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Verfahren zum Reinigen von Lösungsmittelabfällen
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von
Lösungsmittelabfällen.
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Die Lösungsmittelabfälle bilden gegenwärtig ein ziemliches Umweltschutzproblem.
Allein in Finnland fallen gegenwärtig pro Jahr mehr als 20 000 t Lösungsmittelabfälle
an, wobei die Anstrichmittelabfälle mitgerechnet sind.
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Die besagte Lösungsmittelmenge stellt auch wirtschaftlich gesehen
einen beachtlichen Faktor dar, handelt es sich dabei doch um teure petrochemische
Erzeugnisse. Hochgradig veredelte Produkte, wie z.B.
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polare und aromatische Lösungsmittel, zu verbrennen, wäre glatte wirtsch;lftliche
Vergeudung.
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Lösungsmittelabfälle lassen sich durch Destillation von darin enthaltenen
lteststoffen und Wasser reinigen. Soll mit dem Reinigen eine Fraktionierung der
Lösungsmittel verbunden werden, so gestaltet sich das Destillationsverfahren in
der Praxis zu kostspielig und ist teilweise überhaupt nicht durchführbar.
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Bei Anwendung des Destillationsverfahrens verursachen auch die in
den Lösungsmittelabfällen enthaltenen Feststoffe durch Verschmutzen der Wärmeaustauschflächen
grosse Schwierigkeiten. Mit Erreichten eines Feststoffgehalts von etwa 20 4 wird
die Destillation unmöglich.
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Die in diesem Abfall enthaltenen Lösungsmittel können also nicht zurückgewonnen
werden. Zum Abscheiden von Feststoffen stellen verschiedene Verfahren zur Allswalll,
ii.a. rBOS I 924 831 und tJS-Patent
2 552 351 sowie die niederländische
Patentanmeldung 6716214, die auf die Behandlung des Lösungsmittelabfalls mit schwacher
NaOlI-Lösung und danach erfolgende Destillation basieren. Hierbei wird jedoch der
Esterbestandteil des Lösungsmittels hydrolyziert. Ausserdem ist die Ausbeute bei
diesen Verfahren schlechter als im vorliegenden erfindungsgemässen Prozess.
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Nun hat man iiberraschend die Feststellung yemacht, dass durch Behandlung
des Lösungsmittelabfalles mit einer starken, wenigstens 100 g/l Alkalimetall- oder
Erdalkalimetallhydroxid enthaltenden Wasserlösuny oder -suspension, der in den Lösungsmittelabfällen
enthaltenen llarzrückstand verseift und in eine unlösliche Form gebracht werden
kann. Aus der Wasserstufe kann der organische Stoff durch Filtration entfernt und
die Wasserstufe in den Kreislauf zurückgeleitet werden.
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Falls die Lösungsmittelabfälle Komponenten enthalten, die bei Einwirkung
von wässrigen Lauge zerfallen, wie z.B. Ester, werden diese gemäss der Erfindung
vor der Extraktionsbehandlung entfernt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens
-serden~die~polaren Losungsmittel, wie Alkohole, Ester und Ketone, aus dem Lösungsmittelabfall
vor der Alkaliextraktion durch Extraktion mit Wasser entfernt; die vorgenannten
polaren Verbindungen lösen sich in Wasser. Erfolgt diese Extraktion bei erhöhter
Temperatur, bei wenigstens 50°C und höchstens 100°C, so wird das bei der niedrigsten
Temperatur siedende Komponent oder azeotrope Gemisch gleichzeitig aus der Lösung
abdestilliert. Die die restlichen polaren Verbindungen enthaltende Wasserphase kann
sodann von der organischen Phase getrennt werden, wonach die wässrige Phase z.B.
durch Destillation oder Zugabe eines Salzes von den in ihr enthaltenen polaren Verbindungen
befreit. Der aussalzende Stoff kann aus dem Kreislauf z.B. durch Ionenaustauscher
entfernt werden. Da es um kleine Salzmengen handelt, kann Ionenaustausch zu diesem
Zweck verwendet werden.
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Beim Wunsch können die in den Lösungsmitteln enthaltenen aromatischen
Kohlenwasserstoffe nach der Entfernung des Feststoffes nach bekannten Extraktionsverfahren
aus dem restlichen Gemisch aus aromatischen und
aliphatischen Kohlenwasserstoffc
extrahiert werden. Der verbleibende Teil, der neben den aliphatischen Kohlenwasserstoffe
höchstens 10 % Aromaten enthält, kann als solcher zur herstellung von Anstrichmitteln
auf Lösungsmittelbasis verwendet werden.
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Das Fraktionierungsverfahren bietet den Vorteil, dass die so abgetrennten
Komponenten zur herstellung solcher Anstriche, Lacke usw.
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verwendet werden können, in denen die Lösungsmittelbasis eine gewisse
Zusammensetzung haben muss.
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Die folgenden Beispiele vermitteln ein detaillierteres Bild von dem
erfindungsgemässen Prozess.
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Beispiel 1 Es wurde 1 Liter Waschlösungsmittel folgender Zusammensetzung
genommen: Aliphatisches Lackbensin 60 % Aromatisches " 27 % Abfälle 13 % Zu dem
Vorigen wurde 1 Liter Lösung zugesetzt, deren Zusammensetzung 200 g NaOH + 100 g
NaCl/l Liter H2O war und dieses wurde 15 Minuten umgerührt.
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Man ziels das Erzeugnis 30 Minuten aufklaren. Die obere klare organische
Phase wurde dekantiert und davon gab es 850 ml. Die Wasserphase, die den entstandenen
Schlamm enthielt, wurde geschleudert und die Phasen wurden von einander getrennt.
Das Volumen der Wasserphase betrug 920 ml und deren NaOil-Gehalt 195 g/Liter. Der
Verdampfungsrückstand der organischen Phase (1 h 1900C)'vJar 1,2 t.
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Beispiel 2 Es wurde 1 Liter Waschlösungsmittel folgender Zusammensetzung
genommen: Petroleum 30 % Äthylazetat 20 % Toluol 20 % Äthanol 10 z Xylol 5 % Abfälle
15 % Es wurde 1 Liter Lösung gemacht, die 100 g CaCl2/l Liter H2O enthielt. Zu dieser
wurde 100 g Ca(OII)2 und 100 g CaO zugefügt. Der erhaltene Schlamm wurde zu der
organischen Phase hinzugefügt und dieses wurde 2 Stunden umgerührt. Die so erhaltene
Lösung wurde filtriert und das Filtrat wurde aufklaren lassen. Der Feststoffgehalt
der organischen Phase war 30 % abgenommen.
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Beispiel 3 Es wurde Lösungsmittelabfall folgender Zusammensetzung
behandelt: Polare Lösungsmittel, Äthylazctat und Äthanol 15 % Aromatische Lösungsmittel,
Toluol und Xylol 31 % Lackbenzin 36% Feststoffe (Pigmente, diverse Bindemittel)
18 % Der Lösungsmittelabfall wurde fünf Minuten lang mit l Liter Wasser vermischt,
danach wurden die Phasen voneinander getrennt. Das Volumcn der organischen Phase
betrugt 910 lili, das der wässrigen Phase 1090 ml.
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Die Wasserphase wurde destilliert; das Ergebnis waren 98 ml Lösungsmittel,
das zu 92 % aus einem Äthylazetat-Äthanol-Gemisch und zu 8 % aus Wasser und Spuren
andercr Lösungsmittel bestand.
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Beispiel 4 500 ml der im Beispiel 1 erhaltenen, die aromatische und
aliphatische Komponente sowie den Feststoff enthaltenden Fraktion wurden folgendermassen
behandelt: Es wurden 500 ml wässrige Lauge - 100 g NaOH/l H2O - zugesetzt.
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Die Lösung wurde durch Einblasen von Luft über einen Sinter unter
ständigem kräftigen Rühren belüftet; dieser Vorgang dauerte eine Stunde. Nach dem
Absetzen wurden die organische Phase und die Wasserphase durch Dkenatieren voneinander
getrennt, und die klare wässrige Lauge wurde für eine neue Behandlung aufgespart.
