DE10030753A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Desorption von Adsorbern - Google Patents

Abstract

Zur Desorption eines Adsorbers (1, 1a), der mit organischen Schadstoffen beladen ist, werden Verbrennungsgase verwendet, die von einer katalytischen Nachverbrennungsanlage (12) durch Verbrennung der vom Adsorber (1, 1a) desorbierten Schadstoffe erzeugt werden. Die Verbrennungsgase werden im Kreislauf von der Nachverbrennungsanlage (12) zum Adsorber (1, 1a) zurückgeführt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Desorption von mit organischen Schadstoffen be­ ladenen Adsorbern mit Verbrennungsgasen als Desorptionsgas.

Abluft und andere Abgase, die mit organischen Schadstoffen, beispielsweise Lösungsmitteln beladen sind, werden zur Reini­ gung Adsorbern zugeführt, in denen ihnen die Schadstoffe ent­ zogen werden. Wenn die Adsorptionskapazität des Adsorbens er­ schöpft ist, muß es durch Desorption regeneriert werden. Dies geschieht, indem es von einem Desorptionsgasstrom durchströmt wird. Als Desorptionsgase finden sowohl Wasserdampf als auch heißes Stickstoffgas Verwendung. Bei der Verwendung von Stickstoff wird das Desorptionsgas im Kreislauf geführt, wo­ bei es durch Kondensation von den desorbierten Schadstoffen befreit wird. Auch müssen bei Verwendung von Dampf die Schad­ stoffe vom Wasser getrennt werden. Die Verwendung von Stick­ stoff und Dampf als Desorptionsgas ist daher mit erheblichen Kosten verbunden.

Auf die Rückgewinnung der organischen Schadstoffe, wie Lö­ sungsmittel in der Abluft, wird daher häufig verzichtet, und die mit dem Desorptionsgas desorbierten Schadstoffe werden z. B. katalytisch verbrannt. Wenn dazu Luft als Desorptions­ mittel verwendet wird, besteht nicht nur die Gefahr, daß sich das z. B. aus Aktivkohle bestehende Adsorbens entzündet, viel­ mehr stellt das aus dem Absorber austretende Luft/Lösungsmittelgemisch eine erhebliche Explosionsgefahr dar. Aus Chem.-Ing.-Tech. 57 (1985), Nr. 8, Seiten 650 bis 663, insbesondere 658 bis 659, ist es daher bekannt, anstelle von Luft Verbrennungsabgase als Desorptionsgas zu verwenden, die mit einem Brenner erzeugt werden. Der dazu notwendige Brennstoff stellt jedoch einen zusätzlichen Kostenfaktor dar.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit organischen Schad­ stoffen beladenen Adsorber wirksam, schnell, kostengünstig und sicher zu desorbieren.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeich­ neten Verfahren erreicht. In den Ansprüchen 2 bis 8 sind vor­ teilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben. Im Anspruch 9 ist eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gekenn­ zeichnet, welche durch die Ansprüche 10 bis 19 in vorteilhaf­ ter Weise weiter ausgestaltet wird. Der Anspruch 20 hat die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Desorption von Adsorbern zur Abluftreinigung zum Gegenstand.

Nach der Erfindung werden als Desorptionsgas die Verbren­ nungsabgase verwendet, die durch Verbrennung der desorbierten organischen Schadstoffe erhalten werden. Das Desorptionsgas wird damit praktisch ohne zusätzliche Kosten erhalten.

Das Desorptionsgas, also die Verbrennungsgase werden durch Verbrennung der desorbierten organischen Schadstoffe in einer Nachverbrennungsanlage erzeugt und im Kreislauf von der Nach­ verbrennungsanlage durch den Absorber zurück zur Nachverbren­ nungsanlage geführt.

Zur Verbrennung wird der im Kreislauf geführte Luftsauerstoff verwendet. In der Anfangsphase der Desorption des Absorbers wird dabei die Luft verwendet, die am Beginn der Desorption in dem Kreislauf vorhanden ist.

Während der Anfangsphase, also ausgehend von einem Sauer­ stoffgehalt von 21% in der Luft im Kreislauf, darf dabei das Adsorbens lediglich auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der die Desorptionsgeschwindigkeit so niedrig ist, daß sich in dem Kreislauf kein explosives Luft/organisches Schadstoff- Gemisch bilden kann. D. h., die Konzentration der desorbierten Schadstoffe wird deutlich unter der Explosionsgrenze gehal­ ten, also z. B. auf einem Wert, der weniger als 30%, vorzugs­ weise weniger als 10% der organischen Schadstoffkonzentration eines Gemischs aus Luft und organischem Schadstoff beträgt, das sich an der unteren Explosionsgrenze befindet. Bei Ver­ wendung von Aktivkohle als Adsorbens wird durch die niedrige Temperatur, auf die das Adsorbens erwärmt wird, zugleich si­ chergestellt, daß sich die Aktivkohle nicht entzünden kann. D. h., in der Anfangsphase der Desorption beträgt die maximale Konzentration der desorbierten Schadstoffe in dem Gas, das der Nachverbrennungsanlage zugeführt wird, normalerweise we­ niger al 5 g/Nm³.

