DE19807635A1

DE19807635A1 - Verfahren und Einrichtung zum Entfernen bituminöser und ähnlicher Verunreinigungsschichten von der Oberfläche einer Wandung

Info

Publication number: DE19807635A1
Application number: DE1998107635
Authority: DE
Inventors: Hans Froehlich; Sabine Gebhardt; Dieter Greif
Original assignee: Air Liquide GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 1999-08-26
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: DE19807635B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und zu dessen Durchfüh rung eine Einrichtung zum Entfernen bituminöser und ähnlicher Verunreini gungsschichten von der Oberfläche einer Wandung, insbesondere für die Reinigung und Instandhaltung in Anlagen zur Herstellung und Verarbeitung von Asphaltmassen, Ölen und Farben.

Es ist bekannt, daß Bitumen, Öle und zumeist auch Farben von Oberflächen abgetragen bzw. entfernt werden können, indem man diese Oberflächen schichten in einem Lösungsmittel auflöst. Gemäß der WO 82/04440 werden dazu auch zusätzliche Flüssigkeiten, die mit dem Lösungsmittel nicht misch bar sind, jedoch wesentlich andere Benetzungskräfte zum Substrat hin auf weisen und letztlich mit dem Lösungsmittel emulgierbar sind, genutzt.

Schon die EP 0 428 692 A1 und die DE 690 22 683 C2 schlagen ein Ver fahren vor, das ohne die an sich nachteiligen, weil material- und verarbei tungsaufwendigen, Lösungsmittel auskommt. Demgemäß werden mit einem Flotationsverfahren aus einer wässrigen Aufschlämmung mittels Zusatz von gemahlenem Koks oder Kohle Teeranteile von der Oberfläche von Sandkör nern entfernt.

Der Nachteil solcher Verfahren, bei denen Lösungsmittel oder Aufschläm mungen genutzt werden, besteht darin, daß sie einerseits hauptsächlich dort genutzt werden können, wo Verunreinigungen und Substrat kleinkörnig bzw. fein verteilt und gemischt vorliegen, z. B. Teer-Sand-Gemische, und daß andererseits ihre Nutzung an komplizierte und aufwendige Trennanlagen und an nachträglich zu behandelnde Hilfsstoffe gebunden ist mit den zugehörigen insgesamt hohen Kosten.

In der WO 93/16817 wird eine Methode und eine zugehörige Vorrichtung für die Entfernung von bituminösem Material von Rohroberflächen vorge schlagen, bei dem die Rohre in einen Behälter mit hocherhitztem Bitumen (100°-250°C) eingetaucht werden, die Bitumenverunreinigungsschicht und das Rohr selbst auf die gleiche Temperatur durch Wärmeübergang aus dem flüssigen Bitumenbad erhitzt und die Rohre danach vertikal wieder herausge zogen werden, wobei das ursprünglich auf der Rohroberfläche befindliche bituminöse Material in das Bitumenbad im Behälter eingeht und durch einen Überlauf mit seiner Flüssigphase und durch einen Bodenrost mit seiner Festphase (z. B. Gewebe) entnommen wird. Der Nachteil dieser thermischen Reinigung besteht im hohen energetischen und apperativen Aufwand und in der Tatsache, daß stets eine, wenn auch relativ dünne, Restschicht infolge von Adhäsionskräften auf der Rohroberfläche verbleibt.

