DE4329642A1 - Verfahren zur Lösemittelfraktionierung eines Lösemittelgemisches ohne Destillation bei einer adsorptiven Abluftreinigungsanlage mit integrierter Lösemittelrückgewinnung - Google Patents

Verfahren zur Lösemittelfraktionierung eines Lösemittelgemisches ohne Destillation bei einer adsorptiven Abluftreinigungsanlage mit integrierter Lösemittelrückgewinnung

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Description

Technisches Gebiet, aktueller Stand der Technik
Betriebe, die lösemittelbasierte Farben, Lacke oder Klebstoffe verarbeiten und einen Lösemittelausstoß von mehr als 25 kg/h an organischen Lösemitteln haben, sind im Rahmen der TA-Luft verpflichtet, die anfallende Abluft zu reinigen.
Prinzipiell werden zwei unterschiedliche technische Verfahren angewandt :
  • - thermische Reinigungsverfahren
  • - sorptive Reinigungsverfahren
Bei den thermischen Reinigungsanlagen werden die in der Abluft enthaltene Lösemittel oxidiert und stehen somit als Rohstoff nicht mehr zur Verfügung.
Die sorptiven Verfahren mit integrierter Lösemittelrückge­ winnung haben neben der Abluftreinigung die Aufgabe den Roh­ stoff "Lösemittel" rückzugewinnen ohne ihn dabei chemisch zu verändern.
Zur Zeit können die sorptiven Verfahren nur den Stoff oder nur das Stoffgemisch rückgewinnen, das in die Anlage eingebracht wird.
In der Regel werden zwei oder mehr organische Lösungsmittel aus produktionstechnischen Gründen eingesetzt und diese werden dann innerhalb des Produktionsprozesses vermischt und auch als Stoff­ gemisch in der zu reinigenden Abluft der Abluftreinigungsanlage zugeführt.
Eine Aufspaltung des Lösemittelgemisches nach dem Rückgewinnungs­ prozeß ist zur Zeit nur über eine nachgeschaltete Destillation möglich.
Die nachfolgend beschriebene Erfindung beschreibt ein Verfahren, mit dem es möglich ist, bei adsorptiven Abluftreinigungsanlagen mit integrierter Lösemittelrückgewinnung das zurückgewonnene, organische Lösemittelgemisch weitestgehend in die Einzelkompo­ nenten aufzuspalten, ohne das Gemisch zu destillieren.
Problembeschreibung am Beispiel einer Druckerei, die im Tiefdruck­ verfahren Kunststoffolien bedruckt
Zum Bedrucken von Kunststoffolien im Tiefdruckverfahren werden fast ausschließlich lösemittelbasierte Farben eingesetzt. Als Lösemittel wird überwiegend Ethylacetat und Ethanol verwendet.
Aus drucktechnischen Gründen ist es notwendig, ein "schnelltrocknen­ des" Lösemittel und ein "langsamtrocknendes" Lösemittel zur Ver­ fügung zu haben.
Die benannten Lösemittel sind zum einen gute Löser für die ver­ wendeten Bindemittel in den Farben und haben zum anderen günstige Trocknungseigenschaften. Ethylacetat, mit einer Verdunstungszahl von 2,9 kann als schnelltrocknend und Ethanol, mit einer Verdunstungs­ zahl von 8,3, als langsamtrocknend eingestuft werden.
Neben diesen Hauptlösemittel werden noch Trocknungsverzögerer, wie z. B. Methoxypropanol mit einer Verdunstungszahl von 22, eingesetzt. Der Anteil dieser Lösemittel sowie die Vergällungsmittel im Ethanol sind mengenmäßig, bezogen auf die Gesamtmenge der Lösemittel so gering, daß sie für die weiteren Betrachtungen vernachlässigt werden können.
Die Hauptlösemittel Ethylacetat und Ethanol werden in der Tief­ druckmaschine je nach den drucktechnischen Anforderungen und dem Flächendeckungsgrad der Einzelfarben entweder in reiner Form oder als Gemisch eingesetzt.
Für flächige Bildanteile mit großer Flächendeckung wird in der Regel nur Ethylacetat eingesetzt. Für Halbtondarstellungen mit geringerer Flächendeckung wird ein Gemisch von Ethylacetat und Ethanol im Verhältnis von etwa 50/50 eingesetzt und bei Druckformen mit nur sehr geringen Bildanteilen und somit auch kleinerer Flächen­ deckung wird oft die Farbe nur mit Ethanol verdünnt.
Praxisbezogene Versuchsreihen an der Produktionstiefdruckmaschine haben gezeigt, daß eine Abmischung des reinen Lösemittels oder eine Verschiebung der Gemischanteile möglich ist, ohne daß die druck­ technischen Eigenschaften, wie das Ausdruckverhalten und die Trocknungseigenschaften der Farbe auf dem Druckträger negativ be­ einflußt werden.
So können Einkomponentenfarben, die in der Praxis nur mit Ethyl­ acetat verdünnt werden, auch mit einem Gemisch von Ethylacetat und Ethanol im Verhältnis von 80/20 verdruckt werden. Diese Ver­ änderung wirkt sich nicht auf das Druckergebnis und die Trocknungs­ geschwindigkeit aus. Das gleiche gilt analog für Ethanol und dem Gemisch aus Ethylacetat und Ethanol.
