DE9218825U1 - Vorrichtung zum Entsorgen von Ethylenoxid-Gas - Google Patents

Vorrichtung zum Entsorgen von Ethylenoxid-Gas

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entsorgen von in einem Gas, insbesondere Luft, in einer hohen Konzentration von mehr als 1.000 ppm enthaltenem Ethylenoxid-Gas, beispielsweise von bei der Gassterilisation in Sterilisationskammern anfallendem Ethylenoxid-Gas.
Ethylenoxid zeichnet sich durch seine guten mikrobioziden Eigenschaften aus. Aufgrund dieser bakteriziden Wirkung wird daher Ethylenoxid sehr gerne als Sterilisationsgas zum Sterilisieren von vorzugsweise thermoiabilen Gegenständen, beispielsweise von Herzkathetern und anderen medizinischen Instrumenten und Hilfsmitteln in Kliniken verwendet. Zu diesem Zweck sind spezielle Sterilisationskammern für die Gassterilisation vorgesehen, in die die zu sterilisierenden Gegenstände gegeben werden. In Abhängigkeit von dem jeweils verwendeten Gas-Sterilisationsverfahren (Unterdruck-, Gleichdruck- oder Überdruckverfahren) wird das Ethylenoxid zur Durchführung der Sterilisation in die Sterilisationskammer eingegeben. Nach erfolgter Sterilisation wird dann die SterSlisationskammer von dem Ethylenoxid-Gas entsorgt, indem beispielsweise das Ethylenoxid-Gas über entsprechende Leitungen direkt ins Freie an die Umwelt abgegeben wird.
Das Ethylenoxid ist zwar bestens dafür geeignet, beispielsweise hitzeempfindliche Instrumente oder Materialien zu entkeimen, ohne diese Materialien zu schädigen, doch hat das Ethylenoxid auch entscheidende Nachteile, die es zum Probiemstoff machen. So ist Ethylenoxid im Bereich von 2,7 bis 100 Vol.-% in Luft stark explosiv. Bei niedrigen Temperaturen
Postbank Karlsruhe (BLZ'&&ohacgr;\&bgr;'&thgr;7$) ;"; :"\ '/' '"'. Konto Nr. 43869-752 *
gefriert es und muß aufgetaut werden. Vor allem aber ist Ethylenoxid toxisch und insbesondere krebserregend. Wenn somit das Ethylenoxid zur Entsorgung bislang direkt an die Umwelt abgegeben wird, besteht je nach Klima und Wetterlage eine unter Umständen erhebliche gesundheitliche Gefährdung für Personen, die sich im Umgebungsbereich der Abgabestellen aufhalten. Aus diesem Grunde darf aufgrund der aktuellen gesetzlichen Bestimmungen bei der Emission von Ethylenoxid bei einem Massenstrom von 25 g/h oder mehr die Massenkonzentration im Abgas 5 mg/m3 (entsprechend 2,8 ppm) nicht überschreiten.
Es ist zwar bereits zur Entsorgung des Ethylenoxid-Gases ein Abgasaufbereitungsverfahren sowie eine auf Absorptionsbasis arbeitende Abgas-Waschanlage vorgeschlagen worden, doch lassen sich diese bekannten Verfahren nur technisch aufwendig und mit großem Kostenaufwand realisieren, wobei jedoch die Qualität der Entsorgung bei den bei der Sterilisation anfallenden besonders hohen Massenkonzentrationen von Ethylenoxid-Gas nicht immer optimal ist.
Das besondere Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit die Entsorgung des bei der Gassterilisation in Sterilisationskammem anfallenden Ethylenoxid-Gases mit den dabei auftretenden besonders hohen Massenkonzentrationen dieses Ethylenoxid-Gases. Die Massenkonzentration an Ethyienoxid-Gas bei einer bekannten Sterilisationskammer beträgt dabei ungefähr 1.500.000 mg/m3, was ungefähr 845.000 ppm entspricht. Eine neuere Version derartiger Sterilisationskammem weist eine Ethylenoxid-Gas-Konzentration von ungefähr 680.000 ppm auf. Diese hohen Massenkonzentrationen von Ethylenoxid-Gas stellen den bevorzugten Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Entsorgungsverfahrens dar. Nichtsdestoweniger erstreckt sich das erfindungsgemäße Entsorgungsverfahren gleichermaßen auch auf Ethylenoxid-Gas-Konzentrationen von mehr als 1.000.000 ppm, aber auch auf Konzentrationen zwischen 1.000 ppm und 100.000 ppm. Das besondere Anwendungsgebiet der Erfindung dürfte jedoch im Konzentrationsbereich zwischen 100.000 ppm und 1.000.000 ppm liegen, also in dem Bereich, wo die Gassterilisation im allgemeinen durchgeführt wird.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung zum Entsorgen von in hohen Konzentrationen anfallendem Ethylenoxid-Gas zu schaffen, beispielsweise bei der Gassterilisation in Sterilisationskammem.
