DE102020001331A1 - Method and device for separating paraffins from a gas stream - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Abscheidung von paraffinischen Kohlenwasserstoffen aus einem Gasstrom, insbesondere einem Abgasstrom, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein paraffinische Kohlenwasserstoffe enthaltender Gasstrom einem Abscheideturm zugeführt, dort mit einem Strom aus einem Kühlmedium kontaktiert wird und sich mit diesem vermischt, wobei die im Gasstrom enthaltenen paraffinischen Kohlenwasserstoffe auf eine Temperatur unterhalb ihrer Erstarrungstemperatur abgekühlt werden. Die auskondensierten und/oder ausgefrorenen Paraffine werden am Boden des Abscheideturms aufgefangen und über eine Schleuse abgeführt.A method for separating paraffinic hydrocarbons from a gas stream, in particular an exhaust gas stream, is characterized in that a gas stream containing paraffinic hydrocarbons is fed to a separation tower, where it is contacted with a stream of a cooling medium and mixed with it, the paraffinic ones contained in the gas stream Hydrocarbons are cooled to a temperature below their solidification temperature. The condensed and / or frozen paraffins are collected at the bottom of the separation tower and discharged through a lock.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Abscheidung von Paraffinen aus einem Gasstrom.The invention relates to a method and a device for separating paraffins from a gas stream.
Insbesondere bei der Herstellung von Klebstoffen, Dichtstoffen, Kautschuken, Farben und Lacken sowie für Produkte aus den Bereichen Kosmetik, Pharmazie, Papier, Lebensmittel fallen Abgasströme an, die mit paraffinischen Kohlenwasserstoffen (als solche werden im Folgenden gesättigte kettenförmige Kohlenwasserstoffe der allg. Summenformel CnH2n+2 bezeichnet) beladen sind. Diese paraffinischen Kohlenwasserstoffe stellen ein besonderes Problem dar, weil sie nur schwer aus dem Gasstrom zu entfernen sind und dazu neigen, Ablagerungen auf den zur Reinigung des Gasstroms eingesetzten Apparaturen zu bilden, die eine regelmäßige Wartung und Reinigung der Apparaturen erfordern.In particular in the production of adhesives, sealants, rubbers, paints and varnishes as well as for products from the fields of cosmetics, pharmaceuticals, paper and food, exhaust gas flows are generated that contain paraffinic hydrocarbons (as such, saturated chain-like hydrocarbons with the general empirical formula C n H 2n + 2 designated) are loaded. These paraffinic hydrocarbons pose a particular problem because they are difficult to remove from the gas stream and tend to form deposits on the equipment used to clean the gas stream, which requires regular maintenance and cleaning of the equipment.
Aus der
Es wurde auch bereits versucht, die paraffinischen Kohlenwasserstoffe in einem gesonderten Verfahrensschritt aus dem Gasstrom zu entfernen. Dies erfolgte bisher meist mit Filtern aus Aktivkohle. Aktivkohlefilter haben allerdings den Nachteil einer vergleichsweise kurzen Lebenszeit, einer mangelnde Regenerierbarkeit und das Problem einer leichten Entzündlichkeit des entstehenden Paraffin-Kohle-Gemisches.Attempts have also been made to remove the paraffinic hydrocarbons from the gas stream in a separate process step. So far, this has mostly been done with filters made of activated carbon. Activated charcoal filters, however, have the disadvantage of a comparatively short lifespan, a lack of regenerability and the problem of easy inflammability of the paraffin-charcoal mixture produced.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zur Entfernung von paraffinischen Kohlenwasserstoffen aus einem Gasstrom, insbesondere einem Abgasstrom anzugeben, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet.The invention is therefore based on the object of specifying a possibility for removing paraffinic hydrocarbons from a gas flow, in particular an exhaust gas flow, which overcomes the disadvantages of the prior art.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a method with the features of patent claim 1 and by a device with the features of
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Abscheidung von Paraffinen aus einem Gasstrom wird ein paraffinische Kohlenwasserstoffe enthaltender Gasstrom einem Abscheideturm zugeführt, in dem der Gasstrom mit einem Strom aus einem Kühlmedium vermischt wird, wobei das Gemisch aus Gasstrom und Kühlmedium auf eine Temperatur unterhalb der Erstarrungstemperatur, zumindest aber unterhalb der Kondensationstemperatur der im Gasstrom enthaltenen paraffinischen Kohlenwasserstoffe abgekühlt wird, woraufhin die paraffinischen Kohlenwasserstoffe auskondensieren und/oder ausfrieren und am Boden des Abscheideturms abgeschieden werden.In the method according to the invention for separating paraffins from a gas stream, a gas stream containing paraffinic hydrocarbons is fed to a separation tower in which the gas stream is mixed with a stream of a cooling medium, the mixture of gas stream and cooling medium being at a temperature below the solidification temperature, but at least is cooled below the condensation temperature of the paraffinic hydrocarbons contained in the gas stream, whereupon the paraffinic hydrocarbons condense out and / or freeze out and are separated at the bottom of the separation tower.
