DE2231640B2

DE2231640B2 - Verfahren zur abtrennung von dampf- oder gasfoermigen verunreinigungen aus einem luft- oder gasstrom

Info

Publication number: DE2231640B2
Application number: DE19722231640
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Phys. 4600 Dortmund; Staschik Günter 4841 Haiingen Winter
Original assignee: Ceagfilter Und Entstaubungstechnik Gmbh, 4600 Dortmund
Priority date: 1972-06-28
Filing date: 1972-06-28
Publication date: 1977-09-15
Also published as: NO138646B; IT988743B; JPS4952771A; ATA276373A; DK141896C; AT355001B; JPS5815165B2; GB1436172A; DE2231640A1; FR2190501A1; FR2190501B1; CH555194A; DD104719A5; NL7307965A; NO138646C; PL85379B1; US3905783A; BE799714A; DK141896B; CS177125B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen aus einem Luft- oder Gasstrom mit Adsorptionsfilter^ bei dem nach Erreichen einer bestimmten Beladung eines der Adsorptionsfilter die in ihm adsorbierten Verunreinigungen mit Hilfe eines durch stöchiometrischer Verbrennung von Kohle, Koks oder Kohlenwasserstoffen hergestellten Inertgases im Gegenstrom desorbiert werden.

Verfahren zur Abtrennung dampf- oder gasförmiger Verunreinigungen aus einem Luft- oder Gasstrom unter Verwendung von Adsorptionsfiitern sind bekannt Die Problematik der dabei verwendeten Anlagen liegt darin, sie nach der Beladung durch Desorption wieder von ihrer Belladung zu befreien und das Desorbat so zu behandeln, daß sein Austritt in die freie Atmosphäre verhindert wird. Aus der DT-PS 7 04 350 ist es bekannt, zum Austreiben der adsorbierten Stoffe heiße Gase, die darüber hinaus in einem Kreislauf geführt werden, zu verwenden, und das Desorbat an Flächen niederzuschlagen. Dabei kann wegen der Temperaturabhängigkeit des Dampfdruckes der Verunreinigungen nicht verhindert werden, daß nach dem Umschalten von »Desorbieren« auf »Adsorbieren« ein mit Verunreinigungen beladenes Gas den Adsorber verläßt. Diesen Nachteil umgeht das Verfahren nach der DT-PS 1619 850, indem das Desorbat im Kreislauf nicht durch Kondensation, sondern durch Hinzufügen der notwendigen Verbrennungsluft durch Verbrennen abgetrennt wird. Da jedoch diese Verbrennung nur nahezu stöchiometrisch, bei hohem Desorbatunfall sogar unterstöchiometrisch er- so folgt, können sich stark riechende Oxidationsprodukte bilden, wie Aldehyde, die mit dem aus dem Kreislauf abgegebenen Überschußgas in die Umgebung gelangen können. Dies wiederum vermeidet das Verfahren der BE-PS 7 68 739, indem es auf den Kreislauf verzichtet und die Idesorption mit einem aus der Verbrennung von Kohlenwasserstoff en hergestellten Inertgas vornimmt, das mit Desorbat beladene Inertgas einer Verbrennungskammer zuführt, um es dort mit dem für eine vollständige Verbrennung notwendigen Luftüberschuß zu verbrennen. Die beiden zuletzt genannten Verfahren führen daher zur Verbrennung des Desorbats, ein Nachteil, der besondere bei rückführbaren Verunreini- fjungen von Bedeutung; ist, abgesehen davon, daß diese Verbrennungsprozesse mit der Bildung von Stickoxiden verbunden sind. Ein weiterer Nachteil dieser auf Desorbutverbrennung gerichteten Verfahren ist die Notwendigkeit einer der Verbrennungskammer nachgeschalteten weiteren Abgasreinigung, etwa einer Gaswäsche, wenn halogenierte Verbindungen unter den abzuscheidenden Verunreinigungen vorhanden sind, deren Verbrennung zur Bildung von Halogenwasserstoff führt _,.*,.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben genannten Gattung anzugeben, das diese Nachteile überwindet.

Diese Aufgabe wird beim eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das vom Inertgas mitgeführte Desorbat auskondensiert wird und nach Abtrennung des Desorbats in den zu reinigenden Luft- oder Gasstrom zurückgeführt wird.

Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, das hergestellte Inertgas durch Trocknung vor dem Einleiten in das Adsorptionsfilter von Wasser zu befreien, um bei der Kondensation durch Kühlen ein wasserfreies Desorbat zu erhalten und so weitere Trennvorgänge sparen zu können.

Das Prinzip einer möglichen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt. Die Anordnung besteht im wesentlichen aus dem Brenner 1, den Adsorptionsfiltern 2, dem Kühler 3 und der Trennvorrichtung 4. Weiter sind der Reinluftstrom mit 5, der Rohluftstrom mit 6, der Desorbatstrom mit 7 und die Rückführung von Inertgas mit Desorbatresten mit 8 bezeichnet. Die gestrichelten Linien stellen jeweils nicht in Betrieb befindliche Rohrleitungen dar. An den Stellen, an denen diese mit den durchgezogenen Linien zusammentreffen, sind Umschaltventile oder Dreiwegeklappen vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht von einer Desorption des beladenen Adsorptionsfilters mit Hilfe von Inertgas aus einer stöchiometrischen Verbrennung von Kohle, Koks oder von flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen aus. Das dabei anfallende Inertgas besitzt einen Wassertaupunkt von unter etwa 30⁰C, wenn Kohle oder Koks als Brennstoff eingesetzt werden, bzw. einen solchen von unter etwa 6O⁰C, wenn Kohlenwasserstoffe zur Inertgaserzeugung benutzt werden. Die auf die Desorption folgende Kühlung zur Kondensation des Desorbats kann nun so geführt werden, daß sie oberhalb des Wassertaupunktes verläuft Damit wird in vielen Fällen ein völlig, in einigen Fällen ein zumindest nahezu wasserfreies Kondensat des Desorbats erhalten. Der Partialdruck der Verunreinigungen bei Kondensationstemperatur ist dabei ohne wesentliche Bedeutung, da das Inertgas mit den in ihm noch nach der Kondensationsstufe und durch Abtrennen des auskondensierten Desorbats enthaltenen Desorbatresten in den zu reinigenden Luft- oder Gasstrom zurückgeführt wird. Auf einen besonderen verfahrenstechnischen Aufwand zur Kondensation und zur Trennung des zurückgewonnenen Desorbats von Wasser kann daher verzichtet werden.

Der besondere Vorteil einer solchen Verfahrensführung des Desorbats durch Kühlung und Rückführung des Desorptionsmittels in den zu reinigenden Luft- oder Gasstrom ist eine überraschende Umweltfreundlichkeit dieses Verfahrens, das auch dann anwendbar ist, wenn bei einer Verbrennung des Desorbats umweltschädliche Verbrennungsprodukte, wie etwa Halogenwasserstoffe, auftreten und wo Abwasserprobleme zu umgehen sind.

Darüber hinaus ergibt sich, daß die bezüglich ihrer Umwelteinwirkung problematischen Stickoxide nicht beachtet zu werden brauchen, da ihre Entstehung bekanntlich mit Verbrennungsprozessen, die nach der Erfindung vermieden werden, gekoppelt ist Außerdem

wird eine rationellere Energienutzung ermöglicht Sie ergibt sich einmal aus der Einsparung von Energie vor der Desorption wegen der nicht notwendigen energieaufwendigen Erzeugung von Wasserdampf sowie aus der Energieeinsparung bei der Kondensation, da die Kühllast nicht durch die Kondensationswärme des Wasserdampfes unnötig erhöht wird, was sich für die Energiebilanz des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung besonders auswirkt, da die Verdampfungswärme des Wassers außerordentlich groß ist

Als Beispiel für die überraschende Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung sei ein großes Acetonbad mit Randabsaugung herangezogen, in dem feinmechanische Teile gereinigt werden. An dieser Anlage gehen täglich bei zweischichtigem Betrieb etwa 700 kg Aceton durch Verdunstung verloren. Diese Acetondämpfe wurden bisher mit entsprechendem Luftüberschuß abgefackelt oder aber durch hohes Einleiten in die Atmosphäre außerhalb des Einflußbereiches auf die Umgebung unschädlich gemacht. Dieser verdunstete Teil der Lösemittel wurde nicht zurückgewonnen, weil eine herkömmliche Rückgewinnungsanlage in der bekannten Art nicht kostendeckend arbeitet und die Investition einer Rückgewinnungsanlage gegenüber dem Abfackeln oder dem hohen Einleiten in die Atmosphäre nicht gerechtfertigt werden konnte.

