DE10030753B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Desorption von Adsorbern - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Desorption von mit organischen Schadstoffen beladenen Adsorbern mit Verbrennungsgasen als Desorptionsgas, wobei die Verbrennungsgase von einer katalytischen Nachverbrennungsanlage (12) erzeugt und im Kreislauf von der Nachverbrennungsanlage (12) durch den Adsorber (1, 1a) zurück zur Nachverbrennungsanlage (12) geführt werden, dem Kreislauf Frischluft nach dem Absorber (1, 1a) und stromaufwärts der Nachverbrennungsanlage zugeführt wird und aus dem Kreislauf ein der Frischluft entsprechendes Volumen als Reingas stromabwärts der Nachverbrennungsanlage (12) und vor dem Adsorber (1, 1a) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass 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 desorbierten Schadstoffe in dem Kreislauf unter der unteren Explosionsgrenze gehalten wird, und, nachdem der Sauerstoffgehalt im Kreislauf durch Verbrennung der desorbierten Schadstoffe unter einen vorgegebenen Wert reduziert worden ist, unter Einhaltung des unter dem vorgegebenen Wert liegenden Sauerstoffgehaltes Frischluft (19) zugeführt und das Adsorbens...

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Desorption von mit organischen Schadstoffen beladenen Adsorbern mit Verbrennungsgasen als Desorptionsgas nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Gegenstand.
  • Abluft und andere Abgase, die mit organischen Schadstoffen, beispielsweise Lösungsmitteln beladen sind, werden zur Reinigung Adsorbern zugeführt, in denen ihnen die Schadstoffe entzogen werden. Wenn die Adsorptionskapazität des Adsorbens erschöpft 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, wobei es durch Kondensation von den desorbierten Schadstoffen befreit wird. Auch müssen bei Verwendung von Dampf die Schadstoffe vom Wasser getrennt werden. Die Verwendung von Stickstoff und Dampf als Desorptionsgas ist daher mit erheblichen Kosten verbunden.
  • Auf die Rückgewinnung der organischen Schadstoffe, wie Lösungsmittel in der Abluft, wird daher häufig verzichtet, und die mit dem Desorptionsgas desorbierten Schadstoffe werden z.B. katalytisch verbrannt. Wenn dazu Luft als Desorptionsmittel verwendet wird, besteht nicht nur die Gefahr, daß sich das z.B. aus Aktivkohle bestehende Adsorbens entzündet, vielmehr 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.
  • Aus DE 40 03 668 A1 ist bereits ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Dabei kann die Frischluft mit den vom Absorber desorbierten organischen Schadstoffen ein explosives Gemisch bilden. Nach DE 41 15 549 A1 werden die Adsorptionsmodule einer Adsorptionsanlage in einer Wiederaufbereitungsanlage aufgearbeitet, die dazu als Heißluft-Desorptionsanlage ausgeführt ist, bei der durch die Module heiße Luft zum Austreiben des Lösungsmittels hindurchgeleitet und dann die mit Lösungsmittel angereicherte Luft einer katalytischen Nachverbrennungsanlage zugeführt wird.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit organischen Schadstoffen beladenen Adsorber wirksam, schnell, kostengünstig und sicher zu desorbieren.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren erreicht. In den Ansprüchen 2 bis 8 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben. Im Anspruch 9 ist eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gekennzeichnet, welche durch die Ansprüche 10 bis 17 in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltet wird.
  • Nach der Erfindung werden als Desorptionsgas die Verbrennungsabgase 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 Nachverbrennungsanlage durch den Absorber zurück zur Nachverbrennungsanlage 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 Sauerstoffgehalt 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 gehalten, also z.B. auf einem Wert, der weniger als 30%, vorzugsweise weniger als 10% der organischen Schadstoff konzentration eines Gemischs aus Luft und organischem Schadstoff beträgt, das sich an der unteren Explosionsgrenze befindet. Bei Verwendung von Aktivkohle als Adsorbens wird durch die niedrige Temperatur, auf die das Adsorbens erwärmt wird, zugleich sichergestellt, 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 weniger als 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 Kreislaufgasstrom 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 weniger 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 Sauerstoffgehaltbereiche erreicht sind, kann die Temperatur des Adsorbens und damit die Desorptionsgeschwindigkeit entspre chend erhöht werden, z.B. auf mehr als 5 g/Nm3 in dem Gas, das der Nachverbrennungsanlage zugeführt wird, ohne eine Explosion 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, vorgegebenen Sauerstoffgehalt zur Verbrennung der desorbierten organischen Schadstoffe in dem Kreislauf aufrechtzuerhalten, muß zwischen dem Adsorber und stromaufwärts der Nachverbrennungsanlage eine entsprechende Menge Frischluft kontrolliert zugeführt werden, wobei aus dem Kreislauf eine der Frischluft entsprechende Menge der Verbrennungsgase als Reingas stromabwärts der Nachverbrennungsanlage und vor dem Absorber aus dem Kreislauf austritt. Das Verbrennungsgas bzw. Reingas wird dabei durch ein Gemisch aus Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser mit dem genannten geringen Sauerstoffgehalt gebildet.
