Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bei der Herstellung von Formkernen in Gie\u00dfereien nach dem Cold Box Verfahren werden gro\u00dfe Mengen an Aminen freigesetzt, speziell Dimethylethylamin, welches wegen seiner Eigenschaften wie extrem hoher Dampfdruck, extrem niedriger Siedepunkt und Toxizit\u00e4t eine erhebliche Umweltbelastung darstellt. Entsprechende Abluftstr\u00f6me werden mittels S\u00e4urew\u00e4scher gereinigt. Jedoch steigt dabei der Gewichtsanteil an zu entsorgender Waschlauge auf das 6fache der urspr\u00fcnglichen Aminmenge an. Im vorliegenden Projekt sollte daher der Ansatz des produktionsintegrierten Umweltschutzes durch R\u00fcckgewinnung und Wiedereinsatz dieses Amins verfolgt werden. Eine R\u00fcckgewinnung und Wiedereinsatz des Amins in den Arbeitsprozess f\u00fchrt zu einer erheblichen Entlastung der Umwelt. Sie erspart gro\u00dfe Mengen an Sonderabfall. Hinzu kommen erhebliche Einsparungen an Schwefels\u00e4ure f\u00fcr den Aminw\u00e4scher und beim Aminverbrauch. So sollte im vorliegenden Anwendungsfall bei einem Aminverbrauch von 40 t pro Jahr eine Sonderm\u00fclleinsparung von 240 t Waschl\u00f6sung pro Jahr erzielt werden. Eine Demonstrationsanlage wurde konzipiert und installiert.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZiel war die Planung, die Konstruktion, die Installation und Inbetriebnahme einer Aminr\u00fcckgewinnungsanlage in einer Gie\u00dferei. Die R\u00fcckgewinnung erfolgt \u00fcber das CAMP-Verfahren (Combined Adsorption Membrane Process) ein kombiniertes Adsorprions-Membranverfahren. Eine Kombination der Adsorpti-on\/Desadsorption mit der Dampfpermeation durch Membrane ist hier besonders vorteilhaft, da sowohl der Adsorberteil als auch der Membranteil des kombinierten Verfahrens getrennt und unabh\u00e4ngig an die jeweiligen Bedingungen vor Ort angepasst werden k\u00f6nnen. Es handelt es sich um folgende Teilschritte:
\n*\tAbsaugsystem f\u00fcr 14 Kernk\u00e4sten an Kernformmaschinen, die unabh\u00e4ngig voneinander maschinentakt-spezifisch produzieren,
\n*\tVorabscheidung\/Aufbereitung der Kernkastenabluft
\n*\tR\u00fcckgewinnungsanlage (CAMP-Anlage)
\n*\tKondensat-R\u00fcckf\u00fchrungssystem
\nHierzu wurde der CAMP-Prozess an die spezifischen Anforderungen der Aminr\u00fcckgewinnung angepasst. die entsprechenden Verfahrensparameter waren anhand der Vorarbeiten in die Anlagenkonzeption zu \u00fcbertragen. Ebenso waren Planungs- und Konstruktionsunterlagen zu erstellen, die Anlagen zu montieren und anzuschlie\u00dfen sowie die Inbetriebnahme und die Praxiserprobung durchzuf\u00fchren. In Zusammenarbeit mit Halberg Guss wurde das Gesamtsystem konzipiert. Halberg Guss \u00fcbernahm die Planung und Installation der Kernkastenabsaugung (Maschinenzusammenf\u00fchrung) sowie Aminr\u00fcckf\u00fchrung und Verteilung. Hydac \u00fcbernahm die Planung und Ausf\u00fchrung der Vorabscheidung sowie der Aminr\u00fcckgewinnungsanlage. Die Anlage wurde entsprechend der Konstruktionsunterlagen errichtet, montiert,aufgebaut und ohne L\u00f6semittel getestet. Die dabei ermittelten Verfahrensparameter zeigten den erfolgreichen Scale-Up der Anlagentechnik. Alle Verfahrensparameter (Temperaturverhalten, Druckregelung etc. wurden entsprechend der Anlagenauslegung umgesetzt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Pr\u00fcfung der technischen Realisierbarkeit wurde erfolgreich abgeschlossen. Hierzu wurde die transportable Pilotanlage auf die f\u00fcr die Aminr\u00fcckgewinnung notwendige Prozessf\u00fchrung umger\u00fcstet und an die Abluft einer unter Produktionsbedingungen arbeitenden Loramendi-Kernformmaschine, die nach dem Cold-Box-Verfahren arbeitet, fest angeschlossen. Anhand dieser realen Betriebsbedingungen wurden die f\u00fcr das Amin notwendigen Verfahrensparameter f\u00fcr die R\u00fcckgewinnung verifiziert. Um irreversible Ablagerungen auf der Adsorberkohle zu vermeiden, mu\u00dfte eine Vorreinigungsstufe in Form einer Staubabscheidung bzw. eines Opfer-Adsorberbettes vorgeschaltet werden.