Als technische Lösung wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das Ethylenoxid-Gas mittels eines Adsorbens in dessen trockenen Zustand adsorbierbar ist und/oder mittels ei-
nes Absorbens und/oder Katalysatorträgers in dessen durch Wasser nassen Zustand unter Anwesenheit eines Katalysators absorbierbar und/oder naß-katalytisch umsetzbar ist und/oder mittels eines Oxidations- oder Reduktionsmittelträgers, welcher in Abhängigkeit vom eingesetzten Oxidations- oder Reduktionsmittel gleichzeitig als Katalysator und/oder als Füllkörper wirken kann, in dessen durch Wasser nassen Zustand unter Zugabe eine Oxidations- oder Reduktionsmittels oxidierbar bzw. reduzierbar ist.
Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Abscheidevorrichtung für Ethylenoxid-Gas, insbesondere für Ethylenoxid-Gas mit besonders hohen Massenkonzentrationen von bis zu 1.000.000 ppm, wie sie beispielsweise bei der Gassterilisation in Sterilisationskammern auftreten, hat den Vorteil, daß damit auf technisch einfache und wirtschaftliche Weise eine Entsorgung des Ethylenoxid-Abgases mit einer optimalen Konzentrationsreduzierung des in dem Abgas enthaltenen Ethylenoxid möglich ist. Die Konzentrationsreduzierung ist dabei derart, daß diese bei der Entsorgung von Ethyienoxid-Gas aus Sterilisationskammern unterhalb der Nachweäsgrenze liegt. In Abhängigkeit von der jeweiligen Verfahrensdurchführung findet eine Physio-Sorption und/oder eine Chemo-Sorption und/oder eine Oxidation oder Reduktion an einem speziellen Adsorbens bzw. Absorbens bzw. Katalysatorträger bzw. Oxidations- oder Reduktionsmittelträger statt, bei denen es sich insbesondere um spezielle Aktivkohle handelt. Bei der Physio-Sorption findet eine Adsorption statt, d.h. die zu adsorbierenden Ethyienoxid-Moleküle haften an der großen spezifischen Oberfläche des Adsorbens mittels einer physikalischen Bindung. Aufgrund der besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften des Ethylenoxid ist es dabei überraschend, daß durch Adsorption überhaupt eine Entsorgung von Ethylenoxid-Gas in den Massenkonzentrationen durchgeführt werden kann, wie sie beispielsweise bei der Gassterilisation angewendet werden. Nach voller Beladung des Adsorbens mit dem Ethylenoxid-Gas kann das Adsorbens beispielsweise mittels eines Waschverfahrens regeneriert, getrocknet und anschließend erneut zur Ethylenoxid-Gas-Adsorption eingesetzt werden. Mittels des Waschverfahrens bei der Regeneration wird das Ethylenoxid in eine chemisch-biologisch unbedenkliche Glykolverbindung umgewandelt und dadurch abgeschieden. Bei der Chemo-Sorption findet eine naß-katalytische Umsetzung und/oder Absorption statt, d.h. das Absorbens und/oder der Katalysatorträger befindet sich unter Anwesenheit eines Katalysators im nassen Zustand, so daß das Ethylenoxid eine chemische Umwandlung in eine chemisch-biologisch unbedenkliche Ethyienglykolverbindung erfährt und auf diese Weise abgeschieden wird. Dabei wird zusätzlich eine selbstkatalytische Wirkung erzielt, indem durch die Entstehung des Ethylenglykol dieses selbst zum Katalysator wird und die entsprechende chemische Reaktion zusätzlich unterstützt. Bei der Oxidation oder Reduktion wird das Ethylenoxid beim Durchleiten über einen Oxidations- oder Reduktionsmittelträger, welcher in Abhängigkeit vom eingesetzten
Oxidations- oder Reduktionsmittel gleichzeitig als Katalysator und/oder als Füllkörper wirken kann, in dessen durch Wasser nassen Zustand unter Zugabe eines Oxidations- oder Reduktionsmittel oxidiert oder reduziert und damit in eine chemisch-biologisch unbedenkliche Verbindung umgewandelt. Es ist aufgrund der besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften des Ethylenoxid überraschend, daß durch die oben beschriebenen Verfahren eine Entsorgung von Ethylenoxid-Gas in den Massenkonzentrationen durchgeführt werden kann, wie sie beispielsweise bei der Gassterilisation angewendet und benötigt werden. Vorzugsweise wird dabei das Ethylenoxid-Gas durch das Adsorbens bzw. Absorbens bzw. den Katalysatorträger bzw. den Oxidations- oder Reduktionsmittelträger hindurchgeleitet, um so eine optimale Konzentrationsverminderung in dem Ethylenoxid-Abgas zu erzielen. Dadurch wird das Adsorbens bzw. Absorbens bzw. der Katalysatorträger bzw. Oxidations- oder Reduktionsmittelträger optimal von dem Ethylenoxid-Gas umspült, so daß mit einem großen Wirkungsquerschnitt zum einen die abzuscheidenden Ethylenoxid-Moleküle an der großen spezifischen Oberfläche des Adsorbens mittels einer physikalischen Bindung anhaften können bzw. zum anderen durch die chemischen Reaktionsabläufe teilweise bereits in Ethyienglykol und/oder in eine chemisch-biologisch unbedenkliche Verbindung umgewandelt werden können.
