<B>Verfahren und</B> Vorrichtung zur Rückgewinnung <B>der</B> Dämpfe von flüchtigen organischen Lösungsmitteln Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Rückgewinnung der Dämpfe von flüchtigen organischen Lösungsmitteln, wie sie be sonders bei der Reinigung von Gegenständen, wie Kleidungsstücken und Geweben, sowie beim Entfetten von Metallteilen verwendet werden, durch Adsorption mit einem Adsorbens.
Bei der chemischen Reinigung von Kleidungs stücken und Geweben wird das Material einem Wasch vorgang mit einem flüssigen Lösungsmittel und viel leicht noch anderen Zusätzen zur Entfernung des Schmutzes in einem geschlossenen Behälter unter zogen. Die auf diese Weise gewaschenen Kleidungs stücke werden dann in Gegenwart von bewegter Heiss- luft zur Entfernung des eingedrungenen Lösungsmittels getrocknet. Diese Prozesse lassen sich im gleichen Apparat durchführen; wo jedoch ein grosser Arbeits anfall vorhanden ist, werden für das Waschen und das Trocknen separate Behälter eingesetzt. Bei diesen Pro zessen geht infolge der Bewegung und der Übertragung von flüssigem Lösungsmittel sowie durch im Behälter und den Geweben verbleibende Dampfreste eine gewisse Menge Lösungsmittel verloren.
Diese Verluste sind wegen der hohen Kosten der synthetischen Lösungs mittel und auch wegen der Luftverseuchung unwirt schaftlich. Synthetische Lösungsmittel sind oft schäd lich und lassen sich nach ihrer Freisetzung in der Reinigungsanstalt nicht ohne weiteres durch gewöhn liche Ventilation entfernen. Werden sie ins Freie abge lassen, gehen die Dämpfe nicht nur verloren, sondern verbinden sich mit der Feuchtigkeit und anderen schwebenden Verunreinigungen und bilden den soge nannten Smog .
Aus all den genannten Gründen ist es wesentlich, die Lösungsmitteldämpfe, die bisher verlorengingen,zurückzugewinnen. Handelt es sich um das Reinigen oder Entfetten von Metallteilen oder anderen porenfreien Gegenständen, so werden die zu reinigenden Gegenstände mit den heissen Dämpfen des Lösungsmittels oder zuerst mit flüssigem Lösungsmittel und dann mit den heissen Dämpfen dieses Lösungsmittels behandelt. Beim Herausnehmen der Gegenstände aus dem Behandlungs apparat sind beträchtliche Dampfmengen darin einge schlossen, die ähnlich wie bei der Reinigung von Texti lien oder Kleidungsstücken zurückgewonnen werden sollen.
Es ist deshalb Zweck der Erfindung, einen leistungs fähigen Apparat und ein Verfahren zur Rückgewin nung der Dämpfe eines z.B. bei Reinigungsvorgängen verwendeten Lösungsmittels zu schaffen, wobei die Dämpfe durch ein Adsorbens adsorbiert werden sollen.
Es sind mehrere adsorbierende Materialien bekannt, jedoch ist eines der bevorzugten Adsorptionsmittel Aktivkohle. Obwohl bekannt ist, dass Aktivkohle die Fähigkeit besitzt, Lösungsmitteldämpfe zu adsorbieren, stellt die Anwendung dieses Prinzips auf die Adsorption von Dämpfen besonders in Verbindung mit der chemi schen Reinigung von Kleidungsstücken und anderen Materialien eine Reihe von Problemen. So sind die Lösungsmitteldämpfe in der Phase des Trocknens der Kleidungsstücke recht heiss und können auch ziemlich konzentriert sein.
Es ist bekannt, dass das Adsorptionsvermögen der Kohle sehr rasch abfällt, wenn die Temperatur der durch das Adsorptionsbett aus Aktivkohle strömenden Gase sehr hoch ist. Ebenso sinkt das Adsorptionsvermögen der Kohle sehr rasch, wenn die Konzentration des das Kohle bett passierenden Gasgemisches ungewöhnlich hoch ist. In den Reinigungsprozessen unter Verwendung von organischen Lösungsmitteln, um die es sich hier handelt, sind beide unerwünschten Verhältnisse anzu- treffen und würden normalerweise das Adsorptions- vermögen des festen Adsorptionsmittels herabsetzen.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird daher der Lösemitteldampfstrom nicht konstant, sondern inter- mittierend dem Adsorbens zugeführt. Diesem nicht kontinuierlichen Anfall von meist hoch konzentriertem Dampf folgen Perioden, während welcher Luft zum Adsorptionsmittel gelangt, um die durch die hohen Dampfkonzentrationen verursachte erhöhte Tempera tur des Adsorbens wieder zu erniedrigen.
