DE202006002505U1 - Apparatus for purifying waste air streams containing volatile organic compounds comprises a rotary adsorber, a catalytic combustion unit and a heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kompaktanlage zur Reinigung VOC-belasteter Abluftströme (VOC: Volatile Organic Compounds – leichtflüchtige organische Verbindungen), deren Anwendung sich sowohl für geringe als auch hohe Emissionskonzentrationen anbietet.The The invention relates to a compact system for cleaning VOC-contaminated exhaust air flows (VOC: Volatile Organic Compounds), their application for both offers low as well as high emission concentrations.
VOC-Verbindungen kommen häufig in Form von Lösungsmitteln in Farben und Lacken, in Reinigungsmitteln, in Körperpflegeprodukten, aber auch als Treibmittel in Spraydosen zur Anwendung. Zudem treten sie in Druckerei- und Beschichtungsbetrieben sowie bei der Herstellung von Fasern, Filmen und Kunstleder auf; aber auch Anlagen zur Reinigung oder zum Löten elektronischer Bauteile emittieren VOC's. Gelangen VOC's in die Luft, so haben sie teilweise eine direkt schädigende Wirkung auf Mensch und Umwelt (beispielsweise das krebserregende Benzol); vor allem aber wirken sie als so genannte Vorläufersubstanzen bei der Bildung von bodennahem Ozon.VOC compounds come often in the form of solvents in paints and varnishes, in detergents, in personal care products, but also as Blowing agent in spray cans for use. In addition, they enter into printing and coating companies and in the production of fibers, Films and imitation leather on; but also plants for cleaning or for soldering electronic components emit VOC's. If VOCs get into the air, then they have partial a directly damaging Effect on humans and the environment (for example, the carcinogenic Benzene); above all, they act as so-called precursors in the formation of ground-level ozone.
Zurzeit findet eine Verschärfung der gesetzlichen Vorschriften für solche Emissionen statt. Die Industrie versucht durch Umstellung auf wasserlösliche Produkte (z. B. Farben), durch Umstellen auf Produkte mit wesentlich geringerem VOC-Gehalt sowie durch Installation effizienterer Abluftreinigungsanlagen diesen Forderungen zu entsprechen.For now finds a tightening the legal regulations for such emissions take place. The industry tries by conversion on water-soluble products (eg colors), by switching to products with much less VOC content and by installing more efficient exhaust air purification systems to meet these demands.
Gemeinsames Merkmal der genannten Abluftströme ist eine zumeist geringe Konzentration von Schadstoffen, die zudem in einem größeren zeitlichen Bereich starken mengenmäßigen Schwankungen unterworfen sind. Große Luftströme mit geringen Schadstoffkonzentrationen sind nur mit größerem Aufwand zu reinigen. Für den Umweltschutz ist es erforderlich, in Zukunft auch derartige Emissionsströme abzureinigen. Effizient realisierbare technische Möglichkeiten, die diesen Besonderheiten entsprechen, sind derzeit nicht vorhanden.common Feature of said exhaust air streams is a mostly low concentration of pollutants that also in a larger temporal Range of large volume fluctuations are subject. Size airflows with low pollutant concentrations are only with greater effort to clean. For environmental protection it is necessary in the future, such emission currents clean off. Efficiently feasible technical possibilities, which correspond to these peculiarities are currently not available.
Bei einigen Produktionsprozessen treten andererseits zeitweise auch hohe Konzentrationen auf, z. B. wenn, turnusgemäße Reinigungsprozesse mit Lösemitteln durchgeführt werden müssen oder nach dem Stillstand der Produktion die Betriebsparameter der produzierenden Anlagen noch nicht erreicht sind. Für diese hohen VOC-Konzentrationen sind die derzeit eingesetzten Abluftreinigungsanlagen normalerweise nicht ausgelegt.at on the other hand, some production processes also occur at times high concentrations, for. B. if, regular cleaning processes with solvents carried out Need to become or after the stoppage of production the operating parameters of producing plants have not yet been reached. For this high VOC concentrations are currently used exhaust air purification systems normally not designed.
