DE102022124103A1

DE102022124103A1 - Adsorberentladung in Unterdruckkammer

Info

Publication number: DE102022124103A1
Application number: DE102022124103.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Badenhop; Frank Salg; Hans-Josef Spahn; Pascal Forner
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2024-03-21

Abstract

Verfahren zur Herstellung der Transportfähigkeit eines Adsorbers für gasförmige Stoffe, der ein kontaminiertes Adsorbat enthält, der Adsorber aufweisend einen Gaseinlass und einen Gasauslass, eine durchströmbare Adsorbensschüttung, sowohl am Gaseinlass als auch am Gasauslass gasdurchlässige Rückhalteeinrichtungen für Adsorbensmaterial, der Adsorber mit dem Adsorbat in eine geöffnete Unterdruckkammer verbracht wird, und die Unterdruckkammer druckdicht verschlossen wird, in der Unterdruckkammer ein Vakuum mittels einer Vakuumpumpe so lange angelegt wird, bis kein Gas mehr abgesaugt werden kann, das dabei abgesaugte Gas-Luftgemisch zuerst entstaubt wird und dann aufgefangen wird, die Unterdruckkammer danach wieder unter Umgebungsdruck gesetzt wird, und nach Öffnung der Adsorber entnommen wird. Nach seiner Entnahme aus der Unterdruckkammer wird er in einen Vakuum-Transportbeutel gegeben.

Description

Die Erfindung betrifft die Behandlung eines Adsorbers mit einem beladenen Adsorptionsmittels, wobei die Beladung des Adsorptionsmittels aus einem Arbeitsfluid besteht, welches zuvor leckagebedingt aus einer Kältemaschine ausgetreten und von der Adsorbensschüttung des Adsorbers adsorbiert worden ist. Entsprechend üblicher Terminologie ist dabei das Adsorbens der Festkörper, an dessen Oberfläche die Adsorption stattfindet, das Adsorptiv der zu adsobierende Stoff vor seiner Adsorption, hier also das ausgetretene Kältemittel, das Adsorbat das Adsorptiv nach vollzogener Adsorption und das Desorbat das durch Desorption wieder freigesetzte Adsorbat.
Das Adsorptionsmittel kann dabei als Schüttung eingesetzt werden, wobei die Schüttung aus Formkörpern oder gebrochenen Stücken besteht, oder es kann aus porösen Schaumstoffen oder Wabenkörpern bestehen, die mit Aktivkohle belegt sind. Die Aktivkohle kann beispielsweise entsprechend der EP 3 160 639 B1 aus Vinylidenchloridcopolymer hergestellt werden.
Der Adsorber kann dabei dem Stand der Technik entsprechend sowohl innerhalb eines Gehäuses einer Kältemaschine oder Wärmepumpe oder außerhalb angeordnet sein. Die zum Einsatz kommenden thermodynamischen Kreisprozesse sind seit langem bekannt, ebenso die Sicherheitsprobleme, die bei der Verwendung geeigneter Arbeitsfluide entstehen können. Abgesehen von Wasser sind die bekanntesten damaligen Arbeitsfluide brennbar und giftig. Sie führten im vergangenen Jahrhundert zur Entwicklung der Sicherheitskältemittel, die aus fluorierten Kohlenwasserstoffen FKW bestanden. Es zeigte sich jedoch, dass diese Sicherheitskältemittel zur Klimaerwärmung führen und dass ihre sicherheitstechnische Unbedenklichkeit zu konstruktiven Unachtsamkeiten führte. Bis zu 70 % des Umsatzes an FKW entfiel auf den Nachfüllbedarf undichter Anlagen und deren Leckageverluste, der hingenommen wurde, solange dies im Einzelfall als wirtschaftlich vertretbar empfunden wurde und Bedarf an Ersatzbeschaffung förderte.
Der Einsatz dieser Kältemittel wurde aus diesem Grund Restriktionen unterworfen, in der Europäischen Union beispielsweise durch die F-Gas-Verordnung (EU) 517/2014. Derartige Emissionen dürfen nicht mehr in die Umwelt gelangen, sie müssen sicher aufgefangen werden und entweder entsorgt oder recycliert werden, jeweils ohne Verluste.
