25) in Kreislauf schaltbar ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Wägevorrichtung (35) für an den Abfüllanschluß (32) angeschlos­ sene, zu füllende Druckgasbehälter (31) vorgesehen ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sammelbehälter (9), der Druckgasspeicher (23) und der gegebenen­ falls vorhandene Kondensatsammelbehälter (21) mittels der Vakuumpumpe (11) evakuierbar sind.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß sie mit Inertgas spülbar ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Sammelbehälter (9) und dem Kondensator (17) jeweils eine Filter­ trocknereinheit (7, 13) vorgeschaltet ist.