Es ist fest gestellt worden, dass das Adsorptionsmittel, beispiels weise Aktivkohle, auf diese Weise eine höhere Menge Adsorbat zurückbehalten kann, so dass sich für eine gleiche Retentionsmenge eine geringere Menge Ad sorptionsmittel einsetzen lässt. Dieser Umstand redu ziert nicht nur die Aufwendungen für den Apparat, sondern ermöglicht den Einsatz kleinerer Einheiten, so dass es möglich wird, die Erfindung ganz allgemein in der Reinigungsbranche zu verwenden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeich nung beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel eines Apparates darstellt, wie er im Zusammenhang mit einer Reinigungsanlage für Kleidungsstücke und ähn lichen Textilien verwendet wird.
Rechts ist mit der Bezugszahl 5 die Gesamtheit des Apparates zur Rückgewinnung der Dämpfe von flüch tigen organischen Lösungsmitteln bezeichnet, wie sie in der übrigen Anlage zu Reinigungszwecken verwendet werden. Ein Gefäss 6 weist eine obere Verengung 7 auf, die durch eine Flanschplatte 8 verschlossen ist sowie eine untere Verengung 9, die durch die Flansch platte 10 verschlossen ist. Im Innern des Gefässes 6 ist eine gelochte Platte 11 angeordnet, die eine Quantität festen Adsorptionsmittels trägt, das hier als Kügel chen aus Aktivkohle 12 dargestellt ist. Aus der oberen Verengung 7 führt eine Leitung 13, in der eine Klappe 14 vorgesehen ist.
Die Leitung 13 führt zur Druckseite eines Ventilator- oder Gebläsegehäuses 15, in dem ein durch den Motor 17 getriebener Ventilator 16 ange ordnet ist. Vor dem Ventilatorgehäuse 15 liegt ein Gehäuse 18 mit einem geeigneten Filter. Aus der unteren Verengung 9 führt die Leitung 20, die gegen die Atmosphäre offen ist und eine Klappe 19 enthält.
Zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln aus dem Adsorptionsmittel 12 wird durch die Leitung 21 von einem Heizkessel Dampf zu einem normalen Dampf- abscheider zugeführt. Diese Leitung 21 ist mit einem Steuerventil 23 ausgerüstet. Vom Abscheider 22 zum Behälter 6 führt unterhalb der Lochplatte 11 eine Lei tung 24 mit einem Steuerventil 25. Der in den Behälter 6 geführte Dampf strömt durch eine Leitung 26 mit dem Ventil 27 ab, die von der oberen Platte 8 zu einem Kondensator 28 führt. Unten ist der Kondensator 28 mit einem Flüssigkeitsabscheider 29 verbunden, der zum Abscheiden des kondensierten organischen Lösungs mittels vom Wasser oder vom kondensierten Dampf dient.
In der Mitte der Zeichnung ist mit 30 das Gehäuse einer Trockenreinigungs-Wasch-Zentrifuge bezeichnet, die einen mit gestrichelter Linie angedeuteten Zylinder 31 enthält, der in Drehung versetzt wird. Der Zylinder 31 wird zum Waschen langsam und zur Abscheidung des flüssigen Lösungsmittels durch Zentrifugalwirkung schneller gedreht. Das Gehäuse 30 ist mit einer Türe 32 versehen, durch die Kleidungsstücke oder Gewebe ein gelegt bzw. herausgenommen werden können.
Ein Lösungsmitteltank 33 befindet sich im Unterteil des Gehäuses 30, und durch geeignete Mittel (nicht darge stellt) wird flüssiges Lösungsmittel vom Tank 23 in die Waschkammer um den Zylinder 31 und von dort wieder in den Tank 33 zurückgeführt. Oberhalb des Gehäuses 30 befindet sich eine Kammer 34 mit einem Ventil (nicht dargestellt), mittels welcher der Austritt der Dämpfe gesteuert wird, wobei das Ventil durch einen Handhebel 35 betätigt wird.
Mit 36 ist das Gehäuse eines Tumbler-Trockners bezeichnet, der einen drehbaren, gelochten Zylinder 37 (gestrichelt) enthält. Das Gehäuse 36 besitzt eine Türe 38, durch welche die feuchten gewaschenen Gewebe eingelegt bzw. herausgenommen werden können. Im Gehäuse 36 ist ein geschlossenes Trocknungssystem an geordnet, das aus einem Ventilator oder Gebläse 39 besteht, dessen Saugseite mit dem Zylinder 37 in Ver- bindung steht, während die Druckseite sich in eine Leitung 39a öffnet, die zu einem Faserfänger in der Filterkammer 40 führt.