Aber auch die klimafreundlicheren Kältemittel sind problematisch. Die Klimafreundlichkeit leitet sich zum einen aus den besonders hohen Wirkungsgraden, zum anderen aus dem geringen GWP (Global Warming Potential) her, beispielsweise hat R290 nur einen GWP-Wert von 3, es sind aber COP-Werte (Coefficient of Performance) von 3,5 bis 4 erreichbar, ähnliche Werte sind mit R600a und R1270 erreichbar. Nachteilig ist aber die hohe Entzündlichkeit. Auch Kompromisse werden versucht, etwa mit R32, R443a oder R441a, bei denen ein GWP von einigen Hundert und eine etwas verminderte Brennbarkeit angegeben wird, vor allem aber ein direkter Ersatz vorhandener Anlagen erreicht werden soll.
Zur sicheren Abscheidung bei einer leckagebedingten Freisetzung werden inzwischen oftmals Adsorber verwendet. Beispiele hierfür sind in der EP 3 486 582 A1 , der EP 3 772 369 A1 , der EP 3 693 683 A1 , der EP3771905A1 , sowie vielen weiteren Druckschriften beschrieben. Für die Zwecke der Abscheidung spielt es meist keine Rolle, ob der Adsorber in das ansonsten dichte Gehäuse einer Kältemaschine integriert ist oder ob er separat außerhalb steht. Ebenfalls variabel ist die Option, die Durchströmung des Adsorbers erst nach einer erkannten Leckage zu starten oder für eine permanente Durchströmung zu sorgen.
Auch ist es möglich einen Adsorber lediglich bedarfsweise mit dem Gehäuse einer Kältemaschine oder Wärmepumpe zu verbinden. Wesentlich in diesem Zusammenhang ist, dass der Adsorber an seinem Einlass zum Innenraum des Gehäuses offen ist oder auf ein Signal hin geöffnet werden kann, ferner, dass er zum Außenbereich des Gehäuses hin offen oder auf ein Signal hin zu öffnen ist. Tritt im Innenraum des Gehäuses eine Leckage auf, bewirkt der sich einstellende Überdruck, dass mit Arbeitsfluid kontaminierte Luft in den Adsorber eintritt, die Kontamination in der Adsorbensschüttung adsorbiert wird und gereinigte Luft in die Umgebung geleitet wird. Diese Umgebung ist in der Regel der Innenraum eines Gebäudes.
Solche Leckagefälle sind zwar ausgesprochen selten, könnten aber verheerende Folgen haben, wenn das Arbeitsfluid entzündlich ist und wenn nicht ausreichend Vorsorge getroffen wird. Aus diesem Grund werden solche Adsorber üblicherweise so ausgelegt, dass sie das gesamte Inventar an Arbeitsfluid aufnehmen könnten. Aber auch wenn das Arbeitsfluid nicht entzündlich ist, dafür aber bei seiner Freisetzung klimaschädliche oder ozonabbauende Wirkung hat, ist das Auffangen der Kontamination erforderlich. Auch dies kann mit geeigneten Adsorptionsmitteln sicher durchgeführt werden.
Eine Aktivkohleschüttung als Adsorbens wird beispielsweise eingesetzt als Sicherheit vor einer Kontamination von R290 in Gehäusen, in denen ein als Kältemittel wirkendes Arbeitsfluid in einem thermodynamischen Kreisprozess, wie zum Beispiel dem Clausius-Rankine-Kreisprozess, geführt wird. Vorwiegend sind dies Wärmepumpen, Klimaanlagen und Kühlgeräte, wie sie in Wohngebäuden und anderen Einrichtungen, wie Fahrzeugen, Kühlhäusern, medizinischen Apparaten und Industrieanlagen gebräuchlich sind. Die auftretenden Probleme bei der Sicherheitsauslegung solcher Anlagen werden in der WO 2015/032905 A1 anschaulich beschrieben. So liegt die untere Zündgrenze von Propan, welches den Hauptbestandteil des Arbeitsfluids R290 bildet, als Arbeitsfluid etwa bei 1,7 Volumenprozent in Luft, was 38 g/m³ in Luft entspricht.