Der Feststoffgehalt der organischen Phase war um 87 % zurückgegangen.
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Beispiel 5 Es wurde 1 Liter Waschlösungsmittel folgender Zusammensetzung
behandelt: Petroleum 30 % Äthylazetat 20 % Toluol 20 20 % Äthanol 10 10 % Xylol
5 % Verunreinigungen 15 % Nach Zusatz von 50 ml Wasser wurde bei 71 0C destilliert
bis 250 g Destillat vorlagen, das zu 80 aus Äthylazetat, zu 9 % aus Äthanol, zu
10 % aus Wasser und zu 1 " aus anderen Lösungsmitteln bestand.
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Den ')estillationsrückstand liess man absetzen, und die Wasserphase
wurde einer zweiten Destillation zugeführt, die 30 g wässrige Athanollösung ergab.
Der wässrige Rückstand wurde mit dem Destillat der ersten Stufe in Berührung gebracht,
und die Phasen wurden getrennt; die organische Phase hatte einen Äthylazetatgchalt
von 95 V.
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Beispiel 6 Es wurde ein kontinuierlicher Versuchsprozess gemäss dem
beigefügten Fliessbild durchgeführt. Verwendet wurde dazu Lösungsmittel folgender
Zusammensetzung: Petroleum 30% Äthylazetat 20 % Äthylalkohol 10 o Toluol 20 % Verunreinigungen
20 % Das Gemisch hatte eine Dichte von 0,84 kg/l.
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Der Lösungsmittelabfall wurde durch einen Vorwämer 1 geschickt, in
welchem eine Aufheizung auf 710C erfolgte. Die Einspeisegschwindigkeit betrug 10
Aus dem Vorwärmer wurde das Gemisch in eine thermostatgesteuerte Destillations-Extraktions-Kolonne
2 geleitet, die mit einem elektrischen 3-kW-Widerstand geheizt wurde. Der Umlaufwasserstrom
(1,03 l/h) wurde dem Eintrag zugeschlagen. Am oberen Ende der Kolonne fielen bei
70,20C als Destillat 2,27 l/h Azeotrop an.
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Letzteres bestand zu 82,6 % aus Äthylazetat, zu 8,4 % aus Äthanol
und zu 9 r,; aus Wasser. Dieser Strom wurde gekühlt 3 und mit dem Umlaufwasserstrom
vereint. Die so erhaltene Lösung wurde in die Absetzvorrichtung 4 geleitet, und
die organische Phase, die zu 97 % aus Äthylazetat und zu 3 r; aus Wasser bestand,
wurde in einer Menge von 1,92 lih gewonnen (aufgefangen). Die Wasserphase wurde
erneut dem Kreislauf zugeführt. Der aus der Destillations-Extraktions-Kolonne 2
stammende Rückstand (53,4 l/h) wurde der Absetzvorrichtun, 5 zugeführt, in welcher
die Wasserphase abgeschieden und in die Destillationskolonne 6 gepumpt (1,7 l/h)
wurde. Das aus der Kolonne 6 stammende Destillat (O,') l/h) wurde gektihlt 7; es
bestand zu 95 % aus Äthanol und zu 5 c,(> aus Wasser. Dem Rückstand wurden 0,29
l/h Wasser zugesetzt, und das 80 erhaltene @emisch wurde in das bei der ersten Destillation
erhaltene Destillat geleitet. Aus der Absetzvorrichtung 5 wurden 6,7 l/h organische
Phase in den Belüftungs-Verseifungs-Reaktor 8 geleitet, der ein Fassungsvermögen
von 30 1 hatte.
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In den gleichen Reaktor 8 wurden unter ständigem Rühren 6,4 lih Natronlauge
( 00 g/l BaOH + 100 g/l NaCl) und 1 m3/h Luft geleitet.
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Das Gemisch wurde in die Absetzvorrichtung 9 geleitet, die ein Fassungsvermögen
von 30 1 hatte. Die organische Phase wurde abgeleitet (5,36 l/h), während die Wasserphase
filtriert 11 und nach einem NaOH-Zusatz von 130 g/h wieder dem Kreislauf zugeführt
wurde.