Kühlschmierstoffaufbereitung Vakuumdestillation steigert Effizienz der Emulsionsaufbereitung

Alternativ zur Entsorgung von Kühlschmierstoff- und sonstigen Bearbeitungsemulsionen ist die Aufbereitung per Vakuumdestillation wirtschaftlich. Das zurückgewonnene Wasser wird entweder zum Neuansatz von Emulsionen wiederverwendet oder in den Abwasserkanal eingeleitet.

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Weil Technology GmbH

G+K Umformtechnik GmbH

technotrans SE

H2O GmbH

In Betrieben der Metallbe- und -verarbeitung fallen in der Fertigung vielerlei Emulsionen an. Die auf den einzelnen Anwendungsfall abgestimmten Emulsionen enthalten außer Ölen, Wachsen und Fetten auch Konservierungsstoffe und einen Cocktail an Inhaltsstoffen zur Verbesserung der Produkteigenschaften.

Nach Erreichen der Standzeit werden diese Prozesswässer häufig noch teuer entsorgt. Ab einer Jahresmenge von etwa 50 m³ Emulsionen ist die Aufarbeitung der Wässer mit einer Vakuumdestillations-Anlage vor Ort die wirtschaftlich interessante Variante.

Das nach der Aufarbeitung zurückgewonnene Wasser kann entweder zum Neuansatz von Emulsionen verwendet oder alternativ in den Abwasserkanal eingeleitet werden. Beide Varianten erfordern eine sehr gute Wasserqualität, die große Herausforderungen an das Aufarbeitungssystem stellen.

Vakuumdestillation ersetzt Verdampferanlage

Die Georg Meusburger GmbH & Co in Wolfurt/Österreich ist ein führender Hersteller von standardisierten Formaufbauten für den Formen- und Werkzeugbau in Europa und hat regelmäßig rund 400 m³ verbrauchte Emulsionen pro Jahr aus der mechanischen Fertigung aufzubereiten.

Für das Unternehmen stand Anfang des Jahres 2006 fest, dass die alte Verdampferanlage durch eine moderne und zeitgemäße Vakuumdestillation ersetzt werden sollte. Die bestehende Anlage war sehr wartungs- und kostenintensiv. Auch der durch den integrierten Kältekreislauf um den Faktor 3 höhere Energieverbrauch der Anlage im Vergleich zu einer modernen Vakuumdestillieranlage Vacudest mit einem Energiebedarf von rund 70 Wh pro Liter Prozesswasser war ein wichtiger Grund für diese Investition. Im Pflichtenheft für die neue Vakuumdestillieranlage standen folgende Punkte:

• Einhaltung der strengen Grenzwerte für das eingeleitete Destillat,
• minimierter Einsatz von Chemikalien,
• niedrige Betriebskosten,
• einfaches und sicheres Verfahren,
• Eignung für variierende Emulsionszusammensetzungen sowie
• geringe Rückstandmengen.

Nach der ausführlichen Projektierungsphase in Zusammenarbeit mit H2O wurde eine Vacudest-Anlage mit integrierter Katalysator- und Kondensationsstufe Clear Cat installiert, um die Anlage mit den tatsächlich anfallenden Emulsionen im Alltagsbetrieb zu testen (Bild 1).

Es zeigte sich schnell, dass die von den Behörden geforderten Destillatqualitäten für die Einleitung nur durch die Clear-Cat-Technik sichergestellt werden konnten. Außerdem konnte nachgewiesen werden, dass ein wirtschaftlicher Betrieb der Anlage in Bezug auf Energie- und Medienverbrauch gewährleistet ist.

Als klare Vorteile des Vacudest-Verfahrens im Vergleich zu anderen Verdampfertypen stellten sich die folgenden Punkte heraus: Außer der automatischen Wärmetauscher-Selbstreinigung nach dem Active-Power-Clean-System überzeugte der klare Anlagenaufbau und die damit verbundene Wartungs- und Bedienfreundlichkeit. Zudem bot die patentierte Anpassung an wechselnde Schmutzwasserzusammensetzungen die Sicherheit, dass immer eine optimale Aufkonzentration des Prozesswassers erreicht wird. Letztendlich fiel nach der erfolgreichen Testphase die Entscheidung für die Anlage von H2O.

Wichtiges Entscheidungskriterium war die neue Clear-Cat-Technik, die ein glasklares Destillat erzeugte (Bild 2), das auf Grund der Analyseergebnisse problemlos in den Abwasserkanal eingeleitet werden darf. Die Analyse der Emulsionmit einem Ölgehalt von rund 6% ergab einen Kohlenwasserstoffgehalt > 60 000 mg/l und eine elektrische Leitfähigkeit von 4000 µS/cm. Die Analyse des Destillats zeigte einen Kohlenwasserstoffgehalt von 2 mg/l und eine elektrische Leitfähigkeit von 230 µS/cm. Der Ölgehalt im Konzentrat lag über 70%.

Die Analysewerte sind für viele Emulsionen in ähnlicher Größenordnung reproduzierbar. Der Kohlenwasserstoffgehalt von nur 2 mg/l unterbietet den in Österreich vorgeschriebenen Einleitgrenzwert von 10 mg/l sehr deutlich. Die erreichte elektrische Leitfähigkeit – ein Maß für die im Destillat enthaltenen Salze und leichtflüchtigen Säuren – entspricht mit 230 µS/cm dem Wert eines weichen Stadtwassers und ist somit sehr gut.

Aufarbeitungsrückstand ist hoch konzentriert

Mit einem Ölgehalt von über 70% wird ein sehr hoch konzentrierter Aufarbeitungsrückstand erzeugt. Im Vergleich zu Membranverfahren ist damit die erreichbare Aufkonzentration bei der Vacudest-Clear-Cat-Anlage nahezu doppelt so hoch und im Vergleich zu anderen Verdampfern mit direkter Brüdenverdichtung um 20% größer. Das heißt, dass auch die anfallende Rückstandsmenge um den gleichen Faktor kleiner und somit preiswerter in der Entsorgung ist.

Die Kohlenwasserstoffreduktion durch Clear Cat erfolgt auf der Basis von rein physikalischen, katalytischen Prozessen. Es werden keine Verbrauchsmaterialien oder Chemikalien benötigt, was besonders wirtschaftlich und wartungsfreundlich ist. Ein Nutzen für Anwender, der sich auszahlt: Waren bisher teure Aktivkohle oder wartungsintensive Restölabscheider notwendig, so verlassen jetzt glasklare Destillate mit geringsten Restölanteilen die Aufarbeitungsanlage. Ob das Wasser danach in den Abwasserkanal eingeleitet wird oder aber eine Kreislaufführung für einen abwasserfreien Betrieb realisiert wird, bleibt dem Anwender überlassen. MM

Dipl.-Ing. Peter Demarez ist Projektingenieur der H2O GmbH in 79585 Steinen, Tel. (0 76 27) 92 39-0, info@h2o-gmbh.com

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