Die DE 10 2011 116 863 A1 beschreibt ein Verfahren zur Sicherung einer Vorrichtung für einen thermodynamischen Kreisprozess, welche mit einem Prozessfluid betrieben wird, das mindesten eine umweltgefährliche, giftige und/oder entzündliche Substanz enthält oder daraus besteht. Im Falle einer Leckage in der Vorrichtung für einen thermodynamischen Kreisprozess wird ein Adsorptionsmittel mit dem Prozessfluid, insbesondere Ammoniak, Propan oder Propen, in Kontakt gebracht und die Substanz durch das Adsorptionsmittel selektiv gebunden. Das Adsorptionsmittel wird nach Gebrauch regeneriert. Als Adsorptionsmittel werden unter anderen Aktivkohle und Zeolith vorgeschlagen, das Adsorptionsmittel kann in Form einer Schüttung, eines Formkörpers, eines Anstrichs, eines Sprühfilms oder einer Beschichtung ausgestaltet sein. Die Trägerstruktur des Formkörpers kann aus Mikrostruktur, Lamellenstruktur, Rohrbündel, Rohrregister und Blech bestehen und muss mechanisch stabil sowie stark oberflächenvergrößernd sein. Eine Umwälzung der potenziell kontaminierten Luft erfolgt üblicherweise kontinuierlich, kann aber auch durch einen Sensor initiiert werden, der die Lüftung nach Erreichen eines Schwellenwerts oder bei einem erkannten Havariefall einschaltet. Die Adsorption kann innerhalb oder außerhalb eines geschlossenen Raumes durchgeführt werden.
Die DE 195 25 064 C1 beschreibt eine Kältemaschine mit einem gasdicht ausgebildeten Gehäuse, welches alle kältemittelführenden Komponenten der Maschine aufnimmt, ein das Innere des gasdichten Gehäuses mit einem Auslass verbindender Raum vorgesehen ist, und der Raum mit einem das Kältemittel sorbierenden Stoff gefüllt ist. Die Menge des sorbierenden Stoffes wird dabei so dimensioniert, dass die gesamte Menge an eventuell austretendem Kältemittel aufgenommen und von der Umwelt ferngehalten werden kann. Der mit dem sorbierenden Stoff gefüllte Raum ist zur Umgebung hin offen. Bei Kältemitteln, die schwerer als Luft sind, ist der Raum nach unten hin offen, bei solchen, die leichter sind, ist er nach oben hin offen, so dass ein Fördergebläse nicht erforderlich ist. Das Sorptionsmittel wird in das Gehäuse eingebracht und umschließt die Kältemaschine bzw. die kältemittelführenden Einrichtungen vollständig. Auf seinem Weg nach außen sind Schikanen vorgesehen, die Kurzschlussströmungen verhindern und entweichendes Gas durch das Sorptionsmittel zwingen. Auch eine doppelwandige Ausführungsform, bei der das Sorptionsmittel im Doppelmantel angeordnet ist, ist möglich. Am Ausgang des mit dem sorbierenden Stoffes gefüllten Raumes zur Umgebung hin kann eine Messeinrichtung für Kältemittel vorgesehen werden.
Sofern der Kälteprozess in einem ihn umgebenden, hermetisch abgeschlossenen, ansonsten aber luftgefüllten Raum mit dem Arbeitsfluid R290 durchgeführt wird, stellt sich das Problem der Erkennung einer kritischen, explosiven Situation nach einer Störung, bei der das Arbeitsfluid in diesen hermetisch abgeschlossenen Raum austritt. Elektrische Sensoren zur Erkennung kritischer Konzentrationen sind nur schwierig explosionsgeschützt auszuführen, weswegen gerade die R290-Erkennung durch die Sensoren selbst das Explosionsrisiko erheblich verschärft, ausgenommen hiervon sind Infrarotsensoren. R290 ist auch giftig, bei Inhalation oberhalb einer Konzentration von ca. 2 g/m³ stellen sich narkotische Effekte, Kopfschmerzen und Übelkeit ein. Dies betrifft Personen, die ein erkanntes Problem vor Ort lösen sollen, noch bevor Explosionsgefahr entsteht. Es betrifft aber auch das Personal, welches die Leckage reparieren und mit dem Adsorbat umgehen sollen.
Apparativ üblich sind durchströmte Kartuschen sowie Festbetten mit Rückhaltevorrichtungen, die Aktivkohle in diversen Formen enthalten. Die Auslegung solcher Apparate erfolgt, indem man die Beladungskapazität der Aktivkohle für jeden der abzuscheidenden Stoffe bestimmt, wobei die Beladungskapazität in der Regel stark temperaturabhängig ist, und die Durchströmungsmenge bestimmt. Hierbei ergibt sich im Idealfall ein Adsorptionsgleichgewicht und eine Durchbruchsfront zwischen beladenem und noch unbeladenem Adsorbens. Das gilt vor allem für Abscheidungsvorgänge aus der Gasphase, wie bei leckagebedingt ausgetretenem Kältemittel. Meistens ist nach einem solchen Vorgang aber nicht genau bekannt, wie hoch die Beladung tatsächlich ist. Für den schlimmsten Fall kann man annehmen, dass sich das gesamte Kältemittel aus der ursprünglichen Füllung des Kältekreises auf dem Adsorbat befindet.