Links von der Filterkammer 40 befindet sich eine Kondensationskammer 41 mit Kühl schlangen zur Kondensation der Lösungsmitteldämpfe. An die Kondensationskammer 41 angeschlossen ist eine Erwärmungskammer 42 mit Dampfschlangen oder anderen Heizelementen zur Wiedererwärmung der umgewälzten Gase, bevor sie durch die Leitung 43 wieder zum Zylinder 37 geführt werden. Eine Abzwei gung 44 stellt die Verbindung zwischen der Leitung 43 und der Atmosphäre her und ist aussen mit einer Klap pe 45 ausgerüstet. Aus dem oberen Ende des Gehäuses 36 führt eine Kammer 46 mit einem Ventil (nicht dar gestellt), das durch einen Handhebel 47 betätigt wird. Der Handhebel 47 und die Klappe 45 sind durch ein Gestänge (gestrichelt) verbunden.
Zum Sammeln und Überführen in den Apparat 5 der Lösungsmitteldämpfe, die in der Waschmaschine 30 und/oder dem Trockner 36 gebildet worden sind, dient eine Hauptleitung 48, die zum Gehäuse 18 führt. Eine Zweigleitung 49 verläuft vom Ventilgehäuse 34 der Waschmaschine 30 zur Hauptleitung 48 und eine wei tere Zweigleitung 50 verbindet das Ventilgehäuse 46 des Trockners 36 mit der Hauptleitung 48. Zwei gleiche Leitungen 51 und 52 dienen zur Luftaufnahme auf dem Boden und verlaufen von der Nähe des Bodens 53 zur Hauptleitung 48; jedoch solche Leitung ist am unteren Ende mit einem gelochten Käfig 45 ausgerüstet, der verhindert, dass etwa Fremdkörper in das Leitungs system gesogen würden.
In diesen Bodenleitungen 51 und 52 befinden sich leichte Klappen 55, die bei 56 im Innern der Leitung angelenkt sind. Diese Klappen 55 sind so leicht, dass sie, wenn der Ventilator 16 läuft und die Türe 32 der Waschmaschine 30 sowie die Türe 38 des Trockners 36 geschlossen sind, offen bleiben, damit aus der umgebenden Bodenfläche 53 Luft in das System gesogen wird. Ist eine der Türen 32 oder 38 offen, schliessen sich die Klappen 55 entsprechend, und wenn beide Türen 32 und 38 offen sind, befinden sich diese Klappen 55 in voll geschlossenem Zustand.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird nur ein Dampfrückgewinnungsgefäss 6 und ein Trockner 36 vorgesehen. Wo jedoch der Arbeitsanfall genügend gross ist, um deren Verwendung zu rechtfertigen, kön nen zwei Rückgewinnungsgefässe 6 in das System ge schaltet werden, während ebenfalls zwei oder mehr Trockner 36 vorgesehen werden können.
Die erfindungsgemässe Anlage arbeitet nun wie folgt: Der Waschvorgang für die Kleidungsstücke oder Gewebe in der Waschzentrifuge 30 ist konventioneller Art. Das Reinigungsgut wird in den Zylinder 31 gelegt und dieser dann langsam gedreht, wobei Lösungs mittel, allfällig mit einem Reinigungsmittel, das damit im Tank 33 ein Mittel für die Trockenreinigung bildet, an das Waschgut im Zylinder gepumpt oder sonst während einer vorbestimmten Zeitdauer damit in Be rührung gebracht wird, um den Schmutz herauszu lösen. Am Ende des Waschprozesses hört die Zufuhr des Lösungsmittels auf und der Zylinder wird relativ hochtourig gedreht, um die Flüssigkeit aus dem Ge webe zu schleudern.
Nach diesem Vorgang endet die Drehung des Zylinders und das im Gehäuse 34 befind liche Ventil wird durch den Handhebel 35 geöffnet, damit das Innere des Gehäuses 30 gegen die Haupt leitung 48 offen ist, worauf die Türe 32 geöffnet wird, um durch die Türöffnung der Luft Zutritt zu geben, damit die Lösungsmitteldämpfe aus der Waschma schine 30 in die Hauptleitung entweichen können. Nach gründlicher Spülung des Gehäuses 30 mit fri scher Luft wird das feuchte Waschgut in den Tumbler- Trockner verbracht.
Befindet sich das Gut im Behälter 36 und ist die Türe 38 geschlossen, wird der Zylinder 37 in Drehung versetzt und ein geschlossener Luftstrom durch das bewegte Gut geführt. Durch das Gebläse 39 wird Luft oder Gas aus dem Zylinder 37 gesogen und in die Leitung 39a geführt, von wo sie durch den Faser fänger 40 strömt.