Als besonders geeignet zum Adsorbieren bzw. zur chemischen Umsetzung von Ethlyenoxid-Gas ist die Verwendung von Aktivkohle als Adsorbens bzw. Absorbens bzw. Katalysatorträger bzw. Oxidations- oder Reduktionsmittelträger bzw. Katalysator bzw. Füllkörper. Als besonders günstig hat sich die Verwendung von Aktivkohle auf Steinkohlebasis erwiesen.
Vorzugsweise besteht dabei die Aktivkohle aus zylindrisch geformten Pellets. Dabei liegt vorzugsweise der Durchmesser der Pellets bei 3 bis 5 mm, vorzugsweise im Mittel bei ungefähr 4 mm, und die Länge der Pellets bei 4 bis 13 mm.
Die spezifische Oberfläche der Aktivkohle liegt vorzugsweise bei 1000 bis 1500 m2/g, vorzugsweise im Mittel bei ungefähr 1300m2/g.
Die Rütteidichte der Aktivkohle liegt vorzugsweise bei 300 bis 400 kg/m3, vorzugsweise im Mittel bei ungefähr 350 kg/m3.
Der Wassergehalt der Aktivkohle liegt vorzugsweise bei weniger als 5 Gew.-%.
Der Aschegehalt der Aktivkohle liegt vorzugsweise bei weniger als 8 Gew.-%.
Schließlich liegt die Benzolbeladung in Luft bei 200C bei einer relativen Sättigung von 0,9 bei ungefähr 57 Gew.-%, bei einer relativen Sättigung von 0,1 bei ungefähr 47 Gew.-%, bei einer relativen Sättigung von 0,01 bei ungefähr 24 Gew.-% und bei einer relativen Sättigung von 0,001 bei ungefähr 13 Gew.-%. Die relative Sättigung bezieht sich dabei auf eine Sättigungskonzentration bei 200C von 320 g/m3.
Eine weitere Weiterbildung schlägt vor, daß das mit dem Ethylenoxid-Gas beladene Adsorbens für eine Wiederverwendung regenerierbar ist. Dabei wird vorzugsweise das Adsorbens mittels Wasserspülung unter Zugabe eines Katalysators regeneriert und anschließend mit Warmluft getrocknet. Dadurch wird die Möglichkeit der ständigen Wiederverwendbarkeit des Adsorbens geschaffen.
In der Alternativen mit der Chemo-Sorption wird vorgeschlagen, daß das Absorbens und/oder der Katalysatorträger mittels Wasserspülung unter Zugabe eines Katalysators regenerierbar ist. Vorzugsweise wird dabei die Regeneration nach jeder Chargenbeladung durchgeführt. Auch hier wird somit die Möglichkeit der ständigen Wiederverwendbarkeit des Absorbens bzw. des Katalysatorträgers geschaffen und insbesondere eine Konzentrationsanreicherung des Absorbens bzw. des Katalysatorträgers mit dem problematischen Ethylenoxid vermieden. Durch den Kontakt mit dem Wasse^/Katalysator-Gemisch erfolgt dabei die chemische Umsetzung des Ethylenoxid in Ethyiengiykol. Diese chemische Umsetzung erfolgt bereits aufgrund des nassen Zustandes des Absorbens bzw. des Katalysatorträgers durch die WassenTKatalysator-Anwesenheit, auf jeden Fall jedoch bei der anschließenden Wasser'/Katalysator-Spülung, so daß damit eventuell verbliebene Ethylenoxid-Reste chemisch in Ethyiengiykol umgesetzt werden.
In einer weiteren Alternativen wird vorgeschlagen, das Ethylenoxid mittels eines Oxidationsoder Reduktionsmittels beim Durchleiten durch einen Oxidations- oder Reduktionsmittelträger zu oxidieiren oder reduzieren und damit in eine chemisch-biologisch unbedenkliche Verbindung umzuwandeln.
Als Katalysator wird vorzugsweise eine Säure oder Lauge, insbesondere Schwefelsäure verwendet. Die Katalysator-Konzentration beträgt dabei 0,1 bis 5 %, vorzugsweise 1 bis 2
Als Oxidations- oder Reduktionsmittel ist vorzugsweise eine geeignete Chemikalienverbindung vorgesehen, deren Reaktions-Endprodukt nach der Umsetzung mit Ethylenoxid chemisch-biologisch unbedenklich ist. Hierfür geeignet erscheint insbesondere Wasserstoffper-
oxid und/oder Peressigsäure. Die Oxidations- oder Reduktionsmittelkonzentration beträgt dabei 0,01 bis 5 %, vorzugsweise 0,05 bis 1 %.
