DE102005036887B4

DE102005036887B4 - Aktivkohlefilteranlage mit Kaltoxidation zur Abscheidung von organischen Dämpfen und Verfahren hierfür

Info

Publication number: DE102005036887B4
Application number: DE200510036887
Authority: DE
Original assignee: RINKE GmbH
Current assignee: RINKE GmbH
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2025-08-06
Also published as: DE102005036887A1

Abstract

Aktivkohlefilteranlage mit Kaltoxidation zur Abscheidung von organischen Dämpfen mit einer Rohgaszufuhr (10, 30), einer Aktivkohlefiltereinheit (12, 38) und mit einer Ozonzufuhr (22, 42), wobei die Ozonzufuhr (22, 42) vor der Aktivkohlefiltereinheit (12, 38) in die Rohgaszufuhr (10, 30) mündet, gekennzeichnet durch einen vor der Aktivkohlefiltereinheit (12, 38) angeordneten Aktivkohlefilter (16, 34), wobei die Ozonzufuhr (22, 42) vor dem Aktivkohlefilter (16, 34) in die Rohgaszufuhr (10, 30) mündet, oder dass die Ozonzufuhr (22) direkt in den Aktivkohlefilter (16) mündet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktivkohlefilteranlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zur Abscheidung von organischen Dämpfen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 6.
Aktivkohlefilteranlagen mit Kaltoxidation zur Abscheidung von organischen Dämpfen werden häufig in Lackieranlagen oder zur Lackherstellung, bei Druckmaschinen, in der Lösemittel-, Kleb- und Kunststoffverarbeitung eingesetzt und dienen auch der Geruchsfiltration. Diese Anlagen arbeiten besonderes effizient, wenn im Abgasstrom weniger als 1,5 g/m³ Schadstoff vorhanden sind. Bei bekannten Anlagen wird das mit den Schadstoffen belastete Rohgas mit Ozon angereichert und das derart angereicherte Gemisch wird dann durch eine Aktivkohlefilteranlage geführt. Dabei findet eine Absorption der Dampf- und gasförmigen organischen Bestandteile statt. Gleichzeitig wirkt die Aktivkohle katalytisch für den Ozonzerfall, was für die Einhaltung der geforderten gesetzlichen Grenzwerte für die Ozonemission von Bedeutung ist. Das nicht verbrauchte Ozon zerfällt auf der Aktivkohle zu Sauerstoff (O₂), so dass bei dem Gesamtverfahren lediglich CO₂ und Wasser entsteht. Dieses wird dann als Abgas an die Umgebung abgegeben.
Stets wird mehr Ozon als eigentlich notwendig in das Rohgas eingebracht, um sicherzustellen, dass auch sämtliche organischen Dämpfe, insbesondere dass sämtliche Kohlenwasserstoffe aufgelöst werden. Überschüssiges Ozon zerfällt dann aus der Aktivkohle zu Sauerstoff. Ist die Aktivkohle gesättigt, das heißt, kann die Aktivkohle keine weiteren Schadstoff oder kein weiteres Ozon aufnehmen, so verbleibt das Ozon im Abgas. Über im Abgas angebrachte Ozonmessgeräte kann dieser Zustand detektiert werden, so dass in diesem Fall dann ein Austausch oder eine Reinigung der Aktivkohle erfolgt.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Aktivkohlefilteranlage und ein Verfahren hierfür der eingangs genannten Art zu schaffen, so dass bei geringem Ozoneinsatz eine gute Abgasreinigung erreicht wird.
Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Aktivkohlefilteranlage gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Verfahren hierfür mit den Merkmalen des Anspruches 6 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Aktivkohlefilteranlage und des Verfahrens sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Aktivkohlefilteranlage hat den Vorteil, dass das Ozon und das Rohgas durch den Aktivkohlefilter derart verwirbelt wird, dass eine gute Vermischung des Ozons mit dem Rohgas erfolgt. Auf Grund dieser guten Vermischung wird erreicht, dass das vorhandene Ozon sämtliche Teilbereiche im Rohgasstrom erreicht und eine vollständige Absorption der dampf- und gasförmigen organischen Bestandteile erfolgt. Hierdurch kann die verwendete Ozonmenge reduziert werden, ohne dass die Qualität der Abgasreinigung verschlechtert wird.
Die Zufuhr des Ozons zum Rohgas vor dem Aktivkohlefilter hat den Vorteil, dass hier bereits eine erste Vermischung stattfindet, bevor das mit Ozon angereicherte Rohgas im Aktivkohlefilter weiter verwirbelt wird, so dass letztlich eine noch bessere Vermischung von Ozon und Rohgas stattfindet.
In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Ozonzufuhr direkt in den Aktivkohlefilter. Hierbei wird das Ozon in das verwirbelte Rohgas eingeführt, so dass auch hier eine sehr gute Vermischung stattfindet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist hinter dem Aktivkohlefilter ein Freiraum ausgebildet. In diesem Freiraum können die durch die Aktivkohlefilter entstandenen Wirbel sich voll entfalten und haben in dem Freiraum Platz und Zeit, um die Vermischung mit dem Ozon vollständig auszuführen.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Strömungsgeschwindigkeit im oder hinter dem Aktivkohlefilter auf weniger als 1 m/s zu beschränken, um den aufgebauten Wirbeln Zeit zu geben, sich zu entfalten und die Vermischung von Rohgas und Ozon auszuführen.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Aktivkohlefilteranlage ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:
1 ein schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aktivkohlefilteranlage;
2 ein schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aktivkohlefilteranlage;
3 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aktivkohlefilteranlage;
4 eine geschnitten dargestellte Draufsicht auf einen Teil der Aktivkohlefilteranlage gemäß 3.
In 1 ist als Flussdiagramms eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aktivkohlefilteranlage mit Kaltoxidation dargestellt. Das Rohgas wird mittels einer Rohgaszufuhr 10 zu einer mit Aktivkohle gefüllten Aktivkohlefiltereinheit 12 geführt. Von der Aktivkohlefiltereinheit 12 aus wird das gereinigte Abgas über einen Schornstein 14 ins Freie geleitet. Zwischen der Rohgaszufuhr 10 und der Aktivkohlefiltereinheit 12 ist ein Aktivkohlefilter 16 angeordnet, wobei hinter dem Aktivkohlefilter 16 ein Freiraum 18 vorgesehen ist. Darüber hinaus umfasst die Aktivkohlefilteranlage einen Ozonerzeuger 20 mit einer Ozonzufuhr 22, wobei die Ozonzufuhr 22 in die Rohgaszufuhr 10 mündet.
Das Verfahren zur Abscheidung von organischen Dämpfen läuft wie folgt ab:

Das von einer Lackieranlage kommende, mit organischen Dämpfen versehene Rohgas wird in der Rohgaszufuhr 10 der Aktivkohlefilteranlage zugeführt. In diese Rohgaszufuhr 10 wird eine definierte Menge des separat hergestellten Ozons eingeführt. Dieses mit Ozon angereicherte Rohgas gelangt dann in den Aktivkohlefilter 16 und wird dort, auf Grund der großen Oberfläche der Aktivkohle, verwirbelt. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Aktivkohlefilter je nach Querschnitt der Rohgaszufuhr 10 zwischen 50 mm und 100 mm dick auszugestalten und Aktivkohle mit einer Körnung von 2 mm bis 3 mm zu verwenden. Der gesamte Aktivkohlefilter sollte mit der verwendeten Aktivkohle so ausgelegt werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Rohgases unmittelbar nach dem Aktivkohlefilter 16 weniger als 1 m/s beträgt.
In dem dem Aktivkohlefilter nachgeschalteten Freiraum 18 haben die durch den Aktivkohlefilter 16 erzeugten Wirbel Raum und Zeit, sich vollends zu entfalten und eine gute Vermischung des Ozons mit dem Rohgas zu erzeugen. Dieses gut gemischte mit Ozon angereicherte Rohgas gelangt dann in die eigentliche Aktivkohlefilteranlage 12, die mit einer Anzahl von großen Aktivkohlefilterpatronen bestückt ist. In der Aktivkohlefilteranlage findet eine Absorption der dampf- und gasförmigen organischen Bestandteile des Rohgases statt. Gleichzeitig bewirkt die Aktivkohle katalytisch den Ozonzerfall, so dass das aus der Aktivkohlefilteranlage austretende Abgas den gesetzlich vorgeschriebenen Emissionswerten entspricht und über den Schornstein 14 in die Umgebung eingeleitet werden darf.
Die in 2 dargestellte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aktivkohlefilteranlage entspricht in wesentlichen Teilen der in 1 dargestellten Ausführungsform, jedoch wird in dieser zweiten Ausführungsform das im Ozonerzeuger 20 erzeugte Ozon direkt in den Aktivkohlefilter 16 eingeleitet.
In den 3 und 4 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aktivkohlefilteranlage dargestellt, die eigentlich aus vier baugleichen Aktivkohlefilteranlagen A, B, C und D besteht. Eine gemeinsame Rohgaszufuhr 30 führt das mit organischen Dampfen versehen Rohgas in die Aktivkohlefilteranlagen A, B, C und D. Wie insbesondere 4 zu entnehmen ist, wird das Rohgas dann in eine Vorkammer 32 geleitet, in der ein Aktivkohlefilter 34 angeordnet ist. Hinter dem Aktivkohlefilter 34 ist ein Freiraum 36 ausgebildet. An den Freiraum 36 wiederum schließt sich die eigentliche Aktivkohlefiltereinheit 38 an. Neben der Aktivkohlefilteranlage a ist ein Ozonerzeuger 40 vorgesehen, dessen Ozonzufuhr 42 in die Vorkammer 32 mündet. Am Ende der Ozonzufuhr 42 ist eine Verwirbelungsdüse 44 angebracht, die das Ozon breit gefächert in die Vorkammer 32 einleitet.
Das Verfahren zur Abscheidung von organischen Dämpfen läuft bei dieser in den 3 und 4 dargestellten dritten Ausführungsform analog zu den ersten beiden Ausführungen ab. Auch hier wird das beispielsweise von einer Lackieranlage kommende mit organischen Dämpfen angereicherte Rohgas über die Rohgaszufuhr 30 zu einem Aktivkohlefilter 34 geführt. In die vor dem Aktivkohlefilter 34 angeordnete Vorkammer 32 mündet die Ozonzufuhr 42 und führt dem Rohgas eine bestimmte Menge Ozon zu. Über die Verwirbelungsdüse 44 am Ende der Ozonzufuhr 42 wird dieses Ozon breit gefächert eingeführt, um eine gute Vermischung mit dem Rohgas zu erzeugen. Das derart mit Ozon angereicherte Rohgas wird dann durch den Aktivkohlefilter 34 geführt und verwirbelt dort auf Grund der großen Oberfläche der Aktivkohle weiterhin. In dem dem Aktivkohlefilter 34 nachgeschalteten Freiraum 36 können sich die erzeugten Wirbel sehr gut entfalten, so dass in diesem Freiraum ein gutes Vermischen von Ozon und Rohgas erfolgt. Dabei wird der Aktivkohlefilter 34 so ausgelegt, dass die Strömungsgeschwindigkeit hinter dem Aktivkohlefilter 34 weniger als 1 m/s beträgt, um eine gute Verwirbelung und somit ein gutes Vermischen von Ozon und Rohgas zu erreichen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, auch hier Aktivkohle mit einer Körnung zwischen 2 mm und 3 mm zu verwenden und den eigentlichen Aktivkohlefilter mit einer Dicke von 50 mm bis 100 mm auszuführen.
Anschließend wird das mit Ozon angereicherte Rohgas in die eigentliche Aktivkohlefilteranlage 38 geführt, in der eine Anzahl von Aktivkohlepatronen untergebracht sind. Nachdem das Rohgas die in der Filtereinheit 38 befindliche Aktivkohle passiert hat, sind die dampf- und gasförmigen organischen Bestandteile absorbiert und etwaig überschüssiges Ozon würde an der Aktivkohle katalytisch zerfallen, so dass das die Aktivkohlefiltereinheit 38 verlassende Abgas die gesetzlichen Vorschriften erreicht und über einen Schornstein 46 an die Umgebung abgegeben werden kann.

10: Rohgaszufuhr
12: Aktivkohlefiltereinheit
14: Schornstein
16: Aktivkohlefilter
18: Freiraum
20: Ozonerzeuger
22: Ozonzufuhr
30: Rohgaszufuhr
32: Vorkammer
34: Aktivkohlefilter
36: Freiraum
38: Aktivkohlefiltereinheit
40: Ozonerzeuger
42: Ozonzufuhr
44: Verwirbelungsdüse
46: Schornstein
A, B, C, D: Aktivkohlefilteranlage

Claims

Aktivkohlefilteranlage mit Kaltoxidation zur Abscheidung von organischen Dämpfen mit einer Rohgaszufuhr (10, 30), einer Aktivkohlefiltereinheit (12, 38) und mit einer Ozonzufuhr (22, 42), wobei die Ozonzufuhr (22, 42) vor der Aktivkohlefiltereinheit (12, 38) in die Rohgaszufuhr (10, 30) mündet, gekennzeichnet durch einen vor der Aktivkohlefiltereinheit (12, 38) angeordneten Aktivkohlefilter (16, 34), wobei die Ozonzufuhr (22, 42) vor dem Aktivkohlefilter (16, 34) in die Rohgaszufuhr (10, 30) mündet, oder dass die Ozonzufuhr (22) direkt in den Aktivkohlefilter (16) mündet.
Aktivkohlefilteranlage nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang der Ozonzufuhr (42) eine Verwirbelungsdüse (44) angebracht ist.
Aktivkohlefilteranlage nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Aktivkohlefilter (16, 34) ein Freiraum (18, 36) ausgebildet ist.
Aktivkohlefilteranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Aktivkohlefilter (16, 34) befindliche Aktivkohle eine Körnung von 0,5 mm bis 10 mm, vorzugsweise von 2 mm bis 3 mm, aufweist.
Aktivkohlefilteranlage nach einem vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivkohlefilter (16, 34) eine Dicke von 20 mm bis 300 mm, vorzugsweise 50 mm bis 100 mm, aufweist.
Verfahren zur Abscheidung von organischen Dämpfen unter Verwendung einer Aktivkohlefilteranlage mit Kaltoxidation, wobei in das Rohgas noch vor einer Aktivkohlefiltereinheit (12, 38) eine definierte Menge Ozon eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mit Ozon angereicherte Rohgas durch einen der eigentlichen Aktivkohlefilteranlage (12, 38) vorgeschalteten Aktivkohlefilter (16, 34) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des angereicherten Rohgases im oder nach dem Aktivkohlefilter (16, 34) auf weniger als 1 m/s reduziert wird.