DE69108210T2

DE69108210T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle der Lösungsmitteldampf-Konzentration in einer Gasschleuse einer Vorrichtung.

Info

Publication number: DE69108210T2
Application number: DE69108210T
Authority: DE
Inventors: Stephan Walter Boppart; Marius Adelbert Maria Kumin
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2011-11-30
Also published as: BR9105567A; CA2058091A1; EP0492814B1; GB9027705D0; EP0492814A1; ATE119800T1; JPH04300622A; AU642063B2; DE69108210D1; KR920011574A; DK0492814T3; AU8987591A; ES2069224T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Konzentration von Lösungsmitteldämpfen in einer Gasschleuse einer Vorrichtung mit einer Behandlungskammer und mindestens einer Gasschleuse sowie dazu geeignete Vorrichtungen. Der Lösungsmitteldampfliegt mit Luft gemischt vor und wird bei der Behandlung von Gegenständen, ein einem Reinigungsvorgang, in der Behandlungskammer erhalten.
Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung, zum Beispiel zur Reinigung, von Gegenständen mit organischen Lösungsmitteln sind wohlbekannt. Sie werden zum Beispiel bei chemischem Reinigen von Textilien und dergleichen und bei der Entfettung von Metallen angewendet. Während des Trocknungsstadiums werden die organischen Lösungsmittel wiedergewonnen, um Verluste an Lösungsmitteln und damit verbundene Umweltverschmutzung zu vermeiden. Bei manchen Reinigungsprozessen werden die während der Trocknungsphase in der Behandlungskammer vorhandenen gasförmigen organischen Lösungsrnittel gekühlt und in einem Kondensator kondensiert. Bei dem Reinigungsprozess werden aber hauptsächlich Kohlenwasserstoffe und insbesondere chlorierte und/oder fluorierte Kohlenwasserstoffe als Lösungsmittel verwendet. Viele von diesen, zum Beispiel Trichlortrifluorethan, 1,1,1-Trichlorethan, Trichlormonofluormethan, Perchlorethylen, Trichlorethylen oder Methylenchlorid weisen einen niedrigen Siedepunkt auf und können durch Kondensation nicht hinreichend wiedergewonnen werden. Daher werden die nichtkondensierten organischen Lösungsmittel meist an Adsorbentien wie Aktivkohle adsorbiert. Zur Wiedergewinnung der organischen Lösungsrnittel bei der Reinigung von Gegenständen sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE-A-36 14 450 wird ein Verfahren zur Wiedergewinnung von flüchtigen Lösungsmitteln aus Reinigungsvorrichtungen vorgeschlagen, wobei die Abluft gekühlt, durch wenigstens zwei Adsorber durchgeleitet und dann an die Umgebung abgegeben wird. Im Kühler wird Wasserdampf kondensiert und von dem flüchtigen Lösungsmittel abgetrennt. Während die Abluft durch den ersten und zweiten Adsorber durchgeleitet wird, wird ein weiterer Adsorber regeneriert. Die Regenerierung des Adsorbers erfolgt mittels erwärmter Luft. Die das desorbierte Lösungsmittel enthaltende erwärmte Luft wird in einem zweiten Kühler abgekühlt, um das desorbierte Lösungsmittel wiederzugewinnen. Es besteht aber immer noch die Gefahr, daß Lösungsmittel an die Umgebung abgegeben wird, wenn der Adsorber erschöpft oder fast erschöpft ist.
Im amerikanischen Patent US-A-3 883 325 wird die Wiedergewinnung von Lösungsmitteldämpfen aus einem Luftstrom vorgeschlagen, der durch einen Luftkühler und dann durch eine Adsorbereinheit zurückgeführt wird, in der der Luftstrom nach Austritt aus dem Kühler und vor Eintritt in den Adsorber wieder erhitzt wird. Dabei wird vorgeschlagen, den Luftstrom zuerst durch den Kühler, am Adsorber vorbei, durchzuleiten und dann, nach Verringerung der Lösungsmittelkonzentration in der Luft, den Adsorber in den Kreislauf einzuschalten. Zur Adsorption der organischen Lösungsmittel wird Aktivkohle verwendet.
Die britische Patentschrift GB-A-996 578 betrifft eine Trockenreinigungsvorrichtung mit einer Reinigungstrommel, einem Kondensator und einem Lösungsmitteladsorber, der mit Aktivkohle gefüllt ist. Die deutsche Offenlegungsschrift DE-A-37 37 783 betrifft ebenfalls einen Trockenreiniger mit einer Reinigungstrommel, einem Kondensator und einem Aktivkohle enthaltenden Adsorber.
Nach der Lehre des amerikanischen Patents US-A-3 883 325, des britischen Patents GB-A-996 578 und der deutschen Offenlegungsschrift DE-A-37 37 783 wird Aktivkohle mit Dampf regeneriert, die Dampf-Lösungsmittel-Mischung kondensiert und Wasser von dem organischen Lösungsmittel abgetrennt. Dieser dabei notwendige Abtrennungsschritt ist nachteilig.
Demgemäß sind andere Verfahren und Mittel zur Regenerierung des Adsorbens, etwa Aktivkohle, vorgeschlagen worden.
Das amerikanische Patent US-A-4 583 985 betrifft die Wiedergewinnung organischer Lösungsmittel bei der chemischen Reinigung und Veredelung mit Lösungsmitteln. Bei dem darin gelehrten Verfahren werden die als Lösungsmitteldampf-Luft Mischung vorliegenden Lösungsmittel durch Abkühlen teilweise kondensiert. Dabei stellt man einen partiellen Sättigungsdruck des Lösungsmittels in der Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung von nicht über 0,25 ein. Die Lösungsmitteldämpfe werden mit Aktivkohle adsorbiert, während die lösungsmittelfreie Luft in die Umgebung abgeblasen wird. Die adsorbierten Lösungsmittel werden mit einer Lösungsmittel-Luft-Mischung derselben Konzentration wie bei dem Adsorptionsverfahren bei Temperaturen von 100ºC bis 150ºC desorbiert, wobei die Strömung durch die Aktivkohle in entgegengesetzter Richtung erfolgt wie beim Adsorptionsvorgang. Das desorbierte Lösungsmittel wird in einem Kondensator kondensiert. Dabei benötigt man aber einen Kondensator mit einer verhältnismässig grossen Wärmeaustauschoberfläche und einen Hochleistungsverdichter zusammen mit einem Verflüssiger, um diesen partiellen Sättigungsdruck zu erreichen. Überdies besteht trotz der Adsorption einer grossen Menge von Lösungsmitteldampf in der Aktivkohle immer noch die Gefahr, dass Lösungsmittel an die Umgebung abgegeben wird. Unerwünscht hohe Mengen an Lösungsmitteldampf können dann in die Umwelt gelangen, wenn das Adsorptionsvermögen der Aktivkohle fast oder ganz erschöpft ist.
Im deutschen Patent DE-C-36 09 587 (entsprechend dem amerikanischen Patent US-A-4 788 776) wird ein Trockenreiniger vorgeschlagen, der eine Reinigungstrommel und eine aus einem Kühler und einer Heizung, einem Adsorber und einem Lüfter zur Kreislaufsführung von Luft bestehende Wärmeaustauschereinheit enthält. Das Leitungssystem weist mehrere Umführungsleitungen auf, die die folgenden Verbindungen, in der Richtung der zirkulierenden Luft gesehen, erlauben: a) Reinigungstrommel - Wärmeaustauschereinheit - Reinigungstrommel, b) Reinigungstrommel - Adsorber - Reinigungstrommel, c) Adsorber - Wärmeaustauschereinheit - Adsorber. Bei dem offenbarten Reinigungsverfahren wird der Lösungsmitteldampf teilweise kondensiert, indem die Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung im Leitungssystem b) im Kreislauf geführt und das adsorbierte Lösungsmittel dann durch Zirkulation von Luft im Leitungssystem c) desorbiert wird, wobei die Luft in der Heizung erwärmt wird, die heisse Luft das Lösungsmittel im Adsorber bei einer hohen Temperatur desorbiert und das desorbierte Lösungsmittel im Kühler kondensiert wird. Jedoch benötigt man für die erforderlichen Umführungsleitungen viel Platz und wenigstens vier Drosselklappen.
Zur Vermeidung dieser Umführungsleitungen und Drosselklappen wird in der deutschen Offenlegungsschrift DE-A- 37 26 245 (entsprechend dem amerikanischen Patent US-A-4 850 119) vorgeschlagen, nach teilweiser Kondensation der aus der Reinigungstrommel stammenden Lösungsmitteldämpfe einen Teil des zirkulierenden Luftstroms zu entfernen und diesen Teil über einen Adsorber zu leiten. Es werden zwei voneinander abhängige Luftkreisläufe vorgeschlagen. Das Adsorbens im Adsorber wird mit heissem Gas regeneriert und das desorbierte Lösungsmittel in einem Kühler kondensiert. Leider sind Verfahren und Ausrüstung wie dort vorgeschlagen verhältnismässig aufwendig.
