Reinigung von Gegenständen mit verflüssigten oder überkritischen Gasen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Gegenständen in einem Druckbehälter mit verflüssigten oder überkritischen Gasen als Reinigungsfluide.

[0002] Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise aus der PCT-Anmeldung PCT/EP/92/00322 bekannt. Dort werden Werkstücke (Metallrohre) mit organischen Rückständen wie Öle, Fette und dergleichen, mittels verflüssigtem Kohlendioxid in einem Druckbehälter gereinigt. Hierzu wird das Reinigungsfluid in einen mit den Werkstücken beladenen zylindrischen Druckbehälter geleitet und dort mittels eines Laufrades umgewälzt. Nach Beendigung des Reinigungsvorganges wird ein Teil des mit den organischen Rückständen beladenen Fluids aus dem Druckbehälter zusammen mit frischem Reinigungsfluid in einen weiteren Druckbehälter geleitet. Der andere Teil des mit den organischen Rückständen beladenen Fluids wird über eine Turbine entspannt, wodurch die Verunreinigungen in flüssiger Phase ausfallen. Aus dem entleerten Druckbehälter werden nun die gereinigten Werkstücke entnommen, während weitere Werkstücke in dem zweiten Druckbehälter gereinigt werden können.

[0003] Die Umwälzung bewirkt durch höhere Strömungskräfte eine bessere Benetzung der Gegenstände und einen größeren Stoffaustausch, das Lösungsvermögen des Reinigungsfluids wird durch die Umwälzung des Fluids jedoch nur geringfügig erhöht.

[0004] Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, das Lösungsvermögen von verflüssigten oder überkritischen Gasen zu erhöhen und Reinigungsprozesse der obengenannten Art zu beschleunigen, ohne den apparativen Aufwand beträchtlich zu vergrößern.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Reinigungsfluid chemische Lösungsmittel und/oder mechanische Scheuermittel zugegeben werden.

[0006] Bei derartigen Reinigungsverfahren wie auch bei Verfahren auf dem Gebiet der Extraktion bedarf es eines hohen Lösungsvermögens des eingesetzten Fluids. Allgemein läßt sich feststellen, daß das Vorhandensein einer gewissen Dichte des Fluids Voraussetzung und bestimmender Faktor für sein Lösungsvermögen ist, das dann mit wachsender Dichte weiter zunimmt. Bei konstanter Dichte des Fluids nimmt die Löslichkeit im allgemeinen mit steigender Temperatur des Fluids zu.

[0007] Neben dem Dampfdruck der zu lösenden Substanz und der Dichte und Temperatur des Reinigungsfluids spielen außerdem Polarität und Molmasse der zu lösenden Substanz, sowie Viskosität, Diffusionskoeffizient, kritischer Punkt und Dipolmoment des Reinigungsfluids als auch die molekularen Wechselwirkungen des Fluids mit der Substanz eine Rolle für die Löslichkeit der Substanz in diesem Fluid. Einfache, allgemein gültige Regeln lassen sich für verschiedene Substanzen und Fluide nicht aufstellen.

[0008] Geeignete Fluide zur Entfernung organischer Rückstände sind beispielsweise (halogenierte) Kohlenwasserstoffe sowie Trifluormethan, Kohlendioxid, Distickstoffmonoxid und Schwefelhexafluorid. Unter Normalbedingungen gasförmige Fluide werden zur Erhöhung des Lösungsvermögens bis zur flüssigen oder überkritischen Phase verdichtet und die Temperatur entsprechend eingestellt.

[0009] Es hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Zugabe chemischer Lösungsmittel entweder das Lösungsvermögen des Fluids sich gezielt erhöhen läßt, so daß sich eine vorgegebene Substanz schneller löst, oder aber das Lösungsvermögen des Fluids sich auf mehrere Arten von zu lösenden Substanzen ausdehnen läßt (z.B. verschiedene Fette).

