DE102013225607A1 - System, apparatus and method for purifying a gas stream - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung eines Gasstroms und ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst eine Trägeranordnung mit einer Zufuhr und einem Auslass für eine Flüssigkeit, wobei die Trägeranordnung derart gestaltet ist, dass die Flüssigkeit zwischen Zufuhr und Auslass über eine Anzahl an Trägern geleitet wird und auf der Oberfläche der Träger einen fließenden Flüssigkeitsfilm bildet, wobei die Träger ein elektrisch leitfähiges Teil umfassen. Durch eine Gasstromführung wird der Gasstrom derart geleitet, dass er mit dem fließenden Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche der Anzahl an Trägern in Kontakt kommt. Zusätzlich ist das elektrisch leitfähige Teil elektrisch geladen. Die mit dem fließenden Flüssigkeitsfilm in Kontakt kommenden Bestandteile des Gasstroms können aus diesem entfernt werden. Zudem können geladene Bestandteile des Gasstroms über eine Coulomb-Kraft durch das elektrisch leitfähige Teil angezogen werden und auf diese Weise ebenfalls mit dem fließenden Flüssigkeitsfilm in Kontakt kommen und so aus dem Gasstrom entfernt werden.The present invention relates to a device for purifying a gas stream and a method for operating the device. The device comprises a carrier assembly having a liquid feed and outlet, the carrier assembly being configured to direct the liquid between the feed and outlet over a number of carriers and to form a flowing liquid film on the surface of the carriers comprise an electrically conductive part. A gas flow guide directs the gas flow to contact the flowing liquid film on the surface of the number of carriers. In addition, the electrically conductive part is electrically charged. The components of the gas stream which come into contact with the flowing liquid film can be removed therefrom. In addition, charged components of the gas stream can be attracted via a Coulomb force through the electrically conductive part and in this way also come into contact with the flowing liquid film and are thus removed from the gas stream.
Description
Die Erfindung betrifft ein System, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung eines Gasstroms.The invention relates to a system, apparatus and method for purifying a gas stream.
Bei der Herstellung von Lacken oder in Lackmischanlagen werden Pigmente und Harze häufig mittels leichtflüchtiger Lösemittel suspendiert bzw. gelöst und anschließend in die eigentliche Lackmischung verbracht. Dabei können die leichtflüchtigen Lösemittel wie etwa Methyl-Ethyl-Keton oder Aceton ausgasen. Deshalb werden Misch- und Rührbehälter von Herstellungsanlagen kontinuierlich abgesaugt, um die in der Umgebungsluft gelösten flüchtigen Lösemittel lokal zu entfernen. Beim Befüllen oder Entleeren der vorgenannten Behälter treten kurzzeitig hohe Lösemittelkonzentrationen in der Umgebung der Behälter auf, die mit herkömmlichen Abluftreinigungsvorrichtungen aus der abgesaugten Luft nur ungenügend entfernt werden können.In the production of paints or in paint mixing plants pigments and resins are often suspended or dissolved by means of volatile solvents and then spent in the actual paint mixture. The volatile solvents such as methyl ethyl ketone or acetone can outgas. Therefore, mixing and stirring tanks of production plants are continuously sucked off to locally remove the volatile solvents dissolved in the ambient air. When filling or emptying the aforementioned containers, high solvent concentrations in the environment of the containers occur for a short time, which can only be removed inadequately with conventional exhaust air cleaning devices from the extracted air.
In Druckereien treten während des Trocknungsprozesses von Papierbahnen hohe Luftvolumenströme mit einer sehr hohen Belastung an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) auf. Die Konzentration der VOCs ist dabei zeitlich im Wesentlichen konstant, so dass an einer Trocknungsanlage z. B. typischerweise 60000 m3/h Abluft mit einer typischen VOC-Konzentration von ungefähr 2–10 g/m3 im Betrieb anfallen. Zumindest im Verpackungstiefdruck wird meist Toluol als Lösemittel eingesetzt, das mit gewöhnlichen Anlagen nur schwer aus der Abluft zurückgewonnen werden kann, um es nach weiteren Aufbereitungsschritten erneut im Druckprozess zu verwenden.In printing shops, paper webs are subject to high air flow rates with very high levels of volatile organic compounds (VOC) during the drying process. The concentration of the VOCs is temporally substantially constant, so that at a drying plant z. B. typically 60000 m 3 / h exhaust air with a typical VOC concentration of about 2-10 g / m 3 incurred in operation. At least in packaging gravure usually toluene is used as a solvent that can be recovered with ordinary systems difficult from the exhaust air to use it again after further processing steps in the printing process.