Es ist bekannt, dass niedrige Konzentrationen bevorzugt durch biologische Abluftreinigungen mit Bio-Wäschern adsorbiert werden. Biowäscher erfordern jedoch ein nahezu konstantes Konzentrationsniveau ohne Unterbrechung des Produktionsprozesses. Die Langzeit-Wirksamkeit ist schwer einzuschätzen und Umstellungen auf andere Lösemittelsysteme sind kurzfristig nicht realisierbar.It It is known that low concentrations are preferred by biological Exhaust air purification with organic scrubbers adsorbed. bioscrubber however, require a nearly constant concentration level without Interruption of the production process. The long-term effectiveness is difficult to estimate and conversions to other solvent systems are not feasible in the short term.
Sonstige Verfahren wie z. B. Kondensation, Abluftwäsche, TNV (Thermische Nachverbrennung) und RNV (Regenerative Nachverbrennung) sind dagegen erst bei höheren Konzentrationen mit vertretbarem Aufwand zu betreiben. Darüber hinaus werden bei den Technologien der Nachverbrennung (RNV, TNV) fossile Brennstoffe zusätzlich verbrannt.other Procedures such. As condensation, exhaust air, TNV (thermal afterburning) and RNV (regenerative afterburning), however, are only at higher concentrations operate with reasonable effort. In addition, in the technologies the post-combustion (RNV, TNV) additionally burned fossil fuels.
Die noch vielfach eingesetzte Abreinigungstechnik zur Reinigung von lösemittelbelasteten Abluftströmen mit zyklisch betriebenen Aktivkohlefiltern entspricht nicht mehr dem neusten Stand der Technik. Kohlenstoffhaltige Adsorbentien neigen zu Glimmbränden, wenn keine Inertisierung, z. B. mit Stickstoff, durchgeführt wird, was beim Nachrüsten von Altanlagen problematisch ist.The still widely used cleaning technology for the purification of solvent-loaded exhaust air with cyclically operated activated carbon filters does not correspond anymore the latest technology. Carbonaceous adsorbents tend to smoldering fires, if no inertization, z. With nitrogen, is carried out, what when retrofitting Old systems is problematic.
In
Nach einer Lösung gemäß WO 9936158 wird der Desorptionsluftstrom reduziert und damit der Aufwand für die Nachbehandlung, z. B. in einer KNV (katalytische Nachverbrennung), verringert. Der eingesetzte Rotor besteht aus einem inneren Zylinder und einem äußeren Ring, so dass das Desorptionssegment auch zweigeteilt ist in ein inneres kleines Segment und ein größeres Segment des äußeren Ringes. In der ersten Phase wird die Desorptionsluft durch das größere Segment geführt.To a solution according to WO 9936158 the desorption air flow is reduced and thus the expense for the aftertreatment, z. B. in a KNV (catalytic afterburning) reduced. Of the used rotor consists of an inner cylinder and an outer ring, so that the desorption segment is also divided into two parts small segment and a larger segment of the outer ring. In the first phase, the desorption air is through the larger segment guided.
Der desorbierte Luftstrom wird dann im inneren Zylinder wieder sorbiert und in der zweiten Phase mit einem kleinen Desorptionsluftstrom durch das innere, kleine Segment wieder desorbiert. Der Faktor der Aufkonzentrierung soll bis zum 400-fachen betragen. Durch das Fehlen einer Kühlzone können aber keine hohen Desorptionstemperaturen benutzt werden, um Lösemittel mit hohem Siedepunkt desorbieren zu können.Of the Desorbed air flow is then sorbed in the inner cylinder again and in the second phase with a small desorption air stream Desorbed by the inner, small segment again. The factor of Concentration should be up to 400 times. By the absence a cooling zone can but no high desorption temperatures are used to solvent Desorb with high boiling point.