Der in dem Kreislaufgasstrom vorhandene Luftsauerstoff nimmt durch Verbrennung der desorbierten Schadstoffe allmählich ab, bis er unter einen vorgegebenen Wert reduziert worden ist. Bei diesem Wert ist der Sauerstoffgehalt in dem Kreislauf­ gasstrom so weit reduziert, daß sich kein explosives Gemisch mit den desorbierten organischen Schadstoffen bilden kann. Damit ist die Anfangsphase der Desorption beendet.

Der vorgegebene Wert, unter den der Sauerstoffgehalt in dem Kreislauf-Gasstrom reduziert wird, beträgt vorzugsweise weni­ ger als 10 Vol.-%, vorteilhaft 1 bis 5 Vol.-%, insbesondere 2 bis 3 Vol.-% Sauerstoff im Kreislauf-Gasstrom.

Wenn am Ende der Anfangsphase der Desorption der vorgegebene Sauerstoffwert unterschritten bzw. die angegebenen Sauer­ stoffgehaltbereiche erreicht sind, kann die Temperatur des Adsorbens und damit die Desorptionsgeschwindigkeit entsprechend erhöht werden, z. B. auf mehr als 5 g/Nm³ in dem Gas, das der Nachverbrennungsanlage zugeführt wird, ohne eine Ex­ plosion befürchten zu müssen. Durch den stark reduzierten Sauerstoffgehalt wird zudem verhindert, daß sich Aktivkohle entzündet, wenn diese als Adsorbens verwendet wird.

Um in dieser Hauptphase der Desorption den reduzierten, vor­ gegebenen Sauerstoffgehalt zur Verbrennung der desorbierten organischen Schadstoffe in dem Kreislauf aufrechtzuerhalten, muß zwischen dem Adsorber und stromaufwärts der Nachverbren­ nungsanlage eine entsprechende Menge Frischluft kontrolliert zugeführt werden, wobei aus dem Kreislauf eine der Frischluft entsprechende Menge der Verbrennungsgase als Reingas stromab­ wärts der Nachverbrennungsanlage und vor dem Absorber aus dem Kreislauf austritt. Das Verbrennungsgas bzw. Reingas wird da­ bei durch ein Gemisch aus Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser mit dem genannten geringen Sauerstoffgehalt gebildet.

Als Adsorbens kann neben Aktivkohle auch jedes andere zur Ad­ sorption organischer Schadstoffe geeignete Adsorbens verwen­ det werden, beispielsweise Zeolith. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zur Desorption von Adsorbern zur Ab­ luftreinigung eingesetzt wird, vor allem in Betrieben, in de­ nen mit Lösungsmitteln gearbeitet wird, stellen die organi­ schen Schadstoffe insbesondere Lösungsmittel dar.

Erfindungsgemäß wird eine katalytische Nachverbrennungsanlage verwendet. Sie führt trotz des niedrigen Sauerstoffgehaltes in dem Kreislaufgasstrom während der Hauptphase der Desorpti­ on zu einer völligen Verbrennung der Schadstoffe. Zudem wer­ den keine Stickoxide gebildet.

Die Temperatur des Katalysators beträgt während der Anfangs­ phase der Desorption, in der der Sauerstoffgehalt in dem Kreislaufgasstrom reduziert wird, vorzugsweise mindestens 150°C, insbesondere mindestens 200°C. In der Hauptphase liegt sie über 350°C, insbesondere über 400°C, beispielsweise zwi­ schen 420 und 550°C. Der Katalysator wird vorzugsweise mit einer vorgeschalteten Elektroheizung zu Beginn der Anfangs­ phase der Desorption auf mindestens 150°C, insbesondere 200°C, vorerwärmt.

Als Katalysator kann irgendein zur Verbrennung organischer Verbindungen geeigneter Oxidationskatalysator verwendet wer­ den, insbesondere ein Edelmetallkatalysator, vorzugsweise ein Platinmetallkatalysator auf einem Keramikträger. Die Kataly­ satormasse kann beispielsweise 0,5 bis 5 Vol.-% der Adsor­ bensmasse betragen.