Adsorptionsvorgänge mit anschließender Desorption sind im Stand der Technik seit langem bekannt. Die DE 20 2008 004 686 U1 , die DE 10 2008 017 487 B4 und die EP 521 239 B1 beschreiben eine Vorrichtung zur Regeneration eines mit einem brennbaren Lösungsmittel beladenen Adsorbens, die eine Vakuumpumpe und eine Heizeinrichtung aufweist. Hierbei wird zuerst das Adsorbens auf eine Temperatur knapp unterhalb oder oberhalb des Flammpunktes des zu desorbierenden, brennbaren Lösungsmittels aufgeheizt, das können bis 300 Grad Celsius sein, und dann mit Vakuum unterhalb von bis zu 1 mbar beaufschlagt. Das Lösungsmittel wird nachfolgend auskondensiert und in den Prozess zurückgeführt, etwa einer Teile-Reinigungsanlage. Das Verfahren arbeitet dabei quasi-kontinuierlich. und es ist nicht vorgesehen, den Adsorber zu entfernen oder zu transportieren.
Die DE-OS 1 719 584 beschreibt ein Verfahren zum Wiedergewinnen von verdampften, flüchtigen Lösungsmitteln, welche zu Reinigungsprozessen in einem Behälter zum Trockenreinigen von Textilien oder Entfetten von Metallen. Hierbei werden intermittierend Adsorber mit Aktivkohle verwendet, die mit Heißdampf regeneriert und mit Luft anschließend abgekühlt werden. Das Lösungsmittel-Heißdampfgemisch wird dabei auskondensiert und einer Flüssigphasentrennung unterzogen, das Lösungsmittel wird wiederverwendet.
Die EP 383 010 A2 beschreibt eine warmregenerierende Adsorptionsanlage für feuchte, gasförmige Medien mittels zwei Adsorbern, die umschaltbar im Wechsel betrieben werden. Unter Beibehaltung der Strömungsrichtung wird hierbei entweder zu erwärmende Umgebungsluft zur Regeneration oder kühlende Umgebungsluft nach der Regeneration durch den jeweiligen Adsorber gefördert. Beim Aufheizen wird dabei Überdruck erzeugt und beim Kühlen Unterdruck.
In keinem der bekannten Verfahren ist vorgesehen, den Adsorber nach der Beladung zu entfernen oder ihn zu transportieren. Für die nachfolgend anstehenden Maßnahmen der Behandlung von Adsorber und Adsorbat ist man mit der Maximalannahme, das gesamte Kältemittel, welches sich nicht mehr im Kältekreis befindet, würde sich auf dem Adsorbat wiederfinden, auf der sicheren Seite. Allerdings ergibt sich daraus ein Folgeproblem: Das mit gefährlichem Kältemittel beladene Adsorbat mit dem Adsorber darf im Gegensatz zu unbeladenem Adsorbens nicht transportiert werden, weil es als Gefahrgut gilt. Beispielsweise schreiben die ADR-Vorschriften (ADR: Accord europeen relatif au Transport international des marchandises Dangereuses par Route) vor, dass zunächst die Gefährlichkeit des adsorbierten Kältemittels zu klassifizieren ist. Beim Kältemittel R290 gilt dann beispielsweise, dass der Transport in einem Druckbehälter zu erfolgen hat, der dauerhaft 5 bar Überdruck auszuhalten hat. Außerdem dürfen höchstens 0,42 kg Kältemittel je Liter Sorptionsmittel und nicht mehr als 5 kg absolut je Transporteinheit transportiert werden. Bei anderen Kältemitteln gilt entsprechendes.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welches einen mit Adsorbat gefüllten Adsorber, bei dem das Adsorbat ein adsorbiertes Kältemittel und gegebenenfalls weitere Kontaminanten enthält, transportfähig zu machen und eine dafür geeignete Vorrichtung bereitzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung der Transportfähigkeit eines Adsorbers für gasförmige Stoffe, der ein kontaminiertes Adsorptionsmittel enthält, der Adsorber aufweisend einen Gaseinlass und einen Gasauslass, eine durchströmbare Adsorbensschüttung, sowohl am Gaseinlass als auch am Gasauslass gasdurchlässige Rückhalteeinrichtungen für Adsorbensmaterial, wobei

- der Adsorber mit dem kontaminierten Adsorptionsmittel in eine geöffnete Unterdruckkammer verbracht wird, und die Unterdruckkammer druckdicht verschlossen wird,
- in der Unterdruckkammer ein Vakuum mittels einer Vakuumpumpe so lange angelegt wird, bis kein Gas mehr abgesaugt werden kann,
- das dabei abgesaugte Gas-Luftgemisch dann aufgefangen wird.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Unterdruckkammer danach wieder unter Umgebungsdruck gesetzt und nach ihrer Öffnung der Adsorber entnommen wird. Nach der Entnahme wird er in einen Vakuum-Transportbeutel gegeben, sofern sich keine nennenswerten Anteile des Adsorptivs mehr auf dem Adsorbens befinden. Damit steht die Unterdruckkammer für weitere Aktionen zur Verfügung und es können auch mehrere Adsorber nacheinander so behandelt werden.
