Regeneration mit Dampf oder Inertgas? Wie entscheidet man sich am besten?
Die Anlagen, die Lösungsmittel zurückgewinnen, welche in den Emissionen verschiedener industrieller Prozesse enthalten sind, halten das Lösungsmittel unter Verwendung von Aktivkohle – einem speziellen mikroporösen Material – zurück, welche von der verschmutzten Luft durchströmt wird. Es handelt sich praktisch um das gleiche Prinzip, das bei der Dunstabzugshaube verwendet wird, die in der Küche über dem Herd installiert wird, um Gerüche zu beseitigen.
Wie man Lösungsmittel aus der Aktivkohle zurückgewinnt, um es erneut zu verwenden
Um diesen wesentlichen Schritt durchführen zu können, muss die Aktivkohle mit einer Flüssigkeit erhitzt werden, deren Eigenschaften so beschaffen sein müssen, dass die anschließende Trennung der Flüssigkeit vom zurückgewonnenen Lösungsmittel leicht möglich ist, ohne dass gefährliche Bedingungen entstehen. Dieser Vorgang unterscheidet sich – technisch gesehen – je nach Art des Lösungsmittels.
Regeneration von wasserunlöslichen Lösungsmitteln mit Dampf
Die Studie der Löslichkeit einer organischen Verbindung stellt ein wertvolles Hilfsmittel dar, um Informationen über deren Struktur zu erhalten. Die Regeneration von Lösungsmitteln erfolgt daher hauptsächlich unter Einsatz von Dampf. In einer ersten Phase erhitzt der Dampf die Aktivkohle, in einer weiteren Phase wird das Lösungsmittel von der Kohle freigegeben und durch den Dampf zu einer Kondensationseinheit „transportiert“, wo sowohl das Lösungsmittel als auch der Dampf abgekühlt und kondensiert werden, wodurch beides flüssig wird. Die Trennung erfolgt dann mittels Schwerkraft in einem speziellen Tank, der daher als Phasentrenner bezeichnet wird (da er die wässrige Phase von der Lösungsmittelphase trennt). Das Lösungsmittel, das normalerweise leichter als Wasser ist, wird von oben abgetrennt und ist dann bereit, in der Produktion wiederverwendet zu werden. Die wässrige Phase dagegen kann entsorgt oder für die Wiederverwendung aufbereitet werden.
Einige der wasserunlöslichen Lösungsmittel, die am häufigsten in industriellen Prozessen verwendet werden und mit Aktivkohleanlagen zurückgewonnen werden können, sind:
- Benzol
- Toluen
- Xylol
- Hexan
- Heptan
Brofind hat spezifische Erfahrungen auf dem Gebiet der Lösungsmittel-Regeneration durch unlösliche Dampfanlagen entwickelt und dabei beispielsweise Folgendes konzipiert und installiert:
- Lösungsmittel-Rückgewinnung im Bereich Druck und flexible Verpackungen, Durchflussmenge 12.000 Nm3/h
- Lösungsmittel-Rückgewinnung im Bereich Druck und flexible Verpackungen, Durchflussmenge 150.000 Nm3/h
Regeneration von wasserlöslichen Lösungsmitteln mit Inertgas
Wasserlösliche Lösungsmittel benötigen dagegen eine Flüssigkeit, mit der sie sich nicht vermischen. Aus diesem Grund wird Wasserdampf dem Stickstoff vorgezogen, der ein inertes Gas ist, das im Gegensatz zu dem zurückzugewinnenden Lösungsmittel unter den Temperatur- und Betriebsdruckbedingungen einer Lösungsmittel-Rückgewinnungsanlage stets gasförmig bleibt. Der Stickstoff wird dann erhitzt, was wiederum die Wärme an die Aktivkohle überträgt. Wenn das Lösungsmittel von der Aktivkohle in der Gasphase freigesetzt wird, wird es in eine Kühleinheit geleitet und anschließend kondensiert, wobei nur das Lösungsmittel und das wenige Wasser, das von der Aktivkohle zurückgehalten wird und in der Feuchtigkeit der gereinigten Luft enthalten ist, kondensiert.
Das Lösungsmittel kann dann erneut als solches verwendet oder dehydriert bzw. destilliert werden.Der Vorteil der Verwendung von Stickstoff als Regenerationsflüssigkeit besteht auch darin, dass er eine inerte Umgebung aufrechterhält, in der sich keine explosive Atmosphäre bilden kann, wie aus dem Artikel des Nationalen Instituts für Versicherung von Arbeitsunfällen hervorgeht. Die Verwendung von Inertgas macht die Lösungsmittel-Rückgewinnungsanlage zwar komplexer und teurer als eine Anlage, die Dampf verwendet, aber sie vermeidet die Notwendigkeit, eine zusätzliche Anlage zur Aufbereitung des aus der Dampfkondensation gewonnenen Wassers zu installieren. Auf diese Weise entsteht kein Wasser zum Entsorgen. Stickstoff kann von Lieferanten technischer Gase bezogen oder durch die Installation eines Stickstoffgenerators, der die Erzeugung von Stickstoff durch Abtrennung aus der Atemluft ermöglicht, selbst hergestellt werden.
Unter bestimmten Umständen kann die Regeneration mit Inertgas auch durch Anwendung eines leichten Vakuums erfolgen, um die Freisetzung von Lösungsmitteln aus der Aktivkohle zu vereinfachen und somit die zum Erhitzen der Aktivkohle erforderliche Energie zu reduzieren.
Tabelle der wasserlöslichen Lösungsmittel
- Ethylacetat
- normales Propylacetat
- MEK
- Aceton
- Ethylalkohol
- Isopropylalkohol
Brofind hat spezifische Erfahrungen auf dem Gebiet der Rückgewinnung wasserlöslicher Lösungsmittel durch Inertgasanlagen entwickelt und dabei beispielsweise Folgendes konzipiert und installiert:
- Lösungsmittel-Rückgewinnung im Bereich Druck und flexible Verpackungen, Durchflussmenge 90.000 Nm3/h
- Lösungsmittel-Rückgewinnung im Bereich Druck und flexible Verpackungen, Durchflussmenge 110.000 Nm3/h