DE2231640A1

DE2231640A1 - Verfahren zur reinigung eines luftoder gasstromes von verbrennbaren und in filtern adsorbierbaren dampf- oder gasfoermigen verunreinigungen

Info

Publication number: DE2231640A1
Application number: DE2231640A
Authority: DE
Inventors: Guenter Staschik; Karl Dipl Phys Winter
Original assignee: CEAG Dominit AG
Current assignee: CEAG Dominit AG
Priority date: 1972-06-28
Filing date: 1972-06-28
Publication date: 1974-01-17
Also published as: NO138646B; IT988743B; JPS4952771A; ATA276373A; DK141896C; AT355001B; JPS5815165B2; GB1436172A; FR2190501A1; FR2190501B1; DE2231640B2; CH555194A; DD104719A5; NL7307965A; NO138646C; PL85379B1; US3905783A; BE799714A; DK141896B; CS177125B2

Description

Reg.Nr. CP 268 IJ-DT 6233 Kelkheim/Ts., 2o.6. 1972

6P Ksr-wur

CEAG DOMIITIT AKTIENGESELLSCHAFT 46 Dortmund, Postfach 31ο .

Verfahren zur Reinigung eines Luft- oder Gasstromes von verbrennbaren und in Filtern adsorbierbaren dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung eines Luft- oder Gasstromes von verbrennbaren und in Filtern adsorbierbaren dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen.

Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Reinigung von Luft oder anderen Trägergasen war es bisher nur mit großen Schwierigkeiten oder nur mit einem nicht mehr vertretbaren Aufwand möglich, schädliche gas- oder dampfförmige Stoffe zu entfernen oder zu vernichten. Man versuchte zwar zunächst, siich dieser Stoffe durch starke Verdünnung mit der atmosphärischen Luft zu entledigen, wozu in ortfesten Anlagen auch das Ausstoßen in höhere Luftschichten gehört. Man hatte damit aber keine grundsätzliche Lösung dieses Problems gefunden, weil eine starke Verdünnung mit der'atmosphärischen Luft oder das Ausstoßen in höhere Luftschichten zwar in einsamen und windreichen Gegenden hingenommen werden kann, nicht aber in windstillen Gegenden, die dicht besiedelt sind und in denen derartige Luftverunreinigungen in größeren Mengen anfallen.

Zur Bekämpfung der schädlichsten und unzulässigen Gasanteile in Abgasen versuchte man bisher, soweit es sich um verbrennbar e Gase und Dämpfe bei diesen Verunreinigungen handelt, sie entweder durch Adsorptionsfilter, wie z.B. durch Aktivkohle-

309883/0748 "Λ"

Schüttungen, auszuscheiden oder sie durch eine Nachverbrennungsanlage zu führen und sie in unschädliche Stoffe überzuführen, wobei z.B. im Idealfalle reine Kohlenwasserstoffe restlos in Kohlendioxid und Wasser verbrannt werden. Man versuchte dabei auch, die Verbrennungstemperatüren durch die Anwendung von Katalysatoren herabzusetzen. Beide Verfahren haben bisher aber nicht zu dem erstrebten Ziel geführt, weil in beiden Fällen die Beseitigung der belästigenden Gase oder Dämpfe nur mit einem nicht mehr vertretbaren Aufwand möglich ist. Man hält die Verwendung von Aktivkohlefiltern allein beispielsweise nur dann für wirtschaftlich vertretbar, wenn die Konzentration der Verunreinigungen etwa 5 mg je Km luft nicht übersteigt, weil bei höheren Konzentrationen die Adsorptionsmasse zu schnell gesättigt ist. Eine Nachverbrennung der verbrennbaren Verunreinigungen der luft in Katalysatoren beispielsweise ist erst dann wirtschaftlich, wenn der Anteil

dieser Verunreinigungen nicht kleiner als etwa 1oomg je Nm Luft ist. Für das Aufheizen aller beim Verbrennungsvorgang beteiligten Stoffe auf die erforderliche Reaktionstemperatur liegt dieser Anteil noch wesentlich höher. Um aber zu verhindern, daß bei zu geringen Gasgemisch-Temperaturen unverbrannte Gasbestandteile zur Heinluftseite gelangen, muß eine zusätzliche Aufheizung des Gasgemisches erfolgen, welche die Verbrennung unterstützt. Man versuchte deshalb, die Abgaswärme durch Wärmetauscher für den Verbrennungsvorgang zurückzugewinnen und durch Zusatzheizungen zusätzliche Wärme zuzuführen. Hierdurch werden derartige Vorrichtungen aber so aufwendig, daß sich mit den bisherigen katalytischen Nachverbrennungsanlagen die Beseitigung dieser meist schädlichen oder Übelriechenden Luftverunreinigungen unterhalb einer Konzentration von etwa 1oomg je Nm nicht mehr lohnt. Somit gibt es bisher in dem Konzentrationsbereich zwischen etwa 5 mg/Nm und 1oomg/ Hm Luft keine zufriedenstellende Lösun, der verbrennbaren Luftverunreinigungen.

