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Kapitel 4 4.2.26 Einsatz von Druckpermeation bei der Farbenherstellung Beschreibung Bei der Herstellung wasserlöslicher Farbstoffe erfolgt die Produktabtrennung üblicherweise durch Aussalzen, Filtern, Wiederauflösen oder -suspendieren, nochmaliges Filtern und Trocknen. Bei diesem Verfahren fallen Mutterlaugen mit hohen CSB- und Salzfrachten an. Druckpermeation (siehe Abbildung 4.22) kann diese Schritte ersetzen und führt zu höheren Ausbeuten und reduzierten Abfallströmen. Druckpermeationsanlagen verwenden semipermeable Membranen, die für Wasser, anorganische Salze und kleine organische Moleküle durchlässig sind, aber Farbstoffe quantitativ in Lösung zurückhalten. Die salzhaltige Lösung aus der Synthese wird vom Reaktionsbehälter in einen Vorlagebehälter geleitet und danach unter Druck über die Membranen geführt. Dort wird sie in ein salzhaltiges und nahezu farbstofffreies Permeat und das Farbstoffkonzentrat getrennt. Das Farbstoffkonzentrat wird in den Vorlagebehälter zurückgeführt. Farbstofflösung aus der Syntheseanlage (Mutterlauge) Vorlagebehälter Reines Wasser Standardisierung und Trocknen der Farbstofflösung Abbildung 4.22: Produktseparation mittels Druckpermeation Erzielte Umweltvorteile Farbstofffreies Permeat Membranstufe Tabelle 4.17 zeigt die erzielten Umweltvorteile im Vergleich zur herkömmlichen Produktaufarbeitung. Herkömmliches Mit Druck- Verfahren permeation Hergestellter Farbstoff 1 Tonne 1 Tonne Menge 7,0 Tonnes -90 % Abwasserteilströme Salzfracht 1,5 tonnes -90 % CSB 50 kg -80 % Tabelle 4.17: Erzielte Umweltvorteile durch Produktabtrennung mittels Druckpermeation 166 Dezember 2005 OFC_BREF

Medienübergreifende Effekte Kapitel 4 Es werden keine Verlagerungen in andere Umweltmedien berichtet. Da ein herkömmliches Verfahren mit mehreren Schritten durch einen einzelnen Verfahrensschritt ersetzt wird, ist kein höherer Energieverbrauch zu erwarten. Betriebsdaten Entsprechend der Trennaufgabe werden Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration oder Umkehrosmose eingesetzt. Die Membranoberflächen sind spiralförmig, plan oder als Röhrenmodule gestaltet. Der Betriebsdruck und der Durchsatz hängen von den Membraneigenschaften und der Trennaufgabe ab. Anwendbarkeit Druckpermeation ist nicht auf die Herstellung von wasserlöslichen Farben beschränkt, sondern ist prinzipiell auf ein breites Spektrum von Trennaufgaben anwendbar. Wichtige Vorraussetzungen sind im Einzelfall • dass sowohl geeignete als auch zuverlässige Membranen verfügbar sind • dass eine zufriedenstelende Produktqualität erreicht werden kann. Andere Beispiele: • Abtrennung eines tertiären Amins (Produkt) aus Abwasserteilströmen durch Umkehrosmose. Das zurückgewonnene Produkt und die reduzierten Abwasserkosten führen zu einer schnellen Armortisation (*007I*) • Abtrennung von Produkten aus der Fermentation [46, Ministerio de Medio Ambiente, 2003]. Wirtschaftliche Aspekte Die wirtschaftlichen Vorteile sind: • reduzierte Abwasserkosten • gleiche oder auch verbesserte Produktqualität • bis zu 5 % höhere Ausbeuten • Einsparung von Kosten für Chemikalien zur Standardisierung. Anlass für die Umsetzung Reduktion der Abwasserfrachten, Optimierung der Ausbeute, Kostenvorteile. Referenzliteratur und Beispielanlagen [9, Christ, 1999], [61, Martin, 2002], *060D,I*, *004D,O*, *007I* und dortige Literaturverweise. OFC_BREF Dezember 2005 167

Kapitel 4<br />

4.2.26 Einsatz von Druckpermeation bei <strong>de</strong>r Farbenherstellung<br />

Beschreibung<br />

Bei <strong>de</strong>r Herstellung wasserlöslicher Farbstoffe erfolgt die Produktabtrennung üblicherweise<br />

durch Aussalzen, Filtern, Wie<strong>de</strong>rauflösen o<strong>de</strong>r -suspendieren, nochmaliges Filtern und<br />

Trocknen. Bei diesem Verfahren fallen Mutterlaugen mit hohen CSB- und Salzfrachten an.<br />

Druckpermeation (siehe Abbildung 4.22) kann diese Schritte ersetzen und führt zu höheren<br />

Ausbeuten und reduzierten Abfallströmen.<br />

Druckpermeationsanlagen verwen<strong>de</strong>n semipermeable Membranen, die für Wasser, anorganische<br />

Salze und kleine organische Moleküle durchlässig sind, aber Farbstoffe quantitativ in Lösung<br />

zurückhalten. Die salzhaltige Lösung aus <strong>de</strong>r Synthese wird vom Reaktionsbehälter in einen<br />

Vorlagebehälter geleitet und danach unter Druck über die Membranen geführt. Dort wird sie in<br />

ein salzhaltiges und nahezu farbstofffreies Permeat und das Farbstoffkonzentrat getrennt. Das<br />

Farbstoffkonzentrat wird in <strong>de</strong>n Vorlagebehälter zurückgeführt.<br />

Farbstofflösung aus <strong>de</strong>r Syntheseanlage (Mutterlauge)<br />

Vorlagebehälter<br />

Reines Wasser<br />

Standardisierung und<br />

Trocknen <strong>de</strong>r Farbstofflösung<br />

Abbildung 4.22: Produktseparation mittels Druckpermeation<br />

Erzielte Umweltvorteile<br />

Farbstofffreies Permeat<br />

Membranstufe<br />

Tabelle 4.17 zeigt die erzielten Umweltvorteile im Vergleich zur herkömmlichen<br />

Produktaufarbeitung.<br />

Herkömmliches Mit Druck-<br />

Verfahren permeation<br />

Hergestellter Farbstoff 1 Tonne 1 Tonne<br />

Menge 7,0 Tonnes -90 %<br />

Abwasserteilströme Salzfracht 1,5 tonnes -90 %<br />

CSB 50 kg -80 %<br />

Tabelle 4.17: Erzielte Umweltvorteile durch Produktabtrennung mittels Druckpermeation<br />

166 Dezember 2005 OFC_BREF

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