  • Als Adsorbens kann neben Aktivkohle auch jedes andere zur Adsorption organischer Schadstoffe geeignete Adsorbens verwendet werden, beispielsweise Zeolith. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zur Desorption von Adsorbern zur Abluftreinigung eingesetzt wird, vor allem in Betrieben, in denen mit Lösungsmitteln gearbeitet wird, stellen die organischen Schadstoffe insbesondere Lösungsmittel dar.
  • Erfindungsgemäß wird eine katalytische Nachverbrennungsanlage verwendet. Sie führt trotz des niedrigen Sauerstoffgehaltes in dem Kreislaufgasstrom während der Hauptphase der Desorption zu einer völligen Verbrennung der Schadstoffe. Zudem werden keine Stickoxide gebildet.
  • Die Temperatur des Katalysators beträgt während der Anfangsphase 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 zwischen 420 und 550°C. Der Katalysator wird vorzugsweise mit einer vorgeschalteten Elektroheizung zu Beginn der Anfangsphase der Desorption auf mindestens 150°C, insbesondere 200°C, vorerwärmt.
  • Als Katalysator kann irgendein zur Verbrennung organischer Verbindungen geeigneter Oxidationskatalysator verwendet werden, insbesondere ein Edelmetallkatalysator, vorzugsweise ein Platinmetallkatalysator auf einem Keramikträger. Die Katalysatormasse kann beispielsweise 0,5 bis 5 Vol.-% der Adsorbensmasse betragen.
  • Die Erwärmung des Adsorbers kann zwar beispielsweise auch mit einer Elektroheizung erfolgen. Aus Kostengründen, aber auch um eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Adsorbens zu erhalten, werden jedoch vorzugsweise die heißen, aus dem Verbrennungskatalysator austretenden Verbrennungsgase zur Erwärmung 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 erwärmenden 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 Adsorbers 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 erfindungsgemäß 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 erläutert, deren einzige Figur das Fließbild einer Abgasreinigungsanlage 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, 5a 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 Kreislauf an eine katalytische Nachverbrennungsanlage 12 anschließbar. Dazu sind die Adsorber 1, 1a an ihrer Desorptionsaustrittsseite über jeweils ein Absperrventil 13, 13a an eine Leitung 14 angeschlossen, die zur Einlaßseite der Nachverbrennungsanlage 12 führt, während eine Rückführleitung 15 von der Auslaßseite der Nachverbrennungsanlage 12 über jeweils ein Absperrventil 16, 16a an die Desorptionsgaseintrittsseite 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 Nachverbrennungsanlage 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 Regulierventil 21 angeschlossen ist, durch das Reingas gemäß dem Pfeil 22 austritt. Das Regulierventil 18 für die Frischluftzufuhr und das Regulierventil 21 für den Reingasaustritt werden durch eine Sauerstoffmeßeinrichtung 23 angesteuert, die an die Rückführleitung 15 angeschlossen ist.
  • Die katalytische Nachverbrennungsanlage 12 weist einen Katalysator 24 auf, der mit einer in der Nachverbrennungsanlage 12 stromaufwärts von dem Katalysator 24 angeordneten Elektroheizung 25 aufgeheizt wird. Ferner ist stromaufwärts der Elektroheizung 25 ein Wärmetauscher 26 in der Nachverbrennungsanlage 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 stromaufwärts. 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 Tempera turmeßfühler 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 angeordnete Adsorber vorgesehen sein können, die wechselweise mit der Rohgasleitung 4 und der Reingasleitung 7 über den Ventilen 5, 5a bzw. 9, 9a entsprechende Absperrventile verbunden werden können.
  • Die Adsorber 1, 1a enthalten als Adsorbens vorzugsweise Aktivkohle oder Zeolith.