Das filtrierte Gas strömt dann in die Kondensationskammer 41, wo die mit Lösungsmittel angereicherten Dämpfe mit der darin befindlichen Kühlfläche in Berührung kommen, um möglichst viel Lösungsmittel auszukondensieren. Dann strömen die Gase in die Heizkammer 42, wo sie auf eine Tempera tur von mindestens 70 C erwärmt werden, wodurch ihre relative Feuchtigkeit herabgesetzt wird. Die er wärmten Gase strömen dann durch die Leitung 43 zum Zylinder 37 zurück, wo sie weiteres Lösungsmittel aus dem Waschgut entnehmen. Der Trocknungs- prozess wird auf diese Weise während einer vorbe stimmten Zeitdauer fortgesetzt, um den Grossteil des Lösungsmittels aus dem Gut zu entfernen.
Am Ende des Trocknungsprozesses wird das Ventil im Gehäuse 46 mittels des Handhebels 47 geöffnet, um den Tumbler über die Zweigleitung 50 gegen die Hauptleitung 48 zu öffnen, während gleichzeitig die Klappe 45 durch das mechanische Gestänge 47a geöffnet wird. Dadurch wird ein neuer Schritt eingeleitet, wenn Aussenluft in das System eintritt, durch den drehenden Zylinder 37 mit dem Wäschgut strömt und durch die Leitung 50 in die Hauptleitung 48 gelangt, von wo sie in den Adsorp- tionsapparat 5 strömt.
Nachdem das Gehäuse 36 mit der Umgebungsluft während mehrerer Minuten ge spült worden ist, endet die Trocknung, und das Wasch gut wird zur Nachbehandlung durch die Türe 38 ent nommen.
Zum Betrieb des Rückgewinnungssystems für die Dämpfe lassen sich, wie bereits erwähnt, ein oder mehrere Gefässe 6 verwenden, je nachdem der Anfall an zu adsorbierenden Dämpfen ist. In einem typischen Beispiel kann das Gefäss 6 ca. 135 kg Aktivkohle kügelchen enthalten, die bei 12 angedeutet sind, und hierbei müsste der Ventilator 16 eine Leistung von ca. 21,2 m3 Luft/min. aufweisen, die mit einer Ge schwindigkeit von ca. 30 m/min. durch das Adsorp- tionsmaterial geführt wurde. Der Ventilator 16 ist vor zugsweise kontinuierlich im Betrieb, wenn die anderen Elemente, beispielsweise die Waschmaschine 30 und der Tumbler 36 in Betrieb stehen.
Wird nun eine Gewebecharge im Gehäuse 30 gewaschen, während eine weitere Charge im Gehäuse 36 bewegt wird, sind die Ventile zwischen diesem Gehäuse und den Ent lüftungsleitungen geschlossen, so dass Umgebungsluft durch die Leitungen 51 und 52 eingesogen wird, wo die Druckklappen 55 infolge des Unterdruckes in der Hauptleitung 48 offen stehen. Zu erwähnen ist noch, dass wenn Lösungsmittel verspritzt worden sind oder durch mangelhafte mechanische Verbindungen ein Dampfverlust eingetreten ist, diese Dämpfe, da sie schwerer als Luft sind, an den Boden sinken und durch diese Leitungen aufgesaugt werden.
Ist nun der Waschvorgang im Gehäuse 30 abgeschlossen und wird das flüssige Lösungsmittel aus dem Waschgut heraus zentrifugiert, öffnet sich das Ausströmventil im Ge häuse 34 und die Türe 32 wird geöffnet. Anfänglich sind die Gase im Gehäuse 30 mit Lösungsmittel dämpfen gesättigt und die Temperatur ist ungefähr gleich der Umgebungstemperatur. Beim Öffnen der Türe 32 erzeugt der Ventilator 16 im Gehäuse 30 einen Unterdruck, so dass Aussenluft eingesogen wird, welche die Dämpfe in die Leitungen zum Gefäss 6 treibt.
Wenn die hochkonzentrierten Dämpfe das Adsorp- tionsmittel berühren, steigt die Temperatur des berühr ten Teiles des Adsorptionsmittels ganz wesentlich, da es sich bei der Adsorption um einen exothermen Vor gang handelt. Die Effektivtemperatur des berührten Teiles des Adsorptionsmittels wäre theoretisch höher als die Siedetemperatur des Lösungsmittels, aber da den Dämpfen etwas Luft beigemischt ist, liegt die Effektivtemperatur des Adsorptionsmittels normaler weise unter dem Siedepunkt des Lösungsmittels.
Da jedoch dem Dampfstoss ein grösseres Volumen von Aussenluft folgt, nimmt die Konzentration der Dämpfe im Gemisch progressiv ab und die Aussenluft übt dabei eine Kühlwirkung auf das Adsorptionsmittel aus.