Alternativ kann auch vorgesehen werden, dass die Unterdruckkammer zusammen mit dem Adsorber als Vakuumbeutel unter Vakuum verbleibt, also der Vakuumbeutel selbst die Vakuumkammer bildet.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das abgesaugte Gas-Luftgemisch zuerst entstaubt wird, bevor es aufgefangen wird.
In Ausgestaltungen des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Vakuum von unter 17 mbar Absolutdruck, vorzugsweise von unter 5 mbar Absolutdruck angelegt wird. Das Druckoptimum hängt dabei von den Adsorptions- und Desorptionseigenschaften von Adsorbens und Adsorptiv ab, was der Fachmann entsprechend bestimmt.
In weiteren Ausgestaltungen des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Unterdruckkammer beheizt wird. Die Heiztemperatur hängt von den Eigenschaften von Adsorbens und Adsorptiv ab, sollte aber 60 Grad Celsius nicht übersteigen, um die Abkühlzeiten niedrig zu halten. Die Heizung erfolgt vorzugsweise durch Strahlungswärme im Inneren der Unterdruckkammer.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Unterdruckkammer nach dem Schließen und vor dem Öffnen gewogen wird und aus der Gewichtsdifferenz auf das desorbierte Adsorptiv geschlossen wird. Beim genauen Wiegen ist darauf zu achten, dass die Temperaturen der Luft in der Vakuumkammer vor und nach dem Vakuumieren gleich sind, damit die Messung nicht verfälscht wird. Kennt man die Gewichtsdifferenz, kann auf die Restbeladung geschlossen werden, und abschätzen, ob weitere Maßnahmen zu treffen sind.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass de r Adsorber einem Gehäuse einer Kältemaschine oder Wärmepumpe entnommen wird, wobei eine Montagehilfe verwendet wird, die das Austreten von Dämpfen aus dem Adsorber verhindert und die Montagehilfe mit der Unterdruckkammer beim Einführen des Adsorbers in die Unterdruckkammer so verbunden wird, dass das Austreten von Dämpfen aus dem Adsorber ermöglicht wird, sobald die Unterdruckkammer verschlossen wird. Hierdurch wird das Problem gelöst, dass das Personal, welches die Reparatur der Leckage durchführt, keinen Kältemitteldämpfen ausgesetzt werden darf. Aber auch bei Adsorptiven, die ungefährlich, aber klimaschädlich sind, muss das Austreten von Adsorptiv bei der Demontage und Reparatur sicher unterbunden werden.
Stellt sich heraus, dass die einmalige Anwendung des Vakuums nicht ausreichend war, kann der Vorgang wiederholt werden. Zusätzlich kann vorgesehen werden, dass die Vakuumkammer statt mit Umgebungsluft mit Warmluft oder Dampf gefüllt wird, bis nach dem Vakuum im Inneren wieder Umgebungsdruck herrscht. Durch diese Maßnahme kann weiteres Adsorptiv vom Adsorbens entfernt werden. Die Erwärmung kann dabei auch mittels einer Erwärmung des umgebenden Gehäuses erfolgen.
