DD270661A1 - Abscheider zum desublimieren von stoffen aus gasgemischen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beinhaltet einen Abscheider zum Desublimieren von Stoffen aus Gasgemischen. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung desublimierbarer Substanzen aus Gasgemischen, insbesondere von p-Chlor-m-Kresol aus organische Loesungsmittel enthaltenden Abluftstroemen, anwendbar im Prozess der adsorptiven Loesungsmittelrueckgewinnung und in anderen Trennprozessen. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines wirtschaftlich arbeitenden Abscheiders zur Abscheidung von desublimierbaren Stoffen geringer Konzentration in derartigen Gasgemischen so, dass eine nachgeschaltete Loesungsmittelrueckgewinnung nicht oder wenig beeintraechtigt wird. Die diesbezuegliche technische Aufgabe wird erfindungsgemaess dahingehend geloest, dass in einem geschlossenen rechteckigen oder runden Abscheider im Stroemungsweg des Gasgemisches nacheinander eine Zone mit Plattenwaermeuebertragern in vertikaler Ausfuehrung, eine Waermeuebertragerzone mit einer in Edelstahlwolle eingebetteten Kuehl- bzw. Heizschlange angeordnet ist und dass letztere Zone freien Querschnittes mit einer temperierbaren Feinabscheidezone, die mit einer austauschbaren Aktivkohleschuettung gefuellt ist, gekoppelt ist. Die Erfindung wird in Fig. 1 ausreichend dargestellt. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung desublimierbarer Substanzen aus Gasgemischen, insbesondere von p-Chlor-m-Kresol aus organische Lösungsmittel enthaltenden Abluftströmen, anwendbar im Prozeß einer adsorptiv^ Lösungsmittelrückgewinnung, vorzugsweise mit Aktivkohleadsorbentien sowie in anderen Trennprozessen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind Desublimationseinrichtungen unterschiedlichster Bauart und konstruktiver Ausführung bekannt. All diese Einrichtungen bewirken verfahrenstechnisch die Abkühlung von Dampf- bzw. Gasgemischen und eine Abscheidung der desublimierbaren Stoffe in fester Form.

So wird in der DE-OS 2 537 639 eine Rippenrohrwärmeübertragerkonstruktion vorgeschlagen, wo ein Rippenrohrwärmeübertrager mit vertikal angeordneten Rohren mit radialer Zu- und Abführung des Dampf- bzw. Gasgemisches verwendet wird. Der Übertrager ist so ausgeführt, dab das Gemisch längs der Rohre geführt wird.

In der DE-OS 2657363 wird ein waagerecht angeordneter Behälter mit in der Außenwand eingebrachten Kanälen für Kühl- bzw. Heizmittel mit jeweils regelbaren Bypassleitungen beschrieben.

Beide Vorrichtungen arbeiten diskontinuierlich. Das heiße Gasgemisch wird dabei an den geküK.en Flächen abgekühlt, wobei sich die desutlimierbaren Substanzen an den Kühlflächen in fester Form absetzen. Nach Abschaltung und Kühlung und Gasgemischzufuhr wird das Desublimat durch Zugabe eines Hoizmediums abgeschmolzen und ausgebracht. Mittels der Bypassschaltung kann die Desublimatausbeuie gesteuert werden.

In der DD-PS 198059 wird zur Gewinnung von Maleinsäureanhydrid oder von Phthalsäureanhydrid aus Reaktionsgasen ein Abscheider vorgeschlagen, bei dem die Abscheidezonen teilweise oder komplett ausgetauscht werden können und eine Verbesserung der Wärmeübertragung durch Zwangsströmung des Produktes durch die Abscheidezone erfolgt.

Dies wird dadurch erreicht, daß um ein in einem zylindrischen Behälter mittig angeordnetes Hauptrohr für das Reaktionsgas mehrere Rippenrohrregister gelagert sind, die über eine Verteilung jeweils mit einer zentralen Heiz- bzw. Kühlmediumzu- und -ableitung verbunden sind. Dabei durchströmt das Reaktionsgas den Apparat von unten nach oben.

Nachteilig ist die diskontinuierliche Prozeßführung und die damit verbundene hohe Prozeßzeit bei geringer Produktivität. Zur Erhöhung der letzteren ist ein hoher anlagentechnischer Aufwand bei paralleler Anordnung von Apparaten und zeitlicher Verschiebung der Desublimation und des Abschmelzens notwendig.

Ebenfalls hoch sind die Energieaufwendungen für das Heizmedium, wobei die Heizwärme des Gasgemisches nicht genutzt

In der DD-PS 151695 wird eine Vorrichtung vorgeschlagan, die demgegenüber bei einer kontinuierlichen Arbeitsweise den anlagentechnischen Aufwand und den Energieverbrauch durch die Ausnutzung der Heizwärme des Gasgemisches minimiert.

Erreicht wird dies durch die Verwendung eines Kühlsystems mit mehreren Kühlstufen im Strömungsweg des Gasgemisches, konstruktiven Vorrichtungen zur Umkehr der Strömungsrichtung in Verbindung mit Temperaturmeßeinrichtungen im Gasstrom, die die Schaltung von aktiven Kühlstufen bewirken.

In der CH-PS 522421 wird zur Desublimation von Cyanurchlorid, Jod, Naphthalin, Anthrachinon und anderen in Dampfform vorliegenden Stoffen zur besseren Lösung des Desublimates von den gekühlten Kammerwänden ein Apparat vorgeschlagen, der eine viereckige Form aufweist, wobei mindestens eine Kammerwand in geeigneter Weise durch außen angeordnete mechanische Rüttler in Schwingung versetzt wird. Es ist auch vorgesehen, die Wirksamkeit dieser Maßnahme durch das Erreichen einer hohen Turbulenz des Dampf- bzw. Gasgemisches im Behälterinneren durch konstruktive Maßnahmen zu erhöhen.

Im CH-PS 517503 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur fraktionierten Desublimation von Polycarbonsäureanhydriden vorgestellt, wo mehrere Rippenrohrwärmeübertragersysteme in einem Behälter so untergebracht sind, daß in abwechselnder Folge das Gasgemisch Zonen durchläuft, wo ein Wärmeaustausch stattfindet und solche, wo keiner stattfindet. Dabei wird die Oberflächentemperatur der aktiven Wärmeübertragungsflächon durch eine steuerbare Änderung der Wärmeträgertemperatur und der Wärmeträgermenge in Abhängigkeit vom Verkrustungsgrad konstant gehalten.

Nachteilig ist, daß derartige Abscheidesysteme zur Abscheidung desublimierbarer Substanzen nicht für Abluftströme mit organischen Lösungsmitteln und vergleichsweise geringen Konzentrationen desublimierbarer Substanzen, z. B. zur p-Chlor-m-Kresolabscheidung aus lösungsmittelhaltigen Abgasen wegen der Veränderung der Strömungsparameter des zu reinigenden Abluftstromes, verbunden mit Änderungen der Trocknungsparameter und Druckverhältnisse in den eingesetzten Apparaten bei fortschreitender Desublimation eingesetzt werden können, insbesondere dann nicht, wenn die organischen Lösungsmittel adsorptiv in Adsorptionseinrichtungen zurückgewonnen werden müssen.

insbesondere bei Substanzen mit den vorliegenden niedrigen Konzentrationsverhältnissen sind die herkömmlichen Abscheider, vor allem bei Kreislaufbetrieb nie it ausreichend.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einos wirtschaftlich arbeitenden Abscheiders, der es gestattet, aus organifchc Lösungsmittel enthaltenden Gasgemischen desublimierbare Stoffe geringer Konzentration, insbesondere von p-Chlor-m-Kresol aus lösungsmittelhaltiger Produktionsabluft, so zu entfernen, daß eine nachgeschaltete Lösungsmittelrückgewinnung wenig oder nicht beeinträchtigt wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den in der Zielstellung angeführten Merkmalen zu schaffen, die es gestattet, desublimierbare Substanzen, insbesondere p-Ch(or-m-Kreso! au · ksungsmittelhaltiger Abluft vor einer Lösungsmittelrückgewinnung im Aktivkohleadsorber abzuscheiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem geschlossenen rechteckigen oder runden Behälter übereinander Wärmeaustauschzonen mit unterschiedlicher spezifischer Austauschfläche so angeordnet sind, daß die spezifischen Austauschoberflächen dieser Zonen in Strömungsrichtung des beladenen Gasgemisches zunehmen, Erfindungsgemäß wird die unterste Austauschzone durch eine Plattenwärmeübertrager in vertikaler Ausführung gebildet, der vom Gasgemisch von unten nach oben durchströmt wird. An den gekühlten Platten dieses Plattenwärmeübertragers erfolgt die Abscheidung des Desublimates in fester Form. Infolge des größeren freien Strömungsquerschnittes wird auch bei fortschreitende! Desublimation gegenüber bekannten Vorrichtungen mit Rippenrohrwärmeübertragern die Durchgängigkeit langer gewahrt. Diesem Plattenwärmeübertrager ist eine Wärmeübertragerzone, bestehend aus einer in einer Edelstahlwolleschicht eingebetteten Kühl- bzw. Heizschlange nachgeordnet. Infolge der Vergrößerung der spezifischen Oberfläche dieser Wärmeübertragerzone und der durch die Edelstahlwolleschicht bewirkten Turbulenzen erfolgt eine Intensivierung des Wärmeüberganges in dieser Schicht und eine Verbesserung der Abscheidung desublimierbarer Substanzen in der Schicht des bereits in der ersten Wärmeübertragerzone vorgereinigten Gasgemisches. Zur Feinabscheidung ist dieser Schicht eine austauschbare, regenerierbare Schicht mit einer hohen spezifischen Austauschfläche nachgeschaltet, die aus einer mittels Kühl-/Heizschlange temperierten oder nicht temperierten Schicht aus Aktivkohle besteht, wobei die noch in der Dampfphase enthaltenen desublimierbaren Stoffe absorbiert werden. Dabei ist erfindungsgemäß zwischen mittlerer und letzter Feinreinigungszone eine Verweilzone im Apparat zwischengeschaltet.

Bei Erreichen eines aus Vorversuchen festgestellten Grenzdifferenzdruckwertes, gemessen am Gemischzu- und -ablauf, erfolgt die Abschaltung des Kühlkreislaufes aller Wärmeübertragerzonen und die Aufschaltung des Gasgemischstromes auf einen redundant geschalteten Abscheider gleicher Bauform, wodurch eine quasikontinuierliche Arbeitsweise erreicht wird. Derabgeschaltete Abscheider wird mit einem Heizmedium in den Übertragungszonen beaufschlagt, wodurch das Desublimat in den Übertragerzonen aufgeschmolzen und in der Bodenwanne des Abscheiders gesammelt und abgezogen wird. Die Aktivkohle der oberen Austauschzone kann gewechselt oder in einer nachgeschalteten Einricht jngin einem Glühprozeß unter OyAbschluß reaktiviert v/erden.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt hierzu eine Darstellung des Abscheiders.

Der Abscheider ist eingesetzt zur Abscheidung von p-Chlor-m-Kresol aus einem im Prozeß einer Folienoberflächenbehandlung anfallenden, vorwiegend ace'onhaltigen Abluftstrom, aus dem in einer nachgechalteten Stufe das Aceton adsorptiv zurückgewonnen wird, wobei üie Lebensdauer des Adsorbens entscheidend vom Gehalt an nicht vorabgeschiedenem p-Chlorm-Kresol in der acetonhaltigen Beladungsluft bestimmt wird.

Der mit p-Chlor-m-Kresol und Aceton beladene Abluftstrom 1 wird mittels dem Abscheider 15 nachgeschalteten Turbogebläse 16 der unteren Abscheidekammer 2 des Abscheiders 15 zugeführt und durchströmt diesen vo" unten nach oben. Über der Abscheidekammer 2 ist vertikal ein Plattenrohrwärmeübertrager 3 angeordnet, der nach oben mit einem mit Edelstahiwolie ausgefüllten Raum 4 direkt gekoppelt ist, in der ein Rohrschlangenwärmeübertrager 5 eingebettet ist. Diesem Raum 4 schließt sich eine Beruhigungs- und Verteilungszone 6 an, die oben von einer Aktivkohleschüttung 7 begrenzt ist, in der die Rohrschlange8 fixiert ist.

In den mit Wärmeübertragern ausgerüsteten Teilen 3; 4; 7 des Abscheiders 15 erfolgt bei deren Boaufschlagung mit einem Kühlmedium in Form von Sole oder Wasser über den Vorlauf 9 und den Rücklauf 10 eine Desublimation von p-Chlor-m-Kresol und die Ablagerung in kristalliner Form an den kalten Übertragerplatton und im Edelstahlbett. Dieser Grobscheidung von Pasubiimat aus der Abluft folgt in der ebenfalls gekühlten Aktivkohleschicht 7 die Feinabscheidimg.

Nach Erreichen eines Differenzdruckgrenzwertes, gemessen zwischen Zu- und Ablaufluftstrom des Abscheiders 15 erfolgt die Umschaltung auf einen redundant angeordneten Abscheider 15 gleicher Ausführung und die Beaufschlagung der Wärmeübertragerflächen des ersteren mit ND-Dampf oder Heißwasser über den Vorlauf 12 und den Rücklauf 13, wobei das Desublimat in den Teilen 3; 4 aufgeschmolzen wird, in der unteren Abscheidekammer 2 aufgefangen und im nachgeotdneten Behälter 14 gespeichert wird. Der gereinigte Abluftstrom 11 wird oben aus dem Abscheider 15 herausgeführt.

Claims (1)

1. Abscheider zum Desublimieren von Stoffen aus Gasgemischen mit in einem geschlossenen System im Strömungsweg des Gasgemisches angeordneten Wärmeaustauschflächen zur Abscheidung des Desublimates, gekennzeichnet dadurch, daß in einem geschlossenen rechteckigen oder runden Behälter in Strömungsrichtung des Gasgemisches ein Plattenwärmeübertrager in vertikaler Ausführung angeordnet ist, dem eine Wäi meübertragerzone mit einer in Edelstahlwolle eingebetteten Kühl-/Heizschlange nachgeordnet ist und daß diese Wärmeübertragerzone über eine Zone freien Querschnittes mit einer temperierbaren Feinabscheidezone, die mit einer austauschbaren Aktivkohleschüttung gefüllt ist, gekoppelt ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung