CH636118A5 - Treibmittel mit verminderter brennbarkeit fuer aerosole, verfahren zu seiner herstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Treibmittel mit verminderter Brennbarkeit für Aerosole, ein Verfahren zu seiner Herstellung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es sind als Treibmittel mit verminderter Brennbarkeit für Aerosole Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffgase bekannt, die bislang noch in grossem Umfange zur Anwendung kamen bzw. auch noch in Anwendung stehen. Allerdings erscheint ihr Gebrauch nicht ganz unbedenklich, da zumindest die Möglichkeit besteht, dass bei einem anhaltenden und grösseren Ausstoss in die Erdatmosphäre ein Angriff auf den die Erde umgebenden Ozongürtel erfolgt, welcher für die Absorption von UV-Strahlen Bedeutung besitzt. So wird von verschiedenen massgeblichen Stellen auch bereits ein Benutzungsverbot derartiger Treibmittel für Aerosole erwogen.
Es ist ferner bekannt, unbehandelte Kohlenwasserstoffe als Treibmittel für Aerosole zu verwenden. Da diese jedoch vor allem leicht brennbar sind, ist ihr Einsatz problematisch. Es ist zwar auch bekannt, die Brennbarkeit von Kohlenwasserstoffen, welche als Treibmittel Verwendung finden sollen, durch Zusatz von weniger oxidationsfähigen Stoffen herabzusetzen, z.B. durch Stickoxydul, doch sind damit allein noch keine befriedigenden Ergebnisse erzielt worden.
Es ist sogar bekannt, Kohlenwasserstoffen Wasser zur Verminderung der Brennbarkeit zuzusetzen. Nachteilig daran ist jedoch, dass das Wasser gleichzeitig als störender Ballaststoff im Treibmittel wirkt, denn es verflüchtigt sich praktisch nicht und kann damit das Treibmittel in seiner eigentlichen Aufgabe nicht unterstützen, vielmehr begünstigt es eine Phasentrennung, was natürlich unerwünscht ist. Schliesslich fördert ein Wasserzusatz in Blechdosen auch die Korrosion derselben.
Aus dem britischen Patent 1476117 ist es bekannt, als Treibmittel für Aerosol-Desodorantien beispielsweise ein Gemisch aus C3-C4-Kohlenwasserstoffen und Methylenchlorid zu verwenden. Dort sind aber keine Ausführungen über die prozentuale Zusammensetzung derartiger Gemische und über deren Brennbarkeit gemacht.
Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, ein Treibmittel mit verminderter Brennbarkeit vorzuschlagen, von dem einerseits nicht zu befürchten ist, dass es den Ozongürtel in der vermuteten Art angreift und das andererseits in seiner Brennbarkeit in einer den bisherigen Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffgasen vergleichbaren Weise vermindert ist, ohne dabei in seiner Treibwirkung nennenswert beeinträchtigt zu sein.
Ferner soll die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines
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solchen Treibmittels angeben, wie auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäss mit einem Treibmittel, welches gekennzeichnet ist durch einen Grundgehalt an mindestens einem verflüssigten Kohlenwasserstoff 5 aus der Gruppe Propan, Butan und Isobutan und einen Gehalt von insgesamt 2 bis 20 Gew.% mindestens eines Chlorkohlenwasserstoffs aus der Gruppe Dichlormethan und 1,1,1-Trichloräthan.
Es ist überraschend, dass bei Zusatz derartig geringer io Mengen des Chlorkohlenwasserstoffs die Brennbarkeit der Kohlenwasserstoffe stark herabgesetzt bzw. ganz aufgehoben werden kann.
Der Gehalt an Dichlormethan und/oder 1,1,1 -Trichlor-äthan richtet sich dabei auch nach den gewünschten Druckver is hältnissen, da sich jene Stoffe am Druckaufbau mitbeteiligen. Ein solchermassen zusammengesetztes Treibmittel besitzt eine gute Treib Wirkung, ist kaum brennbar bis unbrennbar und auch kaum geeignet, den Ozongürtel in der vermuteten Art anzugreifen. So wirkt bereits die grössere Dichte 20
gegenüber Luft einem Vordringen in die Erdatmosphäre entgegen. Ein weiterer Vorteil besteht in der guten Mischbarkeit mit fast allen Wirkstoffen bzw. Wirkstoffkombinationen, so dass keine Phasentrennung mehr zu beobachten ist und eine gute Dosierung bei Feinversprühung und Vernebelung 25 gewährleistet ist.
