DE4231306C2 - Verfahren zum Reinigen von mit Polymeren verunreinigten Maschinenteilen und Vorrichtung zur Reinigung von durch Polymere verschmutzten metallischen Maschinenteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von mit Polymeren verunreinigten, insbesondere verbackenen Maschi­ nenteilen. Bei den Polymeren handelt es sich etwa um Polyamide, Polyester, Polybutylterephthalat, Polyolefin­ terephthalat, die eine solche Verschmutzung darstellen. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Reinigung von durch Polymere verschmutzten metallischen Maschinenteilen.

Bekanntlich erfolgt die Reinigung von durch Polymere ver­ schmutzten Maschinenteilen im allgemeinen durch Pyrolyse, d. h. durch Einbringung der zu reinigenden Teile in einen Ofen oder Autoklaven, der auf eine Temperatur, die den thermischen Zerfall der Polymere bewirkt, gebracht wird.

Diese Art des Verfahrens führt nicht immer zu einer befriedigenden Reinigung der Teile und bringt darüber hinaus den Nachteil mit sich, daß im Inneren des Autoklavs feste Abfallstoffe entstehen, die ein häufiges Eingreifen zur Reinigung des Autoklavs erforderlich machen.

Ein weiterer Nachteil, der sich aus der Notwendigkeit ergibt, die Pyrolyse bei hohen Temperaturen durchzuführen, um ein befriedigendes Ergebnis zu erzielen, besteht darin, daß es sehr häufig zu Mikroverbrennungen kommt, die die behandelten Teile beeinträchtigen.

Solch ein Verfahren ist beispielsweise in der DE 38 38 188 C2 beschrieben, wo das Material zunächst der Hydrolyse unter Vakuum mit überhitztem Wasserdampf, gefolgt von einer pyro­ lytischen Behandlung, ausgesetzt wird. Das Polymer fließt ab.

Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen die verschmutzten Teile der Pyrolyse und nachfolgenden Behandlung mit Lösungsmitteln im Inneren des Autoklavs unterworfen werden.

Diese Arten des Verfahrens ermöglichen zwar eine bessere Reinigung der Teile als bei der einfachen Pyrolyse, sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß hochgradig umwelt­ belastende Abfallstoffe anfallen, deren Entsorgung schwierig und kostspielig ist.

Außerdem gibt es Verfahren zum Entfernen von Polymeren von mechanischen Teilen durch Kontaktierung mit Wasserdampf, Schmelzen des Polymers, wobei die Luft daran gehindert wird, in das Prozeßgefäß einzudringen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei denen die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten, bei denen die Aufwendungen für Anlage und Betrieb gesenkt werden und bei denen möglichst keine festen Rückstände zurückbleiben.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß überraschend durch die Maßnahmen des Anspruchs 1.

Die anfallenden Schadstoffmengen sind gering, da sich die Schadstoffe in den Zersetzungsprodukten der Polymere niederschlagen. In optimaler Weise werden die eingesetzten Teile gegen Beschädigung durch den Reinigungsvorgang geschützt.

Die oben genannte Aufgabe, vor allen Dingen eines maschi­ nentechnischen geringeren Aufwandes und unbeschädigter Teile nach dem Reinigungsvorgang wird gelöst durch die Merkmale der Vorrichtung gemäß Anspruch 8.

Vorzugsweise wird ein Autoklav verwendet, der mit einer Zuführungsleitung für ein Wärmeträgerfluid und einer Austragsleitung für dieses Fluid in Verbindung steht, wobei Heizeinrichtungen, die steuerbar sind, das Wärmeträgerfluid erwärmen. Die Austragsleitung verfügt im übrigen zweckmäßig über Einrichtungen für die Behandlung des aus dem Auto­ klaven austretenden Stroms, der aus Dampf und thermisch zersetzten Polymerrückständen besteht, aus dem die darin enthaltenen Schadstoffe abgeschieden werden.

Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert werden, die eine Ausführungsform für die Maßnahmen nach der Erfindung darstellt. Nach der Figur bezeichnet 1 eine Vorrichtung mit einem Autoklaven 2, der zur Aufnahme der zu reinigenden, mit Polymeren ver­ schmutzten Teilen bestimmt ist und vorzugsweise durch eine Wicklung von Halbrohren 3 erwärmt wird, die an dessen Außenfläche angebracht sind und in einem geschlossenen Kreislauf durch ein Wärmeträgerfluid bekannter Art gespeist werden, das durch eine Heizeinrichtung 4, beispielsweise eine Elektroheizung, erwärmt wird. Die Heizanlage des Auto­ klaven enthält auch eine Umwälzpumpe 5 für das Wärmeträger­ fluid nebst einem Expansionsgefäß 6.

Der Innenraum des Autoklaven 2 ist mit einer Zuführungs­ leitung 7 und einer Abflußleitung 8 verbunden; die Zufüh­ rungsleitung 7 ist mittels einer Steuereinrichtung, die beispielsweise aus Magnetventilen 9 und 10 besteht, wahl­ weise an eine Dampfzuführungsleitung 11 oder eine Luftzu­ führungsleitung 12 anschließbar.