Die Anlagekosten für eine Anlage; nach dem Verfahren gemäß dieser Erfindung, das auch die Rückgewinnung erlaubt, stellen sich um V'3 niedriger als die Anlagekosten für Anlagen zur Lösemittelrückgewinnung nach den bisher bekannten Verfahren mit den notwendigen Rektifizieranlagen. Der Kostenvergleich ergibt in einem solchen Fall den überraschenden Vorteil für das erfindungsgemäße Verfahren der Abluft/Abgasreinigung mit Desorbatrückgewinnung, daß die Wirtschaftlichkeitsschwelle, die bei den herkömmlichen Verfahren um etwa 3 g/m³ Lösemittelanteil in der Abluft (bzw. im Abgas) lag, um mehr als die Hälfte auf Werte um etwa 1,2 g/m³ herabgesetzt werden konnte. Bei dem vorliegenden Beispiel ergibt sich bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Einsparung von etwa 40%, bezogen auf die bisherigen Kosten für das verlorengegangene Aceton.

Schließlich ergibt sich noch ein weiterer Vorteil, der dann besonders zum Tragen kommt, wenn in den Verunreinigungen solche mit hohem Siedepunkt vorkommen. Betriebstechnisch ist die Aufgabe, Stoffe mit höherem Siedepunkt zu desorbieren, bei der Anwendung von Inertgas weniger schwierig zu lösen als bei der Anwendung von Wasserdampf nach der herkömmlichen Methode, da die ei forderliche, höher als die betreffende Siedetemperatur liegende Desorptionstemperatur wesentlich aufwandlosei bei der Verwendung von Inertgas zu erreichen ist Um z. B. 1 kg Tetralin, das bei 208⁰C siedet, zu desorbieren, sind etwa 8 kg Heißdampf von 230° C erforderlich. Demgegenüber ist es relativ leicht möglich, die Desorption mit einem Inertgas, gewonnen aus stöchiometrischer Verbrennung bei 450⁰C durchzuführen; dazu werden etwa 5 kg Inertgas benötigt

Um dieses Inertgas herzustellen, werden beispielsweise 03 kg eines Propan/Butan-Gemisches stöchiometrisch verbrannt Dagegen ist aüein schon für das Erzeugen des für das Desorptionsbeispiel notwendigen Wasserdampfes von 230⁰C eine Wärmemenge von etwa 22 500 k] aufzubringen. Der auszutreibende Stoff wird um so schneller und um so vollständiger desorbiert je höher die Desorptionstemperatur liegt, denn es ist nicht die hohe Verdampfungs- (und Kondensations-) wärme des Wassers, die die Desorptionsfähigkeit des Wasserdampfes ausmacht, sondern die Desorptionsfähigkeit eines Desorptionsmittels wird durch die Temperatur bestimmt, bei der die Desorption durchgeführt wird. Darüber hinaus hat die Spülung des Adsorptionsfilters während der Desorption mit dem entsprechenden Desorptionsmittel ebenfalls erheblichen Einfluß. Das erfindungsgemäße Verfahren kombiniert die Desorption eines beladenen Adsorptionsfilters mit einem für diese Desorption hergestellten Inertgas, das während der Desorption gleichzeitig das Adsorptionsfilter spült, mit der Kühlung und damit mit der Kondensation des Desorbats und mit dem Rückführen des noch mit Desorbatresten beladenen Inertgases in den zu reinigenden Luft- oder Gasstrom. Bei diesem gewählten Beispiel liegt der Anlagenaufwand bei nur etwa 25% des Aufwandes für eine herkömmliche Anlage mit Wasserdampfdesorption. Das Verfahren nach dieser Erfindung ist den bislang bekannten jnd angewendeten Verfahren sowohl in bezug auf die notwendige Desorptionszeit als auch in bezug auf die Vollständigkeit der Desorption überlegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Abtrennung von dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen aus einem Luft- oder Gasstrom mit Adsorptionsfiltern, bei dem nach S Erreichen einer bestimmten Beladung eines der Adsorptionsfilter die in ihm adsorbierten Verunreinigungen mit Hilfe eines durch stöchiometrische Verbrennung von Kohle, Koks oder Kohlenwasserstoffen hergestellten Inertgases im Gegenstrom desorbiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Inertgas mitgeführte Desorbat auskondensiert wird und das Inertgas nach Abtrennung des Desorbats in den zu reinigenden Luft- oder G asstirom zurückgeführt wird.