Erfindungsgemäß erfolgt also eine direkte Kühlung des zu behandelnden Gasstroms mittels des Kühlmediums auf eine Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur, bevorzugt der Erstarrungstemperatur, der im Gasstrom enthaltenen paraffinischen Kohlenwasserstoffe. Sind mehrere unterschiedliche paraffinische Kohlenwasserstoffe im zu behandelnden Gasstrom anwesend, sollte die Temperatur, auf die das Gemisch aus zu behandelndem Gasstrom und Kühlmedium im Abscheideturm gekühlt wird, bevorzugt die niedrigste Kondensationstemperatur, besonders bevorzugt die niedrigste Erstarrungstemperatur der im Gasstrom enthaltenen paraffinischen Kohlenwasserstoffe unterschreiten. Beispielsweise wird das Gemisch im Abscheideturm auf unter 40°C, bevorzugt auf unter 20°C gekühlt. Die im Gasstrom enthaltenen paraffinischen Kohlenwasserstoffe kondensieren und/oder frieren aus und sammeln sich zumindest zum großen Teil am Boden des Abscheideturms. Auf diese Weise wird der zu behandelnde Gasstrom zumindest weitgehend von paraffinischen Kohlenwasserstoffen befreit. Die auskondensierten bzw. gefrorenen Paraffine werden vom Abscheideturm abgezogen und können einer anderweitigen Nutzung zugeführt werden. Die Entfernung der Paraffine aus dem Abscheideturm erfolgt dabei entweder noch während der Behandlung des Gasstroms durch kontinuierliche oder von Zeit zu Zeit erfolgende Entnahme aus dem Abscheideturm unter Verwendung einer Schleuse oder chargenweise jeweils im Anschluss an die Behandlung eines Gasstroms. Das erfindungsgemäße Verfahren kommt insbesondere ohne Absorptionsmittel oder Filtereinrichtungen und diesbezügliche, aufwändige Regenerations- oder Reinigungsanlagen aus.According to the invention, the gas stream to be treated is therefore cooled directly by means of the cooling medium to a temperature below the condensation temperature, preferably the solidification temperature, of the paraffinic hydrocarbons contained in the gas stream. If several different paraffinic hydrocarbons are present in the gas stream to be treated, the temperature to which the mixture of gas stream to be treated and cooling medium is cooled in the separation tower should preferably fall below the lowest condensation temperature, particularly preferably the lowest solidification temperature of the paraffinic hydrocarbons contained in the gas stream. For example, the mixture in the separation tower is cooled to below 40.degree. C., preferably below 20.degree. The paraffinic hydrocarbons contained in the gas stream condense and / or freeze and collect at least for the most part at the bottom of the separation tower. In this way, the gas stream to be treated is at least largely freed from paraffinic hydrocarbons. The condensed or frozen paraffins are drawn off from the separation tower and can be used for other purposes. The paraffins are removed from the separation tower either while the gas flow is being treated by continuous or from time to time removal from the separation tower using a lock or in batches after the treatment of a gas flow. The method according to the invention manages in particular without absorbents or filter devices and related, complex regeneration or cleaning systems.
Um das Kühlmedium möglichst effizient einzusetzen sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, das Gemisch aus zu behandelndem Gasstrom und Kühlmedium teilweise im Kreislauf zu führen. Dabei wird es mittels einem Gebläse aus einem unteren Abschnitt des Abscheideturms abgezogen und in einem Kopfraum des Abscheideturms wieder in den Abscheideturm eingespeist.In order to use the cooling medium as efficiently as possible, an advantageous embodiment of the invention provides for the mixture of the gas stream to be treated and the cooling medium to be partially circulated. It is drawn off from a lower section of the separation tower by means of a fan and fed back into the separation tower in a head space of the separation tower.
Das beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Kühlmedium sollte in Bezug auf den zu reinigenden Gasstrom inert sein. Ein bevorzugtes Kühlmedium ist verflüssigter oder kalter gasförmiger Stickstoff.The cooling medium used in the process according to the invention should be inert with respect to the gas stream to be cleaned. A preferred cooling medium is liquefied or cold gaseous nitrogen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einem Abscheideturm, in den eine Zuführung für einen zu reinigenden Gasstrom, eine Ausleitung für gereinigtes Gas, eine vom Boden des Abscheideturms abführende Abscheideleitung zum Entfernen von auskondensierten und/oder gefrorenen paraffinischen Kohlenwasserstoffen sowie eine Zuführung für ein Kühlmedium einmünden. Bevorzugt mündet dabei die Zuführung für den zu behandelnden Gasstrom ebenso wie die Zuführung für das Kühlmedium in einen oberen Abschnitt (Kopfraum) des Abscheideturms ein. Die Ausleitung für den gereinigten Gasstrom mündet unterhalb dieser Zuführungen aus dem Abscheideturm aus, jedoch oberhalb der Abscheideleitung für das Paraffin, die bevorzugt am tiefsten Punkt des Abscheideturms aus diesem ausmündet.A device according to the invention comprises a separation tower into which a feed for a gas flow to be cleaned, a discharge line for cleaned gas, a separation line leading away from the bottom of the separation tower for removing condensed and / or frozen paraffinic hydrocarbons and a feed for a cooling medium open. The feed for the gas stream to be treated, like the feed for the cooling medium, preferably opens into an upper section (head space) of the separation tower. The discharge line for the purified gas stream opens out below these feeds from the separation tower, but above the separation line for the paraffin, which preferably discharges from the separation tower at the lowest point.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht eine teilweise Kreislaufführung des Gemisches aus zu behandelndem Gasstrom und Kühlmedium und sorgt so für eine gute Ausnutzung des Kälteinhalts des Kühlmediums. Dazu führt von einem unteren Abschnitt des Abscheideturms eine mit einem Gebläse ausgerüstete Kreislaufleitung ab, die zum Kopfraum des Abscheideturms führt und dort entweder direkt in den Abscheideturm oder in die Zuleitung für den zu behandelnden Gasstrom oder in die Zuleitung für das Kühlmedium einmündet.A particularly expedient embodiment of the device according to the invention enables a partial circulation of the mixture of the gas flow to be treated and the cooling medium and thus ensures good utilization of the cold content of the cooling medium. For this purpose, a circulation line equipped with a fan leads from a lower section of the separation tower, which leads to the headspace of the separation tower and there either opens directly into the separation tower or into the feed line for the gas stream to be treated or into the feed line for the cooling medium.
Bevorzugt ist die Abscheideleitung für das auskondensierte und/oder gefrorene Paraffin mit einer Schleuse, insbesondere einer Zellenradschleuse, ausgerüstet. Damit kann bei laufendem Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung, also während der laufenden Kühlung eines zu behandelnden Gasstroms im Abscheideturm, kontinuierlich das auskondensierte bzw. gefrorene Paraffin aus dem Abscheideturm abgezogen werden.The separation line for the condensed and / or frozen paraffin is preferably equipped with a lock, in particular a rotary valve. In this way, the condensed or frozen paraffin can be continuously withdrawn from the separation tower during ongoing operation of the device according to the invention, that is to say during the ongoing cooling of a gas stream to be treated in the separation tower.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Behandlung von Abgasströmen geeignet, die mit paraffinischen Kohlenwasserstoffen beladen sind, die ansonsten zu unerwünschten Ablagerungen auf Filtern, in Rohrleitungen, Ventilen oder sonstigen Bauteilen führen können. Insbesondere eignet sich die Erfindung zur Reinigung von Abgasströmen bei der Herstellung von Klebstoffen, Dichtstoffen, Kautschuken, Farben und Lacken sowie für Produkte aus den Bereichen Kosmetik, Pharmazie, Papier, Lebensmittel. Das abgeschiedene Paraffin wird aufgefangen und kann einer weiteren Verwendung zugeführt werden; eine Darstellung von Paraffinen ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.The method according to the invention and the device according to the invention are suitable for treating exhaust gas streams which are loaded with paraffinic hydrocarbons, which otherwise can lead to undesired deposits on filters, in pipes, valves or other components. The invention is particularly suitable for cleaning exhaust gas streams in the production of adhesives, sealants, rubbers, paints and varnishes and for products from the fields of cosmetics, pharmaceuticals, paper and food. The separated paraffin is collected and can be used for further purposes; however, a representation of paraffins is not the subject of the present invention.
Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Die einzige Zeichnung (
Die in
Im Betrieb der Vorrichtung
Durch fortlaufende Zuführung von Kühlmedium über die Zuleitung
Um den Kälteinhalt des Kühlmediums möglichst gut zu nutzen, wird ein Teilstrom des im unteren Bereich des Abscheideturms
Durch die Abkühlung des Gasgemisches kondensieren oder frieren die Paraffine aus dem Gasstrom aus und sammeln sich am Boden des Abscheideturms
Im Übrigen ist bei der Vorrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- AbscheideturmSeparation tower
- 33
- KopfraumHeadroom
- 44th
- ZuleitungSupply line
- 55
- ZuleitungSupply line
- 66th
- VentilValve
- 77th
- AusleitungDiversion
- 88th
- RückleitungReturn line
- 99
- Gebläsefan
- 1010
- AbscheideleitungSeparation line
- 1111
- Schleuselock
- 1212th
- TemperatursensorTemperature sensor
- 1313th
- VentilValve
- 1414th
- VentilValve
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 1286160 A1 [0003]EP 1286160 A1 [0003]
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DE102020001331.7A DE102020001331A1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Method and device for separating paraffins from a gas stream |
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Publications (1)
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ID=77270822
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DE (1) | DE102020001331A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3283026A (en) | 1962-12-19 | 1966-11-01 | Knapsack Ag | Purification of crude gas obtained by thermal arc splitting of hydrocarbons |
US3362989A (en) | 1964-07-10 | 1968-01-09 | Mobil Oil Corp | Method for fractional sublimation |
EP1286160A1 (en) | 2001-08-09 | 2003-02-26 | Hermann Andetsberger | Exhaust gas test system for internal combustion systems |
-
2020
- 2020-02-28 DE DE102020001331.7A patent/DE102020001331A1/en active Pending
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