Zweckmässigerweise bestehen die Kohlenwasserstoffe aus gereinigtem Propan und/oder Butan. - Ein derartiges Treibmittel besitzt den weiteren Vorteil, dass es geruchsneutral ist. Unter gereinigt ist dabei zu verstehen, dass der Kohlenwas- 30 serstoff nur noch wenig Schwefel, insbesondere nur noch wenig geruchsbildende organische Schwefelverbindungen, wie Merkaptane, enthält.
Die Menge der nachstehend angegebenen Zusätze beziehen sich jeweils auf das Gesamtgewicht aus Kohlenwas- 35 serstoff und Chlorkohlenwasserstoff.
Vorteilhaft enthält das Treibmittel einen Zusatz von 0,5 bis 10 Gew.% an Kohlendioxid und/oder Stickoxydul und/oder Edelgas.
Dadurch wird die Brennbarkeit weiter herabgesetzt und es 40 lassen sich in besonders einfacher Weise unterschiedliche Druckverhältnisse erzielen. Diese reichen bei 20°C von etwa 2,5 bar, und zwar im allgemeinen für Glasbehälter, bis etwa 4,5 bar vornehmlich für Blechdosen. Als Edelgas kommen sowohl Argon, Neon, Helium, Krypton als auch Xenon in 45 Betracht.
Nach einem weiteren Vorschlag ist für das Treibmittel ein Zusatz von 0,1 bis 5 Gew.% an Brompropan und/oder Brombutan bzw. analoger halogenhaltiger Stoffe vorgesehen.
Zweckmässig ist auch ein Zusatz von insgesamt 0,1 bis so 5 Gew.% einer anorganischen und/oder organischen Phosphorsäureverbindung oder Borsäureverbindung.
Nach einem anderen Vorschlag ist ein Zusatz von insgesamt 0,1 bis 5 Gew.% an Antimonpentoxid vorgesehen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekenn- 55 zeichnet, dass unter Druck verflüssigte Kohlenwasserstoffe von technischem Reinheitsgrad zur Absonderung von insbesondere öligen Beimengungen zunächst grobfiltriert und anschliessend zur Ausscheidung insbesondere geruchsbildender Fremdstoffe feinfiltriert werden, wobei gleichzeitig 60 Dichlormethan und/oder 1,1,1-Trichloräthan zudosiert und mit den Kohlenwasserstoffen gemischt wird, und anschliessend das Gemisch verrieselt, gefiltert und wieder gesammelt wird.
Die besonderen Vorteile des Verfahrens liegen darin, dass 6s nur wenige, verhältnismässig einfache Verfahrensschritte erforderlich sind und eine Leistungssteigerung ohne weiteres durch eine wiederholte Durchführung (Umwälzung) möglich ist, wodurch der erforderliche Aufwand zur Durchführung des Verfahrens verhältnismässig klein gehalten werden kann.
Vorteilhaft wird in dem Gemisch unter Druck Kohlendioxid und/oder Stickoxydul und/oder Edelgas gelöst.
Zweckmässigerweise wird das Gemisch weiter feinfiltriert, wobei gleichzeitig weiteres Dichlormethan und/oder 1,1,1-Trichloräthan zudosiert und mit dem bisherigen Gemisch vermischt wird.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird das Gemisch über oder durch weitere Substanzen zur Anreicherung mit denselben geleitet, insbesondere Brompropan und/oder Brombutan, eine anorganische und/oder organische Phosphorsäureverbindung, Borsäureverbindung oder Antimonpentoxid.
Zweckmässigerweise wird das zuletzt erhaltene Gemisch umgewälzt und wie zuvor die Kohlenwasserstoffe weiterbehandelt.
