DE4408784C2 - Behandlung von Materialien mit verflüssigten oder überkritischen Gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Materialien mit verflüssigten oder überkritischen Gasen, wie Reinigung oder Extraktion, wobei die Materialien in einen Druckbehälter gefüllt werden, in den anschließend das Gas eingeleitet wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die DE-40 19 598 A1 schildert die Reinigung von mit PCB verschmutzten Transformato­ ren mittels Lösungsmittel, wobei die Transformatoren untereinander zyklisch verbun­ den sind. Das Lösungsmittel durchströmt mehrere kaskadenförmig angeordnete Transformatoren bis zu einem letzten Transformator, wobei es immer stärker mit PCB befrachtet wird, so daß aus dem letzten Transformator Lösungsmittel mit der höchsten PCB-Konzentration austritt. Sobald der erste Transformator in der Reihe ausreichend gereinigt ist, wird dieser abgeklemmt und ein weiterer verschmutzter Transformator tritt an seine Stelle. Der bisher zweite Transformator wird durch entsprechende Um­ schaltung nunmehr zum ersten Transformator, der mit dem sauberen Lösungsmittel als erstes durchflossen wird, und der neu hinzugekommene Transformator wird zum letzten in diesem Zyklus. Die gereinigten Transformatoren werden folglich in zykli­ scher Reihenfolge durch zu reinigende ersetzt.

Aus der Patentanmeldung WO 92/14558 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung von Werkstücken mit organischen Rückständen, wie Öle, Fette und dergleichen, bekannt, wobei verflüssigte Gase wie Kohlendioxid als Reinigungsfluid verwendet werden. Hierzu wird das Reinigungsfluid in einen mit den Werkstücken beladenen zylindrischen Druckbehälter geleitet und dort mittels eines Laufrades umgewälzt. Nach Beendigung des Reinigungsvorganges wird ein Teil des mit den organischen Rückständen beladenen Fluids aus dem Druckbehälter zusammen mit frischem Reinigungsfluid in einen weiteren Druckbehälter geleitet. Der andere Teil des mit den organischen Rückständen beladenen Fluids wird über eine Turbine entspannt, wodurch die Verunreinigungen ausfallen. Aus dem entleerten Druckbehälter werden nun die gereinigten Werkstücke entnommen, während weitere Werkstücke in dem zweiten Druckbehälter gereinigt werden können.

Diese in der WO 92/14558 vorgeschlagene Reinigungsvorrichtung ist speziell auf die Reinigung von Metallrohren angepaßt. Diese werden mit teils bereits gebrauchtem, teils frischem Reinigungsfluid beaufschlagt, und nach einer bestimmten Behandlungs­ zeit wird das gesamte verflüssigte Gas aus dem Druckbehälter entfernt, und die Metallrohre werden mit einem bestimmten Reinheitsgrad entnommen. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß der Reinheitsgrad der Werkstücke nicht an unterschiedlich hohe Anforderungen angepaßt werden kann. Insbesondere bei hohen Reinheitsanforderun­ gen etwa für kleinere Maschinenbauteile oder elektronische Bauelemente, eventuell noch in Verbindung mit hoher Verschmutzung bietet dieses bekannte Verfahren nur unbefriedigende Resultate, die mit einem enormen Verbrauch verflüssigten Gases verbunden sind.

Die EP-Anmeldung 93114511 macht sich zur Aufgabe, eine Reinigungsvorrichtung zu entwickeln, die auf kleinere Werkstücke angepaßt ist und einen höheren Reinheitsgrad erzielt. Dazu ist in einem druckfesten Behälter eine Trommel dreh­ und/oder schwenkbar angeordnet und an eine Antriebseinrichtung angeschlossen. Durch Rotation der Trommel werden sowohl das Reinigungsfluid in dem druckfesten Behälter als auch die in der Trommel befindlichen Gegenstände in turbulente Bewegung versetzt, wodurch die Reinigungswirkung erhöht wird. Chemische Lösungsmittel, mechanische Scheuermittel und auch einströmende Inertgase können zusätzlich den Reinigungserfolg erhöhen. Um einen quasikontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen, ist am druckfesten Behälter mindestens eine Schleuse zur Beschickung und Entnahme der Gegenstände vorgesehen. Diese Schleusen machen eine vollständige Belüftung des druckfesten Behälters zur Entnahme der Gegenstände oder zum Beladen unnötig.