Die Zuführungsleitung 7 speist eine oder mehrere Düsen 13, beispielsweise Lochdüsen bekannter Art, die im Inneren des Autoklaven angeordnet sind und eine gleichmäßige Verteilung der Einspeisung bewirken, die über die Zuführungsleitung 7 in das Innere des Autoklavs 2 gefördert wird.

Längs der Zuführungsleitung 7 ist überdies eine Heiz­ einrichtung 14, vorzugsweise ein elektrische, für die Überhitzung des in die Zuführungsleitung 7 eingespeisten Stroms angeordnet.

Die Abflußleitung 8 ist mit einem ersten Wärmetauscher 15 verbunden, in den Wasser eingespeist wird, das eine Tempe­ ratur zwischen im wesentlichen 25°C und 35°C aufweist. Die Abflußleitung 16 des ersten Wärmetauschers 15 ist mit dem Eingang eines zweiten Wärmetauschers 17 verbunden, der ebenfalls mit Wasser gespeist wird, aber mit einer geringeren Temperatur als die Einspeisungstemperatur des ersten Wärmetauschers 15, und zwar mit einer Temperatur insbesondere zwischen 3°C und 8°C.

Die Abflußleitung des zweiten Wärmetauschers 17 ist mit dem Eingang zu einem Waschturm 19 bekannter Art für die Rauch­ gase verbunden.

In der Auslaßleitung 20 des Waschturms 19 ist eine Absaug­ einrichtung 31 und in der Nähe der Ausmündung dieser Auslaßleitung 20 ein Aktivkohlefilter 21 angeordnet.

Der Boden des ersten Wärmetauschers 15 ist mit einem Tank 22 verbunden, in dem das durch die in den Wärmetauschern 15 und 17 bewirkte Abkühlung anfallende Kondensat aufgefangen wird.

Der Waschturm 19 ist mit einer Auffangwanne 23 für die Waschflüssigkeit versehen, die eventuell mittels einer Umwälzpumpe 24 umgewälzt werden kann; diese Wanne 23 ist über eine Rohrleitung 25 mit dem Abfluß 26 des Tanks 22 verbunden. Die Arbeitsweise der Vorrichtung eines bevor­ zugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ist folgende:

Die durch Polymere verschmutzten Teile werden, beispiels­ weise in Körben, im Inneren des Autoklaven 2 angeordnet, der durch das Wärmeträgerfluid bis auf eine Temperatur von etwa 380°C bis 400°C erwärmt wird. Diese Temperatur ist ausreichend, um die thermische Zersetzung der Polymere einzuleiten, aber nicht so hoch, um Mikroverbrennungen der Polymere auf den behandelten Teilen zu verursachen.

Anschließend wird die Zuführungsleitung 7 mittels der Steuergruppe 9 mit der Dampfzuführungsleitung 11 verbunden, und der Dampf wird durch die Heizeinrichtung 14 überhitzt, bis er eine Temperatur von etwa 450°C erreicht hat. Der so überhitzte Dampf wird im Inneren des Autoklaven 2 verteilt und bringt die dort herrschende Temperatur auf einen Wert, der zwischen 400°C und 450°C liegt und vorzugsweise 430°C beträgt. Der in den Autoklaven bei dieser Temperatur, die über der zuvor im Autoklaven in Abwesenheit von Dampf erzielten Heiztemperatur liegt, eingeleitete Dampfstrom gewährleistet einen sehr guten thermischen Zerfall der Polymere (Pyrolyse), ohne jedoch Mikroverbrennungen zu verursachen.

Im Inneren des Autoklaven 2 entsteht eine Lösung aus überhitztem Dampf und Reststoffen von zerfallenen Polymeren, die durch die Abflußleitung 8 ausgetragen wird. Anschließend verbindet die Steuergruppe 10 die Zuführungs­ leitung 7 mit der Luftzuführungsleitung 12. Die Luft wird, bevor sie in den Autoklaven eingeleitet wird, ebenfalls auf eine Temperatur von etwa 450°C erwärmt, so daß im Autoklaven eine Temperatur zwischen 400°C und 450°C, vorzugsweise von 430°C aufrechterhalten wird. Die Einleitung der Luft in den Autoklaven bewirkt die Oxidation von eventuellen Verkrustungen von Polymeren, die auf den der Behandlung unterworfenen Teilen noch vorhanden sind.

Während der Behandlung wird im Autoklaven ein Überdruck zwischen 0 und 1 bar aufrecht erhalten, um die thermische Zersetzung der Polymere zu begünstigen.

Der die Reststoffe der thermisch zersetzten Polymere enthaltene Strom, der durch die Abflußleitung 8 aus dem Autoklaven austritt, wird einer Behandlung zur Abscheidung der Reststoffe der zersetzten Polymere unterworfen.