Weiterhin wird eine Vorrichtung mit einem das Adsorbens bzw. Absorbens bzw. den Katalysatorträger bzw. Oxidations- oder Reduktionsmittelträger bzw. Katalysator bzw. Füllkörper aufnehmenden sowie mit einem Einlaß für das mit Ethylenoxid-Gas kontaminierte Abgas und mit einem Auslaß für das gereinigte Abgas versehenen Behälter vorgeschlagen.
Mittels einer nach dieser technischen Lehre ausgebildeten Ethylenoxid-Gas-Abscheide- und Umformanlage ist auf optimale Weise eine Konzentrationsreduzierung im Ethylenoxid-Abgasstrom möglich, indem das mit dem Ethylenoxid-Gas kontaminierte Abgas durch den Behälter hindurchgeleitet wird, so daß die Ethylenoxid-Moleküle zum einen an der großen spezifischen Oberfläche des Adsorbens aufgrund physikalischer Bindung anhaften sowie zum anderen durch chemische Reaktionsabiäufe teilweise bereits in Ethylenglykoi und/oder in eine chemisch-biologisch unbedenkliche Verbändung umgewandelt werden können, um bei der anschließenden Wasser-/Katalysator-Spülung bzw. Wasser-/Oxidations- oder Reduktionsmittelspülung eine vollständige Umwandlung in Ethylenglykoi und/oder in eine chemischbiologisch unbedenkliche Verbindung vorzunehmen.
Vorzugsweise ist der Behälter ein Rohr, an dessen einem Ende der Einlaß und an dessen anderem Ende der Auslaß ist. Ein derartiges Rohr stellt eine technisch einfache Möglichkeit zur Aufnahme des Adsorbens bzw. Absorbens bzw. Katalysatorträgers bzw. Oxidationsoder Reduktionsmittelträgers bzw. Katalysators bzw. Füllkörpers sowie insbesondere zum Hindurchströmen des zu reinigenden Abgases dar, wobei insbesondere der Wirkungsquerschnitt sehr groß ist.
Vorzugsweise ist dabei das Rohr senkrecht stehend angeordnet, wobei unten der Einlaß und oben der Auslaß ist. Die senkrechte Anordnung des Rohres hat den Vorteil, daß sich das Ethylenoxid-Gas nicht in sogenannten toten Winkeln sammeln kann, da das Ethylenoxid-Gas ungefähr 1,5 mal schwerer ist als Luft.
Um das Adsorbens bzw. Absorbens bzw. den Katalysatorträger bzw. Oxidations- oder Reduktionsmittelträger bzw. Katalysator bzw. Füllkörper sicher innerhalb des Rohres zu bevorraten, ist in einer Weiterbildung im Einlaß- sowie im Auslaßbereich des Rohres jeweils ein Siebeinsatz vorgesehen.
Eine bevorzugte Weiterbildung schlägt vor, daß zwei parallel geschaltete sowie wechselwei-
se betreibbare Behälter vorgesehen sind. Dies hat den Vorteil, daß eine Anlage, welche Ethylenoxid-Abgase produziert, kontinuierlich betrieben werden kann, da zwei Behälter für die Entsorgung vorgesehen sind, wobei beispielsweise der jeweils nicht betriebene Behälter regeneriert werden kann, während der andere Behälter der Entsorgung der kontaminierten Abluft dient.
In einer bevorzugten Anlagenausbildung weisen die zu dem Behälter führenden sowie von dem Behälter wegführenden Leitungen jeweils ein Gefälle von vorzugsweise 2 bis 3 % derart auf, daß in jeder Leitung eine Rückführung zum Ausgangspunkt der Zuführung bzw. bis zu einem Kondensatsammeigefäß gegeben ist. Dadurch wird zum einen der Tatsache Rechnung getragen, daß das Ethylenoxid-Gas ungefähr 1,5 mal schwerer ist als Luft, wobei durch das Gefälle gewährleistet ist, daß sich das gefährliche Ethylenoxid-Gas nicht in toten Räumen sammeln und beispielsweise beim Auseinanderbau der Anlage eine Gefahr darstellen kann. Zum anderen wird dadurch auch der Gefahr begegnet, daß bei kalten Temperaturen das Ethylenoxid sowie das verfahrensbedingt anfallende Kondenswasser gefriert und dabei die Leitungen verschließt.
Schließlich wird in einer Weiterbildung der Vorrichtung vorgeschlagen, daß diese mit Überwachungseinrichtungen für Druck, Temperatur und Kohlenmonoxidgehalt ausgestattet ist, so daß jederzeit eine Kontrolle der Anlage im Hinblick auf eine sichere Entsorgungsdurchführung möglich ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage zum Entsorgen von insbesondere bei der Gassterilisation in Sterilisationskammern anfallendem Ethylenoxid-Gas mit besonders hohen Massenkonzentrationen von bis zu ungefähr 1.500.000 mg/m3 wird nachfolgend anhand deiner schematischen Darstellung beschrieben.
