Vorrichtung zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln, insbesondere von Per- und Trichloräthylen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich lauf eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln, insbesondere von Per- und Trichloräthylen, durch Adsorption an Aktivkohle und Desorption mittels Spüldampf.
Die bekannten Vorrichtungen dieser Art arbeiten in der Weise, dass Aktivkohlefilter entweder im Einzel- oder Wechselbetrieb gefahren werden, beim Wechselbetrieb, indem ein Filter oder eine Filtergruppe auf Adsorptionsbetrieb und das andere Filter oder die andere Filtergruppe auf Desorptionsbetrieb geschaltet werden. Hierzu werden die Filterkammern wechselweise mit einer Saugleitung für die zu reinigende, das Lösungsmittel enthaltende Luft oder über eine Dampfleitung mit einer Dampfquelle für die Desorption durch Dampfspülung verbunden. Dabei ist es ferner bekannt, den Dampf vor dem Eintritt in die Filterkammer zu überhitzen. Bei diesen bekannten Einrichtungen sind der Dampferzeuger, der Überhitzer und das Filter durch Rohrleitungen untereinander verbunden. Dies hat sowohl in baulicher als auch betrieblicher Hinsicht Nachteile.
Die apparatemässige Trennung hat einerseits zur Folge, dass der Dampferzeuger den Vorschriften der Dampfkesselüberwachung genügen muss. Ferner ergibt sich dadurch ein unnötig hoher Dampfverbrauch, und es ergeben sich leicht Unzuträglichkeiten durch Schwankungen infolge der Belastung durch anderweitige Dampfverbraucher, sofern an den Dampfkessel, wie das vielfach der Fall ist, weitere Verbraucher angeschlossen sind. Es müssen ferner idie in den Dampfleitungen auftretenden Verluste bei Auslegung sowohl des Dampferzeugers als auch des Überhitzers berücksichtigt werden.
Die Frage der Wirtschaftlichkeit der Wiedergewinnung von Per- und Trichloräthylen hängt sowohl vom Dampfverbrauch als auch von dem apparatemässigen Aufwand ab. Um diese beiden Kosten herabzusetzen, geht die vorliegende Erfindung von der Überlegung aus, Idass die Aktivkohlekammer beim Desorptionsvorgang dem Durchtritt ides Spüldampfes nur einen so geringen Widerstand entgegensetzt, dass der die Filterkammer bildende Behälter im Rahmen der Dampfkesselbestimmungen praktisch als offener Behälter betrachtet wenden kann, wider somit Dampfkesselbestimmungen nicht unterliegt.
Dieser Umstand lässt sich gemäss der Erfindung sowohl zur Herabsetzung des Dampfverbrauches ials auch zur Herabsetzung des apparatemässigen Aufwandes in der Weise ausnutzen, dass die die Aktivkohle enthaltende Kammer am unteren Teil mit einem oben offenen, einen Heizkörper enthaltenden Verdampfungsgefäss unmittelbar verbunden ist, wobei im Dampfraum jedes Gefässes auch noch ein Überhitzer angeordnet sein kann.
Dadurch wind nicht nur erreicht, dass jedes einzelne Filter zusammen mit seinem Dampferzeuger und Überhitzer eine geschlossene betriebs- fähige Einheit bildet, es kann auch für diese ganze Einheit, da der Dampferzeuger nunmehr zusammen mit dem Filter ein praktisch offenes Gefäss bildet, die bauliche Auslegung ohne die erschwerenden Auflagen der Dampfkesselbestimmungen erfolgen, während gleichzeitig durch Senkung Ender Wärmeverluste in den verbindenden Dampfleitungen und durch die nunmehr auf besonders einfache Weise mögliche optimale Anpassung der Spüldampfeigenschaften an die Aufgabe der Rückgewinnung eine Herabsetzung des Dampfverbrauches zu erzielen ist.
Die Erzeugung des Spüldampfes lunmittelbar unter der Filter kammer hat auch inden Vorzug, dass sich dadurch besonders günstige Ausdampfungsverhältnisse bei denkbar geringem Oberdruck ergeben.