Die Erfindung betrifft auch die Vorrichtungen, die zur Durchführung des Verfahrens benötigt werden, vor allem betrifft dies die Unterdruckkammer mit einer verschließbaren Öffnung für einen Adsorber, einen absperrbaren Anschluss der Unterdruckkammer, an dem ein Staubabscheider und eine Vakuumpumpe angeschlossen sind. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Unterdruckkammer mit Heizelementen ausgestattet ist. Vorzugsweise sind dies Strahlungswärme abgebende Heizelemente wegen der Vakuumbedingungen.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung betrifft die Montagehilfe. Hier kann vorgesehen werden, dass die Montagehilfe zur Innenseite des Adsorbers hin öffnende Verschlussklappen am Gaseinlass und am Gasauslass des Adsorbers aufweist und die Unterdruckkammer sowie deren Verschluss jeweils einen Dorn aufweist, der die Verschlussklappen der Montagehilfe beim Schließen des Unterdruckkammer-Verschlusses aufstößt und während der Vakuumanwendung offenhält.
Die Ausprägungen dieser Montagehilfe hängen von den Bauformen der jeweiligen Adsorber ab. Je nach Bauform des Adsorbers kann der Adsorber mit einem Adapter versehen werden, an den die Montagehilfe angesetzt oder aufgesteckt wird, wobei Adapter oder Montagehilfe gleichzeitig die Arretierungen lösen, mit denen der Adsorber am Gehäuse der Kältemaschine oder Wärmepumpe fixiert ist.
Der große Vorteil dieser Konstruktion ist, dass der Adsorber über keinerlei teure Anschlüsse verfügen muss und sehr günstig gestaltet werden kann. Auch können die Formen des Adsorbers der Geometrie der Kältemaschine oder Wärmepumpe gut angepasst werden und der Adsorber muss weder druckfest noch auf Vakuumbeständigkeit ausgelegt werden. Die Vakuumkammer muss lediglich geeignet sein, über die Öffnung den Adsorber aufnehmen zu können und kann typischen Adsorberformen angepasst sein. Sie muss ebenso wie die Transportvorrichtung und die Montagehilfen vom Wartungs- oder Servicepersonal lediglich mitgeführt werden und kann beliebig oft verwendet werden.
In Ausgestaltungen der Vorrichtung können für die Unterdruckkammer ein Dampfanschluss und ein Warmgasanschluss vorgesehen werden. Damit kann das Adsorbat erwärmt werden, bevor es unter Vakuum gesetzt wird. Je nach Art des Adsorptivs muss das entfernte Adsorptiv aufgefangen werden. Daher kann am Auslass der Vakuumpumpe ein Anschluss zu einer entsprechenden Auffangvorrichtung vorgesehen werden.
Als Verwendungen ist in Spezialfällen vorgesehen, dass das Adsorbens Aktivkohle, das Adsorptiv R290 und dass der Adsorber am oder im Gehäuse einer Wärmepumpe angeordnet ist. Die Vorrichtung und das Verfahren sind jedoch auch vielfältig in anderer Weise verwendbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von 2 Prinzipskizzen näher erläutert. Hierbei zeigen:

1: eine Anordnung mit Unterdruckkammer, Adsorber, Vakuumpumpe und Dampf/Gas-Anschlüssen
2: einen Schnitt durch eine Ausführung von Unterdruckkammer, Adsorber und Montagehilfe

1 zeigt eine Unterdruckkammer 1, einen Adsorber 2, der über einen Einlass 3 für Gas aus einer Kontaminationsquelle verfügt. Während der Beladung durch Kontamination ist dieser Einlass 3 offen. Dann strömt das kontaminierte Gas im Adsorber 2 durch den Korb 4 in die Schüttung 5, die das Adsorbens bzw. im beladenen Zustand das Adsorbat bildet. In dieser Schüttung 5 können mehrere verschiedenen Schüttungen unterschiedlicher Adsorbenzien einschließlich Schutzschichten angeordnet sein. Zum Auslass 6 hin wird die Schüttung 5 durch ein Haltegitter 7 begrenzt. Im Regelfall verlässt das von Kontaminationen befreite Gas den Adsorber 2 über den Auslass 6, der stets offen ist. Derartige Adsorbertechnologie ist üblicher Stand der Technik.
Zum Einführen des Adsorbers 2 in die Unterdruckkammer 1 wird der Deckel 8 der Unterdruckkammer 1 geöffnet und der Adsorber 2 wird hineingeführt. Dann wird der Deckel 8 wieder verschlossen. Optional sind in der Unterdruckkammer 1 auch Heizelemente 9 vorgesehen, um den Adsorber 2 bei Bedarf aufzuheizen.