Das Kernstück der Anlage besteht aus zwei Behältern 1 in Form von senkrecht stehenden Rohren, wobei unten jeweils der Einlaß 2 und oben jeweils der Auslaß 3 ist. Innerhalb der beiden Behälter 1 befindet sich jeweils eine spezielle Aktivkohle 4. Damit diese nicht nach unten in den jeweiligen Einlaß 2 und nicht nach oben in den Auslaß 3 gelangen kann, ist im Bodenbereich sowie im Deckenbereich der rohrförmigen Behälter 1 jeweils ein Siebeinsatz 5 angeordnet.
Die beiden Behälter 1 sind an ein Abgasleitungssystem angeschlossen. So ist zunächst eine Zuführungsleitung 6 vorgesehen, die beispielsweise an eine (nicht dargestellte) Sterilisationskammer zum Sterilisieren von Gegenständen angeschlossen ist. In dieser Sterilisati-
onskammer wird als Steriiisationsgas Ethylenoxid verwendet, welches nach erfolgter Sterilisation entsorgt werden muß. Zu diesem Zweck wird das Ethylenoxid-Abgas in die Zuführungsleitung 6 geleitet, die über eine Abzweigung 7 in den beiden Einlassen 2 der beiden Behälter 1 mündet. Diesen beiden Einlassen 2 sind jeweils ein Absperrventil 8 sowie ein Magnetventil 9 zugeordnet, so daß die Zuführungsleitung 6 zu dem jeweiligen Behälter 1 geöffnet oder geschlossen werden kann. In die Zuführungsleitung 6 ist vor der Abzweigung 7 ein Druckmanometer 10 (0 bis 10 bar), ein Sicherheitsventil 11, ein Kondensatsammeigefäß 12 sowie ein Rückschlagventil 13 geschaltet. Vor dem Rückschlagventil 13 geht von der Zuführungsleitung 6 noch eine Bypaß-/Abgas-Leitung 14 ab, in das ein Absperrventil 15 geschaltet ist, welches im Normalzustand geschlossen ist.
Auslaßseitig weist die Anlage eine Abführungsleitung 16 auf, in der die beiden Auslässe 3 der beiden Behälter 1 münden, welche ebenso wie die beiden Einlasse 2 mit jeweils einem Absperrventil 17 und einem Magnetventil 18 versehen sind, mittels denen jeweils die Abführungsleitung 16 unterbrochen und der jeweilige Behälter 1, beispielsweise zur Durchführung einer Regeneration, entnommen bzw. umgestellt werden kann. Die Abführungsleitung 16 der beiden Auslässe 3 mündet in der Bypaß-/Abgas-Leitung 14.
Weiterhin sind die beiden Behälter 1 an eine Wasser-/Katalysator- bzw. Wasser-/Oxidations- oder Reduktionsmittel-Spüleinrichtung angeschlossen. Diese besteht zunächst aus einer zentralen Versorgungseinheit 19. Diese weist entsprechende Zuführungen für Schwefelsäure oder Wasserstoffperoxid sowie Wasser auf. Weiterhin ist ein Ablauf 20 sowie eine Entlüftung mit Aktivkohlevorlage 21 vorgesehen. Mittels dieser Versorgungseinheit 19 wird Wasser unter Zugabe eines Katalysators in Form der Schwefelsäure oder unter Zugabe eines Oxidations- oder'Reduktionsmittels, z.B. von Wasserstoffperoxid, durch je einen der beiden Behälter 1 in Umlauf gebracht. Die Wasser-/Katalysator- bzw. Wasser-/Oxidations- oder Reduktionsmittel-Zuführungsleitung 22 weist dabei zunächst ein Absperrventil 23, eine Pumpe 24, ein Magnetventil 25 sowie vor den beiden Einlassen 2 nach einer entsprechenden Verzweigung jeweils einen Durchflußmesser 26 auf. Ablaßseitig gehen von den Abführungsleitungen 16 jeweils eine Wasser-/Katalysator- bzw. Wasser-/Oxidations- oder Reduktionsmittel-Rückführungsleitung 27 ab, die in der zentralen Versorgungseinheit 19 mündet. Für die entsprechende Verfahrenssteuerung sind selbstverständlich Ventile 28, 29, 30 in die Leitungen geschaltet.
Wie in der Zeichnung erkennbar ist, weisen sämtliche Leitungen ein Gefälle G von 2 bis 3 % auf, und zwar derart, daß das Gefälle letztendlich in Richtung der Zuführungsleitung 6 bzw. dem Kondensatsammeigefäß 12 verläuft.
Die Ethylenoxid-Gas-Abscheideanlage funktioniert wie folgt:
Es soll dabei zunächst davon ausgegangen werden, daß es sich um eine Erstbeschickung der Anlage handelt, daß zuvor also noch kein Ethylenoxid-Gas eingeleitet worden ist.
