DE19654192A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Rückgewinnung von hochsiedenden Lösungsmitteln - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Rückgewinnung von hochsiedenden LösungsmittelnInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrich
tung und ein Verfahren, mit denen hochsiedende Lösungs
mittel aus Fabrik-Abgasen oder aus anderen Ausgangs
medien, die solche Lösungsmittel enthalten, effizient und
kontinuierlich rückgewonnen werden können.
Am Ende des Jahres 1995 wurden auf Chlor basierende
Lösungsmittel wie etwa 1,1,1-Trichlorethan und Flon 113
vollständig verboten. Als Alternativen zu diesen auf
Chlor basierenden Lösungsmitteln werden kommerziell
niedrigsiedende Lösungsmittel wie etwa Methanol, Ethanol
und Methyl-Ethyl-Keton sowie hochsiedende Lösungsmittel
wie etwa N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP), Cyclohexanon-Keton
und Kohlenwasserstoffe mit hohem Flammpunkt verwendet.
Die hochsiedenden Lösungsmittel sind sicherer als die
niedrigsiedenden Lösungsmittel, weil bei diesen die
Gefahr besteht, daß sie sich aufgrund ihrer niedrigen
Flammpunkte entzünden; andererseits können die hochsie
denden Lösungsmittel nach dem Spülen nur schwer getrock
net werden, ferner ist eine effiziente Rückgewinnung
derartiger Lösungsmittel ein Ziel, das vom Standpunkt der
Industrie aus angestrebt werden muß.
Im Stand der Technik werden hochsiedende Lösungsmittel
durch direktes Kühlen der diese Lösungsmittel enthalten
den Abgase rückgewonnen. Es ist jedoch eine riesige
Energiemenge erforderlich, um sicherzustellen, daß die im
Bereich von ungefähr 150°C bis ungefähr 300°C siedenden
Lösungsmittel ausschließlich durch Kühlen nahezu voll
ständig kondensieren. Es wird beispielsweise NMP betrach
tet: Dieses Lösungsmittel besitzt in Luft bei 20°C eine
Sättigungskonzentration von ungefähr 400 ppm, wobei es
für die Erzielung einer Kondensation von mehr als 90%
allein durch Kühlen auf -10°C gekühlt werden muß, was
jedoch in der Praxis unmöglich ist. Ein weiterer Versuch
ist die Adsorption auf Aktivkohle oder dergleichen, dies
ist jedoch in den meisten Fällen aus zwei Gründen auf die
Rückgewinnung niedrigsiedender Lösungsmittel einge
schränkt: Zunächst besitzt der als Wärmequelle für die
Desorption verwendete Dampf ein so geringes Desorptions
vermögen, daß die Regeneration des Adsorptionsmittels
unzureichend wird; ferner kann die Aktivkohle, die ent
flammbar ist, keiner Desorption bei erhöhten Temperaturen
unterworfen werden, was eine unzureichende Regeneration
zur Folge hat. Daher sind bisher keine geeigneten Verfah
ren entwickelt worden, die hochsiedende Lösungsmittel
(Siedepunkt zwischen ungefähr 150°C und ungefähr 300°C)
aus derartige Lösungsmittel enthaltenden Abgasen wirksam
und kontinuierlich rückgewinnen können.
Es ist eine rotierende Vorrichtung für die Adsorption von
organischem Lösungsmitteldampf bekannt, die eine Bienen
wabenstruktur verwendet und als Adsorptionsmittel Keramik
oder Aktivkohle, die darauf getragen wird, verwendet;
Abgase, die ein organisches Lösungsmittel enthalten,
werden kontinuierlich einem Ende der Bienenwabenstruktur
zugeführt, wobei am anderen Ende reine Luft erzeugt wird
(internationale PCT-Veröffentlichung 91/16971 und JP
7-75714-A).
Die rotierende Adsorptionsvorrichtung wird nun mit Bezug
auf Fig. 4(a) beschrieben. Wie in Fig. 4(a) gezeigt, sind
gewellte und nicht gewellte Blätter, die hauptsächlich
aus Keramikfasern oder dergleichen hergestellt sind,
abwechselnd übereinander zu einer Rolle gewickelt, ferner
wird tragen die Oberflächen der Blätter ein geeignetes
Adsorptionsmittel, um einen Rotor 1 mit Bienenwabenstruk
tur herzustellen, der um die Mittellinie der Rolle ge
dreht wird. Die röhrenförmigen Luftdurchlässe, die durch
die gewellten Bögen gebildet werden, erstrecken sich
durch den Rotor 1 in dessen Längsrichtung. Falls die zu
behandelnde Luft A mittels eines Ventilators F₁ durch
diese Durchlässe gezwungen werden, wird der in der Luft
befindliche organische Lösungsmitteldampf auf dem Adsorp
tionsmittel auf dem Rotor 1 adsorbiert, wobei vom anderen
Ende des Rotors reine Luft ª austritt. Die zu behandelnde
Luft A wird nicht allen durch den Rotor führenden Luft
durchlässen zugeführt, weil auf einer Stirnfläche 2 des
Rotors eine Trennvorrichtung 3 vorgesehen ist, in der
jene Durchlässe offen sind, die eine Regenerationszone
(Desorptionszone) 4 in einem Sektor bilden, der von einer
Behandlungszone (Adsorptionszone) 5 verschieden ist (eine
weitere Trennvorrichtung ist koaxial hierzu auf der
anderen Stirnfläche des Rotors vorgesehen). Statt zu
behandelnder Luft A wird der Regenerationszone 4 mittels
eines Ventilators F₂ erhitzte Regenerationsluft R zuge
führt. Wenn das Adsorptionsmittel, das das organische
Lösungsmittel adsorbiert hat, in die Regenerationszone 4
infolge der Drehung des Rotors 1 eintritt, wird das
Adsorptionsmittel durch die Regenerationsluft R erhitzt,
um das organische Lösungsmittel zu desorbieren, wobei das
gereinigte Abgas S, das den desorbierten organischen
Lösungsmitteldampf enthält, von der anderen Stirnfläche
des Rotors 1 austritt. Auf diese Weise erfolgt die Ad
sorption des organischen Lösungsmittels in der Behandlungszone
5, die mit der zu behandelnden Luft A versorgt
wird, gleichzeitig zur Regeneration des Adsorptions
mittels in der Regenerationszone 4 während des gesamten
Betriebs der Adsorptionsvorrichtung, so daß sie bei der
Behandlung der Luft A eine gleichmäßige Leistung zeigt.
Fig. 4(b) zeigt eine verbesserte Ausführung der in
Fig. 4(a) gezeigten rotierenden Adsorptionsvorrichtung.
Eine Trennvorrichtung 6 unterteilt den Rotor 1 in drei
Bereiche, d. h. in die Behandlungszone 5, die Regenera
tionszone 4 und eine Reinigungszone 7, wobei die Reini
gungszone 7 durch die Umgebungsluft gekühlt wird, um die
Fähigkeit des Adsorptionsmittels, das organische Lösungs
mittel in der Adsorptionszone zu adsorbieren, zu erhöhen.
Ein Problem der obenbeschriebenen rotierenden Vorrichtung
für die Adsorption von organischem Lösungsmitteldampf
besteht darin, daß ein Wärmeverlust unvermeidlich ist, da
das behandelte reine Gas, das sich durch die Adsorptions
zone des Rotors mit Bienenwabenstruktur mit darauf aufge
brachtem Adsorptionsmittel bewegt hat, direkt an die
Umgebungsluft abgegeben wird. Weiterhin betrifft die
obenbeschriebene Vorrichtung hauptsächlich die Erzeugung
reiner Luft, es ist jedoch keinerlei spezifische Einrich
tung für die Rückgewinnung von Lösungsmitteln, vor allem
jener, die bei 150°C bis 300°C sieden, offenbart. Somit
ist es nicht klar, ob die betrachtete Vorrichtung für die
Rückgewinnung derartiger Lösungsmittel geeignet ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Rückgewinnung hochsie
dender Lösungsmittel zu schaffen, die die obenbeschrie
bene rotierende Vorrichtung für die Adsorption von orga
nischem Lösungsmitteldampf verwenden, die für die effizi
ente und kontinuierliche Rückgewinnung von hochsiedenden
Lösungsmitteln (Siedepunkt im Bereich von 150°C bis
300°C) besonders wirksam sind und die die Emission von
Lösungsmitteln in die Umgebungsluft reduzieren können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Rückgewinnung von
hochsiedenden Lösungsmitteln, die die in den unabhängigen
Ansprüchen angegebenen Merkmale besitzen. Die abhängigen
Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung gerichtet.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben unter den
obenbeschriebenen Umständen intensive Untersuchungen
hinsichtlich der Verwendung der aus der JP 7-75714-A
beschriebenen rotierenden Vorrichtung zur Adsorption
organischen Lösungsmitteldampfs ausgeführt, um hochsie
dende Lösungsmittel (Siedepunkt im Bereich von 150°C bis
300°C) rückzugewinnen. Sie haben festgestellt, daß der
Wärmeverlust verhindert werden kann, wobei nicht nur eine
Reduzierung der Lösungsmittelemission in die Umgebungs
luft, sondern außerdem eine effiziente Rückgewinnung der
hochsiedenden Lösungsmittel erzielt werden kann, indem
die folgenden Maßnahmen ergriffen werden: Ein Teil der
reinen Luft, die durch die Behandlung mit dem Adsorp
tionsmittel erzeugt wird, wird nicht unmittelbar an die
Umgebungsluft abgegeben, sondern für die Verwendung bei
der Desorption erhitzt, ferner wird das mit dem Lösungs
mittel angereicherte Gas, das durch Desorption erhalten
wird, gekühlt, so daß es in ein verflüssigtes Produkt und
in ein gekühltes mageres Gas getrennt wird, wobei das
letztere zur anfänglichen Zuführung der zu behandelnden
Luft zurückgeleitet wird. Die vorliegende Erfindung ist
auf der Grundlage dieser Erkenntnisse gemacht worden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut
lich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Beispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Rückgewinnung von hochsiedenden
Lösungsmitteln;
Fig. 2 schematisch ein weiteres Beispiel der erfindungs
gemäßen Vorrichtung zur Rückgewinnung von hoch
siedenden Lösungsmitteln;
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktions
weise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Rück
gewinnung von hochsiedenden Lösungsmitteln; und
Fig. 4 schematisch die bereits erwähnte rotierende
Lösungsmittel-Adsorptionsvorrichtung des Standes
der Technik.
Das erfindungsgemäße Lösungsmittel-Rückgewinnungssystem
besitzt im Vergleich zu der herkömmlichen rotierenden
Adsorptionsvorrichtung die drei folgenden kennzeichnenden
Merkmale: Das zu behandelnde Gas ist Luft, die hochsie
dende Lösungsmittel enthält, die im Bereich von ungefähr
150°C bis ungefähr 300°C sieden; die behandelte reine
Luft, die herkömmlicherweise an die Umgebungsluft abgege
ben wird, wird teilweise für die Verwendung als erhitzte
Desorptionsluft (Regenerationsluft) zurückgeleitet;
ferner ist eine Einrichtung für die Verflüssigung des
Lösungsmittels und für die Rückgewinnung des verflüssig
ten Produkts vorgesehen, so daß das abgetrennte gekühlte
magere Gas der anfänglichen Zuführung der zu behandelnden
Luft zurückgeleitet wird.
Die hochsiedenden Lösungsmittel, die im Bereich von
ungefähr 150°C bis ungefähr 300°C sieden und die in der
vorliegenden Erfindung betrachtet werden, umfassen N-
Methyl-2-Pyrrolidon (im folgenden mit "NMP" abgekürzt)
sowie Lösungsmittel auf Petroleum- oder Kohlenwasser
stoffbasis, die im Bereich von ungefähr 170°C bis unge
fähr 250°C sieden, diese angegebenen Lösungsmittel
stellen jedoch keine Einschränkung der Erfindung dar.
Erfindungsgemäß wird ein Teil des behandelten reinen
Gases der Desorptionszone oder der Reinigungszone zuge
führt, falls die letztere vorgesehen ist, ferner beträgt
die Durchflußmenge des zugeführten behandelten Gases, wie
später genauer angegeben wird, vorzugsweise ein Zehntel
bis ein Drittel (1/10 bis 1/3) der Durchflußmenge der zu
behandelnden Luft. Falls das behandelte reine Gas durch
die Reinigungszone des Rotors geschickt wird, steigt
seine Temperatur während dieser Zeit um einen ausreichen
den Betrag an, um den im nachfolgenden Schritt erforder
lichen Erhitzungsgrad zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird das auf dem Adsorptionsmittel in der
Adsorptionszone adsorbierte organische Lösungsmittel in
der Desorptionszone mittels einer erwärmten Luftmenge
desorbiert, deren Volumen kleiner als dasjenige der zu
behandelnden Luft ist, was zur Erzeugung eines desorbier
ten Abgases beiträgt, das den Dampf des hochsiedenden
Lösungsmittels in einer größeren Menge als die zu behan
delnde Luft enthält. Der Faktor X, der als Systemparame
ter dient und um den der Dampf des hochsiedenden Lösungs
mittels während eines Adsorptions- und Desorptionszyklus
angereichert wird, ist durch V, d. h. das Volumen der pro
Einheitszeit zu behandelnden Luftmenge, sowie durch v,
d. h. das Volumen der desorbierenden Trägergasmenge,
bestimmt, wobei die Beziehung X = V/v gilt. Gewöhnlich
werden die Systemkonstanten und die Betriebsbedingungen
in der Weise gewählt, daß der Anreicherungsfaktor X
zwischen ungefähr 5 und ungefähr 15 liegt.
Die bevorzugte Größe der Desorptionszone und der Reini
gungszone in dem erfindungsgemäßen System zur Rückgewin
nung von hochsiedenden Lösungsmitteln ist nicht nur durch
die Art und die Konzentration des organischen Lösungsmit
tels in der zu behandelnden Luft, sondern außerdem durch
andere Faktoren einschließlich der Adsorptions-
/Desorptionseigenschaften des verwendeten Adsorptionsmit
tels, des gewünschten Ahreicherungsfaktors und der Dreh
zahl des Rotors bestimmt. Typischerweise macht die Rege
nerationszone ungefähr ein Zehntel bis ein Drittel (1/10
bis 1/3) der Fläche jeder Stirnfläche des Rotors aus,
wobei dann, wenn die Reinigungszone vorgesehen ist, diese
Zone vorzugsweise eine mit der Regenerationszone ver
gleichbare Fläche oder eine kleinere Fläche, die nicht
kleiner als die Hälfte der letzteren ist, belegt.
Das Adsorptionsmittel, das in dem erfindungsgemäßen
Lösungsmittel-Rückgewinnungssystem verwendet werden soll,
ist nicht auf irgendeinen besonderen Typ eingeschränkt,
solange es nicht entflammbar ist und zu einer selektiven
Adsorption des Lösungsmitteldampfs in der Lage ist und
nur eine begrenzte Menge des in der zu behandelnden Luft
vorhandenen Wasserdampfs adsorbiert. Das bevorzugte
Adsorptionsmittel ist hydrophobes Zeolith, das eine
durchschnittliche Porengröße von 5 bis 13 Å besitzt und
bei einer Temperatur von 25°C und bei einer relativen
Feuchtigkeit von 70% nicht mehr als 10 Gew.-% der Feuch
tigkeit adsorbiert.
Die Einrichtung zum Kühlen des mit einem Lösungsmittel
angereicherten Gases, das in dem erfindungsgemäßen Lö
sungsmittel-Rückgewinnungssystem aus der Desorptionszone
des Rotors ausströmt, ist nicht auf irgendwelche besonde
ren Typen eingeschränkt, solange sie das angereicherte
Gas in ein verflüssigtes Produkt und ein gekühltes mage
res Gas trennen kann; beispielhafte Kühlungseinrichtungen
enthalten die Kühlung mit Wasser oder mit anderen Küh
lungsmedien, wobei die Wasserkühlung besonders bevorzugt
wird. Mit einer solchen Kühlungseinrichtung wird nahezu
das gesamte hochsiedende Lösungsmittel, das in dem mit
dem Lösungsmittel angereicherten Gas enthalten ist,
kondensiert und als verflüssigtes Produkt rückgewonnen.
Falls das Lösungsmittel unterhalb von 150°C siedet, wird
durch die Kühlung weniger Lösungsmittel kondensiert, so
daß seine Konzentration im gekühlten mageren Gas an
steigt. Falls das Lösungsmittel oberhalb von 300°C
siedet, kann das mit dem Lösungsmittel angereicherte Gas
nur dadurch vernünftig verflüssigt werden, daß es ledig
lich gekühlt wird, ohne durch das Rückgewinnungssystem
der Erfindung geschickt zu werden. Das vom verflüssigten
Produkt getrennte, gekühlte verflüssigte Gas wird durch
einen Ventilator oder eine andere Rückleitungseinrichtung
zurückgeleitet und mit der anfänglichen Zufuhr der zu
behandelnden Luft gemischt, so daß es für eine weitere
Verwendung wieder eingeleitet wird. Auf diese Weise kann
die Emission des Lösungsmittels in die Umgebungsluft
wirksam gesteuert werden.
In der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine
zusätzliche Einrichtung zum Kühlen der das hochsiedende
Lösungsmittel enthaltenden Luft (d. h. der zu behandeln
den Luft), die zur Adsorptionszone geliefert werden soll,
vorgesehen. Der Grund hierfür besteht darin, daß der
Adsorptionswirkungsgrad in der Adsorptionszone des Rotors
ausreichend erhöht wird. Die zusätzliche Kühlungseinrich
tung, die vorgesehen werden soll, ist nicht auf irgend
welche besonderen Typen eingeschränkt, die Kühlung mit
Wasser wird jedoch bevorzugt.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Die folgen
den Beispiele haben jedoch nur erläuternden Zweck und
stellen keinerlei Einschränkung des Umfangs der Erfindung
dar.
Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verwendet das herkömmliche System, soweit es
mit Bezug auf Fig. 4(a) beschrieben worden ist. Daher
enthält das betrachtete System einen Rotor 1 mit Bienen
wabenstruktur, die ein Adsorptionsmittel trägt, einen
Ventilator F₁ zum Zuführen der zu behandelnden Luft A an
die Adsorptionszone 5 des Rotors 1, einen Kühler C₁ zum
Kühlen der zu behandelnden Luft A, eine Heizeinrichtung H
zum Erhitzen eines Teils des reinen Gases hinter dem
Ventilator F₁, jedoch vor der Lieferung an die Desorp
tionszone 4 des Rotors 1, einen Kühler C₂ zum Trennen
eines von der Desorptionszone 4 ausströmenden, mit dem
Lösungsmittel angereicherten Gases S in ein verflüssigtes
Produkt L und ein gekühltes mageres Gas V, sowie einen
Ventilator F₂ zum Zurückleiten des gekühlten anderen
Gases V, um mit der zu behandelnden Luft A gemischt zu
werden. Falls gewünscht, kann der Ventilator F₁ an einer
Position angeordnet sein, an der er die Luft aufnimmt,
die sich durch die Adsorptionszone 5 des Rotors 1 bewegt
hat, von der jedoch das reine Gas ª noch abgezweigt
werden muß.
In dem in Fig. 1 gezeigten System wird der Rotor 1 mit
Bienenwabenstruktur mittels eines Motors M angetrieben
und besitzt ein hydrophobes Zeolith (mit einer durch
schnittlichen Porengröße von 7 Å), das darauf als Adsorp
tionsmittel getragen wird. In der Nähe der beiden Stirn
flächen des Rotors 1, wo die Luftdurchlässe offen sind,
ist eine Trennvorrichtung 3 vorgesehen, die verhindert,
daß die zu behandelnde Luft mit der Desorptionsluft
vermischt wird. Die Trennvorrichtung 3 dient außerdem der
Aufteilung der Stirnfläche des Rotors 1 in zwei Bereiche,
d. h. in die Adsorptionszone 5 und in die Desorptionszone
4.
Der Motor M treibt den Rotor 1 zu 2 bis 8 h-1
(Umdrehungen pro Stunde) an. Wenn die Ventilatoren F₁ und
F₂, die Kühler C₁ und C₂ und die Heizeinrichtung H
gleichzeitig betätigt werden, strömt die zu behandelnde
Luft A durch die Luftdurchlässe in der Adsorptionszone 5
des Rotors 1, wobei das organische Lösungsmittel in der
Luft A auf dem Adsorptionsmittel adsorbiert wird. Der
größere Teil des reinen Gases ª, das aus der Adsorptions
zone 5 austritt, wird zur Umgebungsluft abgegeben, ein
Teil des reinen Gases ª, etwa 1/10 bis 1/3, wird abge
zweigt und durch die Heizeinrichtung H auf eine Tempera
tur erhitzt, die höher als der Siedepunkt des organischen
Lösungsmittels in der zu behandelnden Luft ist. Das
erhitzte reine Gas wird als Desorptionsträgergas R in die
Desorptionszone 4 des Rotors 1 geschickt. Währenddessen
treten die Segmente des Rotors 1, die das Adsorptions
mittel tragen, das das organische Lösungsmittel adsor
biert hat, in die Desorptionszone 4 ein, woraufhin das
Adsorptionsmittel durch das Desorptionsträgergas R er
hitzt wird, um dadurch die Desorption des organischen
Lösungsmittels vom Adsorptionsmittel hervorzurufen, so
daß ein mit dem Lösungsmittel angereichertes Gas S vom
Rotor 1 austritt und zum Kühler C₂ geliefert wird.
Im Kühler C₂ wird das mit dem Lösungsmittel angereicherte
Gas S gekühlt, so daß es in das verflüssigte Produkt L
des Lösungsmittels und in ein gekühltes mageres Gas V
getrennt wird, wobei das letztere durch den Ventilator F₂
zurückgeleitet wird, um mit der anfänglichen Zuführung
der zu behandelnden Luft A vermischt zu werden.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist folgendermaßen konstruiert: Jede Stirn
fläche des Rotors 1 ist durch eine Trennvorrichtung 6 in
drei Sektoren aufgeteilt, d. h. in eine Adsorptionszone
5, eine Desorptionszone 4 und eine Reinigungszone 7. Die
heißen Segmente des Rotors 1 werden mit einem Teil des
reinen Gases ª ausreichend gekühlt, wenn sie infolge der
Drehung des Rotors 1 ihre Position von der Desorptions
zone 4 zur Reinigungszone 7 ändern, so daß diese Segmente
ein erhöhtes Vermögen besitzen, das Lösungsmittel in der
nachfolgenden Adsorptionszone 5 zu adsorbieren. Das reine
Gas, das die Reinigungszone 7 gekühlt hat, wird anschlie
ßend durch die Heizeinrichtung 7 erhitzt und als Desorp
tionsträgergas R zur Desorptionszone 4 geschickt. Das
System des Beispiels 2 stimmt im übrigen mit dem System
des Beispiels 1 überein.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funkti
onsweise des Lösungsmittel-Rückgewinnungssystems gemäß
dem Ausführungsbeispiel 2 für den Fall, in dem als Lö
sungsmittel NMP verwendet wird, dessen Siedepunkt bei
204°C liegt. Die Durchflußmenge des zu behandelnden
Gases beträgt Q Nm³/min. In dem Flußdiagramm ist die
Einheit Nm³/min als Einheit der Gasdurchflußmenge weg
gelassen.
Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Temperatur der zu behan
delnden Luft mit der Durchflußmenge Q (NMP-Konzentration:
400 ppm) mittels eines Kühlers von 100°C (T1) auf 40°C
(T2) abgesenkt, woraufhin die Luft mit einem gekühlten
mageren Gas kombiniert (gemischt) wird, dessen Durchfluß
menge Q/7 beträgt, bevor es in die Adsorptionszone des
Rotors eingelassen wird. Das reine Gas, das durch Adsorp
tion von NMP befreit worden ist (auf einen NMP-Pegel von
10 ppm), wird zum größten Teil (ca. 90%) an die Umge
bungsluft abgegeben, ungefähr 10% von ihm werden jedoch
in die Reinigungszone des Rotors geschickt. Das reine
Gas, das die Reinigungszone gekühlt hat und dabei einen
Temperaturanstieg von 100°C (T4) erfahren hat, wird
anschließend mit einer Heizeinrichtung erhitzt, so daß
seine Temperatur auf 200°C (T5) ansteigt. Die Reini
gungszone wird mit einem Teil des reinen Gases versorgt,
dessen Temperatur 40 bis 50°C (T3) beträgt, welche
niedrig genug ist, um den Rotor zu kühlen. Andererseits
ist die Temperatur des reinen Gases im Vergleich zu dem
Fall, in dem die Umgebungsluft (im allgemeinen 10°C bis
30°C) als Reinigungsgas verwendet wird, ausreichend
hoch, um die thermischen Anforderungen an die Heizein
richtung im nachfolgenden Schritt zu reduzieren. Das
Desorptionsträgergas erhitzt die Desorptionszone des
Rotors, um das NMP auf dem Adsorptionsmittel zu desorbie
ren, wodurch ein desorbiertes Abgas mit einer höheren
NMP-Konzentration als die zu behandelnde Luft erzeugt
wird. Die Menge des desorbierten Abgases ist ein Bruch
teil (1/7) der zu behandelnden Luft, so daß der NMP-Pegel
erhöht wird (3130 ppm).
Das desorbierte Abgas, das einen erhöhten NMP-Pegel
besitzt, wird gekühlt, so daß seine Temperatur, die
zunächst 60 bis 70°C (T6) beträgt, auf 20°C (T7) abge
senkt wird. Nach dem Kühlen wird das NMP im Gas von
2700 ppm auf ungefähr 400 ppm verringert, was eine Sätti
gungskonzentration bei 20°C darstellt, und anschließend
als gekühltes mageres Gas mit der zu behandelnden Luft
gemischt; das verbleibende NMP wird als verflüssigtes
Produkt rückgewonnen. In Ausführungsbeispiel 2 wird ein
Teil des reinen Gases als Desorptionsträgergas verwendet,
so daß das zur Reinigungszone des Rotors zu liefernde Gas
10 ppm von NMP enthält, dieser NMP-Pegel ist jedoch
unzureichend, um die Reinigungs- und Adsorptionsleistung
des Rotors nachteilig zu beeinflussen. Weiterhin besitzt
das angereicherte Gas eine höhere NMP-Konzentration als
wenn die Desorption mit der Umgebungsluft ausgeführt
wird, so daß durch die Kühlung mittels des Kühlers mehr
NMP wirksam rückgewonnen werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zur
Adsorptionszone und zur Desorptionszone eine Reinigungs
zone vorgesehen sein, wobei in diesem Fall die thermische
Anforderung an die Heizeinrichtung reduziert werden kann,
weil das zu erhitzende Gas bereits durch die Reinigungs
zone geströmt ist. Das organische Lösungsmittel in der zu
behandelnden Luft wird mit einem Desorptionsträgergas
desorbiert, das sich aus einem kleinen Anteil des reinen
Gases ergibt, was nicht nur zu einer Erhöhung der Konzen
tration des Lösungsmittels im desorbierten Abgas bei
trägt, sondern auch eine effiziente Rückgewinnung des
Lösungsmittels ermöglicht, dessen Siedepunkt zwischen
ungefähr 150°C und ungefähr 300°C liegt. Schließlich
wird das gekühlte magere Gas zurückgeführt, um mit der zu
behandelnden Luft gemischt zu werden, was zu einer Redu
zierung der Emission des Lösungsmittels in die Umgebungs
luft beiträgt. Als weiterer Vorteil wird das verflüssigte
Produkt des Lösungsmittels durch Kühlen des angereicher
ten Gases erhalten, so daß es mit einer vergleichsweise
geringen Wassermenge verunreinigt ist.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Rückgewinnung von hochsiedenden
Lösungsmitteln, mit
einem Rotor (1), der eine Bienenwabenstruktur, mit einem darauf befindlichen Adsorptionsmittel, eine Drehachse, röhrenförmige Luftdurchlässe, die sich paral lel zur Drehachse durch den Rotor (1) erstrecken, sowie erste und zweite Stirnflächen aufweist, und
einer Antriebseinrichtung (M) zum Antreiben des Rotors (1),
gekennzeichnet durch
eine Trennvorrichtung (3), die radial angeordnete Plattenelemente enthält, die einander zugewandt sind und an den ersten und zweiten Stirnflächen des Rotors (1) angeordnet sind, um jede der Rotorstirnflächen in eine Adsorptionszone (5) und eine Desorptionszone (4) zu unterteilen,
eine Ventilatoreinrichtung (F₁) zum Zuführen von Luft, das ein hochsiedendes Lösungsmittel enthält, das im Bereich von ungefähr 150°C bis ungefähr 300°C siedet, an die erste Stirnfläche der Adsorptionszone (5), um einen Teil eines von der zweiten Stirnfläche des Rotors (1) ausströmenden reinen Gases an die Umgebungsluft abzugeben und um das verbleibende reine Gas an die Desorptionszone (4) zu liefern, die der Adsorptionszone (5) in Drehrichtung des Rotors (1) folgt,
eine Heizeinrichtung (H), die hinter der Ventila toreinrichtung (F₁) angeordnet ist und das restliche reine Gas erhitzt;
eine Kühlungseinrichtung (C₂) zum Trennen des mit Lösungsmittel angereicherten Gases, das von der Desorp tionszone (4) des Rotors (1) ausströmt, in ein rückzuge winnendes verflüssigtes Produkt und ein gekühltes mageres Gas; und
eine Rückführungseinrichtung (F₂) zum Mischen des gekühlten mageren Gases mit der das hochsiedende Lösungs mittel enthaltenden Luft.
einem Rotor (1), der eine Bienenwabenstruktur, mit einem darauf befindlichen Adsorptionsmittel, eine Drehachse, röhrenförmige Luftdurchlässe, die sich paral lel zur Drehachse durch den Rotor (1) erstrecken, sowie erste und zweite Stirnflächen aufweist, und
einer Antriebseinrichtung (M) zum Antreiben des Rotors (1),
gekennzeichnet durch
eine Trennvorrichtung (3), die radial angeordnete Plattenelemente enthält, die einander zugewandt sind und an den ersten und zweiten Stirnflächen des Rotors (1) angeordnet sind, um jede der Rotorstirnflächen in eine Adsorptionszone (5) und eine Desorptionszone (4) zu unterteilen,
eine Ventilatoreinrichtung (F₁) zum Zuführen von Luft, das ein hochsiedendes Lösungsmittel enthält, das im Bereich von ungefähr 150°C bis ungefähr 300°C siedet, an die erste Stirnfläche der Adsorptionszone (5), um einen Teil eines von der zweiten Stirnfläche des Rotors (1) ausströmenden reinen Gases an die Umgebungsluft abzugeben und um das verbleibende reine Gas an die Desorptionszone (4) zu liefern, die der Adsorptionszone (5) in Drehrichtung des Rotors (1) folgt,
eine Heizeinrichtung (H), die hinter der Ventila toreinrichtung (F₁) angeordnet ist und das restliche reine Gas erhitzt;
eine Kühlungseinrichtung (C₂) zum Trennen des mit Lösungsmittel angereicherten Gases, das von der Desorp tionszone (4) des Rotors (1) ausströmt, in ein rückzuge winnendes verflüssigtes Produkt und ein gekühltes mageres Gas; und
eine Rückführungseinrichtung (F₂) zum Mischen des gekühlten mageren Gases mit der das hochsiedende Lösungs mittel enthaltenden Luft.
2. Vorrichtung zur Rückgewinnung eines hochsiedenden
Lösungsmittels nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (C₂) zum Kühlen des hochsieden
den Lösungsmittels, das der Adsorptionszone (5) zugeführt
werden soll.
3. Vorrichtung zur Rückgewinnung von hochsiedenden
Lösungsmitteln, mit
einem Rotor (1), der eine Bienenwabenstruktur, mit einem darauf befindlichen Adsorptionsmittel, eine Drehachse, röhrenförmige Luftdurchlässe, die sich paral lel zur Drehachse durch den Rotor (1) erstrecken, sowie erste und zweite Stirnflächen aufweist, und
einer Antriebseinrichtung (M) zum Antreiben des Rotors (1),
gekennzeichnet durch
eine Trennvorrichtung (3), die radial angeordnete Plattenelemente enthält, die einander gegenüber auf der ersten und auf der zweiten Stirnfläche des Rotors (1) angeordnet sind, um die Rotorstirnflächen in eine Adsorp tionszone (5), eine Desorptionszone (4) und eine Reinigungszone (7) aufzuteilen, eine Ventilatoreinrichtung (F₁) zum Zuführen von Luft, die ein hochsiedendes Lösungsmittel enthält, das im Bereich von ungefähr 150°C bis ungefähr 300°C siedet, an die erste Stirnfläche der Adsorptionszone (5), zum Abgeben eines Teils des von der zweiten Stirnfläche des Rotors (1) ausströmenden reinen Gases an die Umgebungs luft und zum Zuführen des verbleibenden reinen Gases an die Reinigungszone (7), die der Adsorptionszone (5) in Drehrichtung des Rotors (1) folgt,
eine Heizeinrichtung (H), die hinter der Ventila toreinrichtung (F₁) angeordnet ist und das restliche reine Gas erhitzt;
eine Kühlungseinrichtung (C₂) zum Trennen des mit Lösungsmittel angereicherten Gases, das von der Desorp tionszone (4) des Rotors (1) ausströmt, in ein rückzuge winnendes verflüssigtes Produkt und ein gekühltes mageres Gas; und
eine Rückführungseinrichtung (F₂) zum Mischen des gekühlten mageren Gases mit der das hochsiedende Lösungs mittel enthaltenden Luft.
einem Rotor (1), der eine Bienenwabenstruktur, mit einem darauf befindlichen Adsorptionsmittel, eine Drehachse, röhrenförmige Luftdurchlässe, die sich paral lel zur Drehachse durch den Rotor (1) erstrecken, sowie erste und zweite Stirnflächen aufweist, und
einer Antriebseinrichtung (M) zum Antreiben des Rotors (1),
gekennzeichnet durch
eine Trennvorrichtung (3), die radial angeordnete Plattenelemente enthält, die einander gegenüber auf der ersten und auf der zweiten Stirnfläche des Rotors (1) angeordnet sind, um die Rotorstirnflächen in eine Adsorp tionszone (5), eine Desorptionszone (4) und eine Reinigungszone (7) aufzuteilen, eine Ventilatoreinrichtung (F₁) zum Zuführen von Luft, die ein hochsiedendes Lösungsmittel enthält, das im Bereich von ungefähr 150°C bis ungefähr 300°C siedet, an die erste Stirnfläche der Adsorptionszone (5), zum Abgeben eines Teils des von der zweiten Stirnfläche des Rotors (1) ausströmenden reinen Gases an die Umgebungs luft und zum Zuführen des verbleibenden reinen Gases an die Reinigungszone (7), die der Adsorptionszone (5) in Drehrichtung des Rotors (1) folgt,
eine Heizeinrichtung (H), die hinter der Ventila toreinrichtung (F₁) angeordnet ist und das restliche reine Gas erhitzt;
eine Kühlungseinrichtung (C₂) zum Trennen des mit Lösungsmittel angereicherten Gases, das von der Desorp tionszone (4) des Rotors (1) ausströmt, in ein rückzuge winnendes verflüssigtes Produkt und ein gekühltes mageres Gas; und
eine Rückführungseinrichtung (F₂) zum Mischen des gekühlten mageren Gases mit der das hochsiedende Lösungs mittel enthaltenden Luft.
4. Vorrichtung zur Rückgewinnung eines hochsiedenden
Lösungsmittels nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (C₂) zum Kühlen des hochsieden
den Lösungsmittels, das der Adsorptionszone (5) zugeführt
werden soll.
5. Verfahren zur Rückgewinnung eines hochsiedenden
Lösungsmittels,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Zuführen von Luft, die ein hochsiedendes Lösungs mittel enthält, das im Bereich von ungefähr 150°C bis ungefähr 300°C siedet, an eine erste Stirnfläche einer Adsorptionszone (5) eines Rotors (1),
Abgeben eines Teils eines von einer zweiten Stirnfläche des Rotors (1) ausströmenden reinen Gases an die Umgebungsluft,
Zuführen des verbleibenden reinen Gases an eine Desorptionszone (4), die der Adsorptionszone (5) in Drehrichtung des Rotors (1) folgt,
Erhitzen des verbleibenden reinen Gases,
Trennen des mit dem Lösungsmittel angereicherten Gases, das aus der Desorptionszone (4) des Rotors (1) ausströmt, in ein rückzugewinnendes verflüssigtes Produkt und ein gekühltes mageres Gas und
Mischen des gekühlten mageren Gases mit der das hochsiedende Lösungsmittel enthaltenden Luft.
Zuführen von Luft, die ein hochsiedendes Lösungs mittel enthält, das im Bereich von ungefähr 150°C bis ungefähr 300°C siedet, an eine erste Stirnfläche einer Adsorptionszone (5) eines Rotors (1),
Abgeben eines Teils eines von einer zweiten Stirnfläche des Rotors (1) ausströmenden reinen Gases an die Umgebungsluft,
Zuführen des verbleibenden reinen Gases an eine Desorptionszone (4), die der Adsorptionszone (5) in Drehrichtung des Rotors (1) folgt,
Erhitzen des verbleibenden reinen Gases,
Trennen des mit dem Lösungsmittel angereicherten Gases, das aus der Desorptionszone (4) des Rotors (1) ausströmt, in ein rückzugewinnendes verflüssigtes Produkt und ein gekühltes mageres Gas und
Mischen des gekühlten mageren Gases mit der das hochsiedende Lösungsmittel enthaltenden Luft.
6. Verfahren zur Rückgewinnung eines hochsiedenden
Lösungsmittels nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den
folgenden Schritt:
Kühlen des hochsiedenden Lösungsmittels, das der Adsorptionszone (5) zugeführt werden soll.
Kühlen des hochsiedenden Lösungsmittels, das der Adsorptionszone (5) zugeführt werden soll.
7. Verfahren zur Rückgewinnung eines hochsiedenden
Lösungsmittels,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Zuführen von Luft, das ein hochsiedendes Lösungs mittel enthält, das im Bereich von ungefähr 150°C bis ungefähr 300°C siedet, an eine erste Stirnfläche einer Adsorptionszone (5) eines Rotors (1),
Abgeben eines Teils eines aus der zweiten Stirn fläche des Rotors (1) ausströmenden reinen Gases an die Umgebungsluft,
Zuführen des verbleibenden reinen Gases an eine Reinigungszone (7) des Rotors (1), die der Adsorptions zone (5) in Drehrichtung des Rotors (1) folgt,
Erhitzen des verbleibenden reinen Gases, das von der Reinigungszone (7) geliefert wird,
Trennen des mit dem Lösungsmittel angereicherten Gases, das aus der Desorptionszone (4) des Rotors (1) ausströmt, in ein rückzugewinnendes verflüssigtes Produkt und ein gekühltes mageres Gas, und
Mischen des gekühlten mageren Gases mit der das hochsiedende Lösungsmittel enthaltenden Luft.
Zuführen von Luft, das ein hochsiedendes Lösungs mittel enthält, das im Bereich von ungefähr 150°C bis ungefähr 300°C siedet, an eine erste Stirnfläche einer Adsorptionszone (5) eines Rotors (1),
Abgeben eines Teils eines aus der zweiten Stirn fläche des Rotors (1) ausströmenden reinen Gases an die Umgebungsluft,
Zuführen des verbleibenden reinen Gases an eine Reinigungszone (7) des Rotors (1), die der Adsorptions zone (5) in Drehrichtung des Rotors (1) folgt,
Erhitzen des verbleibenden reinen Gases, das von der Reinigungszone (7) geliefert wird,
Trennen des mit dem Lösungsmittel angereicherten Gases, das aus der Desorptionszone (4) des Rotors (1) ausströmt, in ein rückzugewinnendes verflüssigtes Produkt und ein gekühltes mageres Gas, und
Mischen des gekühlten mageren Gases mit der das hochsiedende Lösungsmittel enthaltenden Luft.
8. Verfahren zur Rückgewinnung eines hochsiedenden
Lösungsmittels nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den
folgenden Schritt:
Kühlen des der Adsorptionszone (5) zuzuführenden hochsiedenden Lösungsmittels.
Kühlen des der Adsorptionszone (5) zuzuführenden hochsiedenden Lösungsmittels.
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DE3307087A1 (de) | Verfahren zur entfernung von stickoxiden aus diese enthaltenden gasgemischen mittels druckwechseladsorption |
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