Nachfolgend wird das Ventil 10 geöffnet und die Vakuumpumpe 11 gestartet. Das desorbierte Gas strömt durch den Staubabscheider 12 und den Kühler 13, der am Anfang nicht in Betrieb ist, zur Vakuumpumpe und danach in den Auffangbehälter 14. Der Auffangbehälter 14 kann beispielsweise eine Kühlfalle sein, die zwar das Adsorptiv verflüssigt oder gefriert, inerte Luftbestandteile aber als Abluft 15 durchlässt.
Ergibt das Wiegen der Unterdruckkammer, dass die Desorption praktisch vollständig ist und der Adsorber transportiert werden kann, kann der weitere Vorgang abgebrochen werden, der Adsorber 2 wird der Unterdruckkammer entnommen und in ein Transportbehältnis gegeben, in der Regel ist das ein Vakuumbeutel.
Ergibt das Wiegen jedoch, dass die Desorption fortzusetzen ist, weil noch inakzeptabel große Reste an Adsorptiv auf dem Adsorbat verblieben sind, wird das Ventil 10 geschlossen und es wird entweder Dampf 16 durch Öffnen des Ventils 17 eingeleitet oder erwärmte Luft 18 durch das Ventil 19, wobei die Luft vom Lufterhitzer 20 erwärmt wurde. Die Einleitung von Dampf ist zu bevorzugen, wenn mit einem zündfähigen Gemisch zu rechnen wäre. Ansonsten ist erwärmte Luft vorzuziehen. Eine weitere Erwärmung erfolgt durch die Heizelemente 9, da die eingebrachte Wärmekapazität durch Luft oder Dampf nicht immer ausreichend ist, um eine für eine Desorption erforderliche Erwärmung zu erreichen.
Danach werden die Ventile 17 und 19 wieder geschlossen und es wird wieder Vakuum nach Öffnung des Ventils 10 angelegt. Der Kühler 13 mit Kondensator kühlt dabei das abgezogene Gemisch auf eine Temperatur, die für die Vakuumpumpe und den Auffangbehälter geeignet ist. Sobald auf diese Weise restliches Adsorptiv vom Adsorbat entfernt ist, muss der Adsorber auf eine Temperatur abgekühlt werden, die für einen Transport geeignet ist. Dazu werden die Ventile 10 und 19 geöffnet und es wird durch die Vakuumpumpe 11 Luft durch den Adsorber 2 gefördert. Anstelle durch die Vakuumpumpe 11 kann auch eine andere Ventilation erfolgen, indem das Abblasventil 21 geöffnet wird und die warme Abluft 22 abgeleitet wird. Nach dem Abkühlvorgang kann der Adsorber 2 aus der Unterdruckkammer 1 entnommen und in ein Transportbehältnis gegeben werden.
2 zeigt vereinfacht eine Ausführung mit einer Montagehilfe, die aus einer Einschubhülse 23, einer diese Einschubhülse nach außen verschließende Klappe 24, die nur nach innen hin geöffnet werden kann, und einem Öffnungsdorn, der wahlweise im Inneren der Unterdruckkammer oder an der Klappe befestigt ist. Die Einschubhülse kann dabei sehr einfach gestaltet werden, indem sie einfach in die Adsorberöffnung gesteckt wird und reibschlüssig hält. Dann kann kein Gas aus dem Adsorber ausströmen, während er zur Unterdruckkammer gebracht wird. Die gleiche Montagehilfe befindet sich auch auf der Gegenseite. Wenn der Adsorber 2 in die Unterdruckkammer 1 hineingeschoben und der Deckel 8 geschlossen wird, öffnet der Öffnungsdorn 25 die Klappe 24 und der Gasweg vom Adsorber 1 ist offen.