Auch bei einem Reinigungsverfahren mit einer Vorrichtung gemäß dieser EP-93114511 werden die Gegenstände in einem Druckbehälter einmal gereinigt und weisen nach ihrer Entnahme aus den Schleusen eine bestimmte Restverschmutzung auf, die unter Umständen sehr hohen Reinheitsanforderungen nicht genügt. Eine weitere Reinigung würde das erneute Einbringen der Gegenstände in den Druckbehälter und die Beaufschlagung mit frischem Reinigungsfluid erfordern.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Behandlungsverfahren mit einer entsprechenden Vorrichtung zu entwickeln, durch das große Quantitäten an Gegenständen kontinuierlich mit flüssigem oder überkritischem Gas beaufschlagt werden können, bis ein gewünschter Reinheits- oder Extraktionsgrad erreicht ist. Der Verbrauch an frischem Gas soll dabei minimiert werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Materialien in mindestens zwei, miteinander verbundene Druckbehälter eingebracht werden, daß die Materialien daraufhin mit verflüssigtem oder überkritischem Gas in mindestens einem der Druckbehälter beaufschlagt werden, daß jeweils nach einer bestimmten Behandlungszeit mindestens ein Teil des Gases aus einem Druckbehälter in einen anderen eingeleitet wird, und daß zum Abschluß der Behandlung in einem Druckbehälter die Materialien mit zumindest zum Teil reinem verflüssigten oder überkritischen Gas beaufschlagt werden.

Als Druckbehälter können solche wie aus der WO 92/14558 oder der EP-93114511 bekannte verwendet werden. Diese Druckbehälter werden durch Leitungen für verflüssigtes (oder überkritisches) Gas über Ventile miteinander verbunden. Die Materialien können beispielsweise über druckfeste Schleusen in die Druckbehälter eingebracht werden. Die folgenden Ausführungen beschränken sich auf den Fall der Reinigung von Oberflächen durch verflüssigte oder überkritische Gase, besitzen jedoch uneingeschränkt auch für die Extraktion beispielsweise von Ölen oder anderen Inhaltsstoffen aus Pflanzen und dergleichen Gültigkeit.

Durch Bewegung des Reinigungsfluids und/oder der Materialien werden durch auftretende Scherkräfte zwischen Reinigungsfluid und den Verunreinigungen auf den Oberflächen der Materialien die Verunreinigungen mechanisch abgetrennt und mit dem Reinigungsfluid entfernt. Weiterhin spielen Lösungsvorgänge für die Reinigung eine wichtige Rolle. Hierbei ist ein gewisser Mindestwert für die Dichte des Reinigungsfluids Voraussetzung und bestimmender Faktor für sein Lösungsvermögen, das mit wachsender Dichte weiter zunimmt. Bei konstanter Dichte des Fluids nimmt die Löslichkeit im allgemeinen mit steigender Temperatur des Fluids zu. Neben Dichte und Temperatur des Reinigungsfluids spielen mehrere stoffimmanente physikalische Parameter sowohl des Reinigungsfluids wie auch der zu lösenden Substanz eine Rolle für die Löslichkeit der Substanz in diesem Fluid. Eine Flüssigkeit kann nur bis zur Sättigungsgrenze Stoffe lösen, darüber hinaus ist nur eine Reinigung infolge von Strömungskräften möglich. Mit zunehmender Beladung des Reinigungsfluids mit gelöster Substanz wird die Lösungsgeschwindigkeit geringer. Während die auftretenden Scherkräfte bei verflüssigten Gasen aufgrund der höheren Dichte größer sind als bei überkritischen Gasen, steigt bei letzteren das Lösungsverhalten im Vergleich zu verflüssigten Gasen sprunghaft an. Zur Extraktion kann das Arbeiten mit überkritischen Druck- und Temperaturwerten ausreichend sein, während es für die Reinigung vorteilhaft sein kann, durch Variation von Druck und/oder Temperatur flüssige und überkritische Phasen zu überstreichen.