Bei Rückgewinnungsanlagen der vorliegenden Art ist es sehr wichtig, die Lösungsmittel von jedem Körper hoher Temperatur fernzuhalten, weil sonst gefährliche chemische Umwandlungen erfolgen können. Dieser Umstand mag ein Grund mit dafür gewesen sein, dass man den Dampferzeuger und Über- hitzer von der Filterkammer getrennt hat. Um trotz der baulichen Verbindung des Dampferzeugers und Überhltzers mit der Filterkammer schädigende chemische Wirkungen durch übermässige Erhitzung von Lösungsmitteln auszuschliessen, kann zwischen Ver idampfungsgefäss und Filterkammer eine Auffangvorrichtung angeordnet sein, die verhindert, dass Aktivkohleteilchen mit Lösungsmittel in den Überhitzer und Dampferzeuger gelangen können.
Die Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung veranschaulicht.
Die Abbildung zeigt in einem Längsschnitt eine Vorrichtung nach der Erfindung, die zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln, insbesondere von Perund Trichloräthylen dient, wie sie in chemischen Reinigungsanlagen verwendet wird, ferner in der Industrie bei Metallentfettungsaniagen, in der Textilbranche bei den chemischen Reinigungen sowie in der Extraktionsindustrie zur Gewinnung von Ölen usw. Die Anlagen haben nicht nur den Zweck der Rückgewinnung, sondern dienen auch der Reinhaltung der Raumluft.
Die mit diesen Lösungsmitteln arbeitenden Geräte werden Idurch ein den jeweiligen Verhältnissen angepasstes Rohrieitungssystem abgesaugt und das Gas-Luft-Gemisch wird über einen Eintrittsstutzen 1 in eine Filterkammer 2 mit Aktivkohlefüllung 3 gedrückt und gelangt, nachdem es durch die Aktivkohlefüllung hindurchgegangen ist und den überwiegenden Teil seines Lösungsmittelgehaltes dadurch Adsorption an die Aktivkohle abgegeben hat, als gereinigte Luft durch einen Austrittsstutzen 4 wieder in den Raum.
Nach einer gewissen Zeit, je nach den Betriebsverhältnissen z. B. nach zwei oder drei Stunden, in der sich erfahrungsgemäss die Aktivkohle so weit mit Lösungsmitteln angereichert hat, dass ihre Adsorp tionsfähigkeit erschöpft ist oder wesentlich nachlässt, wird die Zuführung wider Raumluft durch je eine in der Luftzu- und Luftableitung angeondnete Klappe 5 oder dergleichen unterbrochen, und es wird die Anlage von Adsorptionsbetrieb auf Desorptionsbetrieb umgeschaltet. Zu diesem Zweck ist unmittelbar an die Filterkammer 2, und zwar an ihrerUnterseite, ein elektrisch beheizter Dampferzeuger 6 angeschlossen, bestehend aus einer unteren Wasserkammer 7 in Form eines Topfes mit z. B. rechteckigem Grundriss und einer darüberliegenden, nach oben offenen Dampfkammer 8.
Zur Beheizung ist in der Wasserkammer 7 ein elektrischer Tauchheizkörper 9 vorgesehen, Ider mit Anschlussklemmen 10 verbunden ist. Über der Wasserkammer befindet sich ein im wesentlichen über den freien Querschnitt der Kammer sich erstreckender elektrischer Heizkörper 11, der mit Anschlussklemmen 12 verbunden ist und zur Überhitzung des Dampfes dient. Die Heizkörper 9 und 11 können über einen gemeinsamen Schalter an das Stromversorgungsnetz angeschlossen wenden.
Zur Regelung der Wasserzufuhr und des Wasserspiegels 13 im Dampferzeuger ist in üblicher Weise iein Schwimmerregler 14 vorgesehen, der fest mit , dem Behälter des Dampferzeugers verbunden ist und durch ein über dem Wasserspiegel angeschlossenes Druckausgleichsrohr mit dem Dampfraum des Dampferzeugers in Verbindung steht.
