DE1088029B

DE1088029B - Process for the separation and recovery of water-soluble solvents from gases by adsorption

Info

Publication number: DE1088029B
Application number: DEL21598A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Bratzler; Heinrich Kleemann
Original assignee: Laboratorium fuer Adsorptionstechnik GmbH
Current assignee: Laboratorium fuer Adsorptionstechnik GmbH
Priority date: 1955-03-30
Filing date: 1955-03-30
Publication date: 1960-09-01

Description

Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung von wasserlöslichen Lösemitteln aus Gasen durch Adsorption Zur Gewinnung von wasserlöslichen Lösungsmitteln, wie Alkoholen u. dgl., aus Gasen können die Gase entweder mit Wasser gewaschen oder mit großoberflächigen Stoffen, wie z. B. Aktivkohle, Kieselgel od. dgl., zum Zwecke der Adsorption der Lösernittel behandelt werden. Die Auswaschung der Lösemittel mit Wasser kommt vorteilhaft dann zur Anwendung, wenn die Lösemittel in hoher Konzentration in den Gasen enthalten sind. Für die Gewinnung der Lösemittel aus Gasen, in denen sie in niedriger Konzentration enthalten sind, eignet sich insbesondere das Adsorptionsverfahren. Die Ausbeute an gewonnenen Iiösemitteln ist beim Waschverfahren bei gleicher Wirtschaftlichkeit geringer als beim Adsorptionsverfahren, mit dem Ausbeuten bis zu 99,8°/o erreicht werden können. Process for the separation and recovery of water-soluble solvents from gases by adsorption To obtain water-soluble solvents such as Alcohols and the like, from gases, the gases can either be washed with water or with large-surface materials, such as B. activated carbon, silica gel or the like. For the purpose the adsorption of the solvents. The washing out of the solvents with water is advantageous when the solvent is in high concentration are contained in the gases. For the extraction of solvents from gases in which if they are contained in a low concentration, the adsorption process is particularly suitable. The yield of solvents obtained is the same in the washing process with the same economic efficiency lower than in the adsorption process, with yields of up to 99.8% can be.

Es wurde nun gefunden, daß sich erhebliche Vorteile erzielen lassen, wenn man das Waschverfahren mit dem Adsorptionsverfahren in der Weise kombiniert, daß die wasserlösliche Lösemittel enthaltenden Gase mit Adsorptionsmitteln behandelt werden, die bei Beginn der Behandlung eine über den Konstitutionswassergehalt hinausgehende Feuchtigkeitsbeladung von 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 15 bis 30 Gewichtsprozent, besitzen. Die sich aus einer derartigen Arbeitsweise ergebenden Vorteile werden nachfolgend näher erläutert. It has now been found that considerable advantages can be achieved if the washing process is combined with the adsorption process in such a way that that the water-soluble solvent-containing gases are treated with adsorbents which at the beginning of the treatment exceeds the constitutional water content Moisture loading of 10 percent by weight, preferably 15 to 30 percent by weight, own. The benefits resulting from such an operation will be explained in more detail below.

Beider Absaugung von Lösemitteln wird die Lösemitteikonzentration im Trägergas bekanntlich so eingestellt, daß sie einmal mit Sicherheit unterhalb der unteren Explosionsgrenze und zum anderen so niedrig liegt, daß bei der Adsorption eine nicht zu starke Erwärmung durch die sich entwickelnde Adsorptionswärme eintritt. Dies bedeutet, daß in der Praxis in der Regel mit Lösungsmittelkonzentrationen von 10 bis 30 g/m3 gearbeitet wird. Bei diesen Konzentrationen und einer normalen Feuchtigkeitsbeladung von 4 bis 7Q/e, beispielsweise auf Aktivkohle, nimmt die Aktivkohle bis zum Durchbruch durchschnittlich 10 Gewichtsprozent Lösemittel auf. Verwendet man demgegenüber erfindungsgemäß eine Aktivkohle mit Feuchtigkeitsbeladungen von 10 Gewichtsprozent und darüber, beispielsweise zwischen 30 und 50°/Q, so erhöht sich die Lösemittel-Zusatzbeladung um 30 bis 504/o, ohne daß hierdurch die Ausbeute gegenüber der sonst üblichen Arbeitsweise sinkt. When solvents are sucked off, the solvent concentration is in the carrier gas is known to be set so that it is once with certainty below the lower explosion limit and on the other hand is so low that during adsorption a not too strong warming occurs due to the developing heat of adsorption. This means that in practice, as a rule, with solvent concentrations of 10 to 30 g / m3 is worked. At these concentrations and a normal moisture load from 4 to 7Q / e, for example on activated carbon, the activated carbon takes up to the breakthrough on average 10 percent by weight of solvent. In contrast, if one uses according to the invention an activated carbon with moisture loads of 10 percent by weight and above, for example between 30 and 50 ° / Q, the additional solvent load increases by 30 to 504 / o, without affecting the yield compared to the otherwise customary procedure sinks.