Die Erwärmung des Adsorbers kann zwar beispielsweise auch mit einer Elektroheizung erfolgen. Aus Kostengründen, aber auch um eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Adsorbens zu er­ halten, werden jedoch vorzugsweise die heißen, aus dem Ver­ brennungskatalysator austretenden Verbrennungsgase zur Erwär­ mung des Adsorbers eingesetzt.

Zwischen der Leitung, die den Auslaß des Adsorbers mit dem Einlaß der Nachverbrennungsanlage verbindet, und der Leitung, die den Auslaß der Nachverbrennungsanlage mit dem Einlaß des Adsorbers verbindet, ist vorzugsweise eine Bypass-Leitung vorgesehen. Dadurch kann die Temperatur der das Adsorbens er­ wärmenden Verbrennungsgase gesteuert werden, indem von dem Kreislauf-Gasstrom nach dem Adsorber und stromaufwärts der Nachverbrennungsanlage ein entsprechend großer Teilstrom um die Nachverbrennungsanlage herum geleitet und stromabwärts des Adsorbers dem Kreislauf wieder zugeführt wird. Zudem kann ein z. B. durch Luft gekühlter Kühler in der Leitung zwischen dem Auslaß der Nachverbrennungsanlage und dem Einlaß des Ad­ sorbers vorgesehen sein, wenn die Temperatur der aus der Nachverbrennungsanlage austretenden Verbrennungsgase so hoch sein sollte, daß das Adsorbens geschädigt oder eine zu hohe Desorptionsgeschwindigkeit erhalten wird.

An die katalytische Nachverbrennungsanlage können erfindungs­ gemäß ein Adsorber oder wechselweise auch zwei oder mehrere Adsorber im Kreislauf anschließbar sein.

Nachstehend ist eine Abgasreinigungsanlage mit zwei Adsorbern anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläu­ tert, deren einzige Figur das Fließbild einer Abgasreini­ gungsanlage mit zwei Adsorbern zeigt.

Die Anlage weist zwei Adsorber 1, 1a auf, die jeweils ein Festbett-Adsorbens 2, 2a enthalten. Das mit dem organischen Schadstoffen, beispielsweise Lösungsmitteldämpfen beladene Rohgas wird gemäß dem Pfeil 3 in einer Rohgasleitung 4 den Adsorbern 1, 1a zugeführt, wobei zwischen der Rohgasleitung 4 und der Rohgaseintrittsseite der Adsorber 1, 1a jeweils ein Absperrventil 5, Sa vorgesehen ist.

Das Reingas wird gemäß dem Pfeil 6 über eine Reingasleitung 7 abgeführt, in der ein Gebläse 8 angeordnet ist. Zwischen der Reingasleitung 7 und der Reingasaustrittsseite der Adsorber 1, 1a ist jeweils ein Absperrventil 9, 9a angeordnet. Ferner ist an die Reingasleitung 7 ein Gerät 11 zur Bestimmung der organischen Schadstoffkonzentration im Reingas angeschlossen.

Die Adsorber 1, 1a sind zur Desorption wechselweise im Kreis­ lauf an eine katalytische Nachverbrennungsanlage 12 an­ schließbar. Dazu sind die Adsorber 1, 1a an ihrer Desorpti­ onsaustrittsseite über jeweils ein Absperrventil 13, 13a an eine Leitung 14 angeschlossen, die zur Einlaßseite der Nach­ verbrennungsanlage 12 führt, während eine Rückführleitung 15 von der Auslaßseite der Nachverbrennungsanlage 12 über je­ weils ein Absperrventil 16, 16a an die Desorptionsgasein­ trittsseite der Adsorber 1, 1a angeschlossen ist. Durch ein Gebläse 17 in der Leitung 14 wird das Gas in dem Adsorber 1 bzw. 1a und den Leitungen 14 und 15 sowie in der Nachverbren­ nungsanlage 12 im Kreislauf geführt.

An die Zufuhrleitung 14 ist stromaufwärts des Gebläses 17 ein Regulierventil 18 zur Zufuhr von Frischluft gemäß dem Pfeil 19 vorgesehen, während an die Rückführleitung 15 ein Regu­ lierventil 21 angeschlossen ist, durch das Reingas gemäß dem Pfeil 22 austritt. Das Regulierventil 18 für die Frischluft­ zufuhr und das Regulierventil 21 für den Reingasaustritt wer­ den durch eine Sauerstoffmeßeinrichtung 23 angesteuert, die an die Rückführleitung 15 angeschlossen ist.