Was nun die Rückgewinnung der Dämpfe aus dem Tumbler 36 am Ende des Trocknungsprozesses anbe trifft, so mag die Dampftemperatur im Gehäuse 36 bis 70 C betragen und diese Dämpfe strömen durch das Öffnen des Ventils 45 und später durch das Öffnen der Türe 38 ebenfalls in das Leitungssystem. Wiederum strömt ein Stoss hochkonzentrierter Dämpfe durch das Leitungssystem an das Adsorptionsmittel und in diesem Fall sind die Dämpfe nicht nur hochkonzentriert, son dern auch relativ heiss.
Diese Dämpfe würden also den zuerst berührten Teil des Adsorptionsmittels sehr stark erhitzen, nämlich so stark, dass die Adsorptions- fähigkeit der ganzen Menge Adsorptionsmittel, wenn die Wirkung länger anhalten würde, herabgesetzt würde. Doch da diese Dampfstösse nicht kontinuier lich sind und jedem eine relativ lange Blasperiode mit relativ dampffreier Aussenluft folgt, wird das Adsorp- tionsmittel rasch abgekühlt.
Es hat sich erwiesen, dass bei intermittierendem Anfall der Lösungsmitteldämpfe mit sehr hohen Kon zentrationen und oft bei hoher Temperatur sowie in solchen Mengen, dass eine wesentliche Erhöhung der Temperatur im Adsorptionsmittel verursacht wird, wobei den Dämpfen nachher eine längere Zufuhr von Aussenluft mit genügender Strömungsgeschwindigkeit folgt, das Adsorptionsvermögen der Aktivkohle sich wesentlich über den Wert erhöhen lässt, der erreicht würde, wenn niedrigere Dampfkonzentrationen kon tinuierlich im Gasgemisch enthalten wären, das dem Adsorptionsmittel zugeführt wird.
Deshalb müssen die gesättigten Dämpfe zuerst aus dem betreffenden Behälter in das Leitungssystem geblasen werden, und ihnen muss Dampf mit einem genügenden Anteil von Aussenluft folgen, damit die Temperatur des Adsorp- tionsmittels wieder abgesenkt wird.
Während das Waschgut in der Waschmaschine 30 und im Tumbler 36 bearbeitet wird, können beide Türen gleichzeitig geöffnet werden und es ist deshalb wesentlich, dass die Leistung des Ventilators 16 derart ist, dass ein beträchtlicher Zustrom von Luft durch die Türen beider Apparate verursacht wird, dass der Dampf nicht verloren geht und die Luft im Arbeits raum nicht verseucht wird. Wenn grösster Bedarf an Luftzustrom durch die beiden Apparate vorhanden ist, erreicht der Druck in der Hauptleitung 48 den Aussen luftdruck, so dass sich die Klappen 55 der Bodenleitun gen 51 und 52 schliessen, damit der Inhalt der Haupt leitung nicht in den Arbeitsraum entweicht.
Auch bei maximaler Auslastung können die Türen der beiden Behälter sofort für den nächsten Arbeitsgang ge schlossen werden, bevor die Temperatur des Adsorp- tionsmittels wesentlich gesenkt worden ist. In diesen Fällen übt die durch die Leitungen 51 und 52 strö mende Aussenluft die Kühlwirkung aus, ohne den Betrieb des Systems zu verlangsamen, und die auf diese Weise aufgenommene Luft sammelt auch allen ausgetretenen Dampf und ventiliert den Arbeits raum.
Zur Abtrennung des Lösungsmittels aus dem Adsorptionsmittel 12 wird aus dem Abscheider 22 Trockendampf in das Gefäss 6 gebracht, wobei der Ventilator 16 stillsteht und die Klappen 14 und 19 ge schlossen bleiben. Der Dampf steigt durch das Ad- sorptionsmittel aufwärts, löst das Lösungsmittel heraus und das heisse Gasgemisch strömt in den Kondensator 27, wo es in die flüssige Phase gekühlt und im Flüssig- keitsabscheider 29 abgeschieden wird. Das so rück gewonnene Lösungsmittel kann wieder verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung bietet zahlreiche Vor teile. Sie ermöglicht dem Verbraucher, das Lösungs mittel besser auszuwerten, oder - bei der chemischen Reinigung - kann der Unternehmer viel mehr Klei dungsstücke mit einer gegebenen Menge Lösungs mittel verarbeiten, als bisher möglich war. Ausserdem wird der vom Bedienungspersonal benützte Raum von schädlichen Gerüchen befreit und ist deshalb als Arbeitsplatz gesünder.
Zudem lässt sich das Adsorp- tionsmittel, indem Luft durch die Leitungen 51 und 52 zugeführt wird, während die Behälter, in denen die Dämpfe erzeugt werden, geschlossen und im Betrieb sind, richtig kühlen, ohne die wesentlichen Funktionen der Wasch- und Trocknungssysteme zu verzögern.
<B> Method and </B> device for recovering the vapors from volatile organic solvents The present invention relates to a method and a device for recovering the vapors from volatile organic solvents, as they are particularly during cleaning of objects such as clothes and fabrics, as well as degreasing metal parts, by adsorption with an adsorbent.
When dry cleaning clothes and fabrics, the material is washed with a liquid solvent and perhaps other additives to remove the dirt in a closed container. The items of clothing washed in this way are then dried in the presence of moving hot air to remove the solvent that has penetrated. These processes can be carried out in the same apparatus; However, where there is a large workload, separate containers are used for washing and drying. In these processes, a certain amount of solvent is lost as a result of the movement and transfer of liquid solvent as well as residual vapor in the container and tissues.
These losses are uneconomical because of the high cost of synthetic solvents and also because of air pollution. Synthetic solvents are often harmful and once they have been released in the cleaning facility, they cannot be easily removed by ordinary ventilation. If they are released into the open, the vapors are not only lost, but combine with the moisture and other floating impurities and form what is known as smog.
For all of the reasons stated, it is essential to recover the solvent vapors that were previously lost. When it comes to cleaning or degreasing metal parts or other non-porous objects, the objects to be cleaned are treated with the hot vapors of the solvent or first with the liquid solvent and then with the hot vapors of this solvent. When removing the objects from the treatment apparatus, considerable amounts of steam are included in it, which are to be recovered similarly to the cleaning of textiles or items of clothing.
It is therefore the purpose of the invention to provide an efficient apparatus and a method for the recovery of the vapors of e.g. To create solvents used in cleaning processes, the vapors to be adsorbed by an adsorbent.
Several adsorbent materials are known, but one of the preferred adsorbents is activated carbon. Although activated carbon is known to have the ability to adsorb solvent vapors, the application of this principle to the adsorption of vapors poses a number of problems, particularly in connection with dry cleaning of clothing and other materials. The solvent vapors in the drying phase of the clothes are quite hot and can also be quite concentrated.
It is known that the adsorptive capacity of carbon drops very quickly when the temperature of the gases flowing through the adsorption bed of activated carbon is very high. Likewise, the adsorption capacity of the coal drops very quickly if the concentration of the gas mixture passing through the coal bed is unusually high. In the cleaning processes using organic solvents, which are concerned here, both undesirable conditions are encountered and would normally reduce the adsorption capacity of the solid adsorbent.
In the process according to the invention, the solvent vapor flow is therefore not supplied to the adsorbent constantly, but rather intermittently. This non-continuous accumulation of mostly highly concentrated steam is followed by periods during which air reaches the adsorbent in order to lower the increased temperature of the adsorbent caused by the high steam concentrations.
It has been found that the adsorbent, for example activated carbon, can retain a larger amount of adsorbate in this way, so that a smaller amount of adsorbent can be used for the same amount of retention. This circumstance not only reduces the expenditure for the apparatus, but also enables the use of smaller units, so that it is possible to use the invention in general in the cleaning industry.
The invention is described below with reference to the drawing, which represents an embodiment of an apparatus as used in connection with a cleaning system for clothing and similar union textiles.
On the right, the reference number 5 denotes the entirety of the apparatus for the recovery of the vapors from volatile organic solvents, as used in the rest of the system for cleaning purposes. A vessel 6 has an upper constriction 7 which is closed by a flange plate 8 and a lower constriction 9 which is closed by the flange plate 10. In the interior of the vessel 6, a perforated plate 11 is arranged, which carries a quantity of solid adsorbent, which is shown here as spheres made of activated carbon 12. A line 13 in which a flap 14 is provided leads from the upper constriction 7.
The line 13 leads to the pressure side of a fan or blower housing 15 in which a fan 16 driven by the motor 17 is arranged. In front of the fan housing 15 is a housing 18 with a suitable filter. The line 20, which is open to the atmosphere and contains a flap 19, leads from the lower constriction 9.
To recover solvents from the adsorbent 12, steam is fed from a boiler through the line 21 to a normal steam separator. This line 21 is equipped with a control valve 23. A line 24 with a control valve 25 leads from the separator 22 to the container 6 underneath the perforated plate 11. The steam fed into the container 6 flows through a line 26 with the valve 27, which leads from the upper plate 8 to a condenser 28. At the bottom, the condenser 28 is connected to a liquid separator 29 which is used to separate the condensed organic solution from the water or from the condensed vapor.
In the middle of the drawing, the housing of a dry cleaning washing centrifuge is designated by 30, which contains a cylinder 31, indicated by a dashed line, which is set in rotation. The cylinder 31 is rotated slowly for washing and faster for separation of the liquid solvent by centrifugal action. The housing 30 is provided with a door 32 through which clothing or tissue can be placed or removed.