Diese Behandlung umfaßt eine erste Abkühlung des Stroms in dem Wärmetauscher 15, in den Wasser mit einer Temperatur von etwa 28°C eingeleitet wird, und eine zweite Abkühlung in dem Wärmetauscher 17, in den Wasser mit einer Temperatur von etwa 5°C eingespeist wird. Diese Abkühlungsvorgänge bewirken eine Kondensation des feuchten Anteils des Stroms und das Kondensat, das einen großen Teil der zersetzten Polymere enthält, wird in den Tank 22 eingeleitet und einer nachfolgenden biologischen Behandlung zugeführt.

Die aus dem Wärmetauscher 17 austretenden Rauchgase werden in dem Turm 19 gewaschen, anschließend durch den Aktiv­ kohlefilter 21 gefiltert und, nunmehr gereinigt, in die Atmosphäre entlassen.

Auch das aus dem Turm 19 kommende, zum Waschen der Rauch­ gase verwendete Wasser, wird einer biologischen Behandlung zugeführt.

Nach der Behandlung im Autoklaven werden die behandelten Teile aus diesem entfernt und mit Wasser gereinigt.

Man hat in der Praxis festgestellt, daß das erfindungs­ gemäße Verfahren die gestellte Aufgabe vollständig löst, da es eine gute Reinigung der behandelten Teile ermöglicht, ohne sie zu beschädigen und dies ohne Einsatz von Lösungs­ mitteln oder sonstigen hochgradig schädlichen Stoffen; es erlaubt daher eine Senkung der Anlage- und Betriebskosten im Vergleich zu den Verfahren bekannter Art, die solche Stoffe verwenden.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß im Autoklaven keine festen Abfallstoffe anfallen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Reinigen von mit Polymeren verunreinigten, insbesondere verbackenen Maschinenteilen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) die mit Polymer verbackenen Maschinenteile werden in einen Autoklaven, der auf eine Temperatur zwischen 350-400°C erwärmt wird, eingebracht;
• b) es wird dann in diesen Autoklaven ein Dampfstrom bei einer Temperatur höher als die Temperatur des Autoklaven eingeführt, wobei diese Dampftemperatur bei 400-450°C liegt und aus dem Autoklaven wird ein Strom, der Dampf und thermisch zersetzte Polymerrückstände enthält, abgezogen;
• c) dann wird dieser Autoklav mit einem Luftstrom von 400-­ 450°C beschickt;
• d) während der Phasen b) und c) ist der Druck im Autoklaven auf Werte zwischen 0 und 1 bar Überdruck einstellbar.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Inneren des Autoklaven während der Einleitung des überhitzten Dampfs und/oder der überhitzten Luft im wesentlichen auf 430°C gehalten wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Dampf und Rückständen der zersetzten Polymere bestehende aus dem Autoklaven austretende Strom einer Behandlung zur Abscheidung der nach der Zersetzung der Polymere verbleibenden Reststoffe unterworfen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Behandlung des aus dem Autoklaven austretenden Stroms eine Kondensationsphase dieses Stroms enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des aus dem Autoklaven austretenden Stroms nach der Kondensationsphase eine Rauchgaswäsche vorsieht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Waschen die Rauchgase einer Filterung mit Aktivkohle unterworfen und in die Atmosphäre entlassen werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile nach der Behandlung im Autoklaven mit Wasser gereinigt werden.

8. Vorrichtung zur Reinigung von durch Polymere verschmutzten metallischen Maschinenteilen umfassend:
einen Autoklaven (2) zur Aufnahme der zu behandelnden Teile;
Heizleitungen (3) für die Zirkulation eines Wärmeträgerfluids, die auf der Außenfläche des Autoklaven (2) angebracht sind;
eine regelbare Heizeinrichtung (4) zur Behandlung des Wärmeträ­ gerfluids;
ein weiteres regelbares Heizmittel (14) für das Erhitzen von Dampf und Luft, das innerhalb einer Dampf-Luft-Lieferleitung (11; 12) vorgesehen ist sowie Einrichtungen (15; 17) zur Behand­ lung des den Autoklaven verlassenden Stroms, der aus dem Dampf und den thermisch zersetzten Polymerrückständen besteht, wobei diese Behandlungsmittel durch eine Austragsleitung (8) mit dem Autoklaven verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Heizeinrichtung (14) längs der Zuführungsleitung (7) eine Steuereinrichtung (9, 10) für den wahlweisen Anschluß der Zuführungsleitung (7) an die Dampfzuführungsleitung (11) oder an eine Luftzuführungsleitung (12) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtungen zur Behandlung des aus dem Autoklaven (2) austretenden Stroms mindestens einen Wärmeaustauscher (15, 17) für Kühlung und Kondensation des aus dem Autoklaven (2) austretenden Stroms enthalten.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Behandlung des aus dem Autoklaven (2) austretenden Stroms einen Waschturm (19) für die aus dem Wärmeaustauscher (17) austretenden Rauchgase enthalten.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Behandlung des aus dem Autoklaven (2) austretenden Stroms ein Aktivkohlefilter (21) für die Filterung der aus dem Waschturm (19) austretenden Rauchgase enthalten.