Vorteilhaft liegt der aufgewendete Druck zwischen 2 bis 10 bar und beträgt die Zeitdauer für einen Durchlauf der Kohlenwasserstoffe bzw. des Gemisches durch die gesamten Verfahrensstufen mindestens 2 Stunden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in Durchlaufrichtung gesehen, hintereinander eine Einspeisevorrichtung, ein Grobfilter, ein Feinfilter, ein Gasentkeimungsfilter, zwei weitere Feinfilter und ein Druckbehälter mit einer Pumpe auf der Abgangsseite angeordnet und über eine Druckleitung miteinander verbunden sind, wobei die Feinfilter Zuläufe über Kopf für Dichlormethan oder dergleichen mit einem Überdruckventil aufweisen und das Gasentkeimungsfilter mit einem Eingangsstutzen für Kohlendioxid oder dergleichen versehen ist.
Die Vorteile dieser Vorrichtung liegen in ihrem übersichtlichen Aufbau aus einfachen Bauteilen von geringer Störanfälligkeit.
Von Vorteil ist, wenn das Grobfilter ein Kerzenfilter ist und ein durchsichtiges Aussengehäuse besitzt.
Zweckmässigerweise bestehen die Feinfilter aus einem Filterkessel mit einer im Abstand zum Kesselboden verlaufenden Trennwand und daran angeordneten, zum Kesselboden hin offenen Filterkerzen, wobei in den Zwischenräumen zwischen den Filterkerzen eine Schüttung aus Aktivkohle, Kieselgur, Zellulose, Asbest, Glasfasern oder Silicagel bzw. Gemengen daraus enthalten ist.
Vorteilhaft ist, wenn das Gasentkeimungsfilter einen Einsatz mit mehreren keramischen Filterkerzen von geringer Porenweite enthält, vorzugsweise mit einem Rückhaltevermögen für Feststoffpartikel > 5 p.m.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand verschiedener Beispiele noch näher beschrieben.
Beispiel 1
Es wurde die Brennbarkeit eines erfindungsgemässen Treibmittels folgender Zusammensetzung untersucht: 85 Gew.% Butan 2 Gew.% Kohlendioxid und 13 Gew.% Dichlormethan.
Wurde ein derartiges Treibmittel für Aerosole verwendet und der Sprühstrahl auf eine Lockflamme gerichtet, konnte damit die Flamme zum Erlöschen gebracht werden. Ein Rückschlagen, selbst bei einem geringen Gehalt an alkoholischen Lösungsmitteln für den Wirkstoff bzw. die Wirkstoffkombination der Aerosole war nicht zu beobachten.
Beispiel 2
Dieselben Ergebnisse wurden mit einem Treibmittel folgender Zusammensetzung gefunden:
85 Gew.% Butan
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1 Gew.% Kohlendioxid 1 Gew.% Argon 13 Gew.% Dichlormethan.
Beispiel 3
Ein anderes erfindungsgemässes Treibmittel zeigte folgende Zusammensetzung:
88 Gew.% Propan/Butan,
1 Gew.% Kohlendioxid und 11 Gew.% Dichlormethan/ 1,1,1-Trichloräthan.
Wurde bei Verwendung eines solchen Treibmittels der Sprühstrahl eines Aerosols gegen die Flamme eines Bunsenbrenners gerichtet, so erfuhr die Flamme dadurch eine Ablenkung. Es erfolgte kein Rückschlagen der Flamme; vielmehr brannte die Flamme sichtbar schwächer als vorher. Auch dieses Ergebnis stellt die verminderte Brennbarkeit unter Beweis. Praktisch erweist sich damit das Treibmittel sogar als nicht brennbar.
Das Verfahren soll nachfolgend in Verbindung mit der Vorrichtung beschrieben werden, welche in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer Zeichnung dargestellt ist. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung die Anordnung wie auch den Aufbau der wesentlichen Bestandteile.
Die Vorrichtung umfasst im einzelnen eine Einspeisevorrichtung 1, zwei Grobfilter 2,3, drei Feinfilter 4,5,6, ein Gasentkeimungsfilter 7, einen Druckbehälter 8, eine Förderpumpe 9 und eine die vorgenannten Bestandteile verbindende Druckleitung 10 einschliesslich einer Rücklaufstrecke von der Förderpumpe 9 zur Einspeisevorrichtung 1 für eine Umwälzung.
Die Grobfilter 2 und 3 sind Kerzenfilter mit durchsichtigem Aussengehäuse. Dem Grobfilter 2 kommt in erster Linie die Aufgabe zu, ölige Beimengungen aus den Kohlenwasserstoffen abzusondern, wobei das Grobfilter 3 lediglich zur Sicherheit zusätzlich angeordnet ist. Letzteres ermöglicht jedoch auch gleichzeitig eine abschliessende visuelle Kontrolle.
Die Feinfilter 4,5,6 weisen über Kopf Zuläufe für Dichlormethan oder dergleichen sowie Überdruckventile auf. Die Zuläufe kommen von hier nicht näher dargestellten Dosierpumpen. Wie am Beispiel des teilweise im Schnitt dargestellten Feinfilters 4 zu erkennen ist, bestehen die Feinfilter aus einem Filterkessel mit einer im Abstand zum Kesselboden verlaufenden Trennwand 11, an der zum Kesselboden hin offene Filterkerzen 12 angeordnet sind. Zwischen den Filterkerzen 12 befindet sich eine Schüttung 13. Diese besteht im
Falle der Feinfilter 4 und 5 aus Aktivkohle, Kieselgur, Zellulose, Asbest, Glasfasern oder Silicagel bzw. Gemengen daraus, im Falle des Feinfilters 6 aus Substanzen, mit denen sich das zu behandelnde Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und Dichlormethan usw. anreichern soll.
Das Gasentkeimungsfilter 7 besitzt über Kopf einen Eingangsstutzen 14 für Kohlendioxid, Stickoxydul oder ein Edelgas. Es enthält gemäss der teilweise schnittbildlichen Darstellung Filterkerzen 15, welche aus Keramik bestehen und Feststoffpartikel > 5 um zurückhalten. Das so gereinigte Gemisch sammelt sich in einem trichterförmigen Auslauf am Boden des Gasentkeimungsfilters 7. Aufgegeben wird das Gemisch über Kopf, wobei es unter anderem bei gleichzeitig eingeblasenen gasförmigen Zusätzen verrieselt wird.
Die Förderpumpe 9 befindet sich auf der Abgangsseite des Druckbehälters 8, und vermag über die Rücklaufstrecke der Druckleitung 10 das aus dem Druckbehälter 8 ausfliessende Gemisch erneut zum Durchlauf durch die einzelnen Verfahrensstufen zu bringen. An die Einspeisevorrichtung 1 sind ausserdem verschiedene Vorratsbehälter für flüssige Kohlenwasserstoffe angeschlossen, was hier jedoch nur schematisch angedeutet ist.
Mit der Vorrichtung lässt sich das Verfahren wie folgt durchführen. Zunächst werden flüssige Kohlenwasserstoffe über die Einspeisevorrichtung in die Druckleitung unter 2 bis 10 bar Druck eingespeist. Nach Durchlaufen des ersten Grobfilters gelangen sie im ersten Feinfilter in Berührung mit Dichlormethan oder dergleichen. Es findet dort eine Reinigung der Kohlenwasserstoffe bei gleichzeitiger Durchmischung mit dem Dichlormethan statt. In dem anschliessenden Gasentkeimungsfilter wird die Durchmischung und Reinigung fortgesetzt, wobei diese Vorgänge durch Zufuhr von Kohlendioxid oder dergleichen unterstützt werden. Das Kohlendioxid verbleibt anschliessend als inerter aber flüchtiger Bestandteil in dem Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, Dichlormethan usw.. In dem weiteren Feinfilter wird das Gemisch weiter mit Dichlormethan oder dergleichen angereichert und gereinigt. Im dritten Feinfilter schliesslich kommt das Gemisch unter gleichzeitiger weiterer Durchmischung und Reinigung in Berührung mit zusätzlichen, insbesondere flammhemmenden Substanzen, mit denen es sich ebenfalls anreichert.
Für einen Durchlauf von der Einspeisevorrichtung bis zum Druckbehälter ist eine Zeitdauer von mindestens 2 Stunden vorgesehen. Eine Umwälzung bis zu sechs Malen ergibt dabei einen gewünschten Gehalt an Dichlormethan oder dergleichen bis zu 20 Gew.%.
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Claims (16)
- 6361182PATENTANSPRÜCHE1. Treibmittel mit verminderter Brennbarkeit für Aerosole, gekennzeichnet durch einen Grundgehalt an mindestens einem verflüssigten Kohlenwasserstoff aus der Gruppe Propan, Butan und Isobutan und einen Gehalt von insgesamt 2 bis 20 Gewichtsprozent mindestens eines Chlorkohlenwasserstoffes aus der Gruppe Dichlormethan und 1,1,1 -Trichlor-äthan.
