EP0587169B1 - Reinigung von Gegenständen mit verflüssigten oder überkritischen Gasen - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/0021—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by liquid gases or supercritical fluids
Definitions
- the invention relates to a method for cleaning objects in a pressure vessel with liquefied or supercritical gases as cleaning fluids.
- a corresponding method is known for example from PCT application WO-A-92/14558 (PCT / EP / 92/00322).
- workpieces metal pipes
- organic residues such as oils, greases and the like
- the cleaning fluid is passed into a cylindrical pressure container loaded with the workpieces and circulated there by means of an impeller.
- part of the fluid loaded with the organic residues is passed from the pressure vessel together with fresh cleaning fluid into another pressure vessel.
- the other part of the fluid loaded with the organic residues is expanded via a turbine, as a result of which the contaminants fail in the liquid phase.
- the cleaned workpieces are now removed from the emptied pressure vessel, while further workpieces can be cleaned in the second pressure vessel.
- the circulation causes better wetting of the objects and a greater mass transfer due to higher flow forces, but the dissolving power of the cleaning fluid is only slightly increased by the circulation of the fluid.
- the object of the present invention is to increase the dissolving power of liquefied or supercritical gases and to accelerate cleaning processes of the type mentioned above without significantly increasing the outlay on equipment.
- This object is achieved in that mechanical abrasives are added to the cleaning fluid.
- Suitable fluids for removing organic residues are, for example, (halogenated) hydrocarbons and trifluoromethane, carbon dioxide, nitrous oxide and sulfur hexafluoride. Under normal conditions, gaseous fluids are compressed to the liquid or supercritical phase to increase the solvent capacity and the temperature is adjusted accordingly.
- Mechanical abrasives accelerate the dissolving process according to the invention in that they mechanically remove the surface layers of the substance to be dissolved from the workpiece and thus contribute to a faster transition into the solution
- HCl or surfactants as added chemical solvents is particularly suitable for cleaning workpieces with organic residues.
- Plastic granules, steel shot or slag sand have proven to be advantageous as mechanical abrasives for the most diverse types of substances to be dissolved.
- this gas in order to speed up the cleaning process, it may be useful to inject a gas of lower density in the liquid or supercritical cleaning fluid compared to the cleaning fluid.
- this gas has a mechanical effect by flowing around the workpieces to be cleaned in a bubble, on the other hand it can additionally increase the dissolving power of the cleaning fluid.
- gaseous HCl can be injected into the cleaning container at a lower point, while workpieces are cleaned therein, for example with liquefied carbon dioxide.
- a device suitable for cleaning objects according to the invention consists of a pressure-resistant container which is filled with the cleaning fluid, a rotatable drum being located in the container. This drum is set in rotation by a drive device. Objects in the drum and the cleaning fluid are moved together.
- these cutting inserts that are contaminated with traces of oil must be cleaned with titanium nitride before they are coated.
- these cutting inserts are introduced into the drum of the pressure-resistant container and slag sand with an average grain diameter of approximately 2 mm is added.
- the pressure-resistant container is then closed and carbon dioxide liquefied at 65 bar at room temperature is introduced into the prestressed container interior.
- the drum is now set in rotation, the speed of rotation being about 10 revolutions per minute.
- the cleaning process is further accelerated if an alcohol such as methanol is added to the cleaning fluid.
- the alcohol increases the solubility of the carbon dioxide for organic residues (oil), the slag sand mechanically removes the surface of the oil layers.
- the method according to the invention speeds up the cleaning process when cleaning the cutting inserts and at the same time reduces the amount of liquefied carbon dioxide required as cleaning fluid.
Landscapes
- Detergent Compositions (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Gegenständen in einem Druckbehälter mit verflüssigten oder überkritischen Gasen als Reinigungsfluide.
- Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise aus der PCT-Anmeldung WO-A-92/14558 (PCT/EP/92/00322) bekannt. Dort werden Werkstücke (Metallrohre) mit organischen Rückständen wie Öle, Fette und dergleichen, mittels verflüssigtem Kohlendioxid in einem Druckbehälter gereinigt. 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 in flüssiger Phase ausfallen. Aus dem entleerten Druckbehälter werden nun die gereinigten Werkstücke entnommen, während weitere Werkstücke in dem zweiten Druckbehälter gereinigt werden können.
- Die Umwälzung bewirkt durch höhere Strömungskräfte eine bessere Benetzung der Gegenstände und einen größeren Stoffaustausch, das Lösungsvermögen des Reinigungsfluids wird durch die Umwälzung des Fluids jedoch nur geringfügig erhöht.
- In der WO-A-90/01689 wird ein ähnliches Reinigungsverfahren beschrieben. Hierin wird vorgeschlagen, die Reinigungswirkung durch die Zugabe von Wasser, Alkoholen, Säuren, Basen oder Peroxiden zum Fluid zu erhöhen.
- Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, das Lösungsvermögen von verflüssigten oder überkritischen Gasen zu erhöhen und Reinigungsprozesse der obengenannten Art zu beschleunigen, ohne den apparativen Aufwand beträchtlich zu vergrößern.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Reinigungsfluid mechanische Scheuermittel zugegeben werden.
- Bei derartigen Reinigungsverfahren wie auch bei Verfahren auf dem Gebiet der Extraktion bedarf es eines hohen Lösungsvermögens des eingesetzten Fluids. Allgemein läßt sich feststellen, daß das Vorhandensein einer gewissen Dichte des Fluids Voraussetzung und bestimmender Faktor für sein Lösungsvermögen ist, das dann mit wachsender Dichte weiter zunimmt. Bei konstanter Dichte des Fluids nimmt die Löslichkeit im allgemeinen mit steigender Temperatur des Fluids zu.