Es hat sich gezeigt, daß ohne zusätzliche Hilfsmittel, wie Schleudern, Abblasen der Materialien, Verdrängungstrocknung, Ausbeizen und anderes, die Endbeladung des Reinigungsfluids vor der Trennung vom Werkstück ganz entscheidend die Restverunreinigung auf der Werkstückoberfläche beeinflußt. Oberflächenreinheit und Beladung der Waschlösung, d. h. Anteil der im Reinigungsfluid gelösten Substanzen, stehen im Bereich der Feinreinigung in einem sensiblen Zusammenhang. Daraus folgt daß entweder das Werkstück nach der Trennung vom Lösungsmittel nochmals mit frischem (reinem) Reinigungsfluid unter ähnlichen Bedingungen wie vor der Trennung gespült werden muß, oder daß die Beladung der letzten Waschlösung bereits an die geforderte Endreinheit der Werkstückoberflächen angepaßt wird. Erfindungsgemäß wird deshalb zum Abschluß der Behandlung in einem Druckbehälter Gas aus einem Vorlagebehälter in den jeweiligen Druckbehälter geleitet, wobei dieses verflüssigte oder überkritische Gas entweder vollkommen rein ist oder eine an die geforderte Endreinheit der Materialien angepaßte Beladung mit gelösten Substanzen aufweist.

Im Vergleich zu den bisher bekannten Verfahren wird nunmehr erstmals eine Behandlung von Materialien in mehreren Behandlungsphasen möglich. Bei der Verwendung von beispielsweise zwei Druckbehältern ist eine Grobreinigung oder -extraktion mit anschließender Feinreinigung oder -extraktion möglich:
Nachdem in einen der beiden Behälter zum Abschluß der Behandlung die Materialien mit beispielsweise frischem verflüssigten oder überkritischen Gas aus einem Vorlagebehälter beaufschlagt wurden, wird dieses Gas in den zweiten Druckbehälter eingeleitet, um dort beispielsweise eine Grobreinigung der Materialien zu ermöglichen. Nach Abschluß der Grobreinigung wird der Gasinhalt aus dem Druckbehälter geleitet und zum Abschluß der Behandlung nunmehr auch in diesen Druckbehälter frisches verflüssigtes oder überkritisches Gas aus einem Vorlagebehälter eingeführt. In diesem Falle werden extrem hohe Reinheitsanforderungen erfüllt, da nach der Grobreinigung die erneute Beladung der Waschlösung mit gelösten Verunreinigungen am Schluß der Behandlung nur noch gering ist.

Anstelle von reinem verflüssigten oder überkritischen Gas kann für die abschließende Behandlung der Materialien auch bereits verwendetes Reinigungsfluid verwendet werden. Dazu wird bei Einsatz von zwei Druckbehältern das nach der Grobreinigung aus einem Druckbehälter abgezogene Reinigungsfluid entspannt, wodurch die gelösten Substanzen ausfallen, und nach eventueller Reinigung wiederverdichtet und einem Vorlagebehälter zugeführt. Durch Zumischung von reinem Reinigungsfluid in diesen Vorlagebehälter läßt sich dann eine bestimmte Reinheit des verdichteten Gases einstellen, die an die geforderte Endreinheit der Werkstoffoberflächen angepaßt ist.

