AT391424B

AT391424B - Verfahren und vorrichtung zur regeneration von aktivkohleanlagen

Info

Publication number: AT391424B
Application number: AT0299588A
Authority: AT
Original assignee: Haspel Hansjoerg Ing; Haspel Horst
Priority date: 1988-12-07
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 1990-10-10
Also published as: ATA299588A; DE3940213A1

Description

Nr. 391424

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Desorption bzw. Regeneration eines mit wasserunlöslichen Lösungsmitteln, vorzugsweise halogenierten Kohlenwasserstoffen, insbesondere Perchloräthylen, beladenen, insbesondere in Zusammenhang mit Putzereimaschinen eingesetzten, Aktivkohlefilters (bzw. Aktivkohleanlage) mit Kontaktwasserdampf, der über das beladene Aktivkohlefilter geleitet wird und daraufhin kondensiert wird, wobei sich die Lösungsmittel vom Wasser trennen und wobei das nur mehr geringfügig mit Lösungsmittel beladene Kontaktwasser verdampft und der Kontaktwasserdampf wieder zur Regenerierung des Aktivkohlefilters eingesetzt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Desorption bzw. Regeneration eines mit wasserunlöslichen Lösungsmitteln, vorzugsweise halogenierten Kohlenwasserstoffen, insbesondere Perchloräthylen, beladenen, insbesondere in Zusammenhang mit Putzereimaschinen eingesetzten Aktivkohlefilters mit Kontaktwasserdampf, der über das beladene Aktivkohlefilter geleitet wird, wobei an das Aktivkohlefilter ein Kondensator und an diesem eine Abtrenneinrichtung für die verflüssigten Lösungsmitteln vom Kontaktwasser angeschlossen ist, und wobei das abgeschiedene Kontaktwasser über einen Verdampfer in das Aktivkohlefilter zur erneuten Regeneration desselben eingeleitet ist, und wobei das abgeschiedene Kontaktwasser über einen Verdampfer in das Aktivkohlefilter zur erneuten Regeneration desselben eingeleitet ist

Derartige Verfahren und Vorrichtungen, wie sie z. B.aus der DE-OS 3 316 062, der US-PS 4 021211 und der EP-Al 237 685 bekannt sind, werden insbesondere beim Betrieb von Putzereimaschinen eingesetzt, wo das Aktivkohlefilter den Zweck hat, die in der Luft befindlichen Kohlenwasserstoffe auszufiltem. Bei diesem Stand der Technik erfolgt entweder die Zufuhr von Kontaktwasserdampf zum Aktivkohlefilter oder die Aktivkohlefilter werden mit überhitztem Wasserdampf desorbiert. In vergleichbarer Weise können jedoch auch andere Einsatzgebiete mit derartigen Verfahren und Vorrichtungen abgedeckt werden, nämlich im wesentlichen alle Einsatzgebiete, bei denen Aktivkohlefilter, die mit technisch wasserunlöslichen Kohlenwasserstoffen bzw. organischen Lösungsmitteln beladen sind und mittels Wasserdampf desorbiert werden sollen, um sodann eine Trennung der Lösungsmittel bzw. Kohlenwasserstoffe und des Wassers durchzufiihren.

Ziel der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad der Desorption zu erhöhen, um die Desorptions- bzw. Regenerierungszeiten des Aktivkohlefilters herabzusetzen.

Dies wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der erzeugte Kontaktwasserdampf durch Wärmezufuhr bei im wesentlichen gleichbleibendem Druck getrocknet bzw. überhitzt wird und in getrockneter bzw. überhitzter Form dem beladenen Aküvkohlefilter zu dessen Regeneration zugeführt wird. Durch diese dem Stand der Technik bislang unbekannten Vorgangsweise wird es vermieden, daß der Aktivkohlefilter durch kondensierten Wasserdampf zu naß wird und nach der Regenerierung lange getrocknet werden muß. Beim Einsatz von trockenem bzw. überhitztem Kontaktwasserdampf können somit die Trockenzeiten und Regenerierungszeiten minimiert werden. Ferner ist vorgesehen, daß beim Trocknen bzw. Überhitzen die Temperatur des Kontaktwasserdampfes um 5 bis 15 %, vorzugsweise um 8 bis 10 %, bezogen auf die Verdampfungstemperatur beim ausgewählten Druck erhöht wird. Bei dieser Verfahrensführung konnte eine ausgezeichnete Regenerierung erzielt werden. Auch geringere Temperaturerhöhungen bringen beträchtliche Vorteile.