Nach
Nachteil aller bekannten Lösungen ist, dass große Luftströme mit geringen Schadstoffkonzentrationen nur mit größerem Aufwand zu reinigen sind.disadvantage all known solutions is that big airflows with low pollutant concentrations only with greater effort to be cleaned.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil des Standes der Technik zu beseitigen; insbesondere soll es ermöglicht werden, einen großen Konzentrationsbereich von Lösemittelemissionen mit vergleichsweise geringem anlagentechnischen Aufwand abzureinigen.task The invention is to overcome this disadvantage of the prior art remove; In particular, it should be possible to have a large concentration range of solvent emissions to be cleaned up with comparatively little plant-technical expenditure.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale, der Kombination eines Moduls zur Anreicherung von Schadstoffen mit einer katalytischen Nachverbrennungsanlage, gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Ansprüchen 2 bis 4 entnommen werden.These The object is achieved by the features listed in claim 1, the combination a module for the enrichment of pollutants with a catalytic Afterburning plant, solved. Advantageous embodiments of the invention the claims 2 to 4 are taken.
Nach Maßgabe der Erfindung liegt eine den praktischen VOC's-Abreinigungsanforderungen ohne weiteres anpassungsfähige Kompaktanlage vor, deren wesentliche Bauteile ein Rotoradsorber zur Aufkonzentrierung der VOC's und eine KNV-Anlage (katalytische Nachverbrennung) zur Oxidation sind. Damit kann die Eliminierung der aufkonzentrierten VOC's erfolgen. Bei einer optimierten Desorptionskonzentration arbeitet die Anlage autotherm, d. h., der Katalysator muss nicht mehr zusätzlich beheizt werden. Durch die Änderung des Anreicherungsfaktors und den Einsatz von Wärmetauschern kann erfindungsgemäß eine energieoptimale Fahrweise auch bei niedrigen Eingangskonzentrationen erreicht werden. Die Anlage läuft nach einer Anpassung an die örtlichen Abluftbedingungen automatisch.To proviso The invention readily addresses the practical VOC cleaning requirements adaptable Compact system before, the essential components of a rotor adsorber for Concentration of VOCs and a KNV (catalytic afterburning) system for oxidation. This can be done eliminating the concentrated VOC's. At a Optimized desorption concentration, the system works autothermally, d. h., the catalyst does not have to be heated additionally. By the change the enrichment factor and the use of heat exchangers can according to the invention an energy-optimal Driving can be achieved even at low input concentrations. The system is running after adaptation to the local Exhaust air conditions automatically.
Die kompakte VOC-Abluftreinigungsanlage kann flexibel und individuell bei der Nachrüstung von Altanlagen (z. B. Lackierereien, Druckereien, Beschichtungsanlagen, Faserherstellung, Kunstlederverarbeitung, Lötprozesse), aber auch bei der Bodensanierung (z. B. bei Tankstellen, Chemiebetriebe, Kasernen, Flugplätze), bei der Deponienachsorge, bei Ab- und Umfüllprozessen und in der Elektronikindustrie eingesetzt werden.The compact VOC exhaust air purification system can be flexible and individual when retrofitting of old plants (eg paint shops, printers, coating plants, Fiber production, artificial leather processing, soldering processes), but also in the Soil remediation (eg at petrol stations, chemical plants, barracks, Airfields) in landfill aftercare, bottling and refilling processes and in the electronics industry be used.