Die katalytische Nachverbrennungsanlage 12 weist einen Kata­ lysator 24 auf, der mit einer in der Nachverbrennungsanlage 12 stromaufwärts von dem Katalysator 24 angeordneten Elektro­ heizung 25 aufgeheizt wird. Ferner ist stromaufwärts der Elektroheizung 25 ein Wärmetauscher 26 in der Nachverbren­ nungsanlage 12 vorgesehen, durch den die Verbrennungsgase von dem Katalysator 24 in die Rückführleitung 15 strömen. Das Ventil 21 für den Reingasaustritt kann dabei, wie in der Zeichnung dargestellt, stromabwärts von dem Wärmetauscher 26 an die Rückführleitung 15 angeschlossen sein, oder stromauf­ wärts. Die Vorwärmtemperatur vor dem Katalysator 24 wird mit dem Fühler 30 gemessen. Mit einem Temperaturmessfühler 30a in der Nachverbrennungsanlage wird die Temperatur der aus dem Katalysator 24 austretenden Verbrennungsgase gemessen, bzw. die Temperaturdifferenz zum Fühler 30 gebildet.

Zwischen der Leitung 14 und der Rückführleitung 15 ist eine Bypass-Leitung 27 mit einem Regulierventil 28 vorgesehen. Ein weiteres Regulierventil 29 ist in der Rückführleitung 15 stromabwärts des Reingasregulierventils 21 angeordnet. Die Regulierventile 28 und 29 werden durch ein Meßgerät 31 zur Bestimmung der Konzentration der organischen Schadstoffe in der Leitung 14 sowie von einem an die Rückführleitung 15 stromabwärts der Bypass-Leitung 27 angeschlossenen Temperaturmeßfühler 32 angesteuert. Zwischen dem Regulierventil 29 und der Bypass-Leitung 27 ist in der Rückführleitung 15 ein beispielsweise mit Luft gekühlter Kühler 33 angeschlossen.

Während des Adsorptionszyklus strömt das Rohgas 3 über das Ventil 5, 5a in den einen bzw. anderen Festbettabsorber 1, 1a. Dabei sei betont, daß auch nur ein Adsorber, aber auch mehr als zwei, beispielsweise drei oder vier modular angeord­ nete Adsorber vorgesehen sein können, die wechselweise mit der Rohgasleitung 4 und der Reingasleitung 7 über den Venti­ len 5, 5a bzw. 9, 9a entsprechende Absperrventile verbunden werden können.

Die Adsorber 1, 1a enthalten als Adsorbens vorzugsweise Ak­ tivkohle oder Zeolith.

Mit Hilfe des Gebläses 8 durchströmt das Rohgas 3 den jewei­ ligen Adsorber 1, 1a, in welchem die organischen Schadstoffe zurückgehalten werden. Das Reingas wird über das Ventil 9 bzw. 9a und die Reingasleitung 7 beispielsweise ins Freie ab­ gegeben. Je nach Schadstoffkonzentration im Rohgas 3 steigt die Beladung des Adsorbens 2 bzw. 2a innerhalb von einigen Stunden bis einigen Tagen kontinuierlich an, bis ein Durch­ bruch der Schadstoffe am Austritt des jeweiligen Adsorbers 1 bzw. 1a beginnt. Der Durchbruch äußert sich dabei durch ein Ansteigen der Schadstoffkonzentration am Schadstoffmeßgerät 11.

Bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes der Schadstoff­ konzentration in der Reingasleitung 7 wird der betreffende Adsorber 1, 1a von der Reingasleitung 4 und der Rohgasleitung 7 durch Schließen der Ventile 5 bzw. 5a sowie 9 bzw. 9a ge­ trennt. Je nach Ausrüstung der Anlage wird dann einem anderen Adsorber Rohgas 3 zugeführt, bei der dargestellten Anlage al­ so beispielsweise der Adsorber 1a, wenn der Adsorber 1 bis zum Durchbruch mit organischen Schadstoffen beladen worden ist. Falls nur ein Adsorber vorgesehen ist, kann dessen Ad­ sorbens auch beispielsweise während der Nacht oder am Wochen­ ende regeneriert werden, wenn kein Rohgas anfällt.

Der Desorptionszyklus des beladenen Adsorbers, beispielsweise des Adsorbers 1 wird eingeleitet, indem das Desorptionsgeblä­ se 17 eingeschaltet wird und Luft aus dem Adsorber 1 über das geöffnete Ventil 13 angesaugt und über den Katalysator 24 und die geöffneten Ventile 29 und. 16 im Kreislauf zum Adsorber 1 zurückgeführt wird. Dazu wird die Elektroheizung 25 einge­ schaltet, die den Katalysator 24 auf eine Betriebstemperatur von mindestens 200°C bringt. Die vom Adsorber 1 desorbierten organischen Schadstoffe werden vom Katalysator 24 verbrannt. Die im Katalysator 24 gebildeten heißen Verbrennungsgase wer­ den mit dem Wärmetauscher 26 gekühlt, erreichen aber dennoch mit erhöhter Temperatur den Adsorber 1, um dessen Festbett- Adsorbens 2 langsam aufzuheizen.