- Neben dem Dampfdruck der zu lösenden Substanz und der Dichte und Temperatur des Reinigungsfluids spielen außerdem Polarität und Molmasse der zu lösenden Substanz, sowie Viskosität, Diffusionskoeffizient, kritischer Punkt und Dipolmoment des Reinigungsfluids als auch die molekularen Wechselwirkungen des Fluids mit der Substanz eine Rolle für die Löslichkeit der Substanz in diesem Fluid. Einfache, allgemein gültige Regeln lassen sich für verschiedene Substanzen und Fluide nicht aufstellen.
- Geeignete Fluide zur Entfernung organischer Rückstände sind beispielsweise (halogenierte) Kohlenwasserstoffe sowie Trifluormethan, Kohlendioxid, Distickstoffmonoxid und Schwefelhexafluorid. Unter Normalbedingungen gasförmige Fluide werden zur Erhöhung des Lösungsvermögens bis zur flüssigen oder überkritischen Phase verdichtet und die Temperatur entsprechend eingestellt.
- Mechanische Scheuermittel beschleunigen erfindungsgemäß den Lösungsvorgang dadurch, daß sie die Oberflächenschichten der zu lösenden Substanz mechanisch vom Werkstück abtragen und somit zu einem rascheren Übergang in die Lösung beitragen
- Es hat sich gezeigt, daß durch die Zugabe chemischer Lösungsmittel entweder das Lösungsvermögen des Fluids sich gezielt erhöhen läßt, so daß sich eine vorgegebene Substanz schneller löst, oder aber das Lösungsvermögen des Fluids sich auf mehrere Arten von zu lösenden Substanzen ausdehnen läßt (z.B. verschiedene Fette).
- Für die Reinigung von Werkstücken mit organischen Rückständen ist die Verwendung von HCl oder Tensiden als zugegebene chemische Lösungsmittel besonders geeignet.
- Als mechanische Scheuermittel haben sich für die verschiedensten Arten von zu lösenden Substanzen Plastikgranulat, Stahlschrot oder Schlackensand als vorteilhaft erwiesen.
- Außerdem kann es zur Beschleunigung des Reinigungsverfahrens sinnvoll sein, in das flüssige oder überkritische Reinigungsfluid ein Gas niedrigerer Dichte im Vergleich zum Reinigungsfluid einzudüsen. Dieses Gas entfaltet einerseits eine mechanische Wirkung, indem es blasenförmig die zu reinigenden Werkstücke umströmt, andererseits kann es zusätzlich das Lösungsvermögen des Reinigungsfluids erhöhen.
- Beispielsweise läßt sich gasförmiges HCl an einem unteren Punkt des Reinigungsbehälters in diesen eindüsen, während darin Werkstücke beispielsweise mit verflüssigtem Kohlendioxid gereinigt werden.
- Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern.
- Eine zur erfindungsgemäßen Reinigung von Gegenständen geeignete Vorrichtung besteht aus einem druckfesten Behälter, der mit dem Reinigungsfluid gefüllt wird, wobei sich in dem Behälter eine drehbare Trommel befindet. Diese Trommel wird von einer Antriebseinrichtung in Rotation versetzt. In der Trommel befindliche Gegenstände sowie das Reinigungsfluid werden dadurch miteinander bewegt.
- Schneidplatten die mit Ölspuren verunreinigt sind, müssen vor ihrer Beschichtung mit Titannitrid gesäubert werden. Erfindungsgemäß werden diese Schneidplatten in die Trommel des druckfesten Behälters eingebracht und Schlackensand mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von etwa 2 mm zugegeben. Daraufhin wird der druckfeste Behälter geschlossen und bei Raumtemperatur mit 65 bar verflüssigtes Kohlendioxid in das vorgespannte Behälterinnere eingeleitet. Die Trommel wird nun in Rotation versetzt, wobei die Rotationsgeschwindigkeit etwa 10 Umdrehungen pro Minute beträgt.
- Der Reinigungsvorgang wird zusätzlich noch beschleunigt, wenn ein Alkohol wie Methanol dem Reinigungsfluid zugegeben wird. Der Alkohol erhöht das Lösungsvermögen des Kohlendioxids für organische Rückstände (Öl), der Schlackensand trägt die Oberfläche der Ölschichten mechanisch ab.
- Das erfindungsgemäße Verfahren beschleunigt den Reinigungsvorgang bei der Säuberung der Schneidplatten und senkt gleichzeitig die benötigte Menge an verflüssigtem Kohlendioxid als Reinigungsfluid.
Claims (4)
- Verfahren zur Reinigung von Gegenständen mit organischen Rückständen in einem Druckbehälter mittels bis zur flüssigen oder überkritischen Phase verdichteten Gasen als Reinigungsfluiden, wobei die Gegenstände und das Reinigungsfluid relativ zueinander bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mechanische Scheuermittel zugegeben werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reinigungsfluid zusätzlich HCl oder Tenside als chemische Lösungsmittel zugegeben werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanische Scheuermittel Plastikgranulat, Stahlschrot oder Schlackensand dem Reinigungsfluid zugegeben werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Reinigungsvorganges in das Reinigungsfluid ein Gas niedrigerer Dichte im Vergleich zum Reinigungsfluid eingedüst wird.
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