A solvent tank 33 is located in the lower part of the housing 30, and by suitable means (not illustrated represents) liquid solvent is returned from the tank 23 into the washing chamber around the cylinder 31 and from there back into the tank 33. Above the housing 30 there is a chamber 34 with a valve (not shown) by means of which the outlet of the vapors is controlled, the valve being actuated by a hand lever 35.
The housing of a tumbler dryer is denoted by 36 and contains a rotatable, perforated cylinder 37 (dashed). The housing 36 has a door 38 through which the moist, washed fabrics can be inserted or removed. In the housing 36, a closed drying system is arranged, which consists of a fan or blower 39, the suction side of which is connected to the cylinder 37, while the pressure side opens into a line 39a, which leads to a fiber catcher in the filter chamber 40 .
To the left of the filter chamber 40 is a condensation chamber 41 with cooling coils for condensing the solvent vapors. Connected to the condensation chamber 41 is a heating chamber 42 with steam coils or other heating elements for reheating the circulated gases before they are returned to the cylinder 37 through the line 43. A branch 44 establishes the connection between the line 43 and the atmosphere and is equipped with a flap 45 on the outside. From the upper end of the housing 36, a chamber 46 with a valve (not shown) which is actuated by a hand lever 47 leads. The hand lever 47 and the flap 45 are connected by a linkage (dashed).
A main line 48, which leads to the housing 18, is used to collect and transfer into the apparatus 5 the solvent vapors that have been formed in the washing machine 30 and / or the dryer 36. A branch line 49 runs from the valve housing 34 of the washing machine 30 to the main line 48 and a further branch line 50 connects the valve housing 46 of the dryer 36 to the main line 48. Two identical lines 51 and 52 serve for air intake on the floor and run from near the floor 53 to main line 48; However, such a line is equipped at the lower end with a perforated cage 45, which prevents foreign bodies from being sucked into the line system.
In these bottom lines 51 and 52 there are light flaps 55 which are hinged at 56 in the interior of the line. These flaps 55 are so light that they remain open when the fan 16 is running and the door 32 of the washing machine 30 and the door 38 of the dryer 36 are closed so that air is drawn into the system from the surrounding floor area 53. If one of the doors 32 or 38 is open, the flaps 55 close accordingly, and when both doors 32 and 38 are open, these flaps 55 are in a fully closed state.
As can be seen from the drawing, only one vapor recovery vessel 6 and one dryer 36 are provided. However, where the workload is large enough to justify their use, two recovery vessels 6 can be switched into the system, while two or more dryers 36 can also be provided.
The system according to the invention now works as follows: The washing process for the items of clothing or fabrics in the washing centrifuge 30 is of a conventional type. The items to be cleaned are placed in the cylinder 31 and this is then slowly rotated, with solvents, possibly with a cleaning agent, which is in the tank 33 forms a means for dry cleaning, is pumped to the laundry in the cylinder or is otherwise brought into contact with it for a predetermined period of time in order to loosen the dirt. At the end of the washing process, the supply of the solvent stops and the cylinder is rotated relatively high-speed in order to throw the liquid out of the tissue.
After this process ends the rotation of the cylinder and the valve in the housing 34 is opened by the hand lever 35 so that the interior of the housing 30 is open to the main line 48, whereupon the door 32 is opened to through the door opening of the air To give access so that the solvent vapors from the washing machine 30 can escape into the main line. After thorough rinsing of the housing 30 with fresh air, the damp items to be washed are placed in the tumble dryer.
If the goods are in the container 36 and the door 38 is closed, the cylinder 37 is set in rotation and a closed air stream is guided through the moving goods. Air or gas is sucked out of the cylinder 37 by the fan 39 and fed into the line 39 a, from where it flows through the fiber catcher 40.
The filtered gas then flows into the condensation chamber 41, where the solvent-enriched vapors come into contact with the cooling surface located therein in order to condense out as much solvent as possible. Then the gases flow into the heating chamber 42, where they are heated to a tempera ture of at least 70 C, whereby their relative humidity is reduced. He warmed gases then flow back through line 43 to cylinder 37, where they remove more solvent from the laundry. The drying process is continued in this way for a predetermined period of time in order to remove most of the solvent from the material.
At the end of the drying process, the valve in the housing 46 is opened by means of the hand lever 47 in order to open the tumbler via the branch line 50 against the main line 48, while at the same time the flap 45 is opened by the mechanical linkage 47a. This initiates a new step when outside air enters the system, flows through the rotating cylinder 37 with the laundry and passes through the line 50 into the main line 48, from where it flows into the adsorption apparatus 5.
After the housing 36 has been rinsed with the ambient air for several minutes, the drying ends, and the washing is well taken through the door 38 for aftertreatment.