In dem europäischen Patent EP-A-0 157 090 (entsprechend dem amerikanischen Patent US-A-4 844 743) wird ein Reinigungsapparat mit einer Behandlungskammer, einem Trockenraum und einem Trocknungsgaskreislauf vorgeschlagen. Die gereinigten Gegenstände werden mit einem Trocknungsgas getrocknet. Im Trocknungsgaskreislauf sind, gesehen in der Richtung des zirkulierenden Trocknungsgases, ein Kühler, ein Adsorber und der Trockenraum angeordnet. Im Trocknungs- und Desorptionsstadium des Reinigungsvorgangs wird der Lösungsmitteldampf des Trocknungsgases teilweise im Kondensator kondensiert und das Trocknungsgas dann zur Desorption von Lösungsmitteldampf aus dem Adsorber über den erwärmten Adsorber geleitet. Der desorbierte Lösungsmitteldampf wird im Kondensator kondensiert. Das Trocknungsgas wird gereinigt, indem man es über einen gekühlten Adsorber leitet. Jedoch ist die vollständige Kondensation der Lösungsmitteldärnpfe energieaufwendig.
Angesichts der Mängel der bekannten Verfahren zur Wiedergewinnung von Lösungsmitteldämpfen, sowie der bekannten Vorrichtungen zur Behandlung von Gegenständen besteht ein Bedürfnis nach einer einfachen Lösung für die mit den Lösungsmitteldämpfen bei der Behandlung von Gegenständen, etwa bei Reinigungsvorgängen, verbundenen Schwierigkeiten. Insbesondere besteht ein Bedürfnis danach, die Berührung der Lösungsmitteldämpfe mit Wasserdampf während ihrer Desorption zu vermeiden. Weiter besteht ein Bedürfnis nach einer sehr einfachen Vorrichtung zur Behandlung von Gegenständen, die während ihres Betriebs die Umweltbelastung mit Lösungsmitteldämpfen so niedrig wie möglich hält.
Demgemäss besteht die vorliegende Erfindung zum einen in einem Verfahren zur Steuerung der Konzentration von Lösungsmitteldämpfen in einer Gasschleuse einer Vorrichtung mit einer Behandlungskammer und mindestens einer Gasschleuse, wobei der Lösungsmitteldampf mit Luft gemischt vorliegt und bei der Behandlung von Gegenständen in der Behandlungskammer erhalten wird. Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
a) Absperren der Gasschleuse von der Behandlungskammer, Durchleiten der gasförmigen Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung aus der Gasschleuse durch mindestens einen Adsorber, enthaltend ein Adsorbens für das organische Lösungsmittel, und Zurückführen des aus dem Adsorber austretenden Gasstromes zur Gasschleuse;
b) nach Vollendung der Adsorption Entfernen der behandelten Gegenstände aus der Gasschleuse und/oder Beladen der Gasschleuse mit zu behandelnden Gegenständen; und
c) Erwärmen des Adsorbens und Durchleiten eines Gasstromes aus der Behandlungskammer oder aus der Gasschleuse durch den zumindest einen das Adsorbens enthaltenden Adsorber und Zurückführen des aus dem Adsorber austretenden Gasstromes unmittelbar zur Behandlungskammer oder zur Gasschleuse.
Zum anderen besteht die vorliegende Erfindung in einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Die Vorrichtung enthält eine Behandlungskammer, mindestens eine Gasschleuse, mindestens einen Adsorber, ein Leitungssystem, mindestens ein Gebläse und ein Steuersystem, das die Steuerung der Gaszirkulation im Leitungssystem gestattet, wobei das Leitungssystem a) die Gasschleuse(n) und den oder die Adsorber verbindet, und gegebenenfalls b) die Behandlungskammer und den oder die Adsorber, und das oder die Gebläse und das Steuersystem einen oder zwei Wege der Gaszirkulation gestatten, wobei die Wege
i) Gasschleuse - Adsorber - Gasschleuse; oder, gegebenenfalls,
ii) Behandlungskammer - Adsorber - Behandlungskammer sind.
Manchmal ist es bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens nützlich, den Lösungsmitteldampf vor dessen Durchleitung durch den Adsorber während des Adsorptionsschritts a) teilweise zu kondensieren. In solchen Fällen empfiehlt es sich, die Vorrichtung zur Durchführung des erf indungsgemässen Verfahrens mit einem Kondensator auszurüsten.
Demgemäss besteht die vorliegende Erfindung weiter in einer Vorrichtung enthaltend eine Behandlungskammer, mindestens eine Gasschleuse, mindestens einen Adsorber, mindestens einen Kondensator, ein Leitungssystem, mindestens ein Gebläse und ein Steuersystem, das die Steuerung der Gaszirkulation im Leitungssystem gestattet,
wobei
der oder die Kondensator(en) und der oder die Adsorber parallel angeordnet sind,
das Leitungssystem a) die Gasschleuse(n) und den oder die Kondensator(en), b) die Gasschleuse(n) und den oder die Adsorber verbindet und, gegebenenfalls, c) die Behandlungskammer und den oder die Adsorber verbindet, und
das oder die Gebläse und das Steuersystem zwei oder drei Wege der Gaszirkulation zulassen, wobei die Wege
i) Gasschleuse - Kondensator - Gasschleuse; oder
ii) Gasschleuse - Adsorber - Gasschleuse; oder, gegebenenfalls,
iii) Behandlungskammer - Adsorber - Behandlungskammer sind.
Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer noch weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer noch weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich bei jeglichem Verfahren zur Behandlung von Gegenständen in einer geschlossenen Vorrichtung. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemässe Verfahren zur Reinigung von Gegenständen wie Textilien, Pelzen oder Leder, elektronischen Teilen oder Metallen. Es eignet sich insbesondere zur Reinigung von Metallen oder elektronischen Teilen, beispielsweise zur Entfettung von metallischen Oberflächen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders brauchbar, wenn es sich bei den Lösungsmitteln um Kohlenwasserstoffe, typischerweise mit vier oder mehr Kohlenstoffatomen, oder um eine Mischung derartiger Kohlenwasserstoffe wie etwa Benzin oder teilweise oder vollständig halogenierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere chlorierte und/oder fluorierte gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit einem bis drei Kohlenstoffatomen wie Methylenchlorid, 1,1,1-Trichlorethan, Tetrachlorkohlenstoff, 1,1,2,2-Tetrachlorethan, Perchlorethylen, Trichlorethylen, Trichlormonofluormethan oder Trichlortrifluorethan handelt. Auch kann das Lösungsmittel eine Mischung von Kohlenwasserstoffen und teilweise oder vollständig halogenierten Kohlenwasserstoffen sein.
Erfindungsgemäss werden die Gegenstände in einer Vorrichtung mit einer Behandlungskammer und mindestens einer Gasschleuse behandelt.
Unter "Behandlungskammer" ist jedes Gehäuse zu verstehen, in dem die Behandlung von Gegenständen, etwa ein Reinigungsvorgang, erfolgen kann. Derartige Behandlungskammern sind der Fachwelt bekannt.
Unter "Gasschleuse" ist jeder Behälter, wie etwa eine Kammer, ein Kessel, eine Vorratseinrichtung usw. zu verstehen; die mit zwei Öffnungs- und Schliessmitteln wie Türen usw. versehen ist, die im geschlossenen Zustand im wesentlichen gasdicht sind. Die Gasschleuse ist mit einem ersten oder inneren Öffnungs- und Schliessmittel wie einer im wesentlichen gasdichten Tür versehen, das zwischen der Behandlungskammer und der Gasschleuse angeordnet ist. Die Gasschleuse ist ausserdem mit einem zweiten oder äusseren Öffnungs- und Schliessmittel wie einer im wesentlichten gasdichten Tür versehen, das als Trennmittel zwischen der Gasschleuse und der Umgebung ausserhalb der erfindungsgemässen Vorrichtung dient. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemässen Vorrichtungen eine Gasschleuse, sie können aber auch mit zwei oder mehr Gasschleusen ausgestattet sein. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die mit nur einer Gasschleuse versehen ist.
Die Gegenstände werden in der Behandlungskammer behandelt. Die Behandlungskammer enthält üblicherweise einen oder mehrere Behälter, wie etwa eine oder mehrere Wannen, mit dem flüssigen organischen Lösungsmittel. Die Gegenstände können unmittelbar in das Lösungsmittel eingebracht werden oder in flüssigkeitsdurch-lässige Behälter wie Körbe gelegt werden, die während der Behandlung der Gegenstände in das Lösungsmittel eingetaucht werden. Während der Behandlung der Gegenstände kann das zwischen der Gasschleuse und der Behandlungskammer angeordnete erste Öffnungs- und Schliessmittel der Gasschleuse geschlossen oder offen sein. Das zweite Öffnungs- und Schliessmittel der Gasschleuse ist während der Behandlung der Gegenstände üblicherweise geschlossen. Ist das erste Öffnungs- und Schliessmittel offen, so muss das zweite Öffnungs- und Schliessmittel geschlossen sein. Nach der Behandlung nimmt man die Gegenstande aus dem organischen Lösungsmittel.
Nach der Behandlung der Gegenstände in der Behandlungskammer werden sie über das erste Öffnungs- und Schliessmittel der Gasschleuse in die Gasschleuse eingebracht; das erste, zwischen der Gasschleuse und der Behandlungskammer angeordnete Öffnungs- und Schliessmittel der Gasschleuse wird dann geschlossen, um die Gasschleuse von der Behandlungskammer abzusperren. Die Gasschleuse enthält eine gasförmige Dampf-Luft- Mischung, die von nicht vollständig trockenen Gegenständen und/oder von jenem Gasaustausch zwischen der Behandlungskammer und der Gasschleuse stammt, der erfolgt, wenn das erste, zwischen der Gasschleuse und der Behandlungskammer angeordnete Öffnungs- und Schliessmittel offen ist.
Gemäss Schritt a) des erfindungsgemässen Verfahrens wird gasförmige Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung aus der Gasschleuse durch wenigstens einen Adsorber geleitet. Der Adsorptionsschritt a) wird weiter unten näher beschrieben.
Nach Vollendung der Adsorption werden die behandelten Gegenstände aus der Gasschleuse entfernt und/oder die Gasschleuse wird mit zu behandelnden Gegenständen beladen. Die Entladung und/oder Beladung der Gasschleuse erfolgt typischerweise über das geöffnete zweite Öffnungs- und Schliessmittel der Gasschleuse, das für eine im wesentlichen gasdichte Trennung zwischen der Gasschleuse und der Umgebung ausserhalb der erfindungsgemässen Vorrichtung sorgt. Bei Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens sollte das zweite Öffnungs- und Schliessmittel geschlossen sein, wenn das erste Öffnungs- und Schliessmittel zwischen der Gasschleuse und der Behandlungskammer offen ist, und umgekehrt. Um die Umweltbelastung mit Lösungsmitteldampf so klein wie möglich zu halten, ist es wesentlich, dass nicht beide Öffnungs- und Schliessmittel der Gasschleuse gleichzeitig offen sind, wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung Lösungsmitteldampf enthält.
Es hat grosse Vorteile, dass das erfindungsgemässe Verfahren in einer Vorrichtung durchgeführt wird, die nicht nur eine Behandlungskammer, sondern auch eine Luftschleuse enthält. Die Grösse der Behandlungskammer kann so gewählt werden, dass eine rationelle Behandlung der Gegenstände, ja sogar einer grossen Anzahl von Gegenständen gleichzeitig, möglich wird. Die Gasschleuse dient üblicherweise nur als Aus- und Eintrageeinrichtung für die bereits behandelten oder zu behandelnden Gegenstände. Die Abmessungen der Gasschleuse wählt man so klein wie möglich, aber hinreichend gross zur zeitweiligen Lagerung der Gegenstände. Typischerweise ist die Gasschleuse erheblich kleiner, zum Beispiel 5 bis 30mal kleiner, vorzugsweise 8 bis 25mal kleiner, als die Behandlungskammer. Da die behandelten Gegenstände in die Gasschleuse eingebracht werden und die Behandlungskammer mittels des ersten Öffnungs- und Schliessmittels der Gasschleuse geschlossen wird, muss nur ein verhältnismässig kleines Gasvolumen in der Gasschleuse gereinigt werden, bevor das zweite Öffnungs- und Schliessmittel zu Entlade- und/oder Ladezwecken geöffnet wird. Ein Gasaustausch findet nur zwischen der Gasschleuse und der Umgebung statt, nicht aber zwischen der Behandlungskammer und der Umgebung. Würden die behandelten Gegenstände unmittelbar aus der Behandlungskammer entfernt, so müsste das gesamte Gasvolumen der Behandlungskammer gereinigt werden, um eine zu hohe Umweltbelastung bei Öffnung der Behandlungskammer zu Entlade- und/oder Ladezwecken zu vermeiden. Überdies ist die Entfernung des Lösungsmitteldampfes in der Behandlungskammer unmöglich, wenn die Behandlungskammer offene, mit flüssigem Lösungsmittel gefüllte Behälter enthält.
Vor Durchführung des Adsorptionsschritts a) nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann eine Trocknung der behandelten Gegenstände und eine teilweise Kondensation des Lösungsmitteldampfs erfolgen, damit das Adsorbens nicht mit sehr hohen Mengen Lösungsmittel beladen wird. Ist teilweise Kondensation erwünscht, so wird die erfindungsgemässe Vorrichtung mit einem Kondensator versehen, zum Beispiel wie in Figur 2 weiter unten dargestellt. Geeignete Temperaturen hängen von der Art des organischen Lösungsmittels und von dem verfügbaren Kondensator ab. Zur teilweisen Kondensation von halogenierten Kohlenwasserstoffen liegt die Temperatur üblicherweise unter 5ºC, bevorzugt unter -10ºC und besonders bevorzugt unter -20ºC. Der Lösungsmitteldampf wird zum Beispiel durch Überführung der Lösungsmitteldampf-Luft- Mischung aus der Gasschleuse in einen Kondensator und Zurückführen des austretenden Gasstroms vom Kondensator zur Gasschleuse kondensiert. Zur Kreislaufführung der Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung von der Gasschleuse zum Kondensator und zurück vom Kondensator zur Gasschleuse ist eine Pumpe oder ein Gebläse hilfreich. Ist zusätzliche Trocknung der Gegenstände erwünscht, so empfiehlt sich eine Erwärmung der L6sungsmitteldampf-Luft-Mischung, nachdem diese den Kondensator passiert hat, so dass eine warme Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung mit den Gegenständen in der Gasschleuse in Berührung kommt. Die Lösungsmitteldampf-Luft- Mischung kann den Kondensator und die Gasschleuse mehrere Male durchlaufen.
Bei Schritt a) des erfindungsgemässen Verfahrens wird gasförmige Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung aus der Gasschleuse durch einen Adsorber geleitet, der ein Adsorbens für das organische Lösungsmittel enthält. Nachdem die Lösungsmitteldampf- Luft-Mischung den Adsorber durchlaufen hat, wird der austretende Gasstrom vom Adsorber zur Gasschleuse zurückgeführt. Die Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung wird mittels einer Pumpe oder eines Gebläses im Kreislauf geführt. Wird die Lösungsmitteldampf- Luft-Mischung vor dem Adsorptionsschritt a) teilweise kondensiert, so kann die Pumpe oder das Gebläse, die bzw. das bei dem Adsorptionsschritt a) eingesetzt wird, jener bzw. jenem zur Kreislaufsführung der Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung zwischen der Gasschleuse und dem Kondensator gleichen oder sich davon unterscheiden. Die Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung kann mehrmals durch den Adsorber geleitet und zur Gasschleuse zurückgeführt werden, bis die Konzentration des Lösungsmitteldampfs hinreichend niedrig oder das Adsorbens verbraucht ist. Ist das Adsorbens verbraucht, bevor die Konzentration des Lösungsmitteldampfs in der Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung niedrig genug ist, so kann Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung durch einen oder mehrere weitere Adsorber durchgeleitet werden, die parallel zueinander angeordnet sind. Geeignete Adsorbertypen sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist bei einem geeigneten Adsorbertyp das Adsorbens in mehreren einzelnen Teilmengen angeordnet, um die Kapazität des Adsorbens optimal auszunutzen. Die Adsorber können verhältnismässig kurze Schüttungen enthalten, die beispielsweise kürzer sind als breit, bezogen auf die Richtung, in der die Adsorption erfolgt. Nach einem bevorzugten Adsorptionsverfahren wird der das Adsorbens für organische Lösungsmittel enthaltende Adsorber in eine Richtung bewegt, die im wesentlichen quer zum Gasstrom durch den Adsorber während des Adsorptionsschritts liegt. Ein derartiger Adsorber ist in Figur 2 dargestellt und nutzt die Kapazität des Absorbens optimal.