Während der Anfangsphase der Desorption, in der das Adsorbens 2 noch eine relativ niedrige Temperatur besitzt, liegt eine entsprechend niedrige Desorptionsgeschwindigkeit vor. Dennoch brauchen die Schadstoffe, die am Katalysator 24 mit dem Luftsauerstoff unter Bildung von Kohlendioxid und Wasser rea­ gieren, den Sauerstoff der Luft, die sich zu Beginn im Adsor­ ber 1, den Leitungen 14 und 15 und in der Nachverbrennungsan­ lage 12 befindet, rasch weitgehend auf, wobei in dieser Phase nur geringe Schadstoffkonzentrationen, z. B. weniger als 5 g/Nm³ auf den Katalysator 24 gelangen.

Wenn der mit der Meßeinrichtung 23 gemessene Sauerstoffgehalt z. B. 2 Vol.-% unterschreitet, wird das Regulierventil 18 ge­ öffnet und soviel Frischluft 19 in die Leitung 14 einge­ speist, daß sich ein Sauerstoffgehalt von 2 bis 3 Vol.-% ein­ stellt und somit genügend Sauerstoff vorhanden ist, um die Schadstoffe am Katalysator 24 umzusetzen und dennoch zu ver­ hindern, daß im Adsorber 1 eine unkontrollierte Reaktion entstehen kann, welche bei einem höheren Sauerstoffgehalt zu ei­ ner explosiven Atmosphäre führen könnte.

Zur Kompensation der Frischluftzufuhr werden die überschüssi­ gen Verbrennungsgase, die aus Stickstoff, Kohlendioxid, Was­ ser und Sauerstoff bestehen, als Reingas 22 über das Ventil 21 beispielsweise ins Freie abgelassen.

Durch die Kreislaufführung der Verbrennungsgase in der Haupt­ phase der Desorption, in der die Sauerstoffkonzentration des Kreislaufgasstroms auf den erwähnten niedrigen Wert von bei­ spielsweise 2 bis 3 Vol.-% reduziert ist, wird das Desorpti­ onsgas neben dem geringen Sauerstoffanteil vor allem durch die Verbrennungsgase und den Luftstickstoff gebildet. Durch den durch die Kreislaufführung entstehenden hohen Wasserge­ halt in dem Desorptionsgas wird die Desorption zusätzlich be­ günstigt.

Wenn die Temperatur des Desorptionsgases nach der Nachver­ brennungsanlage 12 in der Rückführleitung 15, die vom Tempe­ raturmeßfühler 32 gemessen wird, einen vorgegebenen Wert von z. B. 100 bis 200°C, insbesondere 120 bis 160°C überschreitet, so wird proportional das Ventil 28 in der Bypass-Leitung 27 geöffnet und gleichermaßen das Ventil 29 zugefahren. Auf die­ se Weise wird die Temperatur des Desorptionsgases für mehrere Stunden auf einen Wert konstant gehalten, welcher die Schad­ stoffe kontrolliert desorbieren läßt, ohne daß es z. B. bei einem Aktivkohle-Adsorbens 2 zur Entzündung der Aktivkohle kommt oder bei einem Zeolith-Adsorber 2 zur Entzündung des organischen adsorbierten Anteils kommt.

Die überschüssige Energie der aus der Nachverbrennungsanlage 12 rückgeführten Verbrennungsgase kann bei hohen Beladungen des Adsorbens 2, insbesondere eines Aktivkohle-Adsorbens, op­ tional durch den Kühler 33 abgeführt werden. Zwar läßt sich mit der Bypass-Leitung 27 die Temperatur genauer steuern als mit dem Kühler 33 allein. Auf der anderen Seite wird durch die über die Bypass-Leitung 27 rückgeführten organischen Schadstoffe die Desorption insgesamt verlangsamt.

Die Bypass-Leitung 27 bietet den zusätzlichen Vorteil, daß, wenn das Schadstoffmessgerät einen zu schnellen Anstieg der Schadstoffkonzentration in der Leitung 14 mißt, das Ventil 29 vorübergehend ganz geschlossen wird. Da dann keine Energie zugeführt wird, kühlt das Adsorbens 2 sich ab, und die Schad­ stoffkonzentration in der Leitung 14 nimmt wieder auf den vorgegebenen Wert ab. Die Bypass-Leitung 27 stellt damit eine Schutzmaßnahme insbesondere auch für den Katalysator 24 dar.