Das zu entsorgende Ethylenoxid-Abgas wird in Richtung des Pfeiles P der Anlage zugeführt. Das Absperrventil 15 in der Bypaß-/Abgas-Leitung 14 ist dabei geschlossen, so daß das Ethylenoxid-Abgas dem einen der beiden Behälter 1 zugeführt wird, und zwar dort, wo die entsprechenden Absperr- und Magnetventile 8, 9 geöffnet sind, während beim anderen Behälter 1 die vorgenannten Ventile geschlossen sind. Entsprechend sind beim jeweils in Betrieb befindlichen Behälter 1 die entsprechenden Absperr- und Magnetventile 17, 18 in der Abführungsleitung 16 geöffnet, so daß das Ethylenoxid-Abgas durch die Aktivkohle 4 in dem jeweiligen Behälter 1 hindurchströmen kann. Da sich die Aktivkohle 4 bei der Erstbeschikkung im trockenen Zustand befindet, erfolgt eine Adsorption der Ethylenoxid-Moleküle. Die Kontrolle innerhalb des jeweiligen Behälters 1 erfolgt mittels zweier Temperaturfühler 31, die jeweils übereinander an dem jeweiligen rohrförmigen Behälter 1 angeordnet und für eine Maximaltemperatur von 5000C ausgelegt sind. Weiterhin ist ein Kohlenmonoxidmesser 32 vorgesehen. Während des Durchströmens des Ethylenoxid-Abgases durch den jeweils geöffneten Behälter 1 erfolgt eine Physio-Sorption, d.h. Adsorption an der Aktivkohle 4.
Sollte der jeweils betriebene Behälter 1 vollständig beladen sein, werden die Absperrventile 8, 9, 17, 18 geschlossen, während sie am anderen Behälter 1 geöffnet werden, so daß dadurch der andere Behälter 1 für die Entsorgung des Ethylenoxid-Abgases sorgt. Der vollbeladene Behälter 1 kann abgeflanscht und anschließend regeneriert werden. Die Regeneration der vollständig beladenen Behälter 1 bzw. der darin befindlichen Aktivkohle 4 kann durch entsprechende Wasser-/Kata!ysator-Spülung mit anschließender Trocknung mittels Warmluft erfolgen. Dadurch werden die an der Aktivkohle 4 adsorbierten Ethylenoxid-Moleküle durch das Wasser-/Kataiysator-Gemisch in Ethylenglykol umgewandelt und können in Form einer unbedenklichen Ethylenglykol-Lösung problemlos entsorgt werden. Nach der anschließenden Trocknung mitteis Warmluft kann die Aktivkohle 4 in den Behältern 1 zur erneuten Ethyienoxid-Adsorption eingesetzt werden. Dadurch ist ein wechselweiser Betrieb der Anlage mit den beiden Behältern 1 zur kontinuierlichen Beschickung mit Ethylenoxid-Abgas gewährleistet.
Sollte sich innerhalb der Behälter 1 ein Überdruck von mehr als 3 bar bilden, tritt das Sicherheitsventil 11 als Überdruckventil in Aktion und der Ethyienoxid-Überdruck wird über die ent-
sprechende Leitung und anschließend über die Bypaß-/Abgas-Leitung 14 abgeführt. Bei einem Defekt in den Behältern 1 ist es auch möglich, diese durch Öffnen des Absperrventils 15 zu umgehen und die Ethylenoxid-Abgase über die Bypaß-/Abgas-Leitung 14 direkt, beispielsweise in die Umwelt, zu entsorgen. Das verfahrensbedingt mehr oder weniger anfallende Kondenswasser wird im Kondensatsammeigefäß 12 gesammelt und bedarfsweise beim Stillstand der Steriiisationsanlage in die zentrale Versorgungseinheit 19 entsorgt.
In der zuvor beschriebenen Verfahrensvariante wird die Aktivkohle 4 in dem jeweiligen Behälter 1 Charge für Charge kontinuierlich beladen, und zwar auf der Basis einer Physio-Sorption, d.h. Adsorption. Anschließend kann der beladene Behälter 1 abgeflanscht und regeneriert werden, um ihn danach im regenerierten Zustand wieder einzusetzen.