Die Adsorption des organischen Dampfs erfolgt zweckmässlgerweise bei etwa Normaldruck. Die Adsorptionstemperatur liegt vorzugsweise unter 50ºC, besonders bevorzugt unter 30ºC. Die Adsorptionstemperatur liegt üblicherweise über -30ºC, wobei eine Temperatur von -20ºC bis 20ºC vorgezogen wird. Es kann von Vorteil sein, die Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung vor oder bei deren Durchtritt durch den Adsorber zu kühlen und/oder den aus dem Adsorber austretenden Gasstrom zu erwärmen.
Vorzugsweise setzt man die Adsorption fort, bis ein Gleichgewichtszustand im Adsorbens bei der gewählten Adsorptionstemperatur erreicht ist.
Nach Vollendung der Adsorption des Lösungsmitteldampfs werden in einem zweiten Schritt b) die behandelten Gegenstände aus der Gasschleuse entfernt und/oder die Gasschleuse wird mit zu behandelnden Gegenständen beladen.
In einem weiteren Schritt c) wird das Adsorbens erwärmt und ein Gasstrom aus der Behandlungskammer oder aus der Gasschleuse durch den oder die das Adsorbens enthaltenden Adsorber durchgeleitet. Der aus dem Adsorber oder den Adsorbern austretende Gasstrom wird unmittelbar zur Behandlungskammer oder zur Gasschleuse zurückgeführt. Vorzugsweise wird der Gasstrom zwischen der Gasschleuse und dem Adsorber oder den Adsorbern im Kreislauf geführt. In diesem Fall kann das erfindungsgemässe Verfahren in einer sehr einfachen Vorrichtung durchgeführt werden, die kein die Behandlungskammer und den oder die Adsorber verbindendes Leitungssystem enthalten muss. Wird der Gasstrom zwischen der Gasschleuse und dem Adsorber oder den Adsorbern im Kreislauf geführt, so ist das zweite Öffnungs- und Schliessmittel der Gasschleuse vor Einsetzen der Zirkulation geschlossen, um zu verhindern, dass der desorbierte Lösungsmitteldampf an die Umgebung abgegeben wird. Vor oder vorzugsweise nach Schliessen des zweiten Öffnungs- und Schliessmittels kann das Adsorbens erwärmt werden, aber die Luftzirkulation sollte erst nach Schliessen des zweiten Öffnungs- und Schliessmittels, d.h. der äusseren Türe, der Gasschleuse in Gang gesetzt werden. Die Luftzirkulation wird vorzugsweise während oder nach der Erwärmung des Adsorbens in Gang gesetzt. Vorzugsweise wird Luft zur Desorption (Regenerierung) des Adsorbens im Kreislauf geführt, bis ein Gleichgewichtszustand im Adsorbens bei der gewählten Desorptionstemperatur erreicht ist. Das Gleichgewicht hängt vor allem von der Desorptionstemperatur und der Lösungsmitteldampfkonzentration in dem zur Desorption des Adsorbers verwendeten Gasstrom ab. Bei der höchsten Lösungsmitteldampfkonzentration in dem zur Desorption des Adsorbers verwendeten Gasstrom ist die Gleichgewichtsbeladung des Adsorbens bei der Desorptionstemperatur niedriger als die Gleichgewichtsbeladung des Adsorbens bei der Adsorptionstemperatur am Ende des Adsorptionszyklus. Ist die Lösungsmitteldampfkonzentration in der Behandlungskammer zu hoch, so wird auf jeden Fall der Gasstrom zwischen der Gasschleuse und dem Adsorber oder den Adsorbern beim Desorptionsschritt im Kreislauf geführt.
Die Regenerierung des Adsorbens kann auf ähnliche Weise wie die oben beschriebene Adsorption durchgeführt werden, nur ist die Temperatur des Adsorbens höher. Der Gasstrom kann während des Desorptionsschritts in derselben Richtung wie beim Adsorptionsschritt strömen, er kann aber auch in der Gegenrichtung strömen (Gegenstrom). Um eine angemessene Desorptionsgeschwindigkeit zu erzielen, wird eine Temperatur über 70ºC, insbesondere 80ºC oder darüber, bevorzugt. Die Desorptionstemperatur liegt im allgemeinen unter 170ºC. Bei halogenierten Kohlenwasserstoffen oder Halogenkohlenstoffen empfiehlt sich eine Desorptionstemperatur nicht über 120ºC, vorzugsweise nicht über 110ºc. Die erhöhte Temperatur kann durch Erwärmung der Luft mittels einer bekannten Heizung erfolgen, bevor sie durch den Adsorber tritt. Das Adsorbens kann aber auch direkt erwärmt werden. Zur Erwärmung des Adsorbens kann ein bekannter Wärmeaustauscher verwendet werden. Ein derartiger Wärmeaustauscher kann sich zum Beispiel eines Heiss-Kalt-Wassersystems zur Steuerung der Temperatur im Adsorbens bedienen.
Sind zur Adsorption des Lösungsmitteldampfs beim Adsorptionsschritt a) mehrere Adsorber eingesetzt worden, so wird im allgemeinen jener Adsorber zuerst desorbiert, der im Adsorptionsvorgang als letzter verwendet wurde; das heisst, dass die Adsorber in der umgekehrten Reihenfolge desorbiert werden, verglichen mit der Reihenfolge, in der sie für Adsorptionszwecke verwendet werden. Der aus der Desorption des jeweiligen Adsorbers erhaltene Lösungsmitteldampf wird zur Behandlungskammer oder zur Gasschleuse über eine direkte Leitung von dem Adsorber zur Behandlungskammer oder zur Gasschleuse zurückgeführt.
Unabhängig von der Anzahl der Adsorber im erfindungsgemässen Verfahren wird der aus dem Adsorber oder den Adsorbern beim Desorptionsschritt freigesetzte Gasstrom unmittelbar zur Behandlungskammer oder Gasschleuse zurückgeführt, ohne dass ein Teil des Lösungsmitteldampfs kondensiert wird, bevor der Gasstrom in die Behandlungskammer oder die Gasschleuse eintritt. Demgemäss umfasst das erfindungsgemässe Verfahren einen sehr einfachen Desorptionsschritt, der die Nachteile des Desorptionsschritts bei bekannten Verfahren, die sich eines Kondensationsschritts bedienen, nicht aufweist. Die wesentlichsten Nachteile des üblichen Kondensationsschritts bei bekannten Verfahren sind zum Beispiel ein kompliziertes System zur Steuerung des Gasflusses, die zur Kühlung und zur Kondensation des desorbierten Lösungsmitteldampfs verbrauchte Energie sowie der dabei erforderliche Umgang mit dem kondensierten organischen Lösungsmittel in einem weiteren Schritt.
Besonders wenn im erfindungsgemässen Verfahren der Lösungsmitteldampf nicht teilweise kondensiert wird, bevor man die Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung beim Adsorptionsschritt a) aus der Gasschleuse durch den oder die Adsorber durchleitet, kann das Verfahren in einer einfachen Vorrichtung durchgeführt werden. Die Vorrichtung kann ein einfaches Leitungssystem enthalten, das nur einen oder zwei Wege der Gaszirkulation gestattet, wobei die Wege
i) Gasschleuse - Adsorber - Gasschleuse; oder, gegebenenfalls,
ii) Behandlungskammer - Adsorber - Behandlungskammer sind.
Vorzugsweise wird beim Desorptionsschritt das Gas zwischen der Gasschleuse und dem Adsorber oder den Adsorbern im Kreislauf geführt, was die Verwendung einer sehr einfachen Vorrichtung mit einem Leitungssystem ermöglicht, das die Gaszirkulation nur zwischen der Gasschleuse und dem Adsorber oder den Adsorbern gestattet.
Im Obigen ist ein erfindungsgemässes Verfahren beschrieben worden, bei dem die Vorrichtungen zur Durchführung der Methode nur eine Gasschleuse enthalten. Die Vorrichtungen können aber auch, wie oben angegeben, mit zwei oder mehreren Gasschleusen ausgestattet sein. Enthält eine Vorrichtung zwei Gasschleusen, so können die zu behandelnden Gegenstände über die erste Gasschleuse in die Behandlungskammer eingeführt werden und nach der Behandlung und dem Adsorptionsschritt a) über die zweite Gasschleuse aus der Behandlungskammer entfernt werden. Diese Ausführungsform des erfindungsgema..ssen Verfahrens ermöglicht einen kontinuierlichen betrieb der Vorrichtung. Dabei versteht sich, dass das zweite Öffnungs- und Schliessmittel, d.h. die äusseren Türen, beider Gasschleusen erst dann geöffnet werden, wenn die Lösungsmitteldampfkonzentration in den Gasschleusen im oben beschriebenen Adsorptionsschritt a) auf ein annehmbares Niveau abgesenkt worden ist. Die oben beschriebenen Adsorptions- und Desorptionsschritte a) und c) können, müssen aber nicht, gleichzeitig für beide Gasschleusen durchgeführt werden. Die erfindungsgemässen Vorrichtungen können ein Leitungssystem enthalten, das die erste Gasschleuse mit einer ersten Adsorberanlage und die zweite Gasschleuse mit einer zweiten Adsorberanlage verbindet.
Die Adsorber können mehrere Sorten von Adsorbentien enthalten. Als Adsorbentien eignen sich beispielsweise Aktivkohle, Molekularsiebe, Kieselgel, adsorptive oder absorptive Harze.