Die Dampfkammer 8 dient beim Adsorptionsbetrieb als Austrittskammer für die gereinigte Luft; tder Luftaustrittsstutzen 4 ist in der zylindrischen Wandung der Dampfkammer angeordnet.
FilteIkammer 2 und Dampferzeuger 6 sind Idurch eine Flanschverbindung 15 lösbar miteinander verbunden.
Über dem Heizkörper 11 ist ein Kondensatfänger 16 eingebaut. Dieser besteht aus einer kreisförmigen Tasse 17 und einer Blende oder einem Tropfblech 18, das in freiem Abstand über der Tasse 17 liegt und die freie Durchtrittsöffnung der Tasse 17 so überdeckt, idass aus dem Aktivkohlefilter, anfallendes Kondensat oder durch das Aktivkohle-Tragsieb 19 fallende Kohlestückchen von dem Tropfblech 18 abgefangen werden und von seinen Rändern in die Tasse 17 gelangen. Die Tasse 17 kann mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ablauf verbunden werden.
Beim Desorptionsbetrieb durch Dampfspüiung werden Idie Heizungen 9 und 1 lunab- hängig voneinander so eingestellt, dass der Dampf mit einer gewissen Überhitzung, die den Arbeitsbedingungen und Eigenschaften fades verwendeten Lösungsmittels angepasst ist, in die Filterkammer 2 gelangt. Ebenso wird der Dampfdruck durch Einstellung ender Beheizungen den jeweiIs vorliegenden Verhältnissen, insbesondere Idem Strömungswiderstand im Aktivkohlefilter, angepasst. Die Heizung 9 wird automatisch unterbrochen, wenn die Wasserversorgung ausfällt oder gestört ist.
Der überhitzte Dampf nimmt bei seinem Durchgang Dadurch die Aktivkohle das adsorbierte Lösungsmittel mit und gelangt über einen Dom 20 an der Oberseite der Filterkammer, an den auch die nunmehr geschlossene Zuleitung 1 für die in der Adsorptionsphase zu reinigende Luft angeschlossen ist, und eine Leitung 21 in einen Kondensator 22, in welchem Dampf und Lösungsmittel kondensieren. Durch ihr verschiedenes spezifisches Gewicht werden die Kondensate in bekannter Weise im Abscheider 23 voneinander getrennt und über Kondensatleitungen 24 und 25 abgeleitet. Das so wiedergewonnene Lösungsmittel wird zur Wiederverwendung unmittelbar in die Reinigungsanlagen oder für spätere Wiederverwendung in Vorratsbehälter weitergeleitet.
Um nach der Ausdampfung eine möglichst schnelle Abkühlung zu erreichen, welche für die Aufnahmekapazität der Aktivkohle wichtig ist, wind das erhitzte Wasser aus dem Dampferzeuger über ein Dreiwegeventil 26 abgelassen. Nach Wiederumschaltung dieses Ventils füllt sich der Dampferzeuger automatisch mit kaltem Wasser, so dass die Heizelemente praktisch ständig unter Wasser stehen und dadurch dem korrosierenden Einfluss durch Lösungsmittelgase entzogen sind.
Die Heizung und der Dampfaustritt sind so miteinander gekoppelt, dass durch eine Verriegelung 27 des Austrittsventils 28 mit dem Heizungsschalter 29 die Heizung 9 nur bei offenem Behälter in Funktion tritt.
Die Schalter und Ventile bzw. Klappen 5, 5, 26, 28 und 29 können durch einen einzigen Handgriff gemeinsam betätigt werden, um von Desorptions- und Adsorptionsbetrieb überzugehen und umgekehrt. Diese Umschaltung kann auch automatisch, vorzugsweise nach einer vorgegebenen einstellbaren 7, eitfunktion erfolgen oder durch ein Messgerät für die Konzentration des Lösungsmittels gesteuert werden. Der Druck im Dampfraum 8 wird bestimmt durch den Widerstand der Filterkohle 3 und wider Austrittsleitung. Er wird den Wert von 0,3 atü nicht überschreiten. Die Überhitzung wird so eingestellt und gesteuert, dass die für das jeweilige Lösungsmittel zulässige Höchsttemperatur nicht überschritten wird.
Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich; insbesondere könnte der Dampferzeuger auch mit einer anderen als elektrischen Beheizung versehen werden, obwohl gerade eine solche Beheizung wegen ihrer Einfachheit und leichten Inbetriebnahme im allgemeinen vorzuziehen ist. Ferner kann die Anlage mit den üblichen Sicherheitseinrichtungen ausgerüstet werden.
Device for the recovery of solvents, especially per- and trichlorethylene
The present invention relates to a device for the recovery of solvents, in particular of per- and trichlorethylene, by adsorption on activated carbon and desorption by means of purge steam.
The known devices of this type work in such a way that activated carbon filters are operated either in single or alternating operation, in alternating operation by switching one filter or a filter group to adsorption operation and the other filter or the other filter group to desorption operation. For this purpose, the filter chambers are alternately connected to a suction line for the air containing the solvent to be cleaned or via a steam line to a steam source for desorption by steam purging. It is also known to superheat the steam before it enters the filter chamber. In these known devices, the steam generator, the superheater and the filter are connected to one another by pipelines. This has disadvantages in both structural and operational terms.
On the one hand, the device-related separation has the consequence that the steam generator must comply with the regulations for steam boiler monitoring. Furthermore, this results in an unnecessarily high steam consumption, and there are easily inconveniences due to fluctuations as a result of the exposure to other steam consumers, provided that other consumers are connected to the steam boiler, as is often the case. Furthermore, the losses occurring in the steam lines must be taken into account when designing both the steam generator and the superheater.
The question of the economic viability of the recovery of per- and trichlorethylene depends on both the steam consumption and the outlay on equipment. In order to reduce these two costs, the present invention is based on the idea that during the desorption process the activated carbon chamber only offers such a low resistance to the passage of the purge steam that the container forming the filter chamber can practically be viewed as an open container within the framework of the steam boiler regulations thus not subject to steam boiler regulations.
According to the invention, this fact can be used both to reduce steam consumption and to reduce the outlay on equipment in such a way that the lower part of the chamber containing the activated carbon is directly connected to an evaporation vessel that is open at the top and contains a heating element, each of which in the steam chamber A superheater can also be arranged in the vessel.
This not only ensures that each individual filter, together with its steam generator and superheater, forms a closed, operational unit, the structural design can also be used for this entire unit, since the steam generator now forms a practically open vessel with the filter the aggravating requirements of the steam boiler regulations take place, while at the same time a reduction in steam consumption can be achieved by lowering Ender heat losses in the connecting steam lines and by optimally adapting the flushing steam properties to the task of recovery in a particularly simple manner.
The generation of the flushing steam directly under the filter chamber also has the advantage that it results in particularly favorable evaporation conditions with the lowest possible overpressure.
In recovery systems of the present type, it is very important to keep the solvents away from any high-temperature body, otherwise dangerous chemical transformations can occur. This fact may have been one of the reasons why the steam generator and superheater were separated from the filter chamber. In order to rule out damaging chemical effects due to excessive heating of solvents despite the structural connection of the steam generator and superheater with the filter chamber, a collecting device can be arranged between the evaporation vessel and the filter chamber, which prevents activated carbon particles with solvent from getting into the superheater and steam generator.
The invention is illustrated using an exemplary embodiment with reference to the drawing.
The figure shows in a longitudinal section a device according to the invention, which is used for the recovery of solvents, in particular of perund trichlorethylene, as used in chemical cleaning systems, also in industry for metal degreasing systems, in the textile industry for chemical cleaning and in the extraction industry for the extraction of oils, etc. The systems not only have the purpose of recovery, but also serve to keep the room air clean.
The devices that work with these solvents are sucked off through a piping system adapted to the respective conditions and the gas-air mixture is pressed via an inlet nozzle 1 into a filter chamber 2 with activated carbon filling 3 and arrives after it has passed through the activated carbon filling and most of its Solvent content has thereby given up adsorption to the activated carbon as purified air through an outlet nozzle 4 back into the room.