In Lackierbetrieben wird die mit Lösemitteln versetzte Abluft, die beim Lackieren von beispielsweise Fahrzeugen oder sonstigen Teilen entsteht, abgesaugt und einer Abluftreinigungsvorrichtung zugeführt. In der Abluftreinigungsvorrichtung werden die in der Abluft gelösten Lösemittel abgetrennt, um zum einen die Abluft zu reinigen und zum anderen die Lösemittel abzutrennen, um sie in weiteren Schritten beispielsweise gebrauchsfähig aufzubereiten.In paint shops, the offset with solvents exhaust air, which is produced when painting, for example, vehicles or other parts, sucked and fed to an exhaust air purification device. In the exhaust air purification device, the solvents dissolved in the exhaust air are separated in order to purify the exhaust air and to separate off the solvents, in order to prepare them, for example, in a usable state.
Eine solche gewöhnliche Abluftreinigungsvorrichtung kann beispielsweise ein Elektrofilter sein, in dem eine Potentialdifferenz erzeugt wird, um geladene Bestandteile der Abluft mittels elektrostatischer Anziehung auf einen Abscheider abzuscheiden und somit aus der Abluft zu entfernen. Zur Steigerung der Effizienz ist dem Elektrofilter üblicherweise eine Ionisationsvorrichtung vorgeschaltet, um die zu entfernenden Bestandteile der Abluft zu ionisieren und somit für den Elektrofilter abscheidbar zu machen. Der Abscheider kann jedoch z. B. durch Lackaerosole mit Lackpartikeln belegt werden, die schwer entfernbar sind.Such an ordinary exhaust air purification device may for example be an electrostatic precipitator in which a potential difference is generated to deposit charged components of the exhaust air by means of electrostatic attraction to a separator and thus to remove it from the exhaust air. To increase the efficiency of the electrostatic precipitator is usually preceded by an ionization to ionize the components to be removed from the exhaust air and thus make it separable for the electrostatic precipitator. The separator can, however, z. B. are coated by Lackaerosole with paint particles that are difficult to remove.
Um die vorgehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden und um eine effizientere Reinigung von Gasströmen jeglicher Art, wie beispielsweise den vorgenannten Abluftströmen, zu erzielen, wird in einem ersten Aspekt eine Vorrichtung zur Reinigung eines Gasstroms nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.In order to avoid the disadvantages described above and to achieve a more efficient cleaning of gas streams of any kind, such as the abovementioned exhaust air streams, a device for purifying a gas stream according to claim 1 is proposed in a first aspect. Further advantageous embodiments are given in the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung eines Gasstroms umfasst:
eine Trägeranordnung mit einer Zufuhr und einem Auslass für eine Flüssigkeitsmischung, wobei die Trägeranordnung derart gestaltet ist, dass die Flüssigkeitsmischung zwischen Zufuhr und Auslass über eine Anzahl an Trägern geleitet wird und auf der Oberfläche der Träger einen fließenden Flüssigkeitsfilm bildet, wobei die Träger ein elektrisch leitfähiges Teil, das elektrisch geladen ist, umfassen; und
eine Gasstromführung, die derart gestaltet ist, dass der Gasstrom mit dem fließenden Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche der Anzahl an Trägern in Kontakt kommt.The device according to the invention for purifying a gas stream comprises:
a carrier assembly having a supply and an outlet for a liquid mixture, wherein the carrier assembly is designed such that the liquid mixture between the supply and outlet is passed over a number of carriers and forms a flowing liquid film on the surface of the carrier, wherein the carrier is an electrically conductive Part that is electrically charged include; and
a gas flow guide configured such that the gas flow comes into contact with the flowing liquid film on the surface of the number of supports.
Die Träger sind dabei bevorzugt porös gewirkte Kunststoffschläuche, die einer Wärmebehandlung zur mechanischen Stabilisierung unterzogen wurden.The carriers are preferably porous knitted plastic tubes which have been subjected to a heat treatment for mechanical stabilization.
In einer ersten Ausführungsform ist das elektrisch leitfähige Teil um den Träger gewickelt. In einer ersten Alternative ist das elektrisch leitfähige Teil integraler Bestandteil des Trägers und in einer zweiten Alternative ist das elektrisch leitfähige Teil durch den Träger geschossen. Das elektrisch leitfähige Teil kann dabei insbesondere ein elektrisch leitfähiger Draht sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Ladung des elektrisch leitfähigen Teils veränderlich.In a first embodiment, the electrically conductive part is wound around the carrier. In a first alternative, the electrically conductive part is an integral part of the carrier and in a second alternative, the electrically conductive part is shot through the carrier. The electrically conductive part may in particular be an electrically conductive wire. In a preferred embodiment of the invention, the electrical charge of the electrically conductive part is variable.