Es sind jedoch zwei weitere Verfahrensvarianten zum einen in Form einer naß-katalytischen Umsetzung und/oder Absorption und zum anderen in Form einer Oxidation- oder Reduktion des Ethylenoxids möglich:
Bei der naß-katalytischen Umsetzung und/oder Absorption wird nachdem durch den jeweils in Betrieb befindlichen Behälter 1 eine Charge von Ethylenoxid-Abgas nach einer erfolgten Sterilisation hindurchgeleitet worden ist, gleich anschließend eine Regeneration durchgeführt. Zu diesem Zweck wird durch den Behälter 1 mittels der Versorgungseinheit 19 Wasser unter Zugabe des zuvor beschriebenen Katalysators hindurchgepumpt, nachdem die entsprechenden Ventile geöffnet bzw. geschlossen worden sind. Durch das Hindurchpumpen kommen die Ethyienoxid-Moleküle mit dem Wasser-/Kata!ysator-Gemisch in Kontakt, und es findet eine chemische Umsetzung in Form einer Chemo-Sorption und/oder Absorption statt, bei der eine Ethylenglykol-Lösung entsteht, welche chemisch-biologisch ungefährlich ist. Diese wird der Versorgungseinheit 19 zugeführt. Nachdem die Aktivkohle 4 in dem jeweiligen Behälter 1 auf diese Weise regeneriert worden ist, läßt man das Wasser-/Katalysator-Gemisch ablaufen, so daß sich der jeweilige Behälter 1 entleert. Im Anschluß daran wird aber keine Trocknung der Aktivkohle 4 durchgeführt, sondern sie wird im nassen Zustand belassen. In diesem nassen Zustand der Aktivkohle 4 erfolgt dann für die nächste Charge ein erneutes Durchleiten von Ethylenoxid-Abgas aus der Sterilisationskammer. Aufgrund des nassen Zustandes der Aktivkohle 4 findet dabei eine kombinierte Abscheidung der Ethyienoxid-Moleküle teilweise in Form von Chemo-Sorption und/oder Absorption und teilweise in Form von Physio-Sorption, d.h. Adsorption statt. Es ist sogar denkbar, daß gleich eine vollständige Abscheidung in Form von Chemo-Sorption und/oder Absorption stattfindet. Somit wird bei der Chemo-Sorption und/oder Absorption bereits teilweise oder sogar bereits vollständig eine Umwandlung des Ethylenoxid in Ethylenglykol durchgeführt.
Bei dem Rest an Ethylenoxid, bei dem noch keine Umwandlung infolge der Chemo-Sorption und/oder Absorption und stattdessen eine Adsorption an der Aktivkohle 4 stattgefunden hat, wird bei der anschließenden Regeneration mittels der Wasser-/Katalysator-Spülung die chemische Umsetzung in Ethyienglykol durchgeführt. Somit wird nach jeder Chargenbeladung eine Regeneration durch eine Wasser-/Katalysator-Spülung und damit eine Entsorgung des Ethylenoxid im Behälter 1 durchgeführt. Damit wird insbesondere eine Konzentrationsanreicherung des Adsorbens/Absorbens mit dem problematischen Ethylenoxid vermieden und eine sichere Betriebs- und Verfahrensweise gewährleistet.
Bei einer weiteren alternativen Verfahrensvariante wird vorgeschlagen das Ethylenoxid beim Durchieiten durch die oben genannten Behälter 1, die gleichermaßen mit der Aktivkohle 4 als Oxidations- oder Reduktionsmittelträger gefüllt sind, in dessen durch Wasser nassen Zustand unter Zugabe eines geeigneten Oxidations- oder Reduktionsmitteis, vorzugsweise Wasserstoffperoxid, bereits teilweise zu oxidieren oder reduzieren. Bei dem Anteil an Ethylenoxid bei dem hierbei noch keine chemische Umsetzung und stattdessen eine Adsorption und/oder Absorption an der Aktivkohle 4 stattgefunden hat, wird bei der anschließenden Regeneration mittels der Wasser-/Oxidations- oder Reduktionsmittel-Spülung die chemische Umsetzung in eine chemisch-biologisch unbedenkliche Verbindung durchgeführt.
Bezugszeichenliste
1 Behälter
2 Einlaß
3 Auslaß
4 Aktivkohle
5 Siebeinsatz
6 Zuführungsleitung
7 Abzweigung
8 Absperrventil
9 Magnetventil
10 Druckmanometer
11 Sicherheitsventil
12 Kondensatsammeigefäß
13 Rückschlagventil
14 Bypaß-/Abgas-Leitung
15 Absperrventil
16 Abführungsleitung
17 Absperrventil
18 Magnetventil
19 Versorgungseinheit
20 Ablauf
21 Entlüftung mit Aktivkohlevorlage
22 Wasser/Katalysator- bzw. WasserVOxidations- oder Reduktionsmittel-Zufüh
rungsleitung
23 Absperrventil
24 Pumpe
25 Magnetventil
26 Durchfiußmesser
27 Wasser/Katalysator- bzw.Wasser-/Oxidations-oder Reduktionsmittel-Rück
führungsleitung
28 Magnetventil
Rückschlagventil - 13 - »* ·*
• · · 		·* *·
» · · ·
·· ·· 		• ·
29 Absperrventil
30 Temperaturfühler
31 Kohlenmonoxidmesser
32 Gefalle
G Pfeil
P
Ansprüche
1. Vorrichtung zum Entsorgen von in einem Gas, insbesondere Luft, in einer hohen Konzentration von mehr als 1.000 ppm enthaltenem Ethylenoxid-Gas, beispielsweise bei der Gassterilisation in Sterilisationskammern anfallendem Ethylenoxid-Gas,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ethylenoxid-Gas mittels eines Adsorbens in dessen trockenen Zustand adsorbierbar ist
und/oder
mittels eines Absorbens und/oder Katalysatorträgers in dessen durch Wasser nassen Zustand unter Anwesenheit eines Katalysators absorbierbar bzw. naß-katalytisch umsetzbar ist
und/oder
mittels eines Oxidations- oder Reduktionsmittelträgers, weicher in Abhängigkeit vom eingesetzten Oxidations- oder Reduktionsmittel gleichzeitig als Katalysator und/oder als Füllkörper wirken kann, in dessen durch Wasser nassen Zustand unter Zugabe eines Oxidations- oder Reduktionsmittels oxidierbar bzw. reduzierbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Adsorbens bzw. Absorbens bzw. Katalysatorträger bzw. Oxidations- oder Reduktionsmittelträger bzw. Katalysator bzw. Füllkörper Aktivkohle vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aktivkohle aus zylindrisch geformten Pellets besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

Claims (1)

  1. daß der Durchmesser der Pellets bei 3 bis 5 mm , vorzugsweise im Mittel bei ungefähr 4 mm, und die Länge der Pellets bei 4 bis 13 mm liegt.