After a certain time, depending on the operating conditions z. B. after two or three hours, in which experience has shown that the activated charcoal has been enriched with solvents to such an extent that its ability to adsorb is exhausted or significantly less, the air is supplied to the room through a flap 5 or the like that is attached to the air inlet and outlet interrupted, and the system is switched from adsorption to desorption. For this purpose, an electrically heated steam generator 6 is connected directly to the filter chamber 2, specifically on its underside, consisting of a lower water chamber 7 in the form of a pot with e.g. B. rectangular floor plan and an overlying, upwardly open steam chamber 8.
An electric immersion heater 9, which is connected to connecting terminals 10, is provided in the water chamber 7 for heating. Above the water chamber there is an electrical heating element 11 which extends essentially over the free cross section of the chamber and which is connected to connection terminals 12 and serves to superheat the steam. The radiators 9 and 11 can be connected to the power supply network via a common switch.
To regulate the water supply and the water level 13 in the steam generator iein float regulator 14 is provided in the usual way, which is firmly connected to the tank of the steam generator and is connected to the steam chamber of the steam generator through a pressure equalization pipe connected above the water level.
The steam chamber 8 serves as an outlet chamber for the purified air during adsorption operation; The air outlet nozzle 4 is arranged in the cylindrical wall of the steam chamber.
Filtration chamber 2 and steam generator 6 are detachably connected to one another by a flange connection 15.
A condensate trap 16 is installed above the heating element 11. This consists of a circular cup 17 and a screen or a drip tray 18, which is at a free distance above the cup 17 and covers the free passage opening of the cup 17 so that condensate that accumulates from the activated carbon filter or bits of carbon falling through the activated carbon support sieve 19 be caught by the drip tray 18 and get into the cup 17 from its edges. The cup 17 can be connected to a sequence not shown in the drawing.
In the desorption operation by steam purging, the heaters 9 and 1 are set independently of one another so that the steam reaches the filter chamber 2 with a certain overheating that is adapted to the working conditions and properties of the solvent used. Likewise, the steam pressure is adapted to the prevailing conditions, in particular the flow resistance in the activated carbon filter, by adjusting the heating. The heating 9 is automatically interrupted if the water supply fails or is disturbed.
The superheated steam takes the adsorbed solvent with it as it passes through the activated carbon and passes through a dome 20 on the top of the filter chamber, to which the now closed supply line 1 for the air to be cleaned in the adsorption phase is also connected, and a line 21 in a condenser 22 in which steam and solvent condense. Due to their different specific gravity, the condensates are separated from one another in a known manner in the separator 23 and discharged via condensate lines 24 and 25. The solvent recovered in this way is sent directly to the cleaning systems for reuse or to storage containers for later reuse.
In order to achieve the fastest possible cooling after evaporation, which is important for the absorption capacity of the activated carbon, the heated water is drained from the steam generator via a three-way valve 26. After switching this valve again, the steam generator automatically fills with cold water, so that the heating elements are practically constantly under water and are thus removed from the corrosive influence of solvent gases.
The heater and the steam outlet are coupled to one another in such a way that, through a lock 27 of the outlet valve 28 with the heater switch 29, the heater 9 only comes into operation when the container is open.
The switches and valves or flaps 5, 5, 26, 28 and 29 can be operated together by a single handle in order to switch from desorption and adsorption operation and vice versa. This switchover can also take place automatically, preferably according to a predefined, adjustable function, or can be controlled by a measuring device for the concentration of the solvent. The pressure in the vapor space 8 is determined by the resistance of the filter carbon 3 and the outlet line. It will not exceed the value of 0.3 atm. The superheating is set and controlled in such a way that the maximum temperature permissible for the respective solvent is not exceeded.
Various modifications and other designs are possible within the scope of the invention; in particular, the steam generator could also be provided with heating other than electrical, although such heating is generally preferable because of its simplicity and easy start-up. The system can also be equipped with the usual safety devices.