Die verwendete Flüssigkeit kann eine Mischung sein und besteht bevorzugt im Wesentlichen aus Wasser. Die Flüssigkeit kann dabei auch zumindest ein Glykol umfassen.The liquid used may be a mixture and preferably consists essentially of water. The liquid may also comprise at least one glycol.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb der vorgenannten Vorrichtung vorgeschlagen, das folgende Schritte umfasst:
Erzeugen eines fließenden Flüssigkeitsfilms auf der Oberfläche der Anzahl an Trägern;
Erzeugen einer elektrischen Ladung auf dem elektrisch leitfähigen Teil; und
Vorbeiführen des Gasstroms an der Anzahl an Trägern, so dass der Gasstrom den fließenden Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche der Anzahl an Trägern kontaktiert.According to a second aspect of the invention, a method for operating the aforementioned device is proposed, comprising the following steps:
Producing a flowing liquid film on the surface of the number of carriers;
Generating an electric charge on the electrically conductive part; and
Passing the gas flow past the number of carriers so that the gas flow contacts the flowing liquid film on the surface of the number of carriers.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die elektrische Ladung auf dem leitfähigen Teil verändert. Besonders bevorzugt wird die elektrische Ladung auf dem leitfähigen Teil in Abhängigkeit von dem Gasstrom verändert. In einer weitergehenden Ausführungsform wird das elektrisch leitfähige Teil in vorbestimmten Intervallen stromlos geschalten.In a preferred embodiment of the method, the electrical charge on the changed conductive part. Particularly preferably, the electrical charge on the conductive part is changed depending on the gas flow. In a further embodiment, the electrically conductive part is switched off at predetermined intervals.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein System zur Reinigung eines Gasstroms vorgeschlagen mit zumindest einer Ionisationsvorrichtung, die geeignet ist, Bestandteile des Gasstroms zu Ionisieren; und zumindest einer der vorgehend beschriebenen Vorrichtungen zur Reinigung eines Gasstroms, wobei die zumindest eine Ionisationsvorrichtung der zumindest einen Vorrichtung zur Reinigung eines Gasstroms vorgeschaltet ist.According to a third aspect of the invention, there is provided a system for purifying a gas stream having at least one ionization device capable of ionizing components of the gas stream; and at least one of the above-described devices for purifying a gas stream, wherein the at least one ionization device is connected upstream of the at least one device for purifying a gas stream.
Bevorzugt weist das System weiterhin eine Anordnung zur Aufbereitung der Flüssigkeitsmischung auf und ist derart eingerichtet, dass die verbrauchte Flüssigkeitsmischung von der Vorrichtung zur Reinigung eines Gasstroms zu der Anordnung zur Aufbereitung geleitet wird und nach der Aufbereitung in der Anordnung zur Aufbereitung zu der Vorrichtung zurückgeleitet wird.Preferably, the system further comprises an arrangement for preparing the liquid mixture and is arranged such that the spent liquid mixture is passed from the device for purifying a gas stream to the arrangement for processing and is returned to the device after processing in the arrangement for processing.
Erfindungsgemäß kann ein Gasstrom, der zum Beispiel ein Abluftstrom aus einem Lackierbetrieb sein kann, in eine Ionisationsvorrichtung geleitet und dort ionisiert werden. Solche Ionisationsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Der (ionisierte) Gasstrom wird in die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung eines Gasstroms eingeleitet, in der der Gasstrom an dem fließenden Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche der Träger vorbeigeleitet wird. Dabei kommt zum einen der Gasstrom in direkten Kontakt mit der Flüssigkeitsmischung und Bestandteile des Gasstroms, wie beispielsweise Lösemittel, können von der Flüssigkeitsmischung absorbiert und somit aus dem Gasstrom entfernt werden. Zum anderen ist das elektrisch leitfähige Teil, das bevorzugt als elektrisch leitfähiger Draht ausgeführt ist, elektrisch geladen und übt dadurch eine elektrostatische Anziehungskraft (Coulomb-Kraft) auf die ionisierten Bestandteile des Gasstroms aus. Die ionisierten Bestandteile bewegen sich aufgrund der elektrostatischen Anziehungskraft auf das geladene elektrisch leitfähige Teil zu, kommen dadurch mit der Flüssigkeitsmischung, die über den Träger und das elektrisch leitfähige Teil fließt, in Kontakt und können auf effiziente Weise aus dem Gasstrom entfernt werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Abluftreinigungsanlagen ist eine Effizienzsteigerung von 20 bis 30% möglich.According to the invention, a gas stream, which may be, for example, an exhaust air stream from a painting operation, is passed into an ionization apparatus and ionized there. Such ionization devices are known in the art. The (ionized) gas stream is introduced into the device according to the invention for purifying a gas stream, in which the gas stream is guided past the flowing liquid film on the surface of the carrier. On the one hand, the gas stream comes into direct contact with the liquid mixture and components of the gas stream, such as solvents, can be absorbed by the liquid mixture and thus removed from the gas stream. On the other hand, the electrically conductive part, which is preferably designed as an electrically conductive wire, is electrically charged and thereby exerts an electrostatic attraction force (Coulomb force) on the ionized constituents of the gas stream. The ionized components, due to the electrostatic attraction force, move toward the charged electrically conductive portion, thereby coming into contact with the liquid mixture flowing over the carrier and the electrically conductive portion, and can be efficiently removed from the gas flow. Compared to conventional exhaust air purification systems, an increase in efficiency of 20 to 30% is possible.
