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Gegenstand der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft einen Lösungsmittelregenerator,
der das Verfahren der Destillation nutzt, um die Abscheidung und
Rückgewinnung
von Lösungsmitteln
einerseits und den Rückständen, die
sie sättigen,
andererseits zu ermöglichen.
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Technologischer Hintergrund
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Zahlreiche
Industriezweige nutzen Lösungsmittel,
vor allem für
die Reinigung von Maschinenteilen, Farbspritzpistolen usw. Diese
Lösungsmittel
werden nach und nach mit Rückständen gesättigt und müssen entweder
entsorgt oder nach der Abscheidung der enthaltenen Rückstände recycelt
werden.
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Die
zweite Lösung
ist bei weitem vorzuziehen, wenn man die Kosten von Lösungsmitteln
und das Risiko einer unkontrollierter Freisetzung solcher gesättigten
Lösungsmittel
für die
Umgebung berücksichtigt.
Die Destillation stellt die interessanteste Lösung für eine solche-Regeneration
dar.
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Es
gibt eine gewisse Anzahl von Lösungsmittelregeneratoren,
bei denen man eine Reihe von Nachteilen feststellen kann, die ihre
Verwendung kostspielig und technisch kompliziert machen.
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Manche
dieser Regeneratoren bestehen aus einem Innenbehälter, der der Aufnahme des
gebrauchten, zu behandelnden Lösungsmittels
dient, und einem Außenbehälter, der
somit einen Doppelmantel bildet.
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Dieser
enthält Öl sowie
einen Widerstand, einen sogenannten Heizstab, der in das im Doppelmantel
enthaltene Öl
eintaucht, um das im Innenbehälter
enthaltene Lösungsmittel
durch indirekte Erwärmung
(vom Typ „Wasserbad") zu erhitzen. Dieses System
führt zu
einem sehr hohen Energieverbrauch und hat den Nachteil, dass Ablagerungen verursacht werden,
die sich in die Wand einbrennen und deshalb an dieser anhaften,
weshalb der Anwender gezwungen ist, mit einem Destillationsbeutel
zu arbeiten, wodurch das Verfahren teurer wird.
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Die
bestehenden Systeme erfordern zudem mindestens einmal jährlich einen Ölwechsel
(ein 50-l-Gerät
benötigt
25 l Öl),
sowie eine Reinigung des Widerstands.
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Schließlich muss
der Widerstand für
ungefähr
40 Minuten kontinuierlich heizen, um die relativ hohe Ölmenge zu
erwärmen,
und nach rund 15 Minuten hat er bereits eine Temperatur von 300–400°C erreicht.
Da das Öl
einen Crackpunkt von 320°C
hat, sinkt die Ölqualität dermaßen, dass
der Anwender häufig
gezwungen ist, es öfter
zu wechseln, als nur beim im allgemeinen vom Hersteller empfohlenen jährlichen Ölwechsel.
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Das
Dokument A2-EP 0 030 200 betrifft ein solches System, das auf der
Grundlage eines Kühlmittels
funktioniert. Dieser Anlagentyp ist recht komplex und schwierig
zu regeln, da die Temperatur des zu destillierenden Gemischs nicht
nur von der Temperatur des besagten Kühlmittels sondern auch von seiner
Menge beeinflusst wird. [0010] Diese Menge muss daher laufend an
die Menge des zu destillierenden Gemischs im Behälter angepasst werden, was ein
kostspielige und komplizierte Regelung voraussetzt.
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Das
Dokument
DE 3813042
C1 stellt eine elektrische Heizhaube vor, die der Beheizung
von Behältern
mit gewölbtem
Boden dient. Dieses System hat ebenfalls den Nachteil, dass es kontinuierlich die
Wand beheizt, auch wenn der Flüssigkeitsstand des
zu destillierenden Gemischs stark abgenommen hat, was, wie wir gesehen
haben, zu einer thermischen Zersetzung bestimmter Substanzen und
Ablagerungen auf der Wand führt.