    5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die spezifische Oberfläche der Aktivkohle bei 1000 bis 1500 rrvYg, vorzugsweise im Mittel bei ungefähr 1300 m2/g, liegt.
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rütteldichte der Aktivkohle bei 300 bis 400 kg/m3, vorzugsweise im Mittel bei ungefähr 350 kg/m3, liegt.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Wassergehalt der Aktivkohle bei weniger als 5 Gew.-% liegt.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Aschegehalt der Aktivkohle bei weniger als 8 Gew.-% liegt.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Benzolbeladung in Luft bei 200C bei einer relativen Sättigung vom 0,9 bei ungefähr 57 Gew.-%, bei einer relativen Sättigung von 0,1 bei ungefähr 47 Gew.-%, bei einer relativen Sättigung von 0,01 bei ungefähr 24 Gew.-% und bei einer relativen Sättigung von 0,001 bei ungefähr 13 Gew.-% liegt.
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das mit dem Ethylenoxid-Gas beladene Adsorbens für eine Wiederverwendung regenerierbar ist.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Adsorbens mittels Wasserspülung unter Zugabe eines Katalysators regenerierbar und anschließend mit Warmluft trockenbar ist.
    12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Absorbens und/oder der Katalysatorträger mittels Wasserspülung unter Zugabe eines Katalysators regenerierbar ist.
    13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Oxidations- oder Reduktionsträger, welcher gleichzeitig als Katalysator und/oder als Füllkörper wirken kann, mittels Wasserspülung unter Zugabe eines Oxidations- oder Reduktionsmittels in eine chemisch-biologisch unbedenkliche Verbindung umwandelbar und/oder regenerierbar ist.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Regeneration nach jeder Chargenbeladung durchführbar ist.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Katalysator eine Säure oder Lauge, insbesondere Schwefelsäure vorgesehen ist.
    16. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Oxidations- oder Reduktionsmittel eine Chemikalienverbindung vorgesehen ist, deren Reaktions-Endprodukt nach Umsetzung mit Ethylenoxid chemisch-biologisch unbedenklich ist, insbesondere Wasserstoffperoxid und/oder Peressigsäure.
    17. Vorrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Katalysator-Konzentration 0,1 bis 5 %, vorzugsweise 1 bis 2 % beträgt.
    18. Vorrichtung nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Oxidations- oder Reduktionsmittelkonzentration 0,01 bis 5 %, vorzugsweise 0,05 bis 1 % beträgt.
    19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
    gekennzeichnet durch
    einen das Adsorbens bzw. Absorbens bzw. den Katalysatorträger bzw. Oxidations- oder Reduktionsmittelträger bzw. Katalysator bzw. Füllkörper aufnehmenden sowie mit einem Einlaß (2) für das mit dem Ethylenoxid-Gas kontaminierte Abgas und mit einem Auslaß (3) für das gereinigte Abgas versehenen Behälter (1).
    20. Vorrichtung nach Anspruch 19,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Behälter (1) ein Rohr ist, an dessen einem Ende der Einlaß (2) und an dessen anderem Ende der Auslaß (3) ist.
    21. Vorrichtung nach Anspruch 20,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Rohr senkrecht stehend angeordnet ist, wobei unten der Einlaß (2) und oben der Auslaß (3) ist.
    22. Vorrichtung nach Anspruch 21,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im Einlaß- sowie im Auslaßbereich des Rohres jeweils ein Siebeinsatz (5) vorgesehen ist.
    23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwei parallel geschaltete sowie wechselweise betreibbare Behälter (1) vorgesehen sind.
    24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die zu dem Behälter (1) führenden sowie von dem Behälter (1) wegführenden Leitungen jeweils ein Gefälle von vorzugsweise 2 bis 3 % derart aufweisen, daß in jeder Leitung eine Rückführung zum Ausgangspunkt der Zuführung bzw. bis zu einem Kondensatsammelgefäß (12) gegeben ist.
    25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit Überwachungseinrichtungen für Druck, Temperatur und Kohlenmonoxid-Gehalt ausgestattet ist.
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