Aus dieser Erkenntnis wird der Schluß gezogen, daß für die Wieder­ verwendung des regenerierten Lösemittelgemisches aus der Abluft­ reinigungsanlage eine Aufspaltung in die Einzelkomponenten mit einem Reinheitsgrad von 98 Vol-%, wie sie nur mittels Destil­ lation möglich ist, aus produktionstechnischen Gründen nicht erforderlich ist.
Reinheitsgrade der Einzelkomponenten von 90 Vol-% reichen aus, um die geforderten produktionstechnischen Bedingungen zu erfüllen.
Verfahrensbeschreibung
Bei adsorptiven Abluftreinigungsanlagen wird der lösemittelbeladene Abluftstrom über ein Aktivkohlebett geleitet, wobei sich die Löse­ mittel an der Oberfläche der Aktivkohle anlagern. Die vom Löse­ mittel gereinigte Abluft wird wieder an die Atmosphäre abgegeben. Ist die Aktivkohle mit Lösemittel gesättigt, wird diese mit einem geeigneten Medium, z. B. inertes Heißgas, geflutet und die Löse­ mittel werden desorbiert. Der mit Lösemittel hoch angereicherte Desorbatstrom wird anschließend gekühlt und die Lösemittel werden auskondensiert.
Das Anlagerungsverhalten der in dem aufgezeigten Praxisbeispiel genannten Einzellösemittel sind unterschiedlich und zeigen beim Desorptionsvorgang ein entgegengesetztes Verhalten, wie beim Adsorptionsprozeß (vgl. Anlage 1).
Das heißt, daß das Ethylacetat sehr begierig von der Aktivkohle aufgenommen wird und somit auch fester an der Oberfläche haftet als das Ethanol.
Dieses unterschiedliche, physikalische Verhalten der Einzellöse­ mittel hat zur Folge, daß beim Desorptionsvorgang und der an­ schließenden Kondensation zuerst das Ethanol ausfällt, dann ein Gemisch aus Ethanol und Ethylacetat und zum Schluß Ethylacetat.
Wird nun nach der Kondensation in die Ablaßleitung ein zeitge­ steuertes Ventil oder ein geeignetes Meßgerät, wie z. B. ein Refraktometer oder eine Widerstandsmessung eingebaut, kann der Umspringpunkt erfaßt werden und somit können Einzelfraktionen gebildet werden, die die produktionstechnischen Anforderungen des Einzellösemittels weitgehend erfüllen.
Es ist davon auszugehen, daß Reinheitsgrade in den Einzelfraktionen für die zwei Hauptkomponenten von 90 Vol-% erreicht werden können und daß 95% des Gesamtdesorbates ohne weitere Aufarbeitungs­ schritte wieder verwendet werden kann.
Vorteile des Verfahrens
Das beschriebene Verfahren hat gegenüber den zur Zeit angewandten Verfahren folgende Vorteile :
bei der betriebsinternen Destillation des Lösemittelgemisches
  • - keine zusätzlichen Investitionen für eine Destillationsanlage
  • - keine Betriebskosten für die Destillation
  • - Einsparung von Primärenergien zum Betreiben der Destillation
  • - keine weiteren umweltbelastenden Emissionen
bei einer externen Destillation:
  • - keine Lagertanks für die Zwischenlagerung des Lösemittel­ gemisches (Grundwassergefährdung)
  • - keine Transporte zur externen Destillationsanlage und keine Rücktransporte zum Produktionsbetrieb für die Wiederverwendung (Gefahrguttransporte)
  • - keine Aufarbeitungskosten
Wirtschaftliche Betrachtungen
Ein exakter Wirtschaftlichkeitsvergleich kann zur Zeit kaum dargestellt werden, da zum einen noch keine Anlage nach dem beschriebenen Verfahren arbeitet und die Anlagen, die nach den konventionellen Verfahrensprinzipien arbeiten, sich in der Anlagentechnik und somit auch in den Betriebskosten wesentlich unterscheiden. Somit kann die nachfolgende Tabelle nur einen Trend der zu erwartenden Ersparnis wiedergeben.

Claims (1)

  1. Verfahren zur Lösemittelfraktionierung eines Lösemittelgemisches ohne Destillation bei einer adsorptiven Abluftreinigungsanlage mit inte­ grierter Lösemittelrückgewinnung.
DE19934329642 1993-09-02 1993-09-02 Verfahren zur Lösemittelfraktionierung eines Lösemittelgemisches ohne Destillation bei einer adsorptiven Abluftreinigungsanlage mit integrierter Lösemittelrückgewinnung Withdrawn DE4329642A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4433709A1 (de) * 1994-09-21 1996-03-28 Rafflenbeul & Partner Verfahren zur selektiven Rückgewinnung von Lösemitteln aus Lösemittelgasgemischen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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