Die erfindungsgemäße Vorgangsweise wird unterstützt, wenn nach dem Regenerieren mit dem überhitzten bzw. getrockneten Kontaktwasserdampf noch mit getrocknetem bzw. überhitztem Frischdampf nachgespült wird, da dadurch die letzten Reste des Lösungsmittels mit geringen Frischdampfmengen desorbiert werden können, wodurch der Wirkungsgrad beträchtlich erhöht wird.

Da jedoch auch die Schnelligkeit der Regeneration vom Druck des Wasserdampfes abhängt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der getrocknete bzw. überhitzte Kontaktwasserdampf mit einem Druck von 0,5 bis 1 bar in den Aktivkohlefilter eingeleitet wird. Diese Drucke sind auch konstruktiv leicht zu bewältigen.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß als Trocken-bzw. Übeihitzungseinrichtung für den Kontaktwasserdampf in der Leitung vom Verdampfer zum Aktivkohlefilter zumindest ein, insbesondere mit externem Dampf oder elektrisch beheizter, Wärmetauscher und/oder im Verdampfer im Dampfraum bzw. vor der Dampfauslaßöffnung zumindest eine Zusatzheizeinrichtung zur Trocknung bzw. Überhitzung des erzeugten Kontaktwasserdampfes angeordnet ist, die vorzugsweise elektrisch oder mit externem Dampf beheizt ist, und/oder daß der Verdampfer selbst als Trocken- bzw. Überhitzungseinrichtung für den Kontaktwasserdampf ausgebildet ist, wobei im Verdampfer zumindest eine nur teilweise vom Kontaktwasser umgebene und mit diesem Teil das Kontaktwasser verdampfende Heizeinrichtung, vorzugsweise eine extern mit Dampf oder elektrisch beheizte Heizschlange oder ein oder mehrere Heizstäbe, vorgesehen ist, wobei der vom Kontaktwasser ffeigelassene Teil der Heizeinrichtung zur Trocknung bzw. Überhitzung des Kontaktwasserdampfes in den Dampfraum des Verdampfers ragt. Erfindungsgemäß haben sich einige Einrichtungen zur Trocknung bzw. Überhitzung des Kontaktwasserdampfes als besonders vorteilhaft erwiesen; alle diese Trockeneinrichtungen bieten die ausreichende Bereitstellung von trockenem bzw. überhitztem Dampf.

Wenn die Trocken- bzw. Überhitzungseinrichtung ein Wärmetauscher ist, der in der Leitung vom Verdampfer zum Aktivkohlefilter angeordnet ist, sind der Verdampfer und der Wärmetauscher von lagemäßig getrennten Einrichtungen gebildet. Der Wärmetauscher, mit dem der Kontaktwasserdampf überhitzt bzw. getrocknet wird, kann dabei direkt und gut austauschbar vor dem Aktivkohlefilter angeordnet werden, sodaß Wärmeverluste in den Dampfleitungen vermieden werden. -2-

Nr. 391424

Wenn die Zusatzheizeinrichtung im Dampfraum bzw. vor der Dampfauslaßöffnung angeordnet ist, so ist diese Einrichtung baulich in den Verdampfer für das Kontaktwasser kompakt integriert. Vorteilhafterweise werden derartige Zusatzheizeinrichtungen knapp vor dem Austritt des Kontaktwasserdampfes aus dem Verdampfer angeordnet

Energiebilanzmäßige und konstruktive Vorteile ergeben sich, wenn die nur teilweise vom Kontaktwasser umgebene und mit diesem Teil das Kontaktwasser verdampfende Heizeinrichtung im Verdampfer vorgesehen ist. Dabei kann vorgesehen sein, daß bei einer externen Dampfaufheizung der im Verdampfer angeordneten Heizschlange bzw. Heizstäbe das bzw. die in den Dampfraum ragende(n) Ende(n) der Heizschlange bzw. Heizstäbe an die Dampfzuleitung einer Frischdampfquelle angeschlossen sind. Diese Einrichtung besitzt einen einfachen Aufbau und ist bezüglich der Einstellung der Dampftemperatur und des Dampfdruckes einfach zu regeln.