[0010] Mechanische Scheuermittel beschleunigen erfindungsgemäß den Lösungsvorgang dadurch, daß sie die Oberflächenschichten der zu lösenden Substanz mechanisch vom Werkstück abtragen und somit zu einem rascheren Übergang in die Lösung beitragen.

[0011] Für die Reinigung von Werkstücken mit organischen Rückständen ist die Verwendung von HCl, Alkoholen wie Methanol, wasserfreie Seifen oder Tensiden als zugegebene chemische Lösungsmittel besonders geeignet.

[0012] Als mechanische Scheuermittel haben sich für die verschiedensten Arten von zu lösenden Substanzen Plastikgranulat, Stahlschrot oder Schlackensand als vorteilhaft erwiesen.

[0013] Außerdem kann es zur Beschleunigung des Reinigungsverfahrens sinnvoll sein, in das flüssige oder überkritische Reinigungsfluid ein Gas niedrigerer Dichte im Vergleich zum Reinigungsfluid einzudüsen. Dieses Gas entfaltet einerseits eine mechanische Wirkung, indem es blasenförmig die zu reinigenden Werkstücke umströmt, andrerseits kann es zusätzlich das Lösungsvermögen des Reinigungsfluids erhöhen.

[0014] Beispielsweise läßt sich gasförmiges HCl an einem unteren Punkt des Reinigungsbehälters in diesen eindüsen, während darin Werkstücke beispielsweise mit verflüssigtem Kohlendioxid gereinigt werden.

[0015] Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern.

[0016] Eine zur erfindungsgemäßen Reinigung von Gegenständen geeignete Vorrichtung besteht aus einem druckfesten Behälter, der mit dem Reinigungsfluid gefüllt wird, wobei sich in dem Behälter eine drehbare Trommel befindet. Diese Trommel wird von einer Antriebseinrichtung in Rotation versetzt. In der Trommel befindliche Gegenstände sowie das Reinigungsfluid werden dadurch miteinander bewegt.

[0017] Schneidplatten die mit Ölspuren verunreinigt sind, müssen vor ihrer Beschichtung mit Titannitrid gesäubert werden. Erfindungsgemäß werden diese Schneidplatten in die Trommel des druckfesten Behälters eingebracht und Schlackensand mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von etwa 2 mm zugegeben. Daraufhin wird der druckfeste Behälter geschlossen und bei Raumtemperatur mit 65 bar verflüssigtes Kohlendioxid in das vorgespannte Behälterinnere eingeleitet. Die Trommel wird nun in Rotation versetzt, wobei die Rotationsgeschwindigkeit etwa 10 Umdrehungen pro Minute beträgt.

[0018] Der Reinigungsvorgang wird zusätzlich noch beschleunigt, wenn erfindungsgemäß ein Alkohol wie Methanol dem Reinigungsfluid zugegeben wird. Der Alkohol erhöht das Lösungsvermögen des Kohlendioxids für organische Rückstände (öl), der Schlackensand trägt die Oberfläche der Ölschichten mechanisch ab.

[0019] Das erfindungsgemäße Verfahren beschleunigt den Reinigungsvorgang bei der Säuberung der Schneidplatten und senkt gleichzeitig die benötigte Menge an verflüssigtem Kohlendioxid als Reinigungsfluid.

Ansprüche

1. Verfahren zur Reinigung von Gegenständen in einem Druckbehälter mit verflüssigten oder überkritischen Gasen als Reinigungsfluiden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reinigungsfluid chemische Lösungsmittel und/oder mechanische Scheuermittel zugegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als chemische Lösungsmittel HCl, Alkohole, wasserfreie Seifen oder Tenside dem Reinigungsfluid zugegeben werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanische Scheuermittel Plastikgranulat, Stahlschrot oder Schlackensand dem Reinigungsfluid zugegeben werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Reinigungsfluid ein Gas niedrigerer Dichte im Vergleich zum Reinigungsfluid eingedüst wird.