Vorteilhafterweise kann die entwickelte Kompaktanlage bei der Abreinigung von VOC's auch in den Fällen eingesetzt werden, wo eigentlich bei erster Betrachtung Aktivkohleanlagen aufgrund gesunkener Preise für die Aktivkohle wieder ökonomisch konkurrenzfähig erscheinen. Hier ist aber infolge dessen, dass solche Anlagen keine ausreichende Abscheideleistung aufweisen, die erfindungsgemäße Anlage eine herausragende Alternative. Dies ist z. B. bei Vinylchlorid, Dichlormethan und cis-1,2 Dichlorethen sowie bei der gleichzeitigen Adsorption von schwerflüchtigen VOC's und bei hohen Feuchten der Fall. Darüber hinaus ist zu bedenken, dass durch die Entsorgung von beladener Aktivkohle eine zusätzliche CO2-Belastung der Umwelt entsteht.Advantageously, the developed compact system can be used in the cleaning of VOCs even in the cases where initially considered activated carbon plants due to lower prices for the activated carbon again economically competitive. Here, however, as a result of the fact that such systems do not have sufficient separation efficiency, the plant according to the invention is an outstanding alternative. This is z. As in vinyl chloride, dichloromethane and cis-1,2-dichloroethene as well as in the simultaneous adsorption of low volatility VOCs and at high humidity of the case. It should also be borne in mind that disposal of loaded activated carbon creates an additional CO 2 burden on the environment.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass sowohl geringe als auch hohe Konzentrationen gleichermaßen effektiv in unschädliche Produkte umgewandelt werden. Besonders vorteilhaft ist, dass hierbei keine zusätzlichen Energieressourcen eingesetzt werden müssen. Durch den Einsatz von Wärmetauschern und durch die geregelte Erhöhung der Konzentration ist zudem eine besonders ökologische Fahrweise der Anlage möglich.The Advantages achieved by the invention are that both Both low and high concentrations are equally effective in harmless products being transformed. It is particularly advantageous that in this case no additional energy resources must be used. Through the use of heat exchangers and by the regulated increase The concentration is also a particularly ecological way of driving the system possible.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert; hierzu wird in der beiliegenden Figur die erfindungsgemäße VOC-Abluftreinigungsanlage schematisch dargestellt.The Invention is based on an embodiment explained in more detail; For this In the attached figure, the VOC exhaust air purification system according to the invention shown schematically.
Es
ist ersichtlich, dass der Prozessluftstrom (
Bei
400 °C verbrennen
die VOC's nahezu vollständig zu
CO2 und Wasser. Die Verbrennungswärme sorgt
bei einer Konzentration von 3 g/m3 VOC dafür, dass
der Katalysator nicht mehr geheizt werden muss. Die KNV arbeitet
autotherm. Die Wärmeenergie
der heißen
Abluft von ca. 150 °C
wird in dem folgenden Wärmetauscher
(
Bei
niedrigeren Eintrittskonzentrationen kann der Anreicherungsgrad
erhöht
werden, so dass auch ein autothermer Betrieb der KNV (
Beispielhaft können für einen Prozessluftstrom von 2000 Nm3/h für Eintrittskonzentrationen bis 500 mg/m3 VOC eine Austrittskonzentration am Rotor von <50 mg Gesamt-C/m3 erreicht werden. Der Abscheidegrad ist dabei >90 %; die Anreicherung beträgt das 6-10-fache. Die Desorptionstemperaturen betragen bis zu 180 °C. Der erreichbare Reinigungsgrad der KNV ist >98 %; die Austrittskonzentration in der KNV ist <50 mg Gesamt-C/m3. Die notwendige Anschlussleistung der erfindungsgemäßen Anlage würde bei diesem Beispiel 30 KW betragen, wobei der Energieverbrauch bei autothermen Betrieb max. 4 W/m3 erreichen würde. Die Abmessungen einer solchen Anlage könnten einem 10-Fuß-Container angepasst sein.By way of example, for a process air flow of 2000 Nm 3 / h for inlet concentrations up to 500 mg / m 3 VOC, an outlet concentration on the rotor of <50 mg total C / m 3 can be achieved. The degree of separation is>90%; the enrichment is 6-10 times. The desorption temperatures are up to 180 ° C. The attainable degree of purification of the KNV is>98%; the exit concentration in the KNV is <50 mg total C / m 3 . The necessary connection capacity of the system according to the invention would be 30 KW in this example, the energy consumption during autothermal operation being max. 4 W / m 3 would reach. The dimensions of such a system could be adapted to a 10 foot container.
Dem aufgezeigten Ausführungsbeispiel könnten auch weitere Module, wie z. B. eine Feinreinigung mit Aktivkohle, zugeordnet werden. Im Falle der Abreinigung chlorierter oder fluorierter VOC's ist es zweckmäßig, zur Eliminierung des Chlorwasserstoffs bzw. Fluorwasserