DE60211865T2

DE60211865T2 - Lösungsmittelgenerator

Info

Publication number: DE60211865T2
Application number: DE60211865T
Authority: DE
Inventors: Eugène Deckers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2022-03-06
Also published as: EP1368103A1; ATE327809T1; PL363045A1; EP1240929A1; EP1368103B1; DE60211865D1; WO2002072223A1; ES2265034T3

Description

Gegenstand der Erfindung
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.
Technologischer Hintergrund
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.
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.
Es gibt eine gewisse Anzahl von Lösungsmittelregeneratoren, bei denen man eine Reihe von Nachteilen feststellen kann, die ihre Verwendung kostspielig und technisch kompliziert machen.
Manche dieser Regeneratoren bestehen aus einem Innenbehälter, der der Aufnahme des gebrauchten, zu behandelnden Lösungsmittels dient, und einem Außenbehälter, der somit einen Doppelmantel bildet.
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.
Die bestehenden Systeme erfordern zudem mindestens einmal jährlich einen Ölwechsel (ein 50-l-Gerät benötigt 25 l Öl), sowie eine Reinigung des Widerstands.
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.
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.
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.
Ziel der Erfindung
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.
Charakteristische Elemente der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das destillierte Lösungsmittel im Hinblick auf seine Rückgewinnung durch einen wassergekühlten Plattenaustauscher kondensiert.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann so konstruiert sein, dass sie ebenso eine Destillation bei Luftdruck wie auch eine Destillation im Vakuum durchführen kann.
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.
Verschiedene Regeleinrichtungen sind in den Regenerator integriert und werden im Folgenden beschrieben.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden anhand der Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verdeutlicht, die durch die beigefügten Schemata veranschaulicht wird.
Kurzbeschreibung der beigefügten schematischen Zeichnungen
1 zeigt eine Seitenansicht eines Regenerators, teilweise als Querschnitt.
2 zeigt eine seitliche Vorderansicht der gegenüberliegenden Seite von 1.
3 ist ein Querschnitt des Behälters und seiner Auflage.
4 ist eine Ansicht eines Plattenaustauschers.
Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
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.
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.
Die Teile des Behälters 2A, die in Kontakt mit den Lösungsmitteln sind, können aus Edelstahl 316 hergestellt werden, die anderen Teile aus Edelstahl 304.
Andere Werkstoffe können ebenfalls für den Behälter geeignet sein, einschließlich hitze- und lösungsmittelbeständiger Kunststoffe und Aluminiumlegierungen.
Der Behälter 2 hat einen Doppelmantel, das heißt, er umfasst einen Innenbehälter 2A und einen Außenbehälter 2B, zwischen denen sich eine Isolierung 4 befindet.
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.
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.
Das gebrauchte Lösungsmittel, das im Innenbehälter enthalten ist und mit der Kennziffer 9 gekennzeichnet ist, wird erhitzt und verdampft.
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.
Die Anlage ist mit einem Plattenaustauscher 13 ausgestattet, der aus hartgelöteten Platten mit turbulenter Strömung besteht und als Kondensator wirkt.
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.
Eine Vorkühl- und Gasdruckminderkammer 21 befindet sich vorzugsweise vor dem Plattenaustauscher 13.
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.

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.
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.
Während der Destillation wird der Behälter mit Hilfe eines Klemmelements 19 dieses Behälters in der dargestellten Position gehalten.
Ein Handrad 12 ermöglicht es, den Behälter am Ende des Destillationsvorgangs zu kippen, um die Rückstände abzulassen, nachdem die Klemmung 19 geöffnet wurde.
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.
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.
Durch seine Serienherstellung gilt der Plattenaustauscher als derzeit leistungsstärkster und betriebssicherster Wärmetauscher bei einem vernünftigen Selbstkostenpreis.
Die Regelung des Heizteils erfolgt gemäß der Erfindung auf zwei unterschiedliche Arten.
Der Schmelzerhitzer ermöglicht eine sehr hohe Genauigkeit bei seiner Heizleistung.
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.
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.
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.

Claims

Regenerator für gebrauchte Lösungsmittel, bestehend aus einem Innenbehälter (2A), der der Aufnahme des zu behandelnden Lösungsmittels dient, und einem Außenbehälter (2B), der den ersten Behälter umschließt und ein Isoliermittel (4) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmelzerhitzer (7), der in direktem Kontakt mit dem flachen Boden des Innenbehälters (2A) steht, diesen ohne Verwendung von Öl erhitzt.
Regenerator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das destillierte Lösungsmittel (9) kondensiert wird, um es mittels eines wassergekühlten Plattenaustauschers (13) zurückzugewinnen.
Regenerator gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Destillation bei Luftdruck oder eine Destillation im Vakuum durchführt.
Regenerator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Mischer und Vorrichtungen zum Einblasen von Luft oder Dampf ausgestattet ist, so dass gegen Ende eines Destillationszyklus durch das Einblasen von Luft und/oder Wasserdampf eine Mischung der Rückstände herbeigeführt wird.
Regenerator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Bodenschaber für die festen Rückstände ausgestattet ist, der dazu dient, ein Zusetzen des Bodens zu verhindern und die Bildung pulverförmiger Rückstände zu ermöglichen.
Regenerator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Kammer (21) vor dem Plattenaustauscher (13) enthält, die – eine statische Kühlung durch die Umgebungsluft ermöglicht und – eine Wärmebrücke verhindert, die die Platten des Austauschers (13) verformen könnte.
Verwendung eines Regenerators nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Rückgewinnung gebrauchter Lösungsmittel.