As already mentioned, one or more vessels 6 can be used to operate the recovery system for the vapors, depending on the amount of vapors to be adsorbed. In a typical example, the vessel 6 can contain approx. 135 kg of activated carbon spheres, which are indicated at 12, and in this case the fan 16 would have to have an output of approx. 21.2 m3 air / min. have that with a speed of about 30 m / min. was passed through the adsorption material. The fan 16 is preferably in operation continuously when the other elements, for example the washing machine 30 and the tumbler 36, are in operation.
If a batch of tissue is washed in the housing 30 while another batch is moved in the housing 36, the valves between this housing and the vent lines are closed, so that ambient air is sucked in through the lines 51 and 52, where the pressure flaps 55 due to the negative pressure are open in the main line 48. It should also be mentioned that if solvents have been splashed or steam has been lost due to inadequate mechanical connections, these vapors, because they are heavier than air, sink to the floor and are sucked up through these pipes.
If the washing process in the housing 30 is now completed and the liquid solvent is centrifuged out of the laundry, the outflow valve in the housing 34 opens and the door 32 is opened. Initially, the gases in housing 30 are saturated with solvent vapor and the temperature is approximately equal to ambient temperature. When the door 32 is opened, the fan 16 generates a negative pressure in the housing 30 so that outside air is sucked in, which drives the vapors into the lines to the vessel 6.
When the highly concentrated vapors come into contact with the adsorbent, the temperature of the part of the adsorbent that is in contact increases significantly, since adsorption is an exothermic process. The effective temperature of the contacted part of the adsorbent would theoretically be higher than the boiling point of the solvent, but since some air is mixed in with the vapors, the effective temperature of the adsorbent is usually below the boiling point of the solvent.
However, since the burst of steam is followed by a larger volume of outside air, the concentration of the vapors in the mixture decreases progressively and the outside air has a cooling effect on the adsorbent.
As for the recovery of the vapors from the tumbler 36 at the end of the drying process, the vapor temperature in the housing 36 may be up to 70 ° C. and these vapors also flow into the piping system by opening the valve 45 and later by opening the door 38 . Again a surge of highly concentrated vapors flows through the pipe system to the adsorbent and in this case the vapors are not only highly concentrated, but also relatively hot.
These vapors would therefore heat the part of the adsorbent that was touched first very strongly, namely so much that the adsorption capacity of the whole amount of adsorbent would be reduced if the effect were to last longer. But since these bursts of steam are not continuous and each is followed by a relatively long blowing period with relatively steam-free outside air, the adsorbent is quickly cooled.
It has been shown that in the event of an intermittent occurrence of solvent vapors with very high concentrations and often at high temperatures and in such quantities that a substantial increase in the temperature is caused in the adsorbent, the vapors being followed by a longer supply of outside air with sufficient flow velocity , the adsorption capacity of the activated carbon can be increased significantly above the value that would be achieved if lower vapor concentrations were continuously contained in the gas mixture that is fed to the adsorbent.
Therefore, the saturated vapors must first be blown out of the relevant container into the pipe system, and they must be followed by steam with a sufficient proportion of outside air so that the temperature of the adsorbent is lowered again.
While the laundry is being processed in the washing machine 30 and in the tumble dryer 36, both doors can be opened at the same time and it is therefore essential that the power of the fan 16 be such that a considerable influx of air is caused through the doors of both machines that the steam is not lost and the air in the work area is not contaminated. When there is a great need for air flow through the two devices, the pressure in the main line 48 reaches the outside air pressure, so that the flaps 55 of the floor lines 51 and 52 close so that the contents of the main line do not escape into the work area.
Even with maximum utilization, the doors of the two containers can be closed immediately for the next work step before the temperature of the adsorbent has been significantly reduced. In these cases, the outside air flowing through the lines 51 and 52 exerts the cooling effect without slowing down the operation of the system, and the air taken in in this way also collects all escaped steam and ventilates the working space.
To separate the solvent from the adsorbent 12, dry steam is brought from the separator 22 into the vessel 6, the fan 16 being stopped and the flaps 14 and 19 remaining closed. The vapor rises up through the adsorbent, dissolves the solvent and the hot gas mixture flows into the condenser 27, where it is cooled into the liquid phase and separated in the liquid separator 29. The solvent recovered in this way can be reused.
The present invention offers numerous advantages. It enables the consumer to better evaluate the solvent, or - in the case of dry cleaning - the entrepreneur can process many more items of clothing with a given amount of solvent than was previously possible. In addition, the room used by the operating personnel is freed from harmful odors and is therefore a healthier workplace.
In addition, by supplying air through lines 51 and 52 while the vessels in which the vapors are generated are closed and in operation, the adsorbent can be properly cooled without delaying the essential functions of the washing and drying systems .