Der Kreislaufstrom wird so lange aufrechterhalten, bis alle Schadstoffe aus dem Adsorber 1 ausgetrieben sind. Alsdann wird der Adsorber 1 durch Schließen der Ventile 16, 21, 28, 29 und Öffnen des Ventils 9 in den Kühlbetrieb gefahren, wo­ bei das Gebläse 8 Frischluft 19 über die Ventile 18 und 13 durch den Adsorber 1 saugt, welche mit dem Reingas des von dem in Adsorptionsbetrieb geschalteten Adsorbers 1a über das Ventil 9a zugeführt wird, vermischt wird.

Wenn die Temperatur der Frischluft am Adsorberauslaß bei­ spielsweise unter 40°C gesunken ist, kann der Adsorber 1 wie­ der in den Adsorptionsbetrieb geschaltet und der andere Ad­ sorber 1a desorbiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch einen ge­ ringen Energieverbrauch aus. Da in erster Linie die Wärme der Verbrennungsgase für die Aufheizung des Adsorbens 2 bzw. 2a benutzt wird, ist lediglich eine geringe Energiezufuhr zu der Elektroheizung 25 erforderlich.

Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Dabei wird eine Anlage verwendet, die ledig­ lich den Adsorber 1 aufweist.

Beispiel 1

Der Adsorber 1 mit einem Aktivkohle-Adsorbens 2 von 1500 kg wird mit einem Abgasstrom 3 von 10000 Nm³/h bei einer Tempe­ ratur von 25°C und einer Lösungsmittelkonzentration von 0,3 g/Nm³ Butylacetat beladen. Die Beladung erfolgt 5 Tage je­ weils 10 h. Am Ende der Woche ist das Adsorbens 2 mit 150 kg Lösungsmittel beladen. Am Wochenende erfolgt die Regenerati­ on, indem die Elektroheizung 25 und das Gebläse 17 einge­ schaltet und die Ventile 13, 16 und 29 geöffnet werden, wobei 1000 Nm³/h Gas, und zwar zu Beginn Luft, im Kreislauf geführt werden. Das durch den Wärmetauscher 26 vorgeheizte, durch die Elektroheizung 25 nachgeheizte und dann durch den Katalysator 24 geführte und anschließend im Wärmetauscher 26 abgekühlte Kreislauf- bzw. Desorptionsgas gelangt zunächst mit ca. 50°C in den Adsorber 1. Nach einer Stunde ist durch die Kreis­ laufführung der Sauerstoffgehalt im Kreislaufgas auf ca. 2 Vol.-% gesunken, und der Katalysator 24 hat bei einer Schad­ stoffeintrittskonzentration von ca. 1 g/Nm³ eine Temperatur von ca. 300°C erreicht. Die Schadstoffkonzentration steigt weiter an, worauf über das Ventil 18 bis zu 50 Nm³/h Frisch­ luft 19 zugeführt werden, um eine Sauerstoffkonzentration von ca. 2 bis 3 Vol.-% aufrechtzuerhalten. Für eine Zeitdauer von ca. 20 h bleibt die Desorptionsgeschwindigkeit konstant, wo­ bei die Konzentration des Butylacetats in dem Gas, das über die Leitung 14 dem Katalysator 24 zugeführt wird, etwa 10 g/Nm³ beträgt. Zur Steuerung der Desorptionsgeschwindigkeit wird der Bypass-Strom mit den Ventilen 28 und 29 über die By­ pass Leitung 27 zwischen 300 und 700 Nm³/h gesteuert. Die Temperatur am Eintritt des Adsorbers 1 steigt dabei langsam von ca. 50 auf ca. 130°C an; die Temperatur am Katalysator 24 beträgt ca. 470°C, die Temperatur des über das Ventil 21 aus­ tretenden Reingases 22 beträgt ca. 280°C. Die letzten 5 h wird der Luftkühler 33 aktiviert, wodurch sich der Anteil des Bypass-Stromes über die Bypass-Leitung 27 auf 100 Nm³/h reduziert. Das Ende der Desorption ist erreicht, wenn die Tempe­ raturzunahme am Katalysator 24, die mit den Temperaturmess­ fühlern 30 und 30a gemessen wird, gegen Null geht. Nun werden die Ventile 9 und 13 geöffnet und innerhalb von 2 h wird das Absorberbett 2 mit ca. 300 Nm³/h Frischluft auf weniger als 40°C heruntergekühlt.