Um den Druck des getrockneten bzw. überhitzten Dampfes einstellen bzw. aufrecht erhalten zu können, ist vorgesehen, daß dem Verdampfer eine, vorzugsweise bezüglich ihrer Drehzahl, regelbare Pumpe zur Einstellung des Wasserstandes im Verdampfer vorgeschaltet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt ist.

In der Fig. ist mit (9) ein Aktivkohlefilter bzw. eine Aktivkohleanlage bezeichnet, mit der in Gasen oder Abgasen, vorzugsweise Luft, enthaltende technische wasserunlösliche Lösungsmittel, insbesondere halogenierte Kohlenwasserstoffe, z. B. Chlorkohlenwasserstoffe, wie z. B. Perchloräthylen od. dgl., abgeschieden werden können. Dazu wird die Luft bzw. werden die Gase (Abgase) über mittels Schiebern bzw. Klappen verschließbare Leitungen (14) über das Aktivkohlefilter (9) geleitet. Wenn das Aktivkohlefilter (9) beladen ist, werden die Leitungen (14) verschlossen und es erfolgt eine Desorption bzw. Regenerierung des Aktivkohlefilters (9) mittels Wasserdampf. Dazu wird aus einem Vorratsbehälter (5) das dort enthaltene Kontaktwasser entnommen, über eine Pumpe (6), und ein Rückschlagventil (18) einem Verdampfer (1) zugeführt. Der im Verdampfer (1) erzeugte Wasserdampf wird über eine Leitung (22) und ein Rückschlagventil (18) über das Aktivkohlefilter (9) geführt, wobei er sich mit dem im Aktivkohlefilter (9) enthaltenen Lösungsmittel belädt. Der beladene Wasserdampf wird über eine Leitung (10) und einen Kühler (11) in einen Auffangbehälter (12) geleitet, in dem sich das Kondensat auf Grund der verschiedenen spezifischen Gewichte und der Wasserunlöslichkeit des Lösungsmittels in das Lösungsmittel und das Wasser trennt. Das schwerere Lösungsmittel wird am Auslauf (20) abgeleitet und kann wiederverwendet werden; das Wasser tritt über einen Überlauf (23) in den Vorratsbehälter (5), der mit einem Ablaßventil (17) für sich absetzende Lösungsmittelreste versehen ist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der im Verdampfer (1) erzeugte Wasserdampf getrocknet bzw. überhitzt und mit Überdruck gegenüber Außenluftdruck dem Aktivkohlefilter (9) zugeführt wird. Im wesentlichen wird der Kontaktwasserdampf mit dem im Verdampfer herrschenden Druck dem Aktivkohlefilter zugeführt, sodaß in der Trocken- bzw. Überhitzungseinrichtung lediglich eine Erwärmung des Kontaktwasserdampfes ohne Druckverändening stattfindet. Durch die Regelung der Menge des im Verdampfer verdampften Kontaktwassers und Regelung der Überhitzung des Kontaktwasserdampfes wird der Kontaktwasserdampfdruck eingestellt

Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist dazu vorgesehen, daß in der Leitung (22) ein Wärmetauscher (4) angeordnet ist, der von einer Dampfquelle (25) mit Dampf beheizt wird, um die Temperatur des in der Leitung (22) durchströmenden Kontaktwasserdampf entsprechend zu erhöhen. Mit einem Ventil (24), das von einer Druck- bzw. Temperaturmeßeinrichtung (8) gesteuert wird, kann die Menge des Heizdampfes und damit die Temperatur des überhitzten Kontaktwasserdampfes eingeregelt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist im Dampfraum des Verdampfers (1) eine Heizeinrichtung (2') angeordnet, die mit Heizdampf über das Ventil (24) aus der externen Dampfquelle (25) versorgt wird, die entsprechend heißen Dampf bereitstellt

Schließlich ist im Verdampfer (1) eine Heizschlange (2) angeordnet, die bis zu einer einregelbaren Höhe vom zu verdampfenden Kontaktwasser umgeben ist. Das Niveau des Kontaktwassers im Verdampfer (1) wird mittels einer bekannten Niveauregeleinrichtung (7) mittels Fühlern (21) gesteuert, welche auf die Pumpe (6) einwirkt. Mit der Pumpe (6) und da* Druck- und Temperaturregeleinrichtung (8) können der Druck und die Temperatur des verdampfenden Kontaktwassers bzw. überhitzten Kontaktwasserdampfes genau eingeregelt werden. Die Temperaturmeßeinrichtung (8) steuert die Menge des Heizdampfes aus der Dampfquelle (25) über das Ventil (24) und damit die Temperaturerhöhung und den Druck (Expansion) des erzeugten Kontaktwasserdampfes. Der nicht vom Kontaktwasser umspülte Teil der Heizschlange (2), welcher überdies zuerst mit dem heißen Dampf aus der Dampfquelle (25) beaufschlagt wird, dient zur Trocknung bzw. Überhitzung des vom unteren liegenden Teü der Heizschlange (2) verdampften Kontaktwassers.

Die Heizschlange ist über einen Kondensatableiter (13) vom Verdampfer (1) weggeführt.

Diese einzelnen Ausführungsformen der Trocken- bzw. Überhitzungseinrichtungen können beliebig miteinander kombiniert werden oder einzeln vorliegen.

Die Dampfquelle (25) ist über eine Leitung (3), und das Ventil (24) wahlweise an die Heizschlange (2), an die Heizeinrichtung (2') oder an den Wärmetauscher (4) angeschlossen. An sich ist es belanglos, in welcher Richtung der Aktivkohlefilter (9) durchströmt wird; er kann von unten nach oben oder von oben nach unten durchströmt werden.

Mit (19) ist eine externe Heißdampfquelle bezeichnet, mit der über ein Ventil (16) eine Nachspülung des -3-