  • Mit Hilfe des Gebläses 8 durchströmt das Rohgas 3 den jeweiligen 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 abgegeben. 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 Durchbruch 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 Schadstoffkonzentration 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 getrennt. Je nach Ausrüstung der Anlage wird dann einem anderen Adsorber Rohgas 3 zugeführt, bei der dargestellten Anlage also 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 Adsorbens auch beispielsweise während der Nacht oder am Wochenende regeneriert werden, wenn kein Rohgas anfällt.
  • Der Desorptionszyklus des beladenen Adsorbers, beispielsweise des Adsorbers 1 wird eingeleitet, indem das Desorptionsgebläse 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 eingeschaltet, 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 werden 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 reagieren, den Sauerstoff der Luft, die sich zu Beginn im Adsorber 1, den Leitungen 14 und 15 und in der Nachverbrennungsanlage 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 geöffnet und soviel Frischluft 19 in die Leitung 14 eingespeist, daß sich ein Sauerstoffgehalt von 2 bis 3 Vol.-% einstellt und somit genügend Sauerstoff vorhanden ist, um die Schadstoffe am Katalysator 24 umzusetzen und dennoch zu verhindern, daß im Adsorber 1 eine unkontrollierte Reaktion ent stehen kann, welche bei einem höheren Sauerstoffgehalt zu einer explosiven Atmosphäre führen könnte.
  • Zur Kompensation der Frischluftzufuhr werden die überschüssigen Verbrennungsgase, die aus Stickstoff, Kohlendioxid, Wasser und Sauerstoff bestehen, als Reingas 22 über das Ventil 21 beispielsweise ins Freie abgelassen.
  • Durch die Kreislaufführung der Verbrennungsgase in der Hauptphase der Desorption, in der die Sauerstoffkonzentration des Kreislaufgasstroms auf den erwähnten niedrigen Wert von beispielsweise 2 bis 3 Vol.-% reduziert ist, wird das Desorptionsgas neben dem geringen Sauerstoffanteil vor allem durch die Verbrennungsgase und den Luftstickstoff gebildet. Durch den durch die Kreislaufführung entstehenden hohen Wassergehalt in dem Desorptionsgas wird die Desorption zusätzlich begünstigt.
  • Wenn die Temperatur des Desorptionsgases nach der Nachverbrennungsanlage 12 in der Rückführleitung 15, die vom Temperaturmeßfühler 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 diese Weise wird die Temperatur des Desorptionsgases für mehrere Stunden auf einen Wert konstant gehalten, welcher die Schadstoffe 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, optional 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 Schadstoffkonzentration 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, wobei das Gebläse 8 Frischluft 19 über die Ventile 18 und 13 durch den Adsorber 1 saugt, welche mit dem Reingas, das von dem in Adsorptionsbetrieb geschalteten Adsorber 1a über das Ventil 9a zugeführt wird, vermischt wird.
  • Wenn die Temperatur der Frischluft am Adsorberauslaß beispielsweise unter 40°C gesunken ist, kann der Adsorber 1 wieder in den Adsorptionsbetrieb geschaltet und der andere Adsorber 1a desorbiert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch einen geringen 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 lediglich 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 Temperatur von 25°C und einer Lösungsmittelkonzentration von 0,3 g/Nm3 Butylacetat beladen. Die Beladung erfolgt 5 Tage jeweils 10 h. Am Ende der Woche ist das Adsorbens 2 mit 150 kg Lösungsmittel beladen. Am Wochenende erfolgt die Regeneration, indem die Elektroheizung 25 und das Gebläse 17 eingeschaltet 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 Kreislaufführung der Sauerstoffgehalt im Kreislaufgas auf ca. 2 Vol.-% gesunken, und der Katalysator 24 hat bei einer Schadstoffeintrittskonzentration 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 Frischluft 19 zugeführt werden, um eine Sauerstoffkonzentration von ca. 2 bis 3 Vol.-% aufrechtzuerhalten. Für eine Zeitdauer von ca. 20 h bleibt die Desorptionsgeschwindigkeit konstant, wobei 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 Bypass-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 austretenden 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 redu ziert. Das Ende der Desorption ist erreicht, wenn die Temperaturzunahme am Katalysator 24, die mit den Temperaturmessfühlern 30 und 30a gemessen wird, gegen Null geht. Nun werden die Ventile 9 und 13 geöffnet und innerhalb von 2h 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. Während der Nacht erfolgt die Regeneration, indem die Elektroheizung 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 Sauerstoffgehalt 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 Sauerstoffkonzentration 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 Bypass-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 2h wird das Absorberbett 2 mit ca. 2000 Nm3/h Frischluft auf weniger als 40°C heruntergekühlt.

Claims (17)

  1. Verfahren zur Desorption von mit organischen Schadstoffen beladenen Adsorbern mit Verbrennungsgasen als Desorptionsgas, wobei die Verbrennungsgase von einer katalytischen Nachverbrennungsanlage (12) erzeugt und im Kreislauf von der Nachverbrennungsanlage (12) durch den Adsorber (1, 1a) zurück zur Nachverbrennungsanlage (12) geführt werden, dem Kreislauf Frischluft nach dem Absorber (1, 1a) und stromaufwärts der Nachverbrennungsanlage zugeführt wird und aus dem Kreislauf ein der Frischluft entsprechendes Volumen als Reingas stromabwärts der Nachverbrennungsanlage (12) und vor dem Adsorber (1, 1a) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass 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 desorbierten Schadstoffe in dem Kreislauf unter der unteren Explosionsgrenze gehalten wird, und, nachdem der Sauerstoffgehalt im Kreislauf durch Verbrennung der desorbierten Schadstoffe unter einen vorgegebenen Wert reduziert worden ist, unter Einhaltung des unter dem vorgegebenen Wert liegenden Sauerstoffgehaltes Frischluft (19) zugeführt und das Adsorbens (2, 2a) auf eine höhere Temperatur erwärmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der der katalytischen Nachverbrennungsanlage (12) zugeführte 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 organischen Schadstoffe reduziert wird, weniger als 10 Vol.-% beträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Wert, auf den der Sauerstoffgehalt reduziert 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 Verbrennungsgase 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 Adsorber (1, 1a) und stromaufwärts der Nachverbrennungsanlage (12) in einen die Nachverbrennungsanlage (12) durchströmenden Teilstrom und einen um die Nachverbrennungsanlage (12) geleiteten Teilstrom geteilt wird, der nach der Nachverbrennungsanlage (12) und stromaufwärts des Adsorbens (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 Nachverbrennungsanlage (12) eintretenden Gasstrom vorerwärmt.
  9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche mit wenigstens einem Adsorber (1, 1a) mit einem Adsorbens (2, 2a), einer katalytischen Nachverbrennungsanlage (12), je einer Leitung (14, 15) zwischen dem Auslaß des Adsorbers (1, 1a) und dem Einlaß der Nachverbrennungsanlage (12) und zwischen dem Auslaß der Nachverbrennungsanlage (12) und dem Einlaß des Adsorbers (1, 1a) sowie einem Gebläse, das das Gas in dem Adsorber (1, 1a), der Nachverbrennungsanlage (12) und den beiden Leitungen (14, 15) im Kreislauf führt, wobei die Leitung (14) zwischen dem Auslaß des Adsorbers (1, 1a) und dem Einlaß der Nachverbrennungsanlage (12) ein Ventil (18) zur Frischluftzufuhr und die Leitung (15) zwischen dem Auslaß der Nachverbrennungsanlage (12) und dem Einlaß des Adsorbers (1, 1a) ein Ventil (21) zum Reingasaustritt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (15) zwischen dem Auslaß der Nachverbrennungsanlage (12) und dem Einlaß des Adsorbers (1, 1a) eine Sauerstoffmesseinrichtung (23) vorgesehen ist, die das Ventil (18) für die Frischluftzufuhr steuert.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absperrventil (13, 13a; 9, 9a) zwischen dem Adsorber (1, 1a) und dem Einlaß der Nachverbrennungsanlage (12) bzw. zwischen der Leitung (15) von der Nachverbrennungsanlage (12) und dem Einlaß des Adsorbers (1, 1a) vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebläse (17) in der Leitung (14) zwischen dem Auslaß des Adsorbers (1, 1a) und dem Einlaß der Nachverbrennungsanlage (12) vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erwärmung des Katalysators (24) der Nachverbrennungsanlage (12) eine Elektroheizung (25) vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroheizung (25) stromaufwärts vom Katalysator (24) in der Nachverbrennungsanlage (12) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (15) zwischen dem Auslaß der Nachverbrennungsanlage (12) und dem Einlaß des Adsorbers (1, 1a) einen Wärmetauscher (26) aufweist, der stromaufwärts vom Katalysator (24) in der Nachverbrennungsanlage (12) angeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gekennzeichnet 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).
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, 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.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, 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.
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