Vorteilhaft ist eine Behandlung in mehreren Druckbehältern, bei der jeweils nach einer bestimmten Behandlungszeit mindestens ein Teil des Gases aus einem Druckbehälter in den nächsten in zyklischer Reihenfolge eingeleitet wird. Dieses Verfahrensprinzip soll anhand dreier Druckbehälter im folgenden erläutert werden. Nach Durchlaufen einer bestimmten Anfangsphase soll in jedem der drei willkürlich bezifferten Druckbehälter 1, 2 und 3 eine Reinigung von Materialien in drei Reinigungsphasen stattfinden, wobei diese Phasen durch die Begriffe Grobreinigung, Feinreinigung und Spülung charakterisiert werden sollen. Während aus dem Druckbehälter 1 die gereinigten Materialien entnommen werden, findet im Druckbehälter 2 eine Feinreinigung statt, wobei das Gas für diese Feinreinigung wenigstens zum Teil durch das Gas gebildet wird, mit dem vorher die Materialien im Druckbehälter 1 abschließend gespült wurden. Das zur Feinreinigung verwendete Gas wird aus dem Druckbehälter 2 anschließend zur Grobreinigung in den Druckbehälter 3 geleitet. Nunmehr wird im Druckbehälter 2 die Spülphase eingeleitet, indem aus einem Vorlagebehälter frisches Gas in den Druckbehälter 2 eingeleitet wird. Nach einer bestimmten Behandlungszeit wird der zum Grobreinigen verwendete Gasinhalt aus dem Druckbehälter 3 verworfen und zum Feinreinigen der Gasinhalt aus dem Druckbehälter 2 in den Druckbehälter 3 eingeleitet. Nunmehr wird der Druckbehälter 2 entleert. Zwischenzeitlich wurde der Druckbehälter 1 mit neuen verunreinigten Materialien gefüllt. Nach Abschluß der Feinreinigung im Druckbehälter 3 wird dessen Gasinhalt in den neu befüllten Druckbehälter 1 eingeleitet, um dort die Materialien grob zu reinigen. Der Druckbehälter 3 wird seinerseits mit frischem Gas gefüllt und die Materialien abschließend gespült. Nach der Grobreinigung im Druckbehälter 1 wird das zum Spülen verwendete Gas aus dem Druckbehälter 3 zur Feinreinigung der Materialien in den Druckbehälter 1 geleitet. Das zur Grobreinigung verwendete Gas aus dem Druckbehälter 1 wird wiederum verworfen. Die gereinigten Materialien werden aus dem Druckbehälter 3 entnommen. Zwischenzeitlich wurde der Druckbehälter 2 wiederum mit neuen verunreinigten Werkstücken gefüllt. Nach Abschluß der Feinreinigung im Druckbehälter 1 wird dessen Gasinhalt zur Grobreinigung in den Druckbehälter 2 geleitet. Anschließend werden die Materialien im Druckbehälter 1 wiederum mit frischem Gas gespült, um maximale Reinheit zu erzielen. Nach der Grobreinigung im Druckbehälter 2 wird dessen Gasinhalt wiederum verworfen und zur Feinreinigung der Gasinhalt aus dem Behälter 1 in den Druckbehälter 2 geleitet, womit ein Zyklus vollständig durchlaufen wurde.

Pro Zyklus werden in jedem der drei Druckbehälter drei Reinigungsvorgänge (Grob-, Feinreinigung und Spülen) durchlaufen. Pro Zyklus werden jeweils drei Ladungen an Gas aus einem Druckbehälter verworfen und drei Druckbehälter frisch befüllt. Mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist eine kontinuierliche Reinigung von Materialien bei optimaler Ausnutzung der Lösungseigenschaften des Fluids möglich. Nach Verwendung des Gasinhaltes zum Spülen, Feinreinigen und Grobreinigen wird das mit gelösten Substanzen stark beladene Fluid "verworfen", d. h. entspannt und evtl. nach Reinigung wieder verdichtet und dem Kreislauf wieder zugeführt. Bei genügend hohem Reinheitsgrad kann beispielsweise das wiederverwendete Gas in einen Vorlagebehälter zusammen mit reinem Gas gefüllt werden. Aus diesem Vorlagebehälter wird jeweils zum Abschluß einer Behandlung Gas in den jeweiligen Druckbehälter geleitet und in verflüssigtem oder überkritischem Zustand auf die vorgereinigten Materialien aufgebracht.

Es bietet sich an, das Gas (Reinigungsfluid) in verflüssigtem Zustand von einem Druckbehälter zum nächsten sowie zum Vorlagebehälter zu leiten und erst in den jeweiligen Druckbehältern die für den optimalen Reinigungserfolg geeigneten Druck- und Temperaturwerte einzustellen.

Um möglichst wenig frisches Gas (Reinigungsfluid) zu verbrauchen, kann jeweils nach einer bestimmten Behandlungszeit nicht nur ein Teil sondern das gesamte Gas aus einem Druckbehälter in einen anderen eingeleitet werden.

Günstigerweise wird die Behandlung in jedem Druckbehälter in mehrere Behandlungsphasen bestimmter Behandlungszeiten eingeteilt, wobei die Anzahl der Behandlungsphasen mit derjenigen der Druckbehälter übereinstimmt. Diese Verfahrensausgestaltung wurde bereits oben anhand dreier Druckbehälter mit drei Reinigungsphasen beschrieben. Sollten zwei Reinigungsphasen ausreichen, bietet sich der Einsatz von nur zwei Druckbehältern an, sollen hingegen mehr als drei Behandlungsphasen durchlaufen werden, so muß die Anzahl der Druckbehälter entsprechend erhöht werden. Allgemein läßt sich sagen, daß die Anzahl der Druckbehälter größer oder gleich der Anzahl der Behandlungsphasen sein muß.

Vorteilhaft werden zu Beginn der Behandlung die Materialien in dem jeweiligen Druckbehälter mit aus einem anderen Druckbehälter stammendem Gas beaufschlagt. Dies dient der Grobreinigung der Materialien und der Ausnutzung des gesamten Lösungsvermögens des verdichteten Gases. Im Idealfall kann nach dieser Grobreinigung die Sättigungsgrenze des Reinigungsfluids erreicht sein. Dann ist es günstig, nach einer bestimmten Behandlungszeit zu Beginn der Behandlung den gesamten Gasinhalt aus dem jeweiligen Druckbehälter abzuziehen und wiederaufzubereiten oder aber zu verwerfen. Das zu Behandlungsbeginn eingesetzte Reinigungsfluid hat erfindungsgemäß bereits einen oder mehrere Druckbehälter durchlaufen und ist somit eventuell schon bis zur Sättigungsgrenze mit gelösten Substanzen beladen. Es ist somit für eine weitere Verwendung schlecht geeignet und wird deshalb nach vollendeter Grobreinigung endgültig aus dem Zyklus der Reinigung (oder Extraktion) entfernt. Das verdichtete Gas wird entspannt, wobei die extrahierten Substanzen oder abgelösten Verunreinigungen als flüssige oder feste Stoffe ausfallen. Bei der Verwendung von Kohlendioxid als Reinigungsfluid ist auf die starke Abkühlung mit Schneebildung bei der Entspannung zu achten. Eventuell verbleibende Fremdsubstanzen in der Gasphase können durch Filter oder andere Abscheider separiert werden. Das gasförmige Reinigungsfluid kann dann wiederverdichtet und wenigstens zum Teil einem oder mehreren Druckbehältern zugeführt werden. Es kann auch in einem Vorlagebehälter in flüssiger Form zwischengespeichert werden.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung mit günstigen Ausgestaltungen ergibt sich aus den Ansprüchen 9 bis 13. Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel anhand zweier Zeichnungen das erfindungsgemäße Verfahren samt Vorrichtung näher erläutern.

Fig. 1 zeigt schematisch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtungsanordnung.

Fig. 2 zeigt das zugehörige Verfahrensschema.

In Fig. 1 sind drei bis auf 100 bar ausgelegte Druckbehälter 1, 2 und 3 dargestellt, die durch Leitungen mit Absperrventilen 5 derart miteinander verbunden sind, daß sie zyklisch betrieben werden können. Vom Vorlagebehälter 9 für das verwendete Gas führt eine Füll- und Bespannungsleitung 4 zu den einzelnen Druckbehältern 1, 2 und 3. Letztere sind wiederum über eine Ablauf- und Umfülleitung 6 miteinander verbunden. Die Ablauf- und Umfülleitung 6 führt zu einer Einheit 8, bestehend aus einer Entspannungsturbine mit nachgeschaltetem Filter, und von dort aus auf eine weitere Einheit 7, die einen Kondensator und eine Pumpe enthält. Von dieser Einheit 7 kann wiederum Gas über die Ablauf- und Umfülleitung 4 in jeden der Druckbehälter 1, 2 und 3 wie auch in den Vorlagebehälter 9 zurückgeleitet werden.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Anordnung eignet sich zur Behandlung von Materialien mit verflüssigten oder überkritischen Gasen, also gleichermaßen für die Reinigung wie für die Extraktion. Im nachfolgend geschilderten Ausführungsbeispiel sollen unter Verwendung von Kohlendioxid als Reinigungsfluid Stahlstößel vor dem Oberflächenhärteprozeß gereinigt werden. Diese Reinigung erfolgt mit Kohlendioxid bei 63 bar und 20°C, d. h. in flüssiger Phase. Die Oberflächenrestverunreinigung an Fett soll unter 0,5 mg/dm² Teiloberfläche liegen.

Aus dem oberen Teil des Vorlagebehälters 9 für verflüssigtes Kohlendioxid werden über die Bespannungsleitung 4 die beiden Druckbehälter 2 und 3, die mit verunreinigten Werkstücken beladen sind, vorgespannt. Diese Bespannung soll ein Entspannen von eingeleitetem verflüssigten Gas verhindern. Der Zyklus läßt sich beispielsweise folgendermaßen beginnen: Der Druckbehälter 2 wird mit verflüssigtem Kohlendioxid gefüllt, wobei durch entsprechende Wärmetauscheinrichtungen und Verdichtermitteln die geeigneten Druck- und Temperaturwerte im Druckbehälter eingestellt werden. Wie in Fig. 2 dargestellt, erfolgt nunmehr in den drei Druck­ behältern 1, 2 und 3 eine dreistufige, in Fig. 2 durch R1 (Grobreinigung), R2 (Feinreinigung) und Sp (Spülen) abgekürzte Reinigung der Stahlstößel. Im Druckbehälter 2 findet nun eine Feinreinigung statt (aufgrund des erst beginnenden Zyklus wurde die Grobreinigung "übersprungen"). Nach erfolgter Feinreinigung in Druckbehälter 2 wird dessen Gasinhalt durch Öffnen entsprechender Absperrventile 5 in den Druckbehälter 3 geleitet, in dem die Grobreinigung erfolgt. Aus dem Vorlagebehälter 9 wird frisches verflüssigtes Gas in den Druckbehälter 2 zum Spülen geleitet.

Durch eingebaute Ventilatoren kommt es in den jeweiligen Druckbehältern zu einer Durchströmung der Werkstücke mit verflüssigtem Kohlendioxid während der etwa zehnminütigen Behandlungsphasen. Nach Abschluß der Grobreinigung der Werkstücke im Druckbehälter 3 wird dessen Gasinhalt über die Ablaufleitung 6 der Einheit 8 zugeführt. Dort wird das verflüssigte, mit den Verunreinigungen beladene Kohlendioxid über eine Entspannungsturbine entspannt, wodurch die Verunreinigungen ausfallen und durch den Betrieb der Entspannungsturbine Energie geliefert wird. Gas und Verunreinigungen können aus den Zyklus entfernt werden, oder aber das Gas wird der Einheit 7 zugeführt, in der mittels Wärmetauscher und Pumpe eine Abkühlung und Kompression des gereinigten Gases erfolgt das anschließend durch Öffnen entsprechender Absperrventile 5 wieder dem Vorlagebehälter 9 zugeführt werden kann. Der nach dem Spülen im Druckbehälter 2 nur gering mit Verunreinigungen beladene Gasinhalt wird über die Umfülleitung 6 in den Druckbehälter 3 gegeben, in dem nun die zweite Behandlungsphase, nämlich die Feinreinigung stattfindet. Aus dem Druckbe­ hälter 2 werden die gereinigten Werkstücke ausgeschleust. In der Zwischenzeit wurde der Druckbehälter 1 mit verunreinigten Werkstücken gefüllt und vorgespannt. Das schon stärker mit Verunreinigungen beladene Kohlendioxid wird nach Feinreinigung im Druckbehälter 3 zur Grobreinigung in den Druckbehälter 1 über die Umfülleitung 6 geleitet. Frisches Gas aus dem Vorlagebehälter 9 wird über die Fülleitung 4 zur Spülung der Werkstücke in den Druckbehälter 3 gegeben, womit die dritte und letzte Behandlungsphase eingeleitet wird. Nach Abschluß der Grobreinigung im Druckbehälter 1 wird das mit Verunreinigungen maximal beladene verflüssigte Kohlendioxid wiederum über die Ablaufleitung 6 der Einheit 8 zur Weiterverwertung zugeführt. Die Werkstücke im Druckbehälter 1 weisen nach der Grobreinigung noch einen über dem geforderten hohen Reinheitsgrad liegende Restverschmutzung auf, die erfindungsgemäß dadurch beseitigt wird, daß nochmals Gas aus dem Druckbehälter 3 in den Druckbehälter 1 eingeleitet wird, wobei dieses Gas noch relativ sauber ist, da es nur zum Spülen verwendet wurde. Nach der Feinreinigung im Druckbehälter 1 wird erfindungsgemäß (fast) reines Gas aus dem Vorlagebehälter 9 zum Abschluß der Behandlung im Druckbehälter 1 verwendet (Spülphase). Vorher wird der Gasinhalt des Druckbehälters 1 über die Umfülleitung 6 in den zwischenzeitlich mit Werkstücken neu befüllten und bespannten Druckbehältern 2 eingeleitet, in dem nun die erste Reinigungsphase, die Grobreinigung, erfolgt nach deren Abschluß das Gas wiederum aus dem Zyklus entfernt wird. Gemäß dem Verfahrensschema in Fig. 2 erfolgen in den Druckbehälter 1, 2 und 3 die weiteren Reinigungsphasen.

Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nunmehr möglich, hohe Rein­ heitsanforderungen zu erfüllen, indem Werkstücke in mehreren Schritten mit verflüssigtem Gas unterschiedlicher Reinheit beaufschlagt werden. Während die Grobreinigung noch mit relativ verunreinigtem Gas erfolgt das auf diese Weise noch genutzt werden kann, findet die Endreinigung (Spülen) mit (nahezu) frischem Gas statt, das noch bestes Lösungsvermögen aufweist, so daß nach Ausschleusung und Entspannung die entnommenen Werkstücke möglichst hohe Oberflächenreinheiten aufweisen. Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren einen sparsamen Umgang mit verflüssigtem Gas, das mehrmals verwendet und wiederaufbereitet werden kann.

Claims (12)

1. Verfahren zur Behandlung von Materialien mit verflüssigten oder überkritischen Gasen, wie Reinigung oder Extraktion, wobei die Materialien in einen Druckbe­ hälter gefüllt werden, in den anschließend das Gas eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien in mindestens zwei, miteinander verbundene Druckbehälter (1, 2, 3) eingebracht und daraufhin mit verflüssigtem oder überkri­ tischem Gas in mindestens einem der Druckbehälter (1, 2, 3) beaufschlagt werden, wobei die Behandlung der Materialien in jedem Druckbehälter (1, 2, 3) in mehrere Behandlungsphasen, deren Anzahl mit derjenigen der Druckbehälter (1, 2, 3) über­ einstimmt, eingeteilt wird, und daß jeweils nach einer Behandlungsphase einer bestimmten Behandlungszeit mindestens ein Teil des Gases aus einem Druckbe­ hälter (1, 2, 3) in einen anderen eingeleitet wird, und daß zum Abschluß der Be­ handlung in einem Druckbehälter (1, 2, 3) die Materialien mit zumindest zum Teil reinem verflüssigten oder überkritischen Gas beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nach einer Be­ handlungsphase mindestens ein Teil des Gases aus einem Druckbehälter (1, 2, 3) in den nächsten in zyklischer Reihenfolge eingeleitet wird.

3. Verfahren nach einem der beiden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nach einer Behandlungsphase das gesamte Gas aus einem Druckbe­ hälter (1, 2, 3) in einen anderen eingeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschluß der Behandlung die Materialien in dem jeweiligen Druckbehälter (1, 2, 3) mit reinem verflüssigten oder überkritischen Gas beaufschlagt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Behandlung die Materialien in dem jeweiligen Druckbehälter (1, 2, 3) mit aus einem anderen Druckbehälter (1, 2, 3) stammenden Gas beaufschlagt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach der ersten Be­ handlungsphase der gesamte Gasinhalt aus dem jeweiligen Druckbehälter (1, 2, 3) abgezogen und wiederaufbereitet oder verworfen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezogene Gas­ inhalt entspannt und nach eventueller Reinigung wiederverdichtet und wenigstens zum Teil einem oder mehreren Druckbehältern (1, 2, 3) und/oder einem Vorlage­ behälter (9) zugeführt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Druckbehälter (1, 2, 3) über Absperrventile (5) enthaltende Leitungen (4, 6) miteinander und mit einem Vorlagebehälter (9) für Gas verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbehälter (1, 2, 3) über Leitungen (4, 6) in Reihe und zyklisch miteinander verbunden sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbehälter (1, 2, 3) über Leitungen (4, 6) mit einer Entspannungsturbine oder einem Verdampfer verbunden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Einheit (8) der Entspannungsturbine oder dem Verdampfer ein Filter nachgeschaltet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbehälter (1, 2, 3) über Leitungen (4, 6) mit einer aus einem Kondensator, einem Wärmetauscher und einer Pumpe bestehenden Einheit (7) verbunden sind.