Die nunmehr in der Flüssigkeitsmischung gelösten oder suspendierten Bestandteile können in einem weiteren Verfahrensschritt einer Aufbereitungsanordnung zugeführt werden, um dort aus der Flüssigkeitsmischung entfernt zu werden, so dass die Flüssigkeitsmischung nach der Aufbereitung zu der Vorrichtung zurückgeleitet und wiederverwendet werden kann. Somit kann ein geschlossener Kreislauf für die Flüssigkeitsmischung erzielt werden, der einen effizienten, wartungsarmen und kostengünstigen Betrieb des erfindungsgemäßen Systems ermöglicht. Die aus der Flüssigkeitsmischung entfernten Bestandteile können gesammelt und beispielsweise aufbereitet oder unmittelbar wiederverwendet werden.The components now dissolved or suspended in the liquid mixture can be supplied to a treatment arrangement in a further method step, in order to be removed from the liquid mixture there, so that the liquid mixture can be returned to the device after the preparation and reused. Thus, a closed circuit for the liquid mixture can be achieved, which allows an efficient, low-maintenance and cost-effective operation of the system according to the invention. The components removed from the liquid mixture can be collected and, for example, treated or reused immediately.
Nachfolgend werden konkrete Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind mit demselben Bezugszeichen gekennzeichnet.Hereinafter, concrete embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Identical or equivalent elements are identified by the same reference numeral.
Es zeigen:Show it:
Die in der
Der Gasstrom kann beispielsweise ein Abluftstrom aus einer Lackierkabine, einer Lackherstellungsanlage oder einer Druckanlage bzw. einer Trocknungsanlage für Druckerzeugnisse sein. In einem solchen Gasstrom sind beispielsweise flüchtige organische Verbindungen gelöst, wie etwa Lösemittel wie aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Aldehyde, Ketone, Ether oder Ester. In Abhängigkeit von den in dem Gasstrom gelösten Substanzen kann ein geeignetes Absorbens ausgewählt werden.The gas stream can be, for example, an exhaust air stream from a paint booth, a paint production plant or a printing plant or a drying plant for printed products. In such a gas stream, for example volatile organic compounds are dissolved, such as solvents such as aliphatic and aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, ethers or esters. Depending on the substances dissolved in the gas stream, a suitable absorbent can be selected.
Die Flüssigkeitsmischung wird zwischen Zufuhr und Auslass über eine Anzahl an Trägern
Die Anzahl an Trägern
Zusätzlich weisen die Träger
Wie in der
Wie in der
Wie in der
Ein erfindungsgemäßes System kann dabei auch mehrere Vorrichtungen
Wie eingangs erwähnt, kann die Belastung eines Abluftstroms mit beispielsweise Lösemittelnn zeitlich konstant sein als auch Konzentrationsspitzen aufweisen. Es ist daher bevorzugt, die elektrische Ladung des elektrisch leitfähigen Drahtes
Mit der vorliegenden Erfindung kann ein zu reinigender Abgasstrom im Vergleich zum Stand der Technik besonders effektiv und somit auch kostengünstig gereinigt werden. Mit dem erfindungsgemäßen System können die zu entfernenden Bestandteile (einzeln) aus dem zu reinigenden Gasstrom entfernt und gesammelt werden, um beispielsweise entsorgt oder aufbereitet zu werden.With the present invention, an exhaust gas stream to be cleaned compared to the prior art can be cleaned particularly effectively and thus cost-effectively. With the system according to the invention, the components to be removed (individually) can be removed from the gas stream to be purified and collected, for example, to be disposed of or treated.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |