5 VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR REINIGUNG VON ENTFETTUNGS¬ LÖSUNGEN
Technisches Gebiet
10 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von gebrauchter Entfettungslösung aus einer Entfettungsanlage von emulgiertem Öl und Fett, bei welcher die gebrauchte Entfettungslösung auf Temperaturen im Bereich von 50° bis 100° erwärmt und anschließend die durch die Erwärmung
15 abgeschiedene ÖL- und Fettschicht von einer Restlösung abgetrennt wird.
Entfettuπgslösuπgen werden in vielen Bereichen der Technik. z.B. in der Automobil industrie oder in der
2.0 Galvanotechnik zur Reinigung zu bearbeitender Metalloberflächen eingesetzt. Solche Entfettungslösungen enthalten gewöhnlich eine Reihe von Chemikalien, die bewirken, daß die gewünschte Reinigungswirkung erzielt wird und die Verunreinigungen (öl oder Fett) in der
25 Entfettungslösung gelöst bleiben. Unter anderem enthält eine solche Entfettungslösung einen Emulgator, welcher bewirkt, daß öl und Fett in der Entfettungslösung emulgiert wird. Die Entfettungslösung wird dabei im Laufe .der Zeit immer stärker verunreinigt und immer weniger
30 wirksam. Die Erfindung beschäftigt sich mit der Reinigung solcher Entfettungslösungen.
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1 Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Reinigung von gebrauchter Entfettuπgslösung zur Durchführung dieses Verfahrens, enthaltend
5 (a) eine Heizvorrichtung zum Aufheizen der gebrauchten Entfettungslösuπg und
(b) Mittel zum Entfernen von öl und Fett, das aus der aufgeheizten Entfettungslösung nach Aufspaltung 10 der Emulsion abgeschieden wird,
Zugrundeliegender Stand der Technik
Bisher wurden die verbrauchten Entfettungslösuπgen ~-~~ verworfen. Das hatte den Nachteil, daß erhebliche Entsorgungsprobleme auftraten, da die gebrauchten Ent¬ fettungslösungen zum Teil umweltschädigende Chemikalien enthielten.
20 Es ist bekannt, in solchen Entfettungslösungen die Emulsionen von öl oder Fett in Wasser zu brechen und die so gebildeten öl- oder Fettanteile abzuscheiden. Durch die DE-C2-29 27 275 ist es bekannt, die Spaltung der Emulsion thermisch durch Erhitzen der Entfettuπgslösung auf eine
25 Temperatur zwischen 50° und 100° C zu bewirken. Es ist durch diese Druckschrift auch bekannt, dieser Entfettungs¬ lösung vor dem Erhitzen ein Flockungsmittel zuzusetzen. Die. DE-C2-29 27 275 empfiehlt den Zusatz von Wasserstoff¬ peroxid und eine Erhitzung auf 75° bis 85er C. Das
30 abgeschiedene öl oder Fett wird wiederverwendet oder verbrannt. Die von dem öl befreite Entfettungslösung wird in das Abwassernetz gegeben.
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1 Auch in "Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie" 4.Aufl. Band 10 Seite 453 wird Temperaturerhöhung als Mittel zum Brechen einer Emulsion erwähnt.
5 In einem Aufsatz von Rathgeber "Verfahren und Anlagen zur Aufbereitung ölbelasteter Abwässer" in der Zeitschrift "wasser.luft und betrieb" 17 (1973), 69-71 sind verschiedene Verfahren und Anlagen zur Aufbereitung von Abwässern, u.a. auch von Entfettungslösungen-, beschrieben, ° bei denen Emulsionen von Öl in Wasser gebrochen werden. Bei einigen dieser Verfahren wird das Brechen der Emulsionen durch Zusatz von Fällungsmitteln erreicht. Es ist auch ein Verfahren und eine Anlage (Abb.8) bekannt, bei welcher die Emulsion durch Erwärmung unter ZUsatz von 5 Säure gebrochen wird. Das geschieht in einem mit Füllkörpern gefüllten Behälter (Spaltkolonne), wobei sich das öl . al lmähl ich in dem' oberen. Teil dieser Spaltkolonne absetzt.
0 Bei allen dort beschriebenen Verfahren wird die von dem öl befreite Flüssigkeit als Abwasser behandelt und in das Abwassersystem gegeben.
Durch die DE-A1-35 12 207 ist ein Verfahren zum 5 Wiederaufbereiten von wässrigen, öl- und fetthaltigen
Entfettungslösungen bekannt, bei welchem öl und Fett aus der Entfettungslösung mittels eines olabscheiders abgeschieden wird. Dabei wird das von dem olabscheider abgeschiedene Gemisch von öl, Fett und Entfettungslösung durch Verdampfen eingedickt. Der Wasserdampf dient dabei gleichzeitig zur Beheizung des Olabscheiders, während das
Kondensatwasser in die Entfettüngslösung zu deren
Regenerierung zugeführt wird. Der Olabscheider beruht dabei auf der unterschiedlichen Dichte von öl und Wasser. Das abgesc iedene öl steigt nach oben und wird durch einen
Überlauf abgezogen. Eine solche mechanische Abtrennung des Öls und Fettes läßt noch einen recht großen Anteil dieser Verunreinigungen in der Entfettungslösung. Eine "Regeneration" der Entfettungslösung nach dem Abscheiden des Öls erfolgt dort nur durch destilliertes Wasser, nämlich das Kondensat der Verdampfung. Die so gereinigte Entfettungslösung zeigt nur eine verminderte Entfettungs¬ wirkung und entspricht weitgehend den "Abwässern" des oben diskutierten Standes der Technik. Die Entfettungslösung ist auch bei Verwendung dieses Olabscheiders nur für eine begrenzte Zeit brauchbar.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche die "Lebensdauer" einer Entfettungslösung unter Beibehaltung der erforderlichen Entfettungswirkung wesentlich verlängert wird.
Das Verfahren der Erfindung enthält die Verfahrens¬ schritte:
(a) Erwärmen der gebrauchten Entfettungslösung auf Temperaturen im Bereich von 80° bis 100°,
(b) anschließendes Wiederabkühlen der erwärmten Entfettungslösung,
(c) Filtrieren der abgekühlten Entfettungslösung durch ein Feinfilter zur Abtrennung von l und
Fett,
(d) Einstellung der so erhaltenen Restlösung in die Entfettungsanlage auf die jeweils gewünschte Zusammensetzung der Entfettungslösung und
(e) Zurückführen der so gereinigten und wieder¬ eingestellten Entfettungslösung in die Entfettungs¬ anlage.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Reinigung von gebrauchter Entfettungslösung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß
(c) der Heizvorrichtung eine Kühlvorrichtung zum Wieder¬ abkühlen der auf eheizten " Entfettungslösung nach¬ geschaltet ist,
(d) stromab von der Kühlvorrichtung in dem Strömungsweg ein Feinfilter für die zu reinigende. Entfettungslösung angeordnet ist,
(e) stromab von dem Feinfilter Mittel zum Zugeben von verbrauchten oder durch die Reinigung zerstörten Bestandteilen der Entfettungslösung angeordnet sind und
(f) der Strömungsweg wieder in die Entfettungsanlage zurückgeführt ist.
Gemäß der Erfindung wird somit nach dem Brechen der Emulsion die Entfettungslösung mit dem öl und Fett wieder -abgekühlt. Es zeigt sich,- daß d'iese Abkühlung an der Ausflockung des vorher emulgierten Öls und Fettes nichts ändert. Diese Abkühlung macht es aber möglich, die mit öl und Fett verunreinigte Entfettungslösung auf ein Fein- filter, beispielsweise ein Aktivkohlefilter, zu geben,
1 welches das öl und Fett praktisch vollständig aus der Entfettungslösung entfernt. Es hat sich gezeigt, daß dabei auch ein erheblicher Teil der in der gebrauchten Entfettungslösung enthaltenen sonstigen Verunreinigungen 5 mit dem öl und Fett abgeschieden werden. Bei der erhöhten Temperatur von 80° bis 100° C wäre die Filterwirkung wesentlich verschlechtert, so daß ein unzulässig großer Anteil des Öls und Fettes durch das Filter hindurchgehen würde. Die so weitestgehend von öl und Fett befreite ° Entfettuπgslösung wird dann wieder auf die gewünschte Zusammensetzung eingestellt, indem die verbrauchten Bestandteile, insbesondere Emulgator, ersetzt werden. Die so erhaltene gereinigte und wiedereingestellte Entfettuπgslösung wird der Entfettuπgsanlage wieder 5 zugeführt. Dadurch wird Entfettungslösung gespart. Die Entfettungslösung wird nach Entfernen des Öls und Fettes nicht in das Abwassersystem geleitet. _ Das verringert die Entsorgungsprobleme ganz erheblich.
0 Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Uπteransprüche.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher 5 erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig.1 zeigt schematisch eine Entfettungsanlage mit 0 einem Entfettungsbad und eine Vorrichtung zur
Reinigung gebrauchter Entfettungslösung und zum
Wiederzuführen dieser Entfettungslösung zu dem
Entfettungsbad.
3.5 Fig.2 zeigt eine abgewandelte Ausführung.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung
Mit 10 ist ein Entfettungsbad bezeichnet, in welchem sich eine Entfettungslösung 12 befindet. Die Entfettungslösung ist üblicherweise eine wässrige Lösung, die neben anderen Bestandteilen einen Emulgator enthält. Das ist eine Substanz, welche öl und Fett in einer Emulsion in der Ent¬ fettungslösung zu binden vermag. Dieses Entfettungsbad dient dazu, Teile von anhaftendem Öl und Fett zu befreien, beispielsweise um die Oberflächen dieser Teile für einen anschließenden Galvanis ierungsprozess vorzubereiten. Mit der Zeit nimmt die Entfettungslösung 12 auf diese Weise einen erhebl ichen . Anteil von Öl und Fett in emulgierter Form auf. Die Entfettungswirkung der Entfettungslösung 12 wird dadurch zunehmend schlechter.
Von einer Pumpe 14 wird daher über eine Leitung 16 Ent¬ fettungslösung aus dem Entfettungsbad abgesaugt. Der Strömungsweg 18 der abgesaugten Entfettungslösung enthält einen Wärmetauscher 20. Der Wärmetauscher 20 weist einen ersten Durchlaufkanal 22 und einen zweiten Durchlaufkanal 24 auf. Die Durchlaufkanäle 22 und 24 sind in engem wärmetauschendem Kontakt miteinander. Der Durchlaufkanal 22 schließt sich stromab an die Leitung 16 an. Der Auslaß des 26 Durchlaufkanals 22 ist mit dem Einlaß 28 einer Heizvorrichtung 30 verbunden.
Die Heizvorrichtung 30. enthält einen Behälter 32. Der Behälter 32 ist von einer Wärmeisolierung 34 umgeben. In dem Behälter 32 sitzt eine Heizung 36 in Form eines Heizstabes. Ein Fühler 38 erfaßt die Temperatur der Entfettungslösung innerhalb des Behälters 32. Das Signal des Fühlers 38 ist auf einen Regler 40 geschaltet. Der Regler 40 steuert die Heizung 36 so, daß" eine So11- temperatur der Entfettungslösung in dem Behälter zwischen
80°C und 100°C eingehalten wird. Das Volumen des Behälters 32 und die Förderrate der Pumpe 14 sind so aufeinander abgestimmt, daß die erwärmte Entfettungslösung für eine Mindestverweilzeit in dem Behälter 32 und damit auf der geregelten Temperatur verbleibt. Diese Mindestverweilzeit ist so gewählt, daß ein thermisches Brechen der Emulsion gewährleistet ist. Eine Verweilzeit von etwa 10 Minuten hat sich hierfür als vorteilhaft erwiesen. Die Verweilzeit überschreitet jedoch nicht eine Höchstverweilzeit, nach welcher die Entfettungslösung durch chemische Reaktionen verändert wird. Diese ist jedoch ein Mehrfaches der erwähnten Mindestverweilzeit.
Die aus einem Auslaß 42 der Heizvorrichtung 30 austretende Entfettungslösung fließt dann durch den zweiten Durchlauf anal 22 des Wärmetauschers 20. Dadurch wird die in der Heizvorrichtung 30 erhitzte Entfettungslösung wieder abgekühlt. Der "Wärmetauscher 20 wirkt für diese erhitzte Entfettungslösung als Kühlvorrichtung. Es werden auf diese Weise zwei Vorteile erreicht: Einmal wird die erhitzte Entfettungslösung wieder auf beispielsweise 70° abgekühlt. Das ist wichtig für den noch zu beschreibenden Filtervorgang. Zum anderen wird die Entfettungslösung vor der Heizvorrichtung vorerwärmt. Das spart Heizleistung.