Claims

Nr. 391424 Aktivkohlefilters (9) mit vorzugsweise trockenem bzw. überhitztem Reinwasserdampf erfolgen kann. Der aus dem Vorratsbehälter (5) zur Verdampfung entnommene Kontaktwasserdampf ist in geringem Ausmaß mit dem aus dem Aktivkohlefilter (9) regenerierten Lösungsmittel beladen, da durch die Schwerhaftscheidung in dem Trenngefäß (12) eine vollständige Trennung nicht erreichbar ist. Die Beladung des Kontaktwassers mit Lösungsmittel ist jedoch ausgesprochen gering und stört die Regeneration des Aktivkohlefilters (9) in keiner Weise. Um jedoch eine noch raschere Trocknung und noch vollständigere Regenerierung des Aktivkohlefilters (9) zu erreichen, kann mit Dampf aus der Frischdampfquelle (19) zusätzlich gespült werden. Mit (26) ist ein zusätzliches Absperrventil bezeichnet, das ebenso wie das Entwässerungsventil (Kondensatableiter (13)) für den Anlauf der Anlage notwendig sind. Ein Ablauf ventil (15) am Verdampfer (1) dient zur Entnahme eventueller Rückstände. Mit (27) ist ein Entwässerungsventil für den Anlauf samt Rückführungsleitung zum Kondensator (11) bezeichnet Es ist verständlich, daß anstelle von mit externem Dampf gespeisten Heizeinrichtungen auch elektrisch beheizbare Einrichtungen, z. B. Heizstäbe od. dgl., eingesetzt werden können. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Überhitzungseinrichtungen für den Kontaktwasserdampf können in bestehende Anlagen eingebaut werden; auch können entsprechende erfindungsgemäße Verdampfer (1) anstelle der bisher verwendeten Verdampfer treten. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Desorption bzw. Regeneration eines mit wasserunlöslichen Lösungsmitteln, vorzugsweise halogenierten Kohlenwasserstoffen, insbesondere Perchloräthylen, beladenen, insbesondere in Zusammenhang mit Putzereimaschinen eingesetzten, Aktivkohlefilters (bzw. Aktivkohleanlage) mit Kontaktwasserdampf, der über das beladene Aktivkohlefilter geleitet wird und daraufhin kondensiert wird, wobei sich die Lösungsmittel vom Wasser trennen, und wobei das nur mehr geringfügig mit Lösungsmittel beladene Kontaktwasser verdampft und der Kontaktwasserdampf wieder zur Regenerierung des Aktivkohlefilters eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte Kontaktwasserdampf durch Wärmezufuhr bei im wesentlichen gleichbleibendem Druck getrocknet bzw. überhitzt wird und in getrockneter bzw. überhitzter Form dem beladenen Aktivkohlefilter zu dessen Regeneration zugefuhrt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der getrocknete bzw. überhitzte Kontaktwasserdampf mit einem Überdruck von 0,3 bis 1,5 bar, vorzugsweise von 0,5 bis 1 bar, (bezogen auf Umgebungsluftdruck) erzeugt und/oder in den Aktivkohlefilter eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Trocknen bzw. Überhitzen die Temperatur des Kontaktwasserdampfes um 5 bis 15 %, vorzugsweise um 8 bis 10 %, bezogen auf die Verdampfungstemperatur beim ausgewählten Druck erhöht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Desorption des Aktivkohlefilters mit dem getrockneten bzw. überhitzten Kontaktwasserdampf der Aktivkohlefilter mit, vorzugsweise getrocknetem bzw. überhitztem, Frischdampf gespült wird.
5. Vorrichtung zur Desorption bzw. Regeneration eines mit wasserunlöslichen Lösungsmitteln, vorzugsweise halogenierten Kohlenwasserstoffen, insbesondere Perchloräthylen, beladenen, insbesondere in Zusammenhang mit Putzereimaschinen eingesetzten Aktivkohlefilters mit Kontaktwasserdampf, der über das beladene Aktivkohlefilter geleitet wird, wobei an das Aktivkohlefilter ein Kondensator und an diesem eine Abtrenneinrichtung für die verflüssigten Lösungsmittel vom Kontaktwasser angeschlossen ist, und wobei das abgeschiedene Kontaktwasser über einen Verdampfer in das Aktivkohlefilter zur erneuten Regeneration desselben eingeleitet ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Trocken- bzw. Überhitzungseinrichtung für den Kontaktwasserdampf in der Leitung vom Verdampfer (1) zum Aktivkohlefilter (9) zumindest ein, insbesondere mit externem Dampf oder elektrisch beheizter, Wärmetauscher (4) und/oder im Verdampfer (1) im Dampfraum bzw. vor der Dampfauslaßöffnung zumindest eine Zusatzheizeinrichtung (2') zur Trocknung bzw. Überhitzung des erzeugten Kontaktwasserdampfes angeordnet ist, die vorzugsweise elektrisch oder mit externem Dampf beheizt ist, und/oder daß der Verdampfer (1) selbst als Trocken- bzw. Überhitzungseinrichtung (2) für den Kontaktwasserdampf ausgebildet ist, wobei im Verdampfer (1) zumindest eine nur teilweise vom Kontaktwasser umgebene und mit diesem Teil das Kontaktwasser -4- Nr. 391424 verdampfende Heizeinrichtung (2), vorzugsweise eine extern mit Dampf oder elektrisch beheizte Heizschlange oder ein oder mehrere Heizstäbe, vorgesehen ist, wobei der vom Kontaktwasser üreigelassene Teil der Heizeinrichtung (2) zur Trocknung bzw. Überhitzung des Kontaktwasserdampfes in den Dampfraum des Verdampfers (1) ragt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Niveauregulierungseinrichtung (7) im Verdampfer (1) vorgesehen ist, mit der die Höhe des Kontaktwassers im Verdampfer und das Ausmaß des Eintauchens der Heizeinrichtung (2) in das Kontaktwasser einregelbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Regeleinrichtung, vorzugsweise ein Stromschalter bzw. Thermostat oder ein Dampfventil, für den Verdampfer und/oder die Trocken-bzw. Überhitzungseinrichtung (2,2', 4) zur Einstellung der Temperatur bzw. des Druckes des getrockneten bzw. überhitzten Kontaktwasserdampfes vorgesehen ist
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verdampfer (1) eine, vorzugsweise bezüglich ihrer Drehzahl, regelbare Pumpe (6) zur Einstellung bzw. Aufrechterhaltung des Wasserstandes im Verdampfer (1) vorgeschaltet ist
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivkohlefilter (9) zusätzlich zu seiner Verbindung mit dem Verdampfer (1) mit einer Frischdampfquelle (19) verbunden und von dieser mit Frischdampf beaufschlagbar ist
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer externen Dampfaufheizung der im Verdampfer (1) angeordneten Heizschlange (2) bzw. Heizstäbe das bzw. die in den Dampfraum ragende(n) Ende(n) der Heizschlange bzw. Heizstäbe an die Dampfzuleitung (3) einer Frischdampfquelle (25) angeschlossen sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-