Automatisierte Lösungsmittelrückgewinnung für hochreine Laboranalysen

Kunde: OELCHECK GmbH
Branche: Chemie / Analytische Prüfungen / Schmierstoffanalyse
Anwendung: Reinigung und Rückgewinnung von Kerosin und Heptan zur Wiederverwendung in analytischen Laboren

Hintergrund:
Die OELCHECK GmbH ist ein führendes Labor in Europa für die Analyse von Schmierstoffen und Betriebsflüssigkeiten, das mehr als 100 Analysemethoden für Branchen von der Automobil- und Energieindustrie bis hin zum Schwermaschinenbau anbietet. Im Laboralltag werden große Mengen organischer Lösungsmittel für Reinigungs-, Spül- und Probenvorbereitungsvorgänge benötigt. Insbesondere wird Heptan für Spül- und Reinigungsvorgänge verwendet, während Kerosin als Verdünnungsmittel für hochpräzise ICP-OES-Spurenelementmessungen dient.

Bisher wurden diese gebrauchten Lösungsmittel gesammelt und als Sondermüll in IBC-Behältern entsorgt. Steigende Entsorgungskosten, Nachhaltigkeitsziele und die Forderung nach Ressourceneffizienz haben OELCHECK jedoch dazu veranlasst, ein geschlossenes Kreislaufverfahren zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln zu etablieren, das gleichzeitig die für die Spurenanalyse erforderlichen extrem hohen Reinheitsstandards erfüllt.

Herausforderung:
Bei der Einführung des Lösungsmittelrecyclings sah sich das Unternehmen mit mehreren technischen und betrieblichen Herausforderungen konfrontiert:

• Rückgewinnung von gebrauchten Lösungsmitteln in analytischer Reinheit, insbesondere von Kerosin, das für die Spurenelementanalyse verwendet wird.
• Sicherstellung, dass kritische Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor unterhalb der Nachweisgrenzen blieben, um Störungen bei den ICP-OES-Messungen zu vermeiden.
• Verarbeitung großer Lösungsmittelmengen bei minimalem manuellem Einsatz.
• Verwaltung einer komplexen Anlagenkonfiguration: Lösungsmittelabfälle werden im Keller gesammelt und müssen über eine 25 Meter lange Rohrleitung etwa 3 Meter in die Höhe zu den Verdampfungsanlagen gepumpt werden.
• Kontinuierliches Auffangen des gereinigten Destillats in 200-Liter-Fässern außerhalb des Gebäudes, ohne den Prozess zu unterbrechen.

Lösung:
Um diese Herausforderungen zu bewältigen, hat OELCHECK zwei unabhängige Lösungsmittelrückgewinnungssysteme implementiert, die jeweils auf einem Hei-VAP Industrial Rotationsverdampfer basieren, der mit einem Hei-VOLUME Distimatic Pro Modul und einem Hei-CHILL 5000 Umwälzkühler ausgestattet ist. Der Kühler wurde bewusst außerhalb des Labors installiert, um Wärmeabgaben innerhalb des Analysebereichs zu vermeiden.

Systemkonfiguration:

• Rückgewinnung von Heptan: 160 mbar, 94 °C
• Rückgewinnung von Kerosin: 45 mbar, 115 °C

Ein wesentlicher Vorteil des Hei-VAP Industrial Systems ist sein semi-automatisierter Betrieb:

• Das Vakuum bleibt während des gesamten Prozesses stabil.
• Frisches Lösungsmittelabfall wird während der laufenden Destillation in den Verdampfer geleitet.
• Die Kerosinrückgewinnung läuft den ganzen Tag über kontinuierlich.
• Bei Heptan muss der Rückstandskolben nur ein- bis zweimal täglich für einige Minuten automatisch entleert werden.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Chargenanlagen, bei denen alle 10 bis 20 Minuten eine Unterbrechung zum Nachfüllen erforderlich ist, ermöglicht das halbkontinuierliche Verfahren eine nahezu unterbrechungsfreie Destillation bei gleichbleibender Qualität und deutlich höherem Durchsatz.