Vom Ausgang 44 des Durchlauf anals 24 verläuft der Strömungsweg 18 durch ein Grobfilter 46, einen üblichen Olabscheider 48 und ein Feinfilter 50. Das Feinfilter 50 besteht aus einem Papierfilter 52 und einem diesem nachgeschalteten Aktivkohlefilter 54. Das Papierfilter 52 ist von einem Band aus hochwirksamem Filterpapier gebildet. Dieses Band von Filterpapier wird durch einen Motor 53 von einer Vorratsrolle 54 abgezogen und auf eine Rolle 56 aufgewickelt.
Am Ausgang des Feinfilters 50 erscheint Entfettungslösung, die praktisch vollständig von Öl und Fett befreit ist. Öl und Fett sind durch das Feinfilter in wesentlich stärkerem Maße entfernt, als das mechanisch mit einem ölkabscheider möglich ist. Der olabscheider 48 scheidet dasjenige Öl oder Fett ab, das größere Tröpfchen gebildet hat, die zu einer Schicht aufschwimmen und durch einen Überlauf abgeführt werden können. Es hat sich aber gezeigt, daß in der Entfettungslösung doch noch öltröpfchen "suspendiert" bleiben, die von einem konventionellen Olabscheider auch nach dem Brechen der Emulsion nicht abgeschieden werden. Es hat sich aber andererseits gezeigt, daß diese "suspendierten oltr.öpfchen" nach der Erhitzung und Wiederabkühlung der Entfettungslösung filtrierbar werden und von dem Feinfilter zurückgehalten werden. Die von dem öl und Fett befreite Entfettungslösung enthält allerdings keinen Emulgator mehr, da dieser bei •den vorhergegangenen Verfahrensschritten zerstört worden ist. Dieser Emulgator wird durch eine Dosiervorrichtung 58 aus einem Vorratsbehälter 60 wieder zugesetzt. Die Dosier¬ vorrichtung 58 ist im Strömungsweg 18 stromab von dem Feinfilter 50 angeordnet.
Die Pumpe 14 sitzt bei der dargestellten bevorzugten Ausführung stromab von der Dosiervorrichtung 58 im Strömungsweg 18. Über eine Leitung 62 wird die gereinigte und wiedereingestellte Entfettungslösung wieder in das .Entfettungsbad 10 zurückgeführt.
Die beschriebene Anordnung bewirkt eine Reinigung der Entfettungslösung nach folgendem. Verfahren:
Es wird ständig oder bei Erreichen eines bestimmten, vorgegebenen Verschmutzungsgrades der Entfettungslösung 12 im Entfettungsbad 10 durch die Pumpe 14 Entfettungslösung in den Strömungsweg 18 angesaugt und nach entsprechender Behandlung in das Entfettungsbad 10 zurückgeführt. Die angesaugte Entfettungslösung wird in dem Wärmetauscher 20 beim Durchgang durch den Durchlaufkanal 22 vorgewärmt. Das geschieht durch Wärmetausch mit der erhitzten Entfettungs¬ lösung im Durchlaufkanal 24. Die vorgewärmte Entfettungs- lösung wird in der Heizeinrichtung 30 auf eine Temperatur von 80°C bis 100°C erhitzt. Sie verbleibt in dem Behälter 32 für eine Verweilzeit von etwa 10 Minuten auf dieser Temperatur. Dabei wird die Emulsion von öl und Fett in der wässrigen Entfettungslösung gebrochen. Es bilden sich Tröpfchen von öl und Fett. Die Entfettungslösung wird dann wieder auf eine Temperatur von beispielsweise 70°C abgekühlt. Diese Abkühlung erfolgt in dem Durchlauf anal 24 des Wärmetauschers 20' durch Wärmetausch mit der Entfettungslösung, die der Heizvorrichtung 30 zufließt. Es erfolgt dadurch einerseits eine Vorwärmung der Entfettungslösung, die der Heizvorrichtung zufließt, und gleichzeitig eine Wiederabkühlung der in der Heiz¬ vorrichtung 30 erhitzten Entfettungslösuπg. Die abgekühlte Entfettuπgslösung tritt durch das Grobfilter 46. Durch dieses Grobfilter 46 wird grober Schmutz entfernt, der in der gebrauchten Entfettungslösung vorhanden sein könnte.
Dann tritt die Entfettungslösung in einen olabscheider 48. Ein solcher Olabscheider 48 ist an sich bekannt. Der olabscheider 48 ist allein nicht in der Lage, das abgeschiedene öl und Fett in dem erforderlichen Maße aus der Entfettuπgslösung zu entfernen. Er bewirkt aber eine "Grobabscheidung" von öl und Fett, so daß nur noch dasjenige l und Fett zu dem Feinfilter gelangt, das von dem konventionellen Olabscheider nicht abgeschieden werden
kann. Auf diese Weise wird verhindert, daß das Feinfilter sich zu schnell zusetzt und verbraucht wird. Durch den Olabscheider wird also die Lebensdauer des Feinfilters erheblich verlängert. Da die Kosten der Filtermaterialien keineswegs vernachlässigbar sind, ist diese verlängerte Lebensdauer ein wichtiger Faktor für die Wirtschaftlich¬ keit des Verfahrens.
Die so von dem größten Teil des Öls und Fettes "grob" befreite Entfettungslösung wird dann auf das Feinfilter geleitet. Auch hier nimmt das vorgeschaltete, relativ preiswerte Papierfilter 52 _ zunächst einmal einen erheblichen Teil des "feinen" Rests an öl und Fett auf. Durch den schrittweisen oder kontinuierlichen Vorschub des Papierfilters wird ein Zusetzen des Papierfilters verhindert. Das Aktivkohlefilter 54 nimmt schließlich den letzten Rest von Öl und Fett auf. Es ergibt sich am
■ Ausgang des Feinfilters eine weitgehend öl- und fettfreie
Entfettungslösung. In dieser fehlt allerdings der Emulgator, während die übrigen anorganischen Bestandteile der Entfettungslösung im wesentlichen- noch in der gereinigten Entfettungslösung enthalten sind. Der Emulgator wird durch die Dosiervorrichtung 58 zugesetzt. Die so auf die gewünschte Zusammensetzung wiederein- gestellte Entfettungslösung wird dann wieder dem Entfettungsbad 10 zugeführt.
Es ist wichtig, daß bei der Reinigung das öl und Fett bei einem Durchlauf möglicht vollständig entfernt wird, so daß die Entfettungsflüssigkeit möglichst wenig durch die Vorrichtung gepumpt zu werden braucht. Bei jedem solchen Durchlauf wird nämlich der Emulgator zerstört. Dieser Emulgator muß wieder zugesetzt werden. Die Güte der Filterung steht daher in direkter Beziehung zu dem Verbrauch an Emulgator.
Die Ausführung nach Fig.2 ist ähnlich aufgebaut wie die Ausführung nach Fig.1. Entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei der Ausführung nach Fig.2 wird die Kühlvorrichtung von einem ersten Wärmetauscher 64 gebildet, in welchem ein Wärmetausch zwischen der erhitzten Entfettungslösung und einer zweiten Flüssigkeit stattfindet. Die zweite Flüssigkeit dient hier als Kühlmittel. Stromauf von der Heizvorrichtung 30 zwischen der Heizvorrichtung und dem Entfettungsbad 10 ist ein zweiter Wärmetauscher 66 vorgesehen. In diesem zweiten Wärmetauscher 66 erfolgt ein Wärmetausch zwischen der zu erhitzenden Entfettungslösung aus dem Eπtfettuπgsbad 10 und der besägten zweiten, Flüssigkeit. Die beiden Wärmetauscher 64 und 66 sind in bezug auf. die zweite Flüssigkeit zu einem Kreislauf geschaltet. Der Auslaß 68 des Wärmetauschers 64 ist mit dem Einlaß 70 des Wärmetauschers 66 verbunden. Der Auslaß 72 des Wärmetauschers 66 ist mit dem Einlaß 74 des Wärmetauschers 64 verbunden. Eine Pumpe 76 sorgt für den Umlauf der zweiten Flüssigkeit in diesem Kreislauf. Dadurch wird ■ der erhitzten Entfettungslösung im Wärmetauscher 64 Wärme entzogen und die Entfettungslösung wieder abgekühlt. Diese Wärme wird auf die zweite Flüssigkeit übertragen und in dem Wärmetauscher 66 von dieser an die zu erhitzende Eπtfettungslösung abgegeben. Diese zu erhitzende Entfettungslösung wird daher vorge¬ wärmt.
Die gereinigte und wiedereingestellte Entfettungslösung hat eine Temperatur von ungefähr 70° C. Da die Entfettungslösung 12 in dem Entfettungsbad 10 sowieso üblicherweise auf erhöhter Temperatur gehalten werden muß, dient die beschriebene REinigungsvorrichtung zugleich
dazu, diese erhöhte Temperatur aufrechtzuerhalten.