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Ziel der Erfindung
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Diese
Erfindung hat die Aufgabe, Abhilfe für die Nachteile nach dem Stand
der Technik zu schaffen und einen Lösungsmittelgenerator mit einer
einfachen und praktisch zu verwendenden Regelung vorzuschlagen.
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Charakteristische Elemente
der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft einen Regenerator für gebrauchte Lösungsmittel,
bestehend aus einem Innenbehälter,
der der Aufnahme des zu behandelnden Lösungsmittels dient, und einem
Außenbehälter, der
den ersten Behälter
umschließt
und ein Isoliermittel enthält,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmelzerhitzer, der in direktem
Kontakt mit dem flachen Boden des Innenbehälters steht, diesen ohne Verwendung
von Öl
durch einen elektrischen Widerstand mit elektronischer Regelung
erhitzt.
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Da
der Schmelzerhitzer das Lösungsmittel nur
vom Boden her erwärmt,
werden Ablagerungen auf den Wänden
verhindert und somit die Verwendung eines Destillationsbeutels,
der die Verfahrenskosten erhöht,
vermieden.
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Außerdem werden
durch die Technik dieser Erfindung die Energiekosten des Vorgangsreduziert, da
Wärmeverluste
durch die Wände
reduziert werden. Der Hauptvorteil besteht jedoch darin, dass man die
Destillation vom Anfang bis zum Ende des Vorgangs bestens regeln
kann und keine Schaumbildung zu beobachten ist.
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Bei
explosiven Lösungsmitteln
wie etwa Nitrozellulose-Produkten wird die Gefahr stark verringert,
da durch die fehlende Außenbeheizung
der Wände
die Bildung einer Dampfzone mit hoher Konzentration und Temperatur
entlang dieser Wände verhindert
wird. Aller Wahrscheinlichkeit nach kann man davon ausgehen, dass
diese Art der Beheizung, das heißt eine Bodenheizung ohne Beheizung
der Seitenwände,
zur Bildung von Wärmestufen
führt, wie
man es bei der Verwendung eines Kondensators vom Typ „Vigreux" beobachtet. In der
Tat beobachtet man nicht nur eine regelmäßigere Destillation, sondern
auch eine größere Reinheit
des Lösungsmittels nach
der Kondensation.
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Vorteilhafterweise
ist der Boden des Innenbehälters
flach, während
in der Technik im allgemeinen ein gewölbter Boden empfohlen wird.
Das Verfahren zur Anwendung des Destillationsgeräts gemäß der Erfindung sieht vor,
dass nach einem oder mehreren Destillationsdurchgängen das
relativ hohe Volumen an Rückständen entnommen
und entsorgt wird. Gemäß der Technik
der Erfindung beobachtet man, dass die Temperatur des inneren Behälterbodens
leicht ohne Überhitzung
geregelt werden kann, und dass der Destillationsrückstand
leicht entsorgt werden kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das destillierte Lösungsmittel
im Hinblick auf seine Rückgewinnung
durch einen wassergekühlten
Plattenaustauscher kondensiert.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
kann so konstruiert sein, dass sie ebenso eine Destillation bei
Luftdruck wie auch eine Destillation im Vakuum durchführen kann.
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Der
Regenerator kann mit einem Mischer und Vorrichtungen zum Einblasen
von Luft oder Dampf ausgestattet sein, so dass gegen Ende eines Destillationszyklus
durch das Einblasen von Luft und/oder Wasserdampf eine Mischung
der Rückstände herbeigeführt wird.
Dadurch wird eine vollständige Abscheidung
der zu regenerierenden Lösungsmittel von
den flüssigen, öligen Rückständen, die
die Lösungsmittel
sättigen,
ermöglicht.