Der Prozess ist hochgradig automatisiert: Die Anlagen werden morgens in Betrieb genommen, Lösungsmittelabfälle werden automatisch aus dem Keller zu den Verdampfern gepumpt, und gereinigtes Lösungsmittel wird kontinuierlich unter Druck über eine Strecke von mehr als fünf Metern in externe Lagerfässer geleitet. Selbst der Fasswechsel kann während des Betriebs erfolgen, ohne den Prozess zu unterbrechen.

Ergebnisse und Leistung:

Die Implementierung des Hei-VAP Industrial brachte herausragende technische, wirtschaftliche und ökologische Vorteile mit sich:

Technische Leistung

• Durchsatz:
  • Circa 5 L/h von Kerosin
  • Circa 7 L/h von Heptan
• Reinheit:
  • Alle kritischen Elemente, einschließlich Schwefel und Phosphor, liegen unterhalb der Nachweisgrenze.
• Rückgewinnungsraten:
  • 80–90% für Kerosin und Heptan
  • Gesamtrückgewinnungsrate der Lösungsmittel im Labor von etwa 55 %, unter Berücksichtigung zusätzlicher Lösungsmittel, die nicht wiederverwertet werden.

Wirtschaftliche Vorteile

• Jährliche Einsparungen von etwa:
  • 65 000 Liter von Kerosin
  • 18 000 Liter von Heptan

Ökologische Vorteile

• Jährliche CO₂-Einsparungen durch den Verzicht auf die Herstellung neuer Lösungsmittel:
  • Heptan: ~32 Tonnen CO₂
  • Kerosin: ~12 Tonnen CO₂
  • Insgesamt: circa 44 Tonnen CO₂ pro Jahr
• Reduzierung des Abfalls an gefährlichen Lösungsmitteln um mehr als 24 000 Liter pro Jahr, was etwa 60 IBC-Behältern (à 400 Liter) weniger entspricht.
• Einsparung von 45–55 Transportfahrten pro Jahr durch den geringeren Bedarf an Entsorgung von Sondermüll und Lieferungen von neuen Lösungsmitteln.

Fazit:
Durch den Einsatz von Hei-VAP Industrial-Systemen in Kombination mit Hei-VOLUME Distimatic Pro hat OELCHECK ein wirtschaftlich attraktives und ökologisch nachhaltiges Verfahren zur Lösungsmittelrückgewinnung etabliert. Der vollautomatisierte, semi-kontinuierliche Prozess läuft mit minimalen Betreuungsaufwand und liefert gleichzeitig Destillate in höchster Analysequalität.

Besonders hervorzuheben ist die außergewöhnliche Reinheit des zurückgewonnenen Kerosins, das direkt für anspruchsvolle ICP-OES-Spurenelementanalysen wiederverwendet werden kann, ohne Matrixeffekte oder eine Kontamination der Geräte zu verursachen. Durch die Reduzierung von Sondermüll, die Senkung der CO₂-Emissionen um fast 44 Tonnen pro Jahr und die deutliche Verringerung des Lösungsmittelverbrauchs zeigt OELCHECK, wie moderne Verdampfungstechnologie sowohl zu operativer Exzellenz als auch zu nachhaltigen Laborpraktiken beitragen kann.

Kundenfeedback:
"Die Hei-VAP Industrial-Systeme laufen mit minimalem Betreuungsaufwand vollautomatisiert – genau das, was wir brauchten. Besonders beeindruckend ist die hohe Reinheit des zurückgewonnenen Kerosins, das wir bedenkenlos in der ICP-OES-Spurenanalytik einsetzen können. Die jährliche Einsparung von über 24.000 Litern Lösemittel und fast 44 Tonnen CO₂ spricht für sich. Der semi-kontinuierliche Prozess ermöglicht einen deutlich höheren Durchsatz als klassische Batch-Systeme. Wenn doch mal Fragen auftauchen, ist Heidolph sehr gut erreichbar und hilft schnell weiter."

Verwendete Produkte:

hei-vap industrial

hei-volume distimatic pro