Ein bekannter Vorschlag, der davon ausgeht, daß sich Phenole, Harze, Harzbildner u. dgl. erfahrungsgemäß an feuchten Adsorptionsmitteln gut abscheiden, geht dahin, bei der Wiedergewinnung von Lösemitteln aus warmer Luft oder anderen Gasen, die derartige Verunreinigungen enthalten, die Luft zunächst durch feuchte Adsorptionsmittelschichten zu führen. Dieser bekannte Vorschlag hat lediglich den Zweck, durch Vorschaltung feuchter Adsorptionsmittelschichten günstige Bedingungen für die Abscheidung der Lösemittel in nachgeschalteten Adsorptionsmiftelschichten zu schaffen. Durch das vorgeschaltete feuchte Adsorptionsmittel sollen schädigende Stoffe von dem zur Abscheidung der Lösemittel bestimmten Adsorptionsmittel ferngehalten werden, um dessen Adsorptionsleistung nach Möglichkeit zu erhalten. Der Vorschlag betrifft nicht die Behandlung von Gasen, die keine kohleschädigenden Stoffe, wie Phenole, Harze u. dgl., enthalten, und er vermittelt auch nicht die Erkenntnis, daß bei der Behandlung solcher Gase durch Wasserbeladung des Adsorptionsmiftels eine Steigerung der Adsorptionsleistung über das anfängliche Maß hinaus erzielt werden kann. A well-known proposal that assumes that phenols, resins, Experience has shown that resin formers and the like can be separated well on moist adsorbents, goes there in the recovery of solvents from warm air or others Gases that contain such impurities, initially through humid air To lead adsorbent layers. This well-known proposal only has the Purpose, through Upstream moist adsorbent layers, favorable conditions for the separation of the solvents in the downstream adsorption agent layers to accomplish. The upstream moist adsorbent should cause damaging Substances kept away from the adsorbent used to separate the solvents in order to maintain its adsorption performance as far as possible. The suggestion does not affect the treatment of gases that do not contain carbon pollutants, such as Contain phenols, resins and the like, and it does not convey the knowledge that in the treatment of such gases by water loading of the Adsorptionsmiftels an increase in the adsorption capacity over the initial level is achieved can be.

Die Erfindung ist auch aus einem anderen bekannten Vorschlag nicht zu entnehmen, der dahin; geht, bei Abscheidung von organischen Gasen aus ihren Gemischen mit Luft oder anderen schwer bzw. nicht adsorbierbaren Gasen deren Gehalt an abzuscheidenden Stoffen an der Sättigungsgrenze liegt, eine mit Wasser beladene Kohle zu verwenden. Der Vorschlag geht davon aus, daß bei der Behandlung derartiger Gase leicht eine Erwärmung der Kohle eintritt, so daß die Gefahr einer Entzündung besteht. Der Vorschlag hat also lediglich zum Ziel, ohne Rücksicht auf die Be ladung der Aktivkohle und auf die Ausbeute die Gefahr einer Entzündung zu beseitigen. Demgegenüber betrifft das Verfahren der Erfindung die Behandlung von wasserlösliche Lösemittel enthaltenden Gasen, in denen die Lösemittel in dem Bereich von 10 bis 30 g/m3, d. h. also weit entfernt von einer Sättigungskonzentration enthalten sind. Bei der Behandlung derartiger Gase durch Aktivkohle kann sich die Aktivkohle nur unbedeutend erwärmen, so daß die Gefahr einer Entzündung der Kohle außer Betracht bleibt Für die Verwendung einer wasserhaltigen Kohle aus diesem Grunde fehlt somit im Falle der Erfindung die Voraussetzung. The invention is also not based on another known proposal refer to the then; when separating organic gases from their mixtures with air or other difficult or non-adsorbable gases their content to be separated Substances at the saturation limit, one with water laden To use coal. The proposal assumes that in the treatment of such Gases easily heat up the coal, so that there is a risk of ignition consists. The proposal is therefore only aimed, regardless of the loading the activated carbon and on the yield to eliminate the risk of inflammation. In contrast the method of the invention relates to the treatment of water-soluble solvents containing gases in which the solvents are in the range of 10 to 30 g / m3, d. H. so far from a saturation concentration are contained. In the Treatment of such gases by activated carbon can only marginally affect the activated carbon heat so that the danger of the charcoal igniting is not taken into account the use of a hydrous coal for this reason is therefore absent in the case the prerequisite for the invention.

Die erforderliche Feuchtigkeitsbeladung kann dem Adsorptionsmittel durch Zusatz von Wasser oder durch Wasserdampfbehandlung erteilt werden. Die Wasserdampfgleichgewichtsbeladungen gegenüber der Wasserdampfsättigungskonzentration bei 200 C liegen für Aktivkohle zwischen 35 und 50°/o, für Kieselgel je nach Struktur zwischen 25 und 80°/o. Erfindungsgemäß können aber auch Adsorptionsmittel zur Anwendung kommen, die noch einen. ausreichenden Wassergehalt von einer vorangegangenen Ausdämpfung zum Zwecke ihrer Wiederbelebung besitzen, d. h. also, und hierin liegt ein ganz besonderer Vorteil des Verfahrens der Erfindung, man kann, - bei Weiterverwendung des Adsorptionsmittels nach der Desorption die der Desorption folgende Trocknung in Fortfall kommen. lassen und gegebenenfalls iiur eine Kühlung anschließen. Die Feuchtigkeitsbeladungen, welche ein Adsorptionsmittel, beispielsweise Aktivkohle, nach einer Wiederbelebungsbebandlung mit Wasserdampf aufweisen, liegen je nach der Feuchtigkeitsbeladung, die das Adsorptionsmittel vor der Wi ederbel ebungsbehandlung besaß, zwischen 15 und 600/o. The required moisture load can be given to the adsorbent by adding water or by steam treatment. The water vapor equilibrium loadings compared to the water vapor saturation concentration at 200 C for activated carbon between 35 and 50%, for silica gel, depending on the structure, between 25 and 80%. According to the invention but adsorbents can also be used that have one more. sufficient Water content from previous steaming for the purpose of reviving it own, d. H. So, and this is a very special advantage of the process of the invention, you can - if you continue to use the adsorbent after Desorption the drying following desorption is no longer necessary. let and if necessary connect for cooling. The moisture loads, which an adsorbent such as activated carbon after resuscitation treatment with water vapor, are depending on the moisture load that the adsorbent before resuscitation, between 15 and 600 per cent.

Bei sehr hoher Feuchtigkeitsbeladung nach der Wiederbelebung kann man aber auch so arbeiten, daß zur Einstellung eines:bestimmten Wassergehaltes ein Teil der vorhandenen Wasserbeladung weggetrocl:net und - das Adsorptionsmittel mit der gewünschten Wasserbeladung danach gekühlt und anschließend zur Lösemittelrückgewinnung benutzt wird. If the moisture content is very high after resuscitation but you also work in such a way that for setting a certain water content a Part of the existing water load removed and - the adsorbent with then cooled to the desired water load and then for solvent recovery is used.

Beispiele 1. Über handelsübliche Aktivkohle (Supersorbon) mit einem Korndurchmesser von 4 mm - wurde Luft mit einem Gehalt von 20 g Äthylalkohol pro m3 ge leitet. Die Kohleschicht hatte eine Höhe von 120 cm. Examples 1. Via commercial activated carbon (Supersorbon) with a Grain diameter of 4 mm - was air containing 20 g of ethyl alcohol per m3 piped. The carbon layer had a height of 120 cm.

Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft betrug 30cm/Sek., bezogen auf den Querschnitt des leeren Adsorbers. Die relative Feuchtigkeit der Beladeluft lag bei 80°/o, ihre Temperatur zwischen 20 und 220 C.The air flow rate was 30 cm / sec., Based on the cross section of the empty adsorber. The relative humidity of the loading air was at 80 ° / o, their temperature between 20 and 220 C.

Die Behandlung der Luft erfolgte unter Verwendung von Kohle mit steigendem Wassergehalt bis zum be; ginnenden Durchbruch des Äthanols. Bei Durchführung der Beladungen nahm die Kohle in Abhängigkeit von der Wasserbeladung in nachfolgend wiedergegebenem Umfange Alkohol auf: Wassergehalt der Kohle | Alkoholaufnahme Gewichtsprozent | Gewichtsprozent 5 23,2 10 25,8 15 29,3 20 32,5 25 33,2 40 32,1 2. Ein Versuch mit Luft, die 20 g Methanol/m3 enthielt, wurde unter den gleichen, im Beispiel 1 wiedergegebenen Arbeitsbedingungen durchgeführt. Hierbei ergaben sich die nachfolgend aufgeführten Werte: Wassergehalt der Kohle Methanolaufnahme Gewiditsprozent Gewiditsprozent 5 16,8 10 22,3 15 23,3 25 24,9 35 25,6 rATENTANSPROCHE: 1. Adsorptionslrerfahren zur Abtrennung - und Gewinnung von wasserlöslichen Lösemitteln, wie Alkoholen u. dgl., aus Gasen, in denen die wasserlöslichen Lösemittel im Bereich von 10 bis 30 g/m3 enthalten sind und die weder sich auf dem Adsorptionsmittel unter dem Einfluß der bei der Adsorption entstehenden Wärme umsetzende noch die Adsorptionsmittel schädigende Stoffe enthalten, durch Behandlung dar Gase mit großoberflächigen Stoffen, wie Aktivkohle, Kieselgel od. dgl., dadurch gekennzeihnet, daß die. wasserlösliche Lösemittel enthaltenden Gase mit -Ådsorptionsmitteln behandelt -werden, die bei Beginn der Behandlung eine über den Konstitutionswassergehalt hinausgehende Feuchtigkeitsbeladung von 10 Gewichtsprozent und darüber, beispielsweise zwischen 15 und 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 15 bis 30 Gewichtsprozent, besitzen.The air was treated using coal with increasing water content up to be; beginning breakthrough of ethanol. When carrying out the loads, the coal absorbed alcohol in the following amounts, depending on the water load: Water content of coal | Alcohol intake Weight percent | Weight percent 5 23.2 10 25.8 15 29.3 20 32.5 25 33.2 40 32.1 2. A test with air containing 20 g methanol / m 3 was carried out under the same working conditions given in Example 1. This resulted in the following values: Water content of the coal methanol uptake Weight percent weight percent 5 16.8 10 22.3 15 23.3 25 24.9 35 25.6 RATE APPLICATION: 1. Adsorption process for the separation and recovery of water-soluble solvents, such as alcohols and the like, from gases in which the water-soluble solvents are contained in the range of 10 to 30 g / m3 and which are neither on the adsorbent under the influence the heat generated during adsorption still contain substances damaging the adsorbent, by treating the gases with large-surface substances such as activated carbon, silica gel or the like. Gases containing water-soluble solvents are treated with absorbents which, at the beginning of the treatment, have a moisture content of 10 percent by weight and above the constitutional water content, for example between 15 and 50 percent by weight, preferably 15 to 30 percent by weight.

Claims

2. The method-according to claim 1, characterized in that for the Treatment of the solvent-containing gases an adsorbent is used, the water content required according to claim 1 from a previous steaming for the purpose of its resuscitation.

3. The method according to claim 2, characterized in that an adsorbent is used, which after its steaming with waiver of drying only has been cooled.

4. The method according to claim 2 and 3, characterized in that a Adsorbent is used, which is a partial drying up to the water load according to claim 1 has been subjected.

Considered publications: German Patent Specifications No. 922,345, 472,804, 283,445; Austrian patents No. 95 238, 107 293.