Bezugszeichenliste

1: Unterdruckkammer
2: Adsorber
3: Einlass
4: Korb
5: Schüttung
6: Auslass
7: Haltegitter
8: Deckel
9: Heizelemente
10: Ventil
11: Vakuumpumpe
12: Staubabscheider
13: Kühler (mit Kondensatabscheider)
14: Auffangbehälter
15: Abluft
16: Dampf
17: Ventil
18: erwärmte Luft
19: Ventil
20: Lufterhitzer
21: Abblasventil
22: Abluft
23: Einschubhülse
24: Klappe
25: Öffnungsdorn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3160639 B1 [0002]
EP 3486582 A1 [0006]
EP 3772369 A1 [0006]
EP 3693683 A1 [0006]
EP 3771905 A1 [0006]
WO 2015032905 A1 [0009]
DE 102011116863 A1 [0010]
DE 19525064 C1 [0011]
DE 202008004686 U1 [0014]
DE 102008017487 B4 [0014]
EP 521239 B1 [0014]
DE 1719584 [0015]
EP 383010 A2 [0016]

Claims

Verfahren zur Herstellung der Transportfähigkeit eines Adsorbers (2) für gasförmige Stoffe, der ein kontaminiertes Adsorptionsmittel enthält, der Adsorber aufweisend einen Gaseinlass (3) und einen Gasauslass (6), eine durchströmbare Adsorbensschüttung (5), sowohl am Gaseinlass (3) als auch am Gasauslass (6) gasdurchlässige Rückhalteeinrichtungen (4, 7) für Adsorbensmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass - der Adsorber (2) mit dem kontaminierten Adsorptionsmittel in eine geöffnete Unterdruckkammer (1) verbracht wird, und die Unterdruckkammer (1) druckdicht verschlossen wird, - in der Unterdruckkammer (1) ein Vakuum mittels einer Vakuumpumpe (11) so lange angelegt wird, bis kein Gas mehr abgesaugt werden kann, - das dabei abgesaugte Gas-Luftgemisch aufgefangen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Unterdruckkammer (1) danach wieder unter Umgebungsdruck gesetzt und nach Öffnung der Adsorber (2) entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Adsorber (2) nach seiner Entnahme aus der Unterdruckkammer (1) in einen Vakuum-Transportbeutel gegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Unterdruckkammer (1) zusammen mit dem Adsorber (2) als Vakuumbeutel unter Vakuum verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das abgesaugte Gas-Luftgemisch zuerst entstaubt wird, bevor es aufgefangen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vakuum von unter 17 mbar Absolutdruck angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vakuum von unter 5 mbar Absolutdruck angelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckkammer (1) beheizt (9) wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckkammer (1) nach dem Schließen und vor dem Öffnen gewogen wird und aus der Gewichtsdifferenz auf das desorbierte Adsorptiv geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Adsorber einem Gehäuse einer Kältemaschine oder Wärmepumpe entnommen wird, wobei eine Montagehilfe verwendet wird, die das Austreten von Dämpfen aus dem Adsorber (2) verhindert und die Montagehilfe mit der Unterdruckkammer (1) beim Einführen des Adsorbers (2) in die Unterdruckkammer (1) so verbunden wird, dass das Austreten von Dämpfen aus dem Adsorber (2) ermöglicht wird, sobald die Unterdruckkammer (1) verschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckkammer (1) nach dem Beenden des Vakuums mit Dampf (16) oder mit Warmluft (18) gefüllt wird und danach ein weiteres Mal Vakuum angelegt wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens entsprechend einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch - eine Unterdruckkammer (1) mit einer verschließbaren Öffnung (8) für einen Adsorber (2), und - einen absperrbaren Anschluss (10) der Unterdruckkammer (1), an dem eine Vakuumpumpe (11) angeschlossen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Staubabscheider (12) der Vakuumpumpe vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckkammer (1) mit Heizelementen (9) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckkammer (1) mit einer Aufnahme für eine Montagehilfe ausgestattet ist, wobei die Montagehilfe den Austritt von Dämpfen außerhalb der Unterdruckkammer (1) unterbindet und die Aufnahme der Montagehilfe so ausgeprägt ist, dass sie die Montagehilfe beim Einschieben des Adsorbers (2) und beim Schließen des Verschlusses (8) der Unterdruckkammer (1) öffnet.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfe zur Innenseite des Adsorbers hin öffnende Verschlussklappen (24) am Gaseinlass (3) und am Gasauslass (6) des Adsorbers (2) aufweist und die Unterdruckkammer (1) sowie deren Verschluss (8) jeweils einen Dorn (25) aufweist, der die Verschlussklappen (24) der Montagehilfe beim Schließen des Unterdruckkammer-Verschlusses (8) aufstößt und während der Vakuumanwendung offenhält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckkammer einen Dampfanschluss (17) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckkammer einen Warmgasanschluss (19) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass von der Vakuumpumpe (11) ein Anschluss zu einer Auffangvorrichtung (14) für Adsorptiv geführt ist.
Verwendung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorbens Aktivkohle und das Adsorptiv R290 ist.
Verwendung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Adsorber (1) am oder im Gehäuse einer Wärmepumpe angeordnet ist.