Beispiel 2

Der Adsorber 1 mit einem Y-Zeolith-Adsorbens von 500 kg wird mit einem Abgasstrom von 9000 Nm³/h bei einer Temperatur von 20°C mit einer Lösungsmittelkonzentration von 0,5 g/Nm³ Xylol beladen. Die Beladung erfolgt während einer Dauer von 8 h. Danach ist der Adsorber mit 36 kg Lösungsmittel beladen. Wäh­ rend der Nacht erfolgt die Regeneration, indem die Elektro­ heizung 25 und das Gebläse 17 eingeschaltet und die Ventile 13, 16 und 29 geöffnet werden, wobei 900 Nm³/h Gas, und zwar zu Beginn Luft, im Kreislauf geführt werden. Das durch den Wärmetauscher 26 vorgeheizte, durch die Elektroheizung 25 nachgeheizte und dann durch den Katalysator 24 zugeführte und anschließend im Wärmetauscher 26 abgekühlte Kreislauf bzw. Desorptionsgas gelangt zunächst mit ca. 60°C in den Adsorber 1. Nach 1 h ist durch die Kreislaufführung der Sauerstoffge­ halt des Kreislaufgases auf ca. 2 Vol.-% gesunken, und der Katalysator 24 hat bei einer Xylol-Eintrittskonzentration von ca. 0,5 g/Nm³ 350°C erreicht. Die Schadstoffkonzentration steigt weiter an, worauf über das Ventil 18 bis zu 50 Nm³/h Frischluft 19 zugeführt werden, um eine Sauerstoffkonzentra­ tion von ca. 2 bis 3 Vol.-% aufrechtzuerhalten. Für eine Zeitdauer von ca. 7 h bleibt die Desorptionsgeschwindigkeit konstant, wobei die Konzentration des Xylols in dem Gas, das über die Leitung 14 dem Katalysator 24 zugeführt wird, etwa 7 g/Nm³ beträgt. Zur Steuerung der Desorptionsgeschwindigkeit wird der Bypass-Strom mit den Ventilen 28 und 29 über die By­ pass Leitung 27 zwischen 100 und 600 Nm³/h gesteuert. Die Temperatur am Eintritt des Adsorbers 1 steigt dabei langsam von ca. 60 auf ca. 200°C an; die Temperatur am Katalysator 24 beträgt ca. 450 bis 500°C, die Temperatur des über das Ventil 21 austretenden Reingases 22 beträgt ca. 200 bis 300°C. Das Ende der Desorption ist erreicht, wenn die Temperaturzunahme am Katalysator 24, die mit dem Temperaturmessfühlern 30 und 30a gemessen wird, gegen Null geht. Nun werden die Ventile 9 und 13 geöffnet und innerhalb von 2 h wird das Absorberbett 2 mit ca. 2000 Nm³/h Frischluft auf weniger als 40°C herunter­ gekühlt.

Claims (20)