\nEin gro\u00dfer Teil der Vorversuche bezog sich vor allem auf Fragen der Vorbehandlung der Abluftstr\u00f6me wie Staubabscheidung zum Langzeitschutz der Adsorber vor Verklebung und Vergiftung. Auch das Verhalten der Aminqualit\u00e4t bei mehrfachem Recycling \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum und die Einfl\u00fcsse eventueller Anreicherungen von Fremdstoffen wie L\u00f6semittel oder Wasser, usw. waren Gegenstand der Vorversuche. Weiter wurden das Standzeitverhalten von Komponenten und das der eingesetzten Membrane, die Optimierung der Absaugung und die Langzeiterfassung der durch eine reine Kernkastenabsaugung anfallenden Aminmengen untersucht. Die Vorversuche haben ergeben, dass mit dem CAMP-Verfahren eine Aminr\u00fcckgewinnung prinzipiell m\u00f6glich ist und dass das zur\u00fcckgewonnene Amin zur Kernherstellung erneut eingesetzt werden kann. Die probeweise mit dem zur\u00fcckgewonnenen Amin geformten Kerne hatten die gleiche Qualit\u00e4t und Festigkeit wie Kerne mit frischem Amin als Katalysator f\u00fcr den H\u00e4rteprozess. Die direkte Absaugung an den Kernk\u00e4sten der Maschine f\u00fchrte zus\u00e4tzlich zu einer er-heblichen Reduzierung der Aminbelastung am Arbeitsplatz.
\nLeider musste aus produktionstechnischen Gr\u00fcnden ca. \u00bd Jahr vor Inbetriebnahme der R\u00fcckgewinnungsanlage das Gasharz-Bindersystem umgestellt werden. Dabei wurde das L\u00f6semittel f\u00fcr das Gasharz ge\u00e4ndert und mit einem ca. 10 %igen Trioxan-Anteil versehen. Aufgrund seiner physikalisch-chemischen Eigenschaft verfl\u00fcchtigt sich das an sich feste Trioxan und wird gasf\u00f6rmig zusammen mit dem Katalysator abgesaugt. Im Gegensatz zu den bisher verwendeten L\u00f6semitteln f\u00fcr das Gasharz wird dieses Trioxan nicht durch die Vorabscheidestufe zur\u00fcckgehalten, sondern adsorbiert wie das Amin auf der Aktivkohle. Zusammen mit dem Amin wird das Trioxan in der nachfolgenden Regenerierung desorbiert. Es passiert ebenfalls zusammen mit dem Katalysator die Membranstufe, f\u00e4llt im Permeatkreis aus. Allerdings nicht wie Fraktionen des bisherigen L\u00f6semittels f\u00fcr das Gasharz in fl\u00fcssiger Form, in der es in der ersten Kondensatstufe abgeschieden wird, sondern es f\u00e4llt als Feststoff aus und bildet einen Nadelfilz \u00e4hnlichen Belag in Kondensatoren und Ventilen, der zum Verstopfen des gesamten Permeatkreises f\u00fchrt. Diverse Versuche, das Trioxan in Vorabscheidestufen abzufangen, sind erfolglos geblieben. Auch eine selektive Adsorption auf der Aktivkohle durch eine Verdr\u00e4ngungsadsorption \u00fcber den Katalysator kann nicht realisiert werden. Umfangreiche Versuche, das Verfahren auch mit dieser Komponente zu betreiben, sind leider bisher gescheitert. Ziel der abschlie\u00dfenden Arbeiten war es daher, eine erneute Umstellung des L\u00f6semittels f\u00fcr das Gasharz zu erreichen. Hier laufen auch weitere Untersuchungen zusammen mit dem Gasharzhersteller.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Beispiel der in dem Projekt gewonnenen Erfahrung zeigt einmal mehr, wie schwierig eine Interessenabw\u00e4gung zwischen Produktionsanforderungen und Umweltschutz h\u00e4ufig ist. Die Projektpartner arbeiten zur Zeit am Einsatz einer neuen Gasharz-Generation, die den Betrieb der Aminr\u00fcckgewinnung erlaubt. Das \u00f6kologische und wirtschaftliche Potential zum Einsatz dieser Technik ist vorhanden. Nach un-serer Einsch\u00e4tzung kann das Konzept in \u00e4hnlicher Gr\u00f6\u00dfenordnung im Falle des Erfolgs in ca. 80 von et-wa 300 im Verband der deutschen Eisengie\u00dfereien zusammengeschlossenen Betrieben prinzipiell eingef\u00fchrt werden. Unter diesem Gesichtspunkt kam der Erstellung einer Referenzanlage bei Halberg Guss f\u00fcr die Praxiseinf\u00fchrung des Verfahrens eine besondere Bedeutung zu.
\nEs ist ein klassisches Beispiel, wie mit produktionsintegriertem Umweltschutz auch eine echte Kostenreduzierung erreicht werden kann. Gleichzeitig zeigt dieses Beispiel auch, dass hierzu ein Umdenken in der Produktion erforderlich ist, denn Prozess\u00e4nderungen m\u00fcssen nicht nur im Hinblick auf Produkterfordernisse, sondern auch auf die integrierten Prozesse ber\u00fccksichtigt werden. Da jedoch zum Zeitpunkt der Umstellung des Gasharzes die Aminr\u00fcckgewinnung noch nicht integriert war, ist eine Anforderung an das neue Gasharz – geeignet f\u00fcr Aminr\u00fcckgewinnung nicht ber\u00fccksichtigt.
\nW\u00e4re eine Aminr\u00fcckgewinnung bereits Bestandteil der Produktion gewesen, so ist sicher anzunehmen, dass eine Gasharzumstellung die Funktionsf\u00e4higkeit der R\u00fcckgewinnung von Amin vorausgesetzt h\u00e4tte.
\nZur Zeit wird an der Entwicklung einer neuen Gasharz-Generation gearbeitet, die bei gleichen Produkteigenschaften auch eine Aminr\u00fcckgewinnung erlaubt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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