- 2. Treibmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es gereinigte Kohlenwasserstoffe enthält.
- 3. Treibmittel nach Anspruch J oder 2, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent einer Verbindung aus der Gruppe Kohlendioxid, Stickoxydul und Edelgas, bezogen auf die Gesamtmenge aus verflüssigtem Kohlenwasserstoff und Chlorkohlenwasserstoff.
- 4. Treibmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent mindestens einer Verbindung aus der Gruppe Brompropan und Brombutan, bezogen auf die Gesamtmenge aus verflüssigtem Kohlenwasserstoff und Chlorkohlenwasserstoff.
- 5. Treibmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Zusatz von insgesamt 0,1 bis 5 Gewichtsprozent einer Phosphorsäureverbindung oder Borsäureverbindung, bezogen auf die Gesamtmenge aus verflüssigtem Kohlenwasserstoff und Chlorkohlenwasserstoff.
- 6. Treibmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent an Antimonpentoxid, bezogen auf die Gesamtmenge an verflüssigtem Kohlenwasserstoff und Chlorkohlenwasserstoff.
- 7. Verfahren zur Herstellung eines Treibmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der unter Druck verflüssigte Kohlenwasserstoff von technischem Reinheitsgrad zur Absonderung von öligen Beimengungen zunächst grobfiltriert und anschliessend zur Ausscheidung geruchsbildender Fremdstoffe feinfiltriert wird, wobei gleichzeitig der Chlorkohlenwasserstoff zudosiert und mit dem Kohlenwasserstoff gemischt wird, und anschliessend das Gemisch verrieselt, gefiltert und wieder gesammelt wird.
- B. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass unter Druck eine Verbindung aus der Gruppe Kohlendioxid, Stickoxydul und Edelgas in dem Gemisch gelöst wird.
- 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch weiter feinfiltriert wird, wobei gleichzeitig weiterer Chlorkohlenwasserstoff zudosiert und mit dem bisherigen Gemisch vermischt wird.
- 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch über oder durch weitere Substanzen zur Anreicherung mit denselben geleitet wird, insbesondere die in den Ansprüchen 4 bis 6 genannten Verbindungen.
- 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zuletzt erhaltene Gemisch umgewälzt und wie zuvor der Kohlenwasserstoff weiterbehandelt wird.
- 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgewendete Druck zwischen 2 bis 10 bar liegt und die Zeitdauer für einen Durchlauf des Kohlenwasserstoffs bzw. des Gemisches durch die gesamten Verfahrensstufen mindestens 2 Stunden beträgt.
- 13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchlaufrichtung gesehen, hintereinander eine Einspeisevorrichtung (1), ein Grobfilter (2), ein Feinfilter (4), ein Gasentkeimungsfilter (7), zwei weitere Feinfilter (5,6) und ein Druckbehälter (8) mit einer Pumpe (9) auf der Abgangsseite angeordnet und über eine Druckleitung (10) miteinander verbunden sind, wobei die Feinfilter (4,5,6) Zuläufeüber Kopf für den Chlorkohlenwasserstoff mit einem Überdruckventil aufweisen und das Gasentkeimungsfilter (7) mit einem Eingangsstutzen (14) für Kohlendioxid versehen ist.
- 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Grobfilter (2) ein Kerzenfilter ist und ein durchsichtiges Aussengehäuse besitzt.
- 15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinfilter (4,5,6) aus einem Filterkessel mit einer im Abstand zum Kesselboden verlaufenden Trennwand (11) und daran angeordneten, zum Kesselboden hin offenen Filterkerzen (12) bestehen, wobei in den Zwischenräumen zwischen den Filterkerzen eine Schüttung (13) aus Aktivkohle, Kieselgur, Cellulose, Asbest, Glasfasern oder Silicagel bzw. Gemengen daraus enthalten ist.
- 16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasentkeimungsfilter (7) einen Einsatz mit mehreren keramischen Filterkerzen (15) von geringer Porenweite enthält, vorzugsweise mit einem Rückhaltevermögen für Feststoffpartikel > 5 (im.
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