Nnr Luft keine zufriedenstellende Lösung für die Beseitigung

IKs einen umfassenden Konzentrationsbereich zu erfassen ( von mg bis g), wurde bereits ein Verfahren zur Reinigung eines

309883/0748

Luft- oder Gasstromes von verbrennbaren dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen mit Hilfe von Adsorptionsfiltern entwickelt, bei dem der Luft- oder Gasstrom durch ein Adsorptionsfilter gereinigt wird, dieses Filter nach Erreichen einer gewissen Beladung mit den verbrennbaren Verunreinigungen im Gegenstrom anfangs mit aufgeheizter Luft desorbiert* das Desorbat in einer katalytisehen Nachverbrennungsanlage verbrannt wird und ein Teil des Gemisches aus Luftresten und verbranntem Desorbat solange wieder durch das PiIter geführt wird, bis die Beladung des Filters so weit zurückgegangen ist, daß es wieder zur Reinigung des Luft- oder Gasstromes eingesetzt werden kann. Hierbei treten jedoch sogenannte Katalysatorgifte auf, wie z.B. organische Phosphorverbindungen, wodurch die Anlage langsam wirkungslos wird.

Ein anderes Verfahren ist die wirtschaftliche Rückgewinnung von Lösemitteln aus Fabrikationsprozessen, bei denen sie als Dämpfe anfallen und nach den Vorschriften der Gewerbeaufsicht unter Kontrolle gebracht werden müssen.

Bei bekannten Verfahren zur Unschädlichmachung der Lösemitteldämpfe werden u.a. Aktivkohle-Filter als Adsorber verwendet, um aus den abgesaugten Luft/Gas/Dampf-Gemisch-Volumenströmen die mit der Raumluft zusammen abgesaugten Lösemitteldämpfe zu adsorbieren und damit auszuscheiden. Die daran sich anschließende Desorption aus der Aktivkohle erfolgt nach bekannten Verfahren mit Hilfe des Ausdampfens, um betriebstechnisch im Chargenbetrieb die Aktivkohle wieder aufnahmefähig zu machen. Infolge der Möglichkeit der Rückgewinnung dieser Dämpfe aus dem Desorbat wird in der Regel dann weiterhin das Desorbat gekühlt und vom Wasser getrennt, sofern nicht weitgehendere Verfahren, wie z.B. das anschließende Destillieren bei wasserlöslichen Lösemitteln Alkohol und Aceton o.a. erforderlich sind.

3098 83/074 8 ' ^ ^

Der wesentliche Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist die sich ergebene Mischung des Desorbats mit Wasser und die dadurch notwendigen aufwendigen Torrichtungen für die (Trennung des Desorbats vom Wasser aus dem zur Desorbierung verwendeten Wasserdampf.

Aufgabe der Erfindung ist es, die oben angeführten Nachteile bekannter Verfahren zu vermeiden und ein wirtschaftliches Verfahren zur Reinigung eines Luft- oder Gasstromes von verbrennbaren und in Filtern adsorbierbaren Verunreinigungen zu entwickeln, welches ohne erheblichen technischen Aufwand durchführbar ist und auch bei geringen Verunreinigungen wirtschaftlich anwendbar ist.

Biese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Luft- oder Gasstrom durch ein Adsorptionsfilter gereinigt wird, daß das Adsorptionsfilter nach Erreichen einer vorgegebenen Beladung mit den verbrennbaren Verunreinigungen vorzugsweise im Gegenstrom mit einem durch Verbrennung von Kohle, Koks oder .Kohlenwasserstoffen hergestellten Inertgasstrom deeorbiert wird, das Inertgas mit dem Desorbat anschließend gekühlt und dann das kondensierte Desorbat mit auskondeneiertem Wasser von dem restlichen Inertgasstrom getrennt werden.