Die Rückgewinnungsanlage
kann auch mit einem Bodenschaber für feste Rückstände ausgestattet sein, um ein
Zusetzen des Bodens zu verhindern und die Bildung pulverförmiger Rückstände zu ermöglichen.
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Verschiedene
Regeleinrichtungen sind in den Regenerator integriert und werden
im Folgenden beschrieben.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden anhand der Beschreibung
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verdeutlicht, die durch
die beigefügten
Schemata veranschaulicht wird.
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Kurzbeschreibung der beigefügten schematischen Zeichnungen
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1 zeigt
eine Seitenansicht eines Regenerators, teilweise als Querschnitt.
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2 zeigt
eine seitliche Vorderansicht der gegenüberliegenden Seite von 1.
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3 ist
ein Querschnitt des Behälters
und seiner Auflage.
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4 ist
eine Ansicht eines Plattenaustauschers.
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Beschreibung einer bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung
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Die
Erfindung wird zur Veranschaulichung unter Bezugnahme auf die bereits
erwähnten
schematischen. Zeichnungen im Detail beschrieben, wobei in den verschiedenen
Zeichnungen für
gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
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Eine
Aufnahme 1 für
den Regenerationsbehälter 2 ruht
auf einem Sockel 24 und ermöglicht das Kippen des Behälters am
Ende eines Zyklus zur einfachen Entnahme der Destillationsrückstände. Diese Aufnahme
kann vorteilhaft aus Edelstahl 304 hergestellt werden.
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Die
Teile des Behälters 2A,
die in Kontakt mit den Lösungsmitteln
sind, können
aus Edelstahl 316 hergestellt werden, die anderen Teile
aus Edelstahl 304.
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Andere
Werkstoffe können
ebenfalls für
den Behälter
geeignet sein, einschließlich
hitze- und lösungsmittelbeständiger Kunststoffe
und Aluminiumlegierungen.
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Der
Behälter 2 hat
einen Doppelmantel, das heißt,
er umfasst einen Innenbehälter 2A und
einen Außenbehälter 2B,
zwischen denen sich eine Isolierung 4 befindet.
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Auf
dem Boden des Behälters 2A ist
ein Schmelzerhitzer 7 angebracht, der aus einem in Aluminium
gegossenen elektrischen Widerstand mit einer Temperaturprüfsonde und
einem Sicherheitsthermostat besteht.
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Der
Erhitzer 7 wird durch- eine Befestigungsschraube 3 auf
einer Stauchscheibe 5 mit dazwischenliegender Wärmeisolierungsdichtung 6 gehalten.
Eine wärmeleitende
Dichtung 8 in Form einer Kupferscheibe und eine Wärmeleitpaste
sorgen gleichzeitig für
Wärmeleitung
und Abdichtung.
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Das
gebrauchte Lösungsmittel,
das im Innenbehälter
enthalten ist und mit der Kennziffer 9 gekennzeichnet ist,
wird erhitzt und verdampft.
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Die
Anlage, die durch die Stromversorgungskabel 22 der Heizwiderstände gespeist
wird, umfasst eine Bedientafel, bestehend aus einem elektronischen
Regler, einem elektronischen Timer, zwei statischen Relais, elektronischen
Steuerrelais, Schutzabsicherungen und Anschlussklemmen, die schematisch
dargestellt oder gekennzeichnet ist. Die Basismodelle sind mit einem
Kapillarthermostat ausgestattet.
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Die
Anlage ist mit einem Plattenaustauscher 13 ausgestattet,
der aus hartgelöteten
Platten mit turbulenter Strömung
besteht und als Kondensator wirkt.
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Das
Einlassventil 14 ermöglicht
den Zufluss des gebrauchten Lösungsmittels
in den Innenbehälter,
der einen Deckel 15 hat und selbst mit einem Sicherheitsventil 16 und
einer Deckelverriegelung 20 ausgestattet ist.