1. Verfahren zur Desorption von mit organischen Schadstoffen beladenen Adsorbern mit Verbrennungsgasen als Desorpti­ onsgas, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase von einer katalytischen Nachverbrennungsanlage (12) er­ zeugt und im Kreislauf von der Nachverbrennungsanlage (12) durch den Adsorber (1, 1a) zurück zur Nachverbren­ nungsanlage (12) geführt und durch Verbrennung der desor­ bierten organischen Schadstoffe in der Nachverbrennungs­ anlage (12) mit der in dem Kreislauf geführten Luft unter Sauerstoffabreicherung erzeugt werden,
wobei in der Anfangsphase, in der der Kreislauf mit Luft gefüllt ist, das Adsorbens (2, 2a) in dem Adsorber (1, 1a) so vorerwärmt wird, daß die Konzentration der desor­ bierten Schadstoffe in dem Kreislauf unter der unteren Explosionsgrenze gehalten wird, und,
nachdem der Sauerstoffgehalt im Kreislauf durch Verbren­ nung der desorbierten Schadstoffe unter einen vorgegebe­ nen Wert reduziert worden ist, unter Einhaltung des unter dem vorgegebenen Wert liegenden Sauerstoffgehaltes das Adsorbens (2, 2a) auf eine höhere Temperatur erwärmt und dem Kreislauf Frischluft (19) nach dem Adsorber (1, 1a) und stromaufwärts der Nachverbrennungsanlage (12) zuge­ führt wird, wobei aus dem Kreislauf ein der Frischluft entsprechendes Volumen als Reingas (22) stromabwärts der Nachverbrennungsanlage (12) und vor dem Adsorber (1, 1a) austritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der katalytischen Nachverbrennungsanlage (12) zuge­ führte Gasstrom vorerwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Wert, unter den der Sauerstoffgehalt in dem Kreislauf durch Verbrennung der desorbierten organi­ schen Schadstoffe reduziert wird, weniger als 10 Vol.-% beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Wert, auf den der Sauerstoffgehalt redu­ ziert wird, zwischen 1 und 5 Vol.-% beträgt.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens (2, 2a) durch die aus der Nachverbrennungsanlage (12) austretenden Verbren­ nungsgase erwärmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Temperatur der das Adsorbens (2, 2a) erwärmenden Verbrennungsgase der Kreislauf nach dem Ad­ sorber (1, 1a) und stromaufwärts der Nachverbrennungsan­ lage (12) in einen die Nachverbrennungsanlage (12) durch­ strömenden Teilstrom und einen um die Nachverbrennungsan­ lage (12) geleiteten Teilstrom geteilt wird, der nach der Nachverbrennungsanlage (12) und stromaufwärts des Adsor­ bens (2, 2a) dem Kreislauf wieder zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Nachverbrennungsanlage (12) austretende Gasstrom vor Eintritt in den Adsorber (1, 1a) gekühlt wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Nachverbrennungsanlage (12) austretende Gasstrom den in die Nachverbrennungsan­ lage (12) eintretenden Gasstrom vorerwärmt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenig­ stens einen Adsorber (1, 1a), eine katalytische Nachverbrennungsanlage (12), je eine Leitung (14, 15) zwischen dem Auslaß des Adsorbers (1, 1a) und dem Einlaß der Nach­ verbrennungsanlage (12) und zwischen dem Auslaß der Nach­ verbrennungsanlage (12) und dem Einlaß des Adsorbers (1, 1a) sowie ein Gebläse, das das Gas in dem Adsorber (1, 1a), der Nachverbrennungsanlage (12) und den beiden Lei­ tungen (14, 15) im Kreislauf führt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Leitung (14) zwischen dem Auslaß des Adsorbers (1, 1a) und dem Einlaß der Nachverbrennungsanlage (12) ein Ventil (18) zur Frischluftzufuhr und an die Leitung (15) zwischen dem Auslaß der Nachverbrennungsanlage (12) und dem Einlaß des Adsorbers (1, 1a) ein Ventil (21) zum Reingasaustritt angeschlossen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (15) zwischen dem Auslaß der Nachverbren­ nungsanlage (12) und dem Einlaß des Adsorbers (1, 1a) ei­ ne Sauerstoffmesseinrichtung (23) vorgesehen ist, die das Ventil (18) für die Frischluftzufuhr steuert.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absperrventil (13, 13a; 9, 9a) zwischen dem Adsorber (1, 1a) und zum Einlaß der Nachver­ brennungsanlage (12) bzw. zwischen der Leitung (15) von der Nachverbrennungsanlage (12) und dem Einlaß des Adsor­ bers (1, 1a) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (17) in der Leitung (14) zwischen dem Auslaß des Adsorbers (1, 1a) und dem Einlaß der Nachverbren­ nungsanlage (12) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erwärmung des Katalysators (24) der Nachverbrennungs­ anlage (12) eine Elektroheizung (25) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroheizung (25) stromaufwärts vom Katalysator (24) in der Nachverbrennungsanlage (12) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (15) zwischen dem Auslaß der Nachverbrennungsanlage (12) und dem Einlaß des Adsor­ bers (1, 1a) einen Wärmetauscher (26) aufweist, der stromaufwärts vom Katalysator (24) in der Nachverbren­ nungsanlage (12) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, gekenn­ zeichnet durch eine Bypass-Leitung (27), die die Leitung (14) zwischen dem Auslaß des Adsorbers (1, 1a) und dem Einlaß der Nachverbrennungsanlage (12) mit der Leitung (15) zwischen dem Auslaß der Nachverbrennungsanlage (12) und dem Einlaß des Adsorbers (1, 1a) verbindet, sowie ein Ventil (28) in der Bypass-Leitung (27).

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (28) in der Bypass-Leitung (27) durch einen Temperaturmessfühler (32) in der Leitung (15) zwischen der Bypass-Leitung (27) und dem Einlaß des Adsorbers (1, 1a) und/oder ein organisches Schadstoffmessgerät (31) in der Leitung (14) zwischen dem Auslaß des Adsorbers (1, 1a) und der Bypass-Leitung (27) angesteuert wird.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühler (33) in der Leitung (15) zwischen dem Auslaß der Nachverbrennungsanlage (12) und dem Einlaß des Adsorbers (1, 1a) vorgesehen ist.

20. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19 zur Desorption von Adsorbern (1, 1a) zur Abgas-, ins­ besondere Abluftreinigung.