Ee let zweckmäßig, dabei den zu reinigenden Luftstrom und den Inertgasstrom abwechselnd durch verschiedene Adsorptionsfilter zu führen, um den Ausreinigungsvorgang ohne jede Unterbrechung der Abgasvolumenströme bei durchgehendem Betrieb und /oder bei wirtschaftlicher Bemessung der einzelnen Adsorbergrößen durchführen zu können.

Weiterhin kann das zur Desorption verwendete Inertgas nach der Ausscheidung des kondensierten Wassers und des Desorbats in den su reinigenden Luft- oder Gasstrom rückgeführt und mit ihm zusammen durch einen im Adsorptionsbetrieb befindlichen Adsorber

309883/0748 - 5 -

geschickt werden, damit die dampfförmigen Reste der vorher ausgeschiedenen Stoffe nicht in die Heinluft gelangen* sondern auch noch ausgeschieden werden können»

Schließlich kann es zweckmäßig sein, das hergestellte Inertgas durch Trocknen vor dem Einleiten in das Adsorptionsfilter vom Wasser zu befreien bzw. eine Trocknung und Kühlung, des Inertgasstromes vor dem Einleiten in das Adsorptionsfilter vorzunehmen, um ein ganz wasserfreies Desorbat zu erhalten und damit nach der Kühlung weitere Trennungsvorgänge ersparen zu können.

Das Prinzip einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Pigur dargestellt. Die Anordnung besteht im wesentlichen aus dem Brenner 1, den Adsorbern 2, dem Kühler 5 und der Trennvorrichtung 4· Der Reinluftstrom ist mit 5» der Rohluftstrom mit 6, der Desorbatstrom mit 7 und die Rückführung von Inertgas und Restdesorbat mit 8 bezeichnet. Die gestrichelten Linien stellen jeweils die nicht in Betrieb befindlichen Rohrleitungen dar. An den Stellen, an denen diese mit durchgezogenen Linien zusammentreffen sind Umschaltventile oder Dreiwegeklappen vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von einer Desorption mit Hilfe von Inertgas aus einer stöchiometrischen oder unterstöchiometrischen Verbrennung von Kohle, Koks oder ähnlichen, von flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen, sowie von Stadtgas, Kokereigas, Gichtgas, Schwelgas oder ähnlichen, so daß bei der anschließenden Kühlung zur Kondensation des Desorbats nur ein Minimum an verfahrenstechnischem Aufwand getrieben werden muß, denn die desorbierten Stoffe sind in diesem Falle frei von Wasser bzw. enthalten nur einen kleinen Anteil davon, oder es können die Verbrennungsgase mit geringstem Aufwände vor dem Einsatz zur Desorption getrocknet werden. Der besondere Vorteil einer solchen Kombination von Inertgas-Desorption mit anschließender Kühlung des Desorbets ergibt sich aus

309883/0748

der zweimaligen Einsparung an Energie. Einmal ergibt sich die Einsparung vor der Desorption aus der nicht notwendigen Wasserverdampfung und zum anderen ergibt sich die ^ Einsparung durch den nicht notwendigen Kühlleistungsanteil für die fehlende Feuchte des Desorbats beim Kühlen und Auskondensieren des Desorbats. Dieser Gesamtvorteil wirkt sich umsomehr zu Gunsten der vorliegenden Erfindung aus» als bekanntlich die Verdampfungswärme des Wassers außerordentlich groß ist.

Als Beispiel für die überraschende Wirtschaftlichkeit dieser Kombination sei ein großes Acetonbad mit Randabsaugung herangezogen, in dem feinmechanische Teile gereinigt werden. An einer solchen Anlage gehen z.B. täglich (zweiechichtig) etwa 7oo kg Aceton durch Verdunsten in die Atmosphäre. Diese Acetondämpfe wurden bislang entsprechend den Vorschriften der Gewerbeaufsicht in der Weise unter Kontrolle gebracht, daß sie mit ausreichender Luftzumischung entweder abgefackelt oder durch Ausblasen außerhalb des Einflußbereiches auf die Umgebung unschädlich gemacht wurden. Dieser Lösemittelanteil wird also abgeschrieben, weil eine Rückgewinnungsanlage der bisher üblichen und bekannten Art nicht kostendeckend arbeiten konnte und die Investition einer Rückgewinnungsanlage gegenüber den anderen Methoden nicht rechtfertigte.

Die Anlagekosten für eine Rückgewinnungsanlage nach der erfindungsgemäßen Verfahrenskombination stellen eich um 1/3 niedriger als die Anlagekosten z.B. für eine notwendig werdende Rektifizieranlage im Anschluß an die bisher bekannten Desorptionsverfahren. Der Kostenvergleich ergibt in einem solchen falle den überraschenden Vorteil für die erfindungsgemäße Vor* riohtungskombination der Lösemittel-Rückgewinnung, daß die

30 9 8 83/0748

Wirtschaftlichkeitsschwelle um mehr als die Hälfte herabgesetzt werden kann. Bisher lag diese Wirtschaftlichkeitsschwelle bei etwa 3 g/m Anteil der abgesaugten Lösemitteldämpfe im insgesamt abgesaugten Abgasgemisch. Sie Wirtschaftlichkeitsschwelle liegt bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungskombination bei einem Anteil von nur 1,2 g/m des im abgesaugten Abgasgemisch enthaltenen Lösemittelanteils. Bei dem vorliegenden Beispiel ergibt sich bei der Anwendung und Installation der erfindungsgemäßen Vorrichtungskombination von Inertgas-Desorption und anschließender Kühlung und Kondensation eine Einsparung von etwa 4o # der bisher abgeschriebenen Kosten für das verlorengegangene Aceton.

Schließlich ergibt sich noch ein weiterer Vorteil bei der Behandlung von Stoffen mit höheren Siedepunkten. Betriebstechnisch ist die Aufgabe, Stoffe mit höheren Siedepunkten. zu desorbieren, bei Anwendung von Inertgas weniger schwierig als bei Anwendung von Wasserdampf nach der herkömmlichen Methode. Die erforderliche höher als die betreffende Siedetemperatur liegende Temperatur des Austreibemittels Gas oder Dampf ist wesentlich aufwandloser bei Verwendung von Inertgas. Um z.B. 1 kg Tetralin, das bei 2o8° C siedet, zu desorbieren, sind etwa 8 kg Heißdampf von 23o.° C erforderlich. Demgegenüber ist es relativ leicht möglich, die Desorption mit Schutzgas (Inertgas) aus der Verbrennung von Stadtgas bei 45o° O durchzuführen. Der auszutreibende Stoff wird umso schneller desorbiert, je höher die Desorptionstemperatür liegt, und diese ergibt sich z.B. bei dem erwähnten Stadtgas automatisch schon. So liegt bei diesem gewählten Beispiel der Anlagenaufwand bei nur etwa 25 ί> des Aufwandes, für eine Wasserdampf-Desorptions-Vorrichtung. Nicht die hohe Verdampfungs-( und Kondensations-) wärme des Wassers ist für die

- 8 309883/0748

Desorptionsfähigkeit des Wasserdampfes maßgebend, sondern vielmehr die Temperatur und die Größe des Volumenstromes des Spülgases. Die erfindungsgemäße Kombination von Inertgas-Desorption mit anschließendem Kühlen des Desorbats und Auskondensieren ist daher den bislang bekannten und angewendeten Verfahren in Bezug auf Desorptionszeit und Ausbeute an Desorbat verglichen an ein und demselben adsorbierten Stoff weit überlegen.

- Patentansprüche -

309883/0748

Claims

Reg.Kr* CP 268 L-DT * 6233·Kelkheim/Ts., 2o.6.1972 3 6P Ksr/wur Patentansprüche

1. Verfahren zur Reinigung eines luft- oder Gasstromes von verbrennbaren und in Filtern adsorbierbaren dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Luft- oder Gasstrom durch ein Adsorptionsfilter gereinigt wird, daß das Adsorptionsfilter nach Erreichen einer vorgegebenen Beladung mit den verbrennbaren Verunreinigungen vorzugsweise im Gegenstrom mit einem durch Verbrennung von Kohle, Koks und Kohlenwasserstoffen hergestellten Inertgasstrom desorbiert wird, das Inertgas mit dem Desorbat anschließend gekühlt und dann das kondensierte Desorbat mit auskondensiertem Wasser von dem restlichen Inertgasstrom getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu reinigende Luftstrom und der Inertgasstrom abwechselnd durch verschiedene Adsorptionsfilter geführt werden·

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Desorption verwendete Inertgas nach der Abtrennung des kondensierten Wassers und des Desorbats mit dem zu reinigenden Luft- oder Gasstrom über abwechselnd in Adsorptionsbetrieb befindliche Adsorber rückgeführt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas vor der Einleitung in das Adsorptionsfilter getrocknet wird.

309883/0748 ._₂_

2 - 40

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas vor dem Einleiten in das Adsorptionsfilter gekühlt und getrocknet wird.

309883/0748