Weiterhin ist bekannt, daß die Reinigung von Oberflächen von Tanks, auf denen sich Bitumenreste befinden, mechanisch erfolgen kann. Dabei werden diese Ablagerungen mittels Hämmern abgeschlagen, was praktisch nur in der kalten Jahreszeit, wenn die Ablagerungen hart sind, realisierbar ist. Deshalb wurde mit der DE 37 00 671 A 1 ein Verfahren und eine zugehörige Vor richtung zur Reinigung z. B. von Tanks für hochviskose Bitumenmassen vor geschlagen, in welchem ein Hochdruckwasserstrahlverfahren mit Drücken von 200 bis über 1000 bar angewendet wird. Der Hochdruckwasserstrahl wird mittels Rund-, Flach- oder Rohrstrahldüsen erzeugt, das Arbeitsmedium Wasser in einer Trenneinrichtung von den Reinigungsrückständen abgeschie den und nach Aufbereitung, insbesondere Filtern, wiederverwendet. Der Nachteil der Hochdruckwasserstrahlreinigung liegt einerseits in den Problemen der Dampfbildung beim Arbeiten an noch heißen Anlagenwänden, wodurch sich Korrosion und Störungen an der elektrischen Ausrüstung ergeben, und andererseits in der begrenzten Anwendbarkeit, denn alle zu reinigenden Oberflächenbereiche müssen für die Hochdruckstrahldüse gut zugänglich sein, was in Doppelwandbehältern, beispielsweise sogenannten Dosierwaagen, nicht der Fall ist.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, das Reinigen von Oberflächen mit bituminösen und ähnlichen Oberflächenreinigungsschichten effektiver zu gestalten, also ein Verfahren und eine Einrichtung zu dessen Durchführung zu entwickeln, mit denen mit einfachen Mitteln und geringem energetischen Aufwand ohne Verwendung wiederaufzubereitender Hilfsmedien wie Lö sungs-, Suspensions- oder Strahlmittel, die Reinigung von mit Bitumen, Ölen, Farben und ähnlichen Stoffen bedeckten Oberflächen, insbesondere auch von der Oberfläche einer Wandung in nicht direkt zugänglichen Anlag enteilen, schnell und vollständig realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Verunreini gungsschichten über vorgegebene, von der Art, Temperatur und Dicke der unter den Verunreinigungsschichten liegenden Wandung abhängigen Zeitdauer, welche auch näherungsweise durch das Auftreten von Rissen in den Ver unreinigungsschichten definiert werden kann, mit einem aus verflüssigter Luft und/ oder verflüssigten und/ oder verfestigten Luftbestandteilen bestehenden Kühlstrahl und nachfolgend durch mindestens einen aus gasförmiger Luft oder gasförmigen und/oder verfestigten Luftbestandteilen bestehenden Über schallreinigungsstrahl beaufschlagt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angeben. Demgemäß werden vorzugsweise als ver flüssigte Luftbestandteile verflüssigter Stickstoff oder verflüssigtes Argon verwendet, als gasförmige Luftbestandteile gasförmiger Stickstoff, gasförmiges Argon oder gasförmiges Kohlendioxid und als verfestigte Luftbestandteile Kohlendioxid in Form von sublimierenden Mikrokristallen oder in Form von Kohlensäureschnee oder in Form von gepreßten Kohlensäureeispartikeln.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin vorzugsweise so gestaltet, daß die Verunreinigungsschichten während eines Reinigungszyklusses intermit tierend, mehrfach impulsförmig oder wechselweise mit verflüssigten und/oder auch mit gasförmigen Luftbestandteilen beaufschlagt werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt in bevorzugter Form Mittel zur Erzeugung mindestens eines Kühlstrahles, welcher aus einer Quelle für verflüssigte Luft und/oder verflüssigte und/oder verfestigte Luftbestandteile gespeist wird; Mittel zur Erzeugung mindestens eines Überschallreinigungsstrahles, welcher aus einer Quelle für gasförmige Luft und/oder gasförmige und/oder verfestigte Luftbestandteile gespeist wird; mindestens eine Düse zum Versprühen des Kühlstrahles und des Überschall reinigungsstrahles; Mittel zur Zuführung der Luft und/oder der Luftbestand teile von den Quellen zu der Düse; und eine Umschalteinrichtung zum aufeinanderfolgenden Verbinden der ersten sowie der zweiten Quelle mit der Düse.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Einrichtung, insbeson dere für eine Dosierwaage für Bitumen, sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Demgemäß weist eine Dosierwaage für Bitumen mit einer erfin dungsgemäßen Einrichtung zum Entfernen bituminöser und ähnlicher Ver unreinigungsschichten von der Oberfläche einer insbesonderen schwer zugäng lichen Wandung mindestens ein Düsenrohr mit mehreren Düsen zur Beauf schlagung der Verunreinigungsschichten mit einem Kühlstrahl und einem Überschallreinigungsstrahl auf, welches benachbart zu den zu reinigenden Oberflächen fest oder beweglich angeordnet ist, wobei die Düsen auf die zu reinigenden Oberflächen ausrichtbar sind.

In einer besonders einfachen und wirkungsvollen Ausführung sind die Düsen der erfindungsgemäßen Einrichtung als zylindrische Bohrungen in der Rohr wandung und/oder in der Stirnwand des Düsenrohres ausgebildet sind.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die Form der Düsenrohre den jeweili gen Gegebenheiten anzupassen und anstelle einfacher zylindrischer Düsen in Bohrungsform, spezielle druck- und medienangepaßte Düsenkörper mit innerer Bohrungsprofilierung zu verwenden.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß im Vergleich zum bekannten Stand der Technik die Reinigung von Oberflächen, die mit bituminösen oder ähnlichen Schichten bedeckt sind, schnell, einfach, vollständig und auch an schwer zugänglichen Stellen ausgeführt werden kann, so daß als sogenannte Reinigungsreste lediglich das in seiner Art unveränderte Schichtmaterial in schüttfähigem Zustand anfällt und daß die Reinigungsmittel, welche der natürlichen Atmosphäre entnommen werden, ohne Veränderung wieder in die Atmosphäre bzw. den natürlichen Kreislauf zurückgehen. Ein zusätzlicher Vorteil ist, daß die zu reinigenden Anlagen oder Anlagenteile vielfach nicht außer Betrieb genommen werden müssen und daß durch Feuchtigkeit oder Lösungsmittel entstehende Sicherheitsprobleme, wie die Gefahr von Lösungs mittelexplosionen oder elektrischen Kurzschlußgefahren, vermieden werden.

Zusätzliche Einzelheiten und weitere Vorteile werden nachfolgend an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, nämlich einer an einer Dosierwaage für Bitumen fest angeordneten erfindungsgemäßen Einrichtung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Dosierwaage für Bitumen mit einer Einrichtung zum Entfernenen bituminöser und ähnlicher Verunreinigungsschichten von der Oberfläche einer insbesonderen schwer zugänglichen Wandung im Prinzipschnitt, und

Fig. 2 ein vergrößertes Detail X der fest an einer Dosierwaage an geordneten Einrichtung nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt, in einem Luftspalt 3 von rundum wenigen Zentimetern in nerhalb eines Außenbehälters 4, der einen Heizmantel 5 aufweist und der auf einer Geschoßdecke 6 aufsitzt und mit dem Flanschstutzen 7 durch die Geschoßdecke 6 hindurchreicht, einen Waageninnenbehälter 1, welcher frei an Kraftaufnehmern 2 hängt und mit denen das Gesamtgewicht des Waa geninnenbehälters 1 erfaßt wird. In den Waageninnenbehälter 1 hinein ragt ein von einer nicht dargestellten Pumpe kommendes Einfüllrohr 8. Das untere Ende des Waageninnenbehälters 1 ist mit einem Auslaßventil 9 dicht verschließbar. Ein am Flanschstutzen 7 angeschlossenes und zu einer nicht dargestellten weiteren Pumpe hinführendes Rohr 10 ist mit einer Klappe 11 dicht verschließbar.