Als adsorptive Harze am meisten bevorzugt werden adsorptive, poröse Harzperlen, die hergestellt werden durch Quellen von gereinigten halogenalkylierten, vernetzten Perlen eines Copolymers, enthaltend Einheiten von i) Styrol oder einem Alkylstyrol (zum Beispiel einem C&sub1;-C&sub3;-Alkylstyrol wie -Methylstyrol) und ii) Divinylbenzol und/oder Trivinylbenzol in einer inerten organischen Flüssigkeit, und Nachvernetzen der gequollenen Perlen in Anwesenheit eines Friedel-Crafts- Katalysators. Die halogenalkylierten vernetzten Copolymerperlen aus i) Styrol oder einem Alkylstyrol und ii) Divinylbenzol und/oder Trivinylbenzol, die zur Nachvernetzung zur Bildung der adsorptiven porösen Harzperlen eingesetzt werden, stellen eine wohlbekannte Klasse von Materialien dar, wie in den amerikanischen Patenten US-A-4 297 220, US-A-4 564 644 und US-A-4 382 124 beispielhaft angegeben. Die Quellung und Nachvernetzung in Gegenwart eines Friedel-Crafts-Katalysators ist aus der ostdeutschen Patentanmeldung DD-A-249 703 allgemein bekannt. Zur Adsorption von Halogenkohlenstoffen oder halogenierten Kohlenwasserstoffen sind jene adsorptiven, porösen Harzperlen besonders geeignet, die mikroporös sind und aus i) 99,8 bis 98,2 Prozent, vorzugsweise 99,7 bis 98,5 Prozent und besonders bevorzugt 99,5 bis 99,0 Prozent Styrol oder einem Alkylstyrol und ii> aus 0,2 bis 1,8 Prozent, vorzugsweise 0,3 bis 1,5 Prozent und besonders bevorzugt 0,5 bis 1,0 Prozent Divinylbenzol, bezogen auf das Gesamtgewicht von i) und ii) bestehen. Die mikroporösen Ccpolyinerperlen haben einen durchschnittlichen Porendurchmesser von bis zu 2,8 nm, vorzugsweise 0,5 bis 2,5 nm, besonders bevorzugt 1 bis 2 nm.
Die erforderliche Menge an Adsorbens hängt vor allem von i) dem Volumen der Gasschleuse(n), ii) dem Partialdruck des beim Adsorptionsschritt a) zu adsorbierenden Lösungsmitteldampfs, iii) den Adsorptions- und Desorptionstemperaturen bei den Schritten a) und c), iv) der erforderlichen Lösungsmitteldampfkonzentration in dem beim Adsorptionsschritt a) aus dem Adsorber austretenden Strom und v) der Art des Lösungsmitteldampfs und des Adsorbens ab.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist sehr einfach und vermeidet, dass Wasserdampf beim Desorptionsschritt c) mit dem Lösungsmittel in Berührung kommt. Überdies ist das System geschlossen, abgesehen vom Beladen und/oder Entladen der Gasschleuse.
In dem in dem amerikanischen Patent US-A-4 583 985 beschriebenen Verfahren wird die Gesamtmenge der aus dem Adsorber austretenden Gase unmittelbar an die Umgebung abgegeben, was bei der vorliegenden Erfindung nicht der Fall ist. Gemäss der vorliegenden Erfindung müssen die adsorbierten Lösungsmitteldämpfe nicht wiedergewonnen oder entsorgt werden, werden irn Adsorber oder in den Adsorbern aber nur vorübergehend gespeichert. Die vorliegende Erfindung bedient sich des Adsorbens vor allem als Zwischenspeichersystem, wegen seiner unterschiedlichen Kapazitäten bei unterschiedlichen Temperaturen.
Da die desorbierten organischen Lösungsmittel nicht in einem Kondensator kondensiert, sondern unmittelbar zur Behandlungskammer oder zur Gasschleuse zurückgeführt werden, erfordert die Steuerung des Gasstroms ein weniger aufwendiges System als bei dem aus dem deutschen Patent DE-C-3 609 587 bekannten Trockenreiniger.
Werden die desorbierten organischen Lösungsmittel kondensiert, so muss das bei der Regenerierung des Adsorbens erhaltene Heissgas überdies einen hohen Partialdruck an organischen Lösungsmitteldämpfen aufweisen, damit ausreichende Kondensation erzielt werden kann. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren braucht das aus der Regenerierung des Adsorbens erhaltene Gas derartigen Anforderungen nicht zu genügen.
Überdies muss das bei dem häufig angewendeten Schritt der Kondensation von desorbierten Lösungsmitteldämpfen nach der Desorption erhaltene Lösungsmittel, wie zum Beispiel aus dem deutschen Patent DE-C-3 609 587 bekannt, in einem gesonderten Schritt entfernt und gehandhabt werden, zum Beispiel durch Wiederverwertung oder Entsorgung des kondensierten organischen Lösungsmittels. Dieser zusätzliche Schritt erhöht die Kosten bekannter Reinigungsvorgänge. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren ist ein solcher zusätzlicher Schritt nicht erforderlich.
Die erfindungsgemässen Vorrichtungen des erfindungsgemässen Verfahrens werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die im nachfolgenden verwendete Ausdrücke "Austritts-" und "Eintritts-"Leitung, usw. beziehen sich auf die Richtung der Gaszirkulation während des Adsorptionsschritts a) des erfindungsgemässen Verfahrens.
Was nun Figur 1 angeht, so umfasst eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung eine Behandlungskammer 1, eine Gasschleuse 2, einen Adsorber 3, ein Gebläse 4 (d.h. eine Einrichtung, um die verschiedenen Gase in der Anlage im Kreislauf zu führen), ein die Gasschleuse und den Adsorber verbindendes Leitungssystem und ein Steuersystem, das die Steuerung der Gaszirkulation im Leitungssystem gestattet. Das Leitungssystem enthält eine Austrittsleitung 5 der Gasschleuse 2, die mit dem Eintrittsende des Adsorbers 3 verbunden ist. Das Leitungssystem umfasst weiter eine Eintrittsleitung 6 der Gasschleuse 2, die mit dem Austrittsende des Adsorbers 3 verbunden ist. Das Steuersystem zur Steuerung der Gaszirkulation ist sehr einfach, entweder gestattet es die Gaszirkulation zwischen der Gasschleuse 2 und dem Adsorber 3, oder es unterbricht die Gaszirkulation. Das Kontrollsystem besteht typischerweise aus einem Satz von zwei Klappen, wie etwa bekannte Drosselklappen, die in der Austrittsleitung 5 und der Eintrittsleitung 6 der Gasschleuse angeordnet sind. Die dabei brauchbaren Klappentypen und ihre zur Ermöglichung der Gaszirkulation geeigneten Orte im Leitungssystem sind der Fachwelt bekannt und werden daher nicht ausführlich besprochen.
Typischerweise enthält die erfindungsgemässe Vorrichtung einen oder mehrere ein flüssiges Lösungsmittel enthaltende Reinigungsbehälter, der bzw. die in der Behandlungskammer 1 angeordnet ist bzw. sind. Reinigungsbehälter sind der Fachwelt bekannt und werden hier nicht näher beschrieben.
Die Gasschleuse 2 ist mit einem ersten oder inneren Öffnungs- und Schliessmittel 10, das zwischen der Gasschleuse und der Behandlungskammer 1 angeordnet ist, und mit einem zweiten oder äusseren Öffnungs- und Schliessmittel 11, das zur Entfernung behandelter Gegenstände aus der Vorrichtung oder zur Einführung von zu behandelnden Gegenständen in die erfindungsgemässe Vorrichtung geeignet ist, versehen.
Es empfiehlt sich, das Gebläse 4 in dem Leitungssystem zwischen dem Austrittsende der Gasschleuse 2 und dem Eintrittsende des Adsorbers 3 anzuordnen, wie in Figur 1 dargestellt.
Vorteilhaft ist im Leitungssystem in der Nähe des Eintrittsendes des Adsorbers 3 ein Kühler 7 angeordnet und in der Nähe des Austrittsendes des Adsorbers eine Heizung 8 angeordnet. Der Adsorber 3 kann aber auch mit einem Wärmeaustauscher versehen sein. Einen Wärmeaustauscher enthaltende Adsorber sind der Fachwelt bekannt.
Vorteilhaft enthält die erfindungsgemässe Vorrichtung ein Mittel zum Druckausgleich (nicht dargestellt), um den sich aus der Kühlung bzw. Erwärmung der Gase in der Vorrichtung ergebenden Druckabfall bzw. Druckanstieg auszugleichen. Das Druckausgleichsmittel kann der Gasschleuse oder der Behandlungskammer oder beiden zugeordnet sein. Druckausgleichsmittel, beispielsweise Bälge, Ausgleichsbehälter oder Schwimmkopfbehälter sind allgemein bekannt und werden hier nicht in allen Einzelheiten beschrieben.
Vorzugsweise enthält die erfindungsgemässe Vorrichtung ausserdem ein Mittel zur Messung der Lösungsmitteldampfkonzentration in der Lösungsmitteldampf-Luft-Nischung im Leitungssystem in der Nähe des Eintritts- und Austrittsendes des Adsorbers 3.
Bei Betrieb der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung werden Gegenstände in der Behandlungskammer 1 behandelt. Entweder das erste Öffnungs- und Schliessmittel 10 oder das zweite Öffnungs-. und Schliessmittel 11 oder beide sind geschlossen. Vor Öffnen des ersten Öffnungs- und Schliessmittels muss das zweite Öffnungs- und Schliessmittel geschlossen sein. Nach Beendigung der Behandlung der Gegenstände werden diese aus der Behandlungskammer 1 in die Gasschleuse 2 über das geöffnete erste Öffnungs- und Schliessmittel 10 eingeführt. Das erste Öffnungs- und Schliessmittel wird dann geschlossen und die Lösungsmitteldampf- Luft-Mischung aus der Gasschleuse 2 in den Adsorber 3 und zurück zur Gasschleuse 2 mittels des Gebläses 4 in der durch den Pfeil in FIgur 1 angegebenen Richtung im Kreislauf geführt. Gegebenenfalls kann der Gasstrom vor Eintritt in den Adsorber mittels eines Kühlers 7 gekühlt und/oder nach Durchlaufen des Adsorbers mittels einer Heizung 8 erwärmt werden. Nach ausreichender Adsorption wird das zweite Öffnungs- und Schliessmittel 11 zwecks Entladung oder Beladung geöffnet und dann wieder geschlossen. Der beladene Adsorber wird dann bei erhöhter Temperatur desorbiert. Beim Desorptionsschritt wird der Gasstrom im Gleichstrom oder Gegenstrom, bezogen auf seine Stromrichtung im vorhergehenden Adsorptionsschritt, im Kreislauf geführt. Der zirkulierende Gasstrom wird mittels der Heizung 8 erwärmt. Das Adsorbens kann aber auch mittels eines Wärmeaustauschers (nicht dargestellt) unmittelbar erwärmt werden.
Was nun Figur 2 angeht, so umfasst eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung eine Behandlungskammer 101, eine Gasschleuse 102, einen Adsorber 103, ein Gebläse 104 (d.h. eine Einrichtung, um die verschiedenen Gase in der Anlage im Kreislauf zu führen), einen Kondensator 114, ein die Gasschleuse, den Kondensator und den Adsorber verbindendes Leitungssystem und ein Steuersystem, das die Steuerung der Gaszirkulation im Leitungssystem gestattet. Das Leitungssystem enthält eine Austrittsleitung 105 der Gasschleuse 102, die mit einer Eintrittsleitung 112 des Kondensators und mit einer Eintrittsleitung 116 des Adsorbers 103 verbunden ist. Das Leitungssystem umfasst weiter eine Eintrittsleitung 106 der Gasschleuse 103, die mit einer Austrittsleitung 113 des Kondensators und einer Austrittsleitung 117 des Adsorbers 103 verbunden ist. Das Steuersystem gestattet zwei Wege der Gaszirkulation in dem die Gasschleuse, den Kondensator und den Adsorber verbindenden Leitungssystem, nämlich entweder
i) Gasschleuse - Kondensator - Gasschleuse oder
ii) Gasschleuse - Adsorber - Gasschleuse.
Der Adsorber und der Kondensator sind parallel geschaltet. Das Steuersystem besteht typischerweise aus einem Satz von Ventilen, wie etwa bekannte Dreiwegventile. Die dabei brauchbaren Ventiltypen und ihre zur Ermöglichung der besagten zwei Wege der Gaszirkulation geeigneten Orte im Leitungssystem sind der Fachwelt bekannt und werden daher nicht ausführlich besprochen. Beispielsweise ist ein erstes Dreiwegventil 118a am Knotenpunkt der Austrittsleitung 105 der Gasschleuse, der Eintrittsleitung 112 des Kondensators und der Eintrittsieitung 116 des Adsorbers angeordnet. Ein zweites Dreiwegventil 118b ist am Knotenpunkt der Eintrittsleitung 106 der Gasschleuse, der Austrittsleitung 113 des Kondensators und der Austrittsleitung 117 des Adsorbers angeordnet.
Typischerweise enthält die erfindungsgemässe Vorrichtung einen oder mehrere ein flüssiges Lösungsmittel enthaltende Reinigungsbehälter, der bzw. die in der Behandlungskammer 101 angeordnet ist bzw. sind. Reinigungsbehälter sind der Fachwelt bekannt und werden hier nicht näher beschrieben.
Die Gasschleuse 102 ist mit einem ersten oder inneren Öffnungs- und Schliessmittel 110, das zwischen der Gasschleuse und der Behandlungskammer 101 angeordnet ist, und mit einem zweiten oder äusseren Öffnungs- und Schliessmittel 111, das zur Entfernung behandelter Gegenstände aus der Vorrichtung oder zur Einführung von zu behandelnden Gegenständen in die erfindungsgemässe Vorrichtung geeignet ist, versehen.
Es empfiehlt sich, das Gebläse 104 in dem Leitungssystem zwischen der Gasschleuse 102 und dem Knotenpunkt der Austrittsleitung 105, der Eintrittsleitung 112 und der Einrittsleitung 116, wie in Figur 2 dargestellt, anzuordnen. Gegebenenfalls kann die Reinigungsvorrichtung mit einem weiteren Gebläse versehen werden (nicht dargestellt), das zwischen dem Adsorber 103 und dem Knotenpunkt der Austrittsleitung 105, der Eintrittsleitung 112 und der Eintrittsleitung 116 angeordnet ist.
Vorteilhaft ist in der Eintrittsleitung 116 des Adsorbers 103 ein Kühler 107 angeordnet und in der Austrittsleitung 117 des Adsorbers eine Heizung 108 angeordnet. Der Adsorber 103 kann aber auch mit einem Wärmeaustauscher versehen sein. Einen Wärmeaustauscher enthaltende Adsorber sind der Fachwelt bekannt.
Vorteilhaft ist eine Heizung 115 zwischen dem Kondensator 114 und dem Knotenpunkt der Eintrittsleitung 106 der Gasschleuse, der Austrittsleitung 113 des Kondensators und der Austrittsleitung 117 des Adsorbers angeordnet. Eine Heizung eignet sich besonders zur chemischen Reinigung von Textilien, wenn die Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung zwischen der Gasschleuse und dem Kondensator zirkuliert und diese Mischung nach Passieren des Kondensators zwecks weiterer Trocknung der Gegenstände in der Gasschleuse wieder erhitzt wird. Es empfiehlt sich, den Kondensator mit einem Mittel zur Entfernung des wiedergewonnenen organischen Lösungsmittels aus dem Adsorber zu versehen. Derartige Mittel, zum Beispiel ein Austrittsrohr, sind bekannt.
Wie die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung enthält die in Figur 2 dargestellte Vorrichtung vorteilhaft ein Mittel zum Druckausgleich (nicht dargestellt), um den sich aus der Kühlung bzw. Erwärmung der Gase in der Vorrichtung ergebenden Druckabfall bzw. Druckanstieg auszugleichen, sowie ein Mittel zur Messung der Lösungsmitteldampfkonzentration in der Lösungsmitteldampf-Luft- Mischung in der Eintrittsleitung 116 und der Austrittsleitung 117 des Adsorbers 103.
Bei Betrieb der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung werden Gegenstände in der Behandlungskammer 101, wie unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben, behandelt. Nach Beendigung der Behandlung der Gegenstände werden diese aus der Behandlungskammer 101 in die Gasschleuse 102 über das geöffnete erste Öffnungs- und Schliessmittel 110 eingeführt. Vor der Öffnung des ersten Öffnungs- und Schliessmittels 110 wurde das zweite Öffnungs- und Schliessmittel 111 geschlossen. Das erste Öffnungs- und Schliessmittel wird dann geschlossen und die Lösungsmitteldampf- Luft-Mischung aus der Gasschleuse 102 in den Kondensator 114 und zurück zur Gasschleuse 102 mittels des Gebläses 104 in der durch den Pfeil in Figur 2 angegebenen Richtung oder in der entgegengesetzten Richtung im Kreislauf geführt.
Nach ausreichender Gaszirkulation und Kondensation des Lösungsmitteldampfs wird die Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung von der Gasschleuse 102 zum Adsorber 103 und zurück zur Gasschleuse 102 mittels des Gebläses 104 in der durch den Pfeil in Figur 2 angegebenen Richtung im Kreislauf geführt. Gegebenenfalls kann der Gasstrom vor Eintritt in den Adsorber mittels eines Kühlers 107 gekühlt und/oder nach Durchlaufen des Adsorbers mittels einer Heizung 108 erwärmt werden. Wie in Figur 2 dargestellt, wird der Adsorber 103 in eine Richtung bewegt, die im wesentlichen quer zum Gasstrom durch den Adsorber 103 während des Adsorptionsschritts liegt. Es versteht sich, dass diese Ausführungsform des Adsorbers sich nicht nur für die in Figur 2 dargestellte erfindungsgemässe Vorrichtung, sondern für alle erfindungsgemässen Vorrichtungen eignet.
Nach ausreichender Adsorption wird das zweite Öffnungs- und Schliessmittel zwecks Entladung oder Beladung geöffnet und dann wieder geschlossen. Der beladene Adsorber wird dann bei erhöhter Temperatur desorbiert. Beim Desorptionsschritt wird der Gasstrom im Gleichstrom oder Gegenstrom, bezogen auf seine Stromrichtung im vorhergehenden Adsorptionsschritt, im Kreislauf geführt. Der zirkulierende Gasstrom wird mittels der Heizung 108 erwärmt. Das Adsorbens kann aber auch mittels des Wärmeaustauschers (nicht dargestellt) unmittelbar erwärmt werden. Während des Desorptionsschritts wird der Adsorber 103 in eine Richtung bewegt, die im wesentlichen quer zum Gasstrom durch den Adsorber 103 während des Desorptionsschritts liegt und der Bewegung des Adsorbers im Adsorptionsschritt entgegengesetzt ist.
Was nun Figur 3 betrifft, so umfasst eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung eine Behandlungskammer 201, eine Gasschleuse 202, einen Adsorber 203, ein Gebläse 204, ein a) die Gasschleuse und den Adsorber und b) die Behandlungskammer und die Gasschleuse verbindendes Leitungssystem, sowie ein Steuersystem, das die Steuerung der Gaszirkulation in dem Leitungssystem gestattet. Das Leitungssystem enthält eine Austrittsleitung 219 der Behandlungskammer 201, die mit einer Eintrittsleitung 216 des Adsorbers und einer Austrittsleitung 205 der Gasschleuse 202 verbunden ist, die ausserdem mit der Eintrittsleitung 216 des Adsorbers 203 verbunden ist. Das Leitungssystem umfasst weiter eine Eintrittsleitung 220 der Behandlungskammer 201, die mit einer Austrittsleitung 217 des Adsorbers 203 verbunden ist, sowie eine Eintrittsleitung 206 der Gasschleuse 202, die ausserdem mit der Austrittsleitung des Adsorbers 203 verbunden ist. Das Steuersystem gestattet zwei Wege der Gaszirkulation: entweder i) Gasschleuse - Adsorber - Gasschleuse oder ii) Behandlungskammer - Adsorber - Behandlungskammer. Das Steuersystem besteht typischerweise aus einem Satz von Ventilen, wie etwa bekannten Dreiwegventilen. Zum Beispiel ist ein erstes Dreiwegventil 218a am Knotenpunkt der Austrittsleitung 205 der Gasschleuse, der Austrittsleitung 219 der Behandlungskammer und der Eintrittsleitung 216 des Adsorbers angeordnet. Ein zweites Dreiwegventil 218b ist am Knotenpunkt der Eintrittsleitung 206 der Gasschleuse, der Eintrittsleitung 220 der Behandlungskammer und der Austrittsleitung 217 des Adsorbers angeordnet.
Die Gasschleuse 202 ist mit einem ersten oder inneren Öffnungs- und Schliessmittel 210 und mit einem zweiten oder äusseren Öffnungs- und Schliessmittel 211 ausgestattet, wie oben unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben ist.
Der Adsorber 203 ist mit einem Wärmeaustauscher 221 versehen. Einen Wärmeaustauscher enthaltende Adsorber sind in der Fachwelt bekannt. Es können aber auch eine Heizung und ein Kühler in der Nähe des Adsorbers 203 angebracht sein, zum Beispiel wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt.
Typischerweise umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung ausserdem einen oder mehrere Reinigungsbehälter, ein Mittel zum Druckausgleich und ein Mittel zur Messung der Lösungsmitteldampfkonzentration in der Lösungsmitteldampf-Luft- Mischung, wie oben unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben ist.
Ist die in Figur 3 erläuterte Vorrichtung im Betrieb, so werden Gegenstände in der Behandlungskammer 201 behandelt und von der Behandlungskammer 201 in die Gasschleuse 202 eingeführt, wie oben unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben. Der Adsorptionsschritt erfolgt, indem die Lösungsmitteldampf-Luft- Mischung aus der Gasschleuse 202 zum Adsorber 203 und zurück zur Gasschleuse 202 mittels des Gebläses 204, wie oben unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben, im Kreislauf geführt wird. Nach ausreichender Adsorption wird das zweite Öffnungs- und Schliessmittel 211 zwecks Entladung bzw. Beladung geöffnet und dann wieder geschlossen.
Der beladene Adsorber wird dann bei erhöhter Temperatur desorbiert, indem ein Gasstrom von der Behandlungskammer 201 zu dem ein erwärmtes Adsorbens enthaltenden Adsorber mindestens einmal im Kreislauf geführt und der aus dem Adsorber 203 austretende Gasstrom zur Behandlungskammer 201 zurückgeführt wird. Beim Desorptionsschritt wird der Gasstrom in Gleichstrom oder Gegenstrom, bezogen auf seine Stromrichtung im vorhergehenden Adsorptionsschritt, im Kreislauf geführt. Das Adsorbens wird mittels des Wärmeaustauschers 221 erwärmt.
Was nun Figur 4 betrifft, so veranschaulicht diese Figur, dass die Vorrichtung mehrere parallel geschaltete Adsorber enthalten kann (drei Adsorber sind dargestellt) . Die Vorrichtung enthält eine Behandlungskammer 301, eine mit zwei Öffnungs- und Schliessmitteln 310 und 311 versehene Gasschleuse 302, Adsorber 303a, 303b und 303c, sowie ein Gebläse 304. Das Ventilsystem, das die Zirkulation des Gasstroms von der Gasschleuse 302 über den ersten Adsorber 303a oder über den zweiten Adsorber 303b oder über den dritten Adsorber 303c und zurück zur Gasschleuse 302 gestattet, ist bekannt und in Figur 4 nicht dargestellt. Die Austrittsleitung 305 der Gasschleuse 302 ist mit den Eintrittsleitungen 316a, 316b und 3l6c der Adsorber 303a, 303b und 303c verbunden. Die Eintrittsleitung 306 der Gasschleuse 302 ist mit den Austrittsleitungen 317a, 317b und 317c der Adsorber 303a, 303b und 303c verbunden.
Im Betrieb arbeitet die durch Figur 4 veranschaulichte Reinigungsvorrichtung im wesentlichen so wie die in Figur 1 veranschaulichte Reinigungsvorrichtung. Beim Adsorptionsschritt wird die Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung aus der Gasschleuse 302 zum Adsorber 303a und zurück zur Gasschleuse 302 mittels des Gebläses 304 im Kreislauf geführt. Ist das Adsorbens im Adsorber 303a noch vor ausreichender Adsorption des organischen Lösungsmittels verbraucht, so wird die Lösungsmitteldampf-Luft- Mischung aus der Gasschleuse 302 zum Adsorber 303b und zurück zur Gasschleuse im Kreislauf geführt. Gegebenenfalls wird die Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung auch aus der Gasschleuse 302 zu einem dritten Adsorber 303c und zurück zur Gasschleuse im Kreislauf geführt. Die Vorrichtung kann zusätzliche Adsorber enthalten, die in Figur 4 nicht dargestellt sind. Beim Desorptionsschritt wird im allgemeinen zuerst das Adsorbens im Adsorber 303c desorbiert, dann das Adsorbens im Adsorber 303b und zuletzt das Adsorbens im Adsorber 303a, indem ein Gasstrom aus der Gasschleuse 302 mindestens einmal durch die Adsorber und zurück zur Gasschleuse im Kreislauf geführt wird. Die Temperatur in den Adsorbern wird so wie oben unter Bezugnahme auf die Figuren 1, 2 oder 3 beschrieben erhöht.
Es versteht sich, dass mehrere der in den Figuren 1, 2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung kombiniert werden können. Beispielsweise können die in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Vorrichtungen so abgewandelt werden, dass sie mehrere Adsorber enthalten. Das Leitungssystem in den in den Figuren 1, 2 und 4 dargestellten Vorrichtungen kann so abgewandelt werden, dass eine Verbindung zwischen der Behandlungskammer und dem Adsorber oder den Adsorbern ermöglicht wird. Weiter können die in den Figuren 1, 3 und 4 dargestellten Vorrichtungen durch Einbeziehungen eines Kondensators abgewandelt werden. Das Adsorbens in den Adsorbern der in den Figuren 1, 2 und 4 dargestellten Vorrichtungen kann unmittelbar mit einem wärmeaustauscher erwärmt werden, wie in Figur 3 gezeigt, oder die Adsorber der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Vorrichtungen können mittels eines in den Figuren 1 und 2 dargestellten Kühlungs- und Heizungssystems erwärmt werden. Ausserdem können die in den Figuren 1, 3 und 4 dargestellten Vorrichtungen einen oder mehrere Adsorber des in Figur 2 gezeigten Typs enthalten.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Konzentration von Lösungsmitteldämpfen in einer Gasschleuse einer Vorrichtung mit einer Behandlungskammer und mindestens einer Gasschleuse, wobei der Lösungsmitteldampf mit Luft gemischt vorliegt und bei der Behandlung von Gegenständen in der Behandlungskammer (1; 101; 201; 301) erhalten wird, welches folgende Schritte umfasst:

a) Absperren der Gasschleuse von der Behandlungskammer, Durchleiten der gasförmigen Lösungsmitteldampf-Luft-Mischung aus der Gasschleuse (2; 102; 202; 302) durch mindestens einen Adsorber (3; 103; 203; 303a, 303b, 303c), enthaltend ein Adsorbens für das organische Lösungsmittel, und Zurückführen des aus dem Adsorber austretenden Gasstromes zur Gasschleuse;

b) nach Vollendung der Adsorption Entfernen der behandelten Gegenstände aus der Gasschleuse und/oder Beladen der Gasschleuse mit zu behandelnden Gegenständen; und

c) Erwärmen des Adsorbens und Durchleiten eines Gasstromes aus der Behandlungskammer oder aus der Gasschleuse durch den zumindest einen das Adsorbens enthaltenden Adsorber und Zurückführen des aus dem Adsorber austretenden Gasstromes unmittelbar zur Behandlungskammer oder zur Gasschleuse.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei

die Gegenstände in der Behandlungskammer gereinigt werden und nach dem Reinigungsvorgang durch ein erstes Öffnungs- und Schliessmittel (10; 110; 210; 310) in die Gasschleuse eingeführt werden,

das erste Öffnungs- und Schliessmittel, das die Behandlungskammer mit der Gasschleuse verbindet, geschlossen wird,

Adsorptionsschritt a) durchgeführt wird;

nach Vollendung der Adsorption ein zweites Öffnungs- und Schliessmittel (11; 111; 211; 311) geöffnet wird und die gereinigten Gegenstände aus der Gasschleuse durch das zweite Öffnungs- und Schliessmittel entfernt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Temperatur der Dampf-Luft-Mischung, die im Schritt a) durch den Adsorber (3; 103; 203; 303a, 303b, 303c) geleitet wird, unter 50ºC, vorzugsweise unter 30ºC, liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Adsorbens im Schritt c) auf eine Temperatur von über 70ºC, vorzugsweise von 80ºC bis 120ºC, erwärmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Adsorbens für das organische Lösungsmittel adsorptionsfähig, poröse Harzperlen enthält, die hergestellt werden durch Quellen von gereinigten halogenalkylierten, vernetzten Perlen eines Copolymers, enthaltend Einheiten von i) Styrol oder Alkylstyrol und ii) Divinylbenzol und/oder Trivinylbenzol in einer inerten organischen Flüssigkeit, und Nachvernetzen der gequollenen Perlen in Anwesenheit eines Friedel-Crafts-Katalysators.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die adsorptiven porösen Harz perlen mikroporös sind und von i) 99,8 bis 98,2 Gewichtsprozent Styrol oder Alkylstyrol und von ii) 0,2 bis 1,8 Gewichtsprozent Divinylbenzol und/oder Trivinylbenzol, bezogen auf das Gesamtgewicht von i) und ii), abgeleitet sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der mindestens eine ein Adsorbens für organische Lösungsmittel enthaltende Adsorber in eine Richtung bewegt wird, die im wesentlichen quer zum Gasstrom durch den Adsorber liegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Lösungsmitteldampf teilweise kondensiert wird, bevor er durch den mindestens einen Adsorber während des Adsorptionsschrittes a) durchgeleitet wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 enthaltend eine Behandlungskammer (1; 101; 201; 301), mindestens eine Gasschleuse (2; 102; 202; 302), mindestens einen Adsorber (3; 103; 203; 303a, 303b, 303c), ein Leitungssystem, mindestens ein Gebläse (4; 104; 204) und ein Steuersystem, das die Steuerung der Gaszirkulation im Leitungssystem gestattet,

wobei

das Leitungssystem a) die Gasschleuse(n) und den oder die Adsorber verbindet, und gegebenenfalls b) die Behandlungskammer und den oder die Adsorber, und

das oder die Gebläse und das Steuersystem einen oder zwei Wege der Gaszirkulation gestatten, wobei die Wege

i) Gasschleuse - Adsorber - Gasschleuse; oder, gegebenenfalls,

ii) Behandlungskammer - Adsorber - Behandlungskammer sind.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, enthaltend eine Behandlungskammer (l; 101; 201; 301), mindestens eine Gasschleuse (2; 102; 202; 302), mindestens einen Adsorber (3; 103; 203; 303a, 303b, 303c) , mindestens einen Kondensator (114), ein Leitungssystem, mindestens ein Gebläse (4; 104; 204) und ein Steuersystem, das die Steuerung der Gaszirkulation im Leitungssystem gestattet,

wobei

der oder die Kondensator(en) und der oder die Adsorber parallel angeordnet sind,

das Leitungssystem a) die Gasschleuse(n) und den oder die Kondensator(en), b) die Gasschleuse(n) und den oder die Adsorber verbindet und, gegebenenfalls, c) die Behandlungskammer und den oder die Adsorber verbindet, und

das oder die Gebläse und das Steuersystem zwei oder drei Wege der Gaszirkulation zulassen, wobei die Wege

i) Gasschleuse - Kondensator - Gasschleuse; oder

ii) Gasschleuse - Adsorber - Gasschleuse; oder, gegebenenfalls,

iii) Behandlungskammer - Adsorber - Behandlungskammer

sind.