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Eine
Vorkühl-
und Gasdruckminderkammer 21 befindet sich vorzugsweise
vor dem Plattenaustauscher 13.
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Die
Kammer 21 bietet zwei Vorteile:
- – durch
die Umgebungsluft findet eine statische Kühlung statt und
- – man
vermeidet eine zu große
Wärmebrücke, die die
Platten des als Kondensator fungierenden Wärmetauschers 13 verformen
könnte.
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Das
Hinzufügen
einer Spiralwicklung um die Kammer 21 ermöglicht es,
die statische Kühlung
zu erhöhen
und vermeidet Verbrennungen der Anwender bei Berührung eines Rohrs mit hoher
Temperatur.
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Ein
Stutzen 23 wird in den Dampfbereich des Regenerators hineingeführt und
an eine Leitplatte angeschlossen. Dieser Stutzen 23 wird
mit dem Wärmetauscher 13 verbunden,
der wiederum durch die Leitung 25 mit einem Aufnahmebehälter für das Destillat 17 verbunden
ist, der auch die Vakuumeinheit der Anlage bilden kann. Diese Einheit 18 ist
mit einer Auslassöffnung
für das
Destillat 17 versehen.
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Während der
Destillation wird der Behälter mit
Hilfe eines Klemmelements 19 dieses Behälters in der dargestellten
Position gehalten.
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Ein
Handrad 12 ermöglicht
es, den Behälter am
Ende des Destillationsvorgangs zu kippen, um die Rückstände abzulassen,
nachdem die Klemmung 19 geöffnet wurde.
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Der
in 4 dargestellte Plattenaustauscher hat den Vorteil,
durch seine Mehrfachkanäle
einen maximalen Wärmeaustausch
bei geringem Platzbedarf zu bieten. Der Wärmetauscher 13 besitzt
einen Einlass für
das Lösungsmittel 30,
einen Auslass für das
Lösungsmittel 31,
einen Kühlwassereinlass 32 und
einen Kühlwasserauslass 33.
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Im
Vergleich zu einen Röhrenwärmetauscher
hat der dargestellte Plattenwärmetauscher
den Vorteil, dass sein Wasserverbrauch gering ist. Ein Röhrenwärmetauscher
benötigt ungefähr 15 l
Wasser zur Kühlung
von 1 l destilliertem Lösungsmittel, während der
Plattenwärmetauscher
nur 2 l Wasser pro Liter destilliertem Lösungsmittel benötigt.
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Durch
seine Serienherstellung gilt der Plattenaustauscher als derzeit
leistungsstärkster
und betriebssicherster Wärmetauscher
bei einem vernünftigen
Selbstkostenpreis.
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Die
Regelung des Heizteils erfolgt gemäß der Erfindung auf zwei unterschiedliche
Arten.
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Der
Schmelzerhitzer ermöglicht
eine sehr hohe Genauigkeit bei seiner Heizleistung.
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Dies
ermöglicht
einen progressiven Temperaturanstieg, was den Vorteil hat, dass
der Teil des Lösungsmittels,
der eine niedrige Temperatur hat, sich allmählich erwärmen kann, so dass vermieden wird,
dass im Lösungsmittel
befindliche Rückstände mit
dem Dampf aufsteigen.
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Dies
stellt einen wichtigen Vorteil im Vergleich zum alten System dar,
dessen sehr hohe Heizleistung, die zur Erwärmung des thermischen Öls. erforderlich
war, einen zu schnellen Wärmeanstieg
verursachte, wodurch Rückstände mitentweichen
konnten.
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Am
Ende des Destillationsvorgangs erfordert die Kühlung bei Verwendung eines
Schmelzerhitzers nur die Hälfte
der Zeit, die bei einem Gerät
mit Erwärmung
durch ein Ölbad
erforderlich ist. Daraus folgt, dass der Anwender die Rückstände schneller
ablassen kann und schneller eine neue Destillation beginnen kann.