Der Wägeprozeß läuft diskontinuierlich so ab, daß flüssiges Bitumen mit einer Temperatur von ca. 200°C durch das Einfüllrohr 8 solange in den mit dem Auslaßventil 9 verschlossenen Waagenbehälter 1 eingefüllt wird, bis die Kraftaufnehmer 2 ein Sollgewicht registrieren, wobei sich im Waagenbehälter 1 die obere Füllhöhe 12 einstellt. Danach wird die so dosierte Bitumenpor tion durch Öffnen des Auslaßventils 9 bei geschlossener Klappe 11 in den Außenbehälter 4 ausgelassen, wonach sich die untere Füllhöhe 13 einstellt. Danach wird die Klappe 11 geöffnet und die Bitumenportion durch die nicht dargestellte Pumpe zur Weiterverwendung transportiert. Infolge dieser diskon tinuierlichen Betriebsweise lagern sich im Laufe der Zeit insbesondere unterhalb der unteren Füllhöhe 13 an der inneren Wandung des Außen behälters 4 und der äußeren Wandung des Waagenbehälters 1 zunehmend dicker werdende Verunreinigungsschichten 14, 15 aus, teilweise gecracktem, Bitumen ab, der unter Einwirkung der Wärme aus dem Heizmantel mit dem Luftsauerstoff oxidiert ist. Mit den Kraftaufnehmern 2 wird die Masse der Verunreinigungsschicht 15 an der Wandung des Waagenbehälters meßbar.

Bei automatisiertem Betrieb, beispielsweise dem eines automatisierten Asphaltmischwerks, verfälscht das zunehmende Gewicht der Verunreinigungs schicht 15 zunehmend die gewünschte Rezeptur. Deshalb muß hauptsächlich die Verunreinigungsschicht 15, aber auch natürlich die Verunreinigungsschicht 14, von Zeit zu Zeit entfernt werden.

Dazu ist im Ausführungsbeispiel mit einer Halterung 16 und einer Schelle 17 ein ringförmiges Düsenrohr 18 über dem Luftspalt 3 am Außenbehälter 4 befestigt, das mit einer Vielzahl von Düsen 19, 20 in Form einfacher, je weils auf den oberen Ansatz der Verunreinigungsschichten 14, 15 ausgerich teter Bohrungen, versehen ist. Das Düsenrohr 18 ist mit mehreren, nicht dargestellten Rohranschlüssen für die wechselweise zuschaltbare Zuführung eines Kühlstrahles, bestehend aus tiefkaltflüssigem Stickstoff unter etwa 3 bar und eines Überschallreinigungsstrahles, bestehend aus Druckluft unter etwa 7 bar ausgelegt. In diesem Ausführungsbeispiel wird mit dem Kühlstrahl über einen Zeitraum von etwa 3 Stunden insgesamt 200 kg tiefkaltflüssiger Stickstoff intermittierend durch die Düsen 19, 20 auf die Verunreinigungs schichten 14, 15 aufgebracht, die sich nach dieser Behandlungszeit durch Schichtaufrisse in etwa 10 cm² große, aufgewölbte Bereiche von den jeweili gen Oberflächen abheben. Im diesem, nunmehr sprödharten Zustand lassen sich die jeweiligen Verunreinigungsschichten 14, 15 infolge ihres durch die Aufwölbung entstandenen hohen Strömungswiderstandes unter den, mittels eines über die Düsen 19, 20 aufgebrachten Überschallreinigungsstrahls, sich ausbildenen kräftigen Überschallstrecken, weggedrücken. Die nach unten zum Flanschstutzen 7 fallenden Bitumenstücke können anschließend bei demontier tem Rohr 10 entnommen werden. Der Gesamtzeitaufwand für das Entferne nen bituminöser Verunreinigungsschichten 14, 15 mit einer Fehlmasse von ca. 30 kg durch die Verunreinigungsschicht 15 am Waageninnenbehälter 1 beträgt etwa 4 Stunden. Das ist etwa ein Zehntel des früheren manuellen Aufwandes mit Hämmern und Unterbrechung des Gesamtbetriebs. Der Druckluftverbrauch beträgt 100 m³.

Bezugszeichenliste

1

Waageninnenbehälter

2

Kraftaufnehmer

3

Luftspalt

4

Außenbehälter

5

Heizmantel

6

Geschoßdecke

7

Flanschstutzen

8

Einfüllrohr

9

Auslaßventil

10

Rohr

11

Klappe

12

obere Füllhöhe

13

untere Füllhöhe

14

,

15

Verunreinigungsschichten

16

Halterung

17

Schelle

18

Düsenrohr

19

,

20

Düsen

Claims

1. Verfahren zum Entfernen bituminöser und ähnlicher Verunreinigungs schichten (14, 15) von der Oberfläche einer Wandung, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verunreinigungsschichten (14, 15)

1. über eine vorgegebene, von der Art, Temperatur und Dicke der unter der Verunreinigungsschichten (14, 15) liegenden Wandung abhängigen Zeitdauer mit einem aus verflüssigter Luft und/oder verflüssigten und/oder verfestigen Luftbestandteilen bestehendem Kühlstrahl
2. und nachfolgend durch mindestens einen aus gasförmiger Luft oder gasförmigen und/oder verfestigten Luftbestandteilen bestehenden Überschallreinigungsstrahl

beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als verflüssig te Luftbestandteile verflüssigter Stickstoff oder verflüssigtes Argon verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmige Luftbestandteile gasförmiger Stickstoff, gasförmiges Argon oder gasförmiges Kohlendioxid verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als verfestigte Luftbestandteile Kohlendioxid in Form von sublimie renden Mikrokristallen oder in Form von Kohlensäureschnee oder in Form von gepreßten Kohlensäureeispartikeln verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungsschichten (14, 15) während eines Reinigungs zyklusses intermittierend beaufschlagt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungsschichten (14, 15) während eines Reinigungs zyklusses mehrfach impulsförmig beaufschlagt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungsschichten (14, 15) während eines Reinigungs zyklusses wechselweise sowohl mit verflüssigten als auch mit gasförmi gen Luftbestandteilen beaufschlagt werden.

8. Einrichtung zum Entfernen bituminöser und ähnlicher Verunreinigungs schichten (14, 15) von der Oberfläche einer Wandung, aufweisend:

1. Mittel zur Erzeugung mindestens eines Kühlstrahles, welcher aus einer Quelle für verflüssigte Luft und/oder verflüssigte und/oder verfestigte Luftbestandteile gespeist wird,
2. Mittel zur Erzeugung mindestens eines Überschallreinigungsstrahles, welcher aus einer Quelle für gasförmige Luft und/oder gasförmige und/oder verfestigte Luftbestandteile gespeist wird,
3. mindestens eine Düse (19, 20) zum Versprühen des Kühlstrahles und des Überschallreinigungsstrahles,
4. Mittel zur Zuführung (18) der Luft und/oder der Luftbestandteile von den Quellen zu der Düse (19, 20), und
5. eine Zuschalteinrichtung zum wechselseitigen Zuführen des Kühl strahls und des Reinigungsstrahls.

9. Dosierwaage für Bitumen mit einer Einrichtung zum Entfernen bitumi nöser und ähnlicher Verunreinigungsschichten (14, 15) von der Ober fläche einer, insbesonderen schwer zugänglichen, Wandung nach An spruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beaufschlagung der Ver unreinigungsschichten (14, 15) mit einem Kühlstrahl und einem Über schallreinigungsstrahl mindestens ein Düsenrohr (18) mit mehreren Düsen (19, 20) vorhanden ist, welches benachbart zu den zu reinigen den Oberflächen fest oder beweglich angeordnet ist, wobei die Düsen (19, 20) auf die zu reinigenden Oberflächen ausrichtbar sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (19, 20) als zylindrische Bohrungen in der Rohrwandung und/ oder in der Stirnwand des Düsenrohres (18) ausgebildet sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß als Düsen (19, 20) spezielle druck- und medienangepaßte Düsenkörper mit innerer Bohrungsprofilierung in der Rohrwandung undl oder in der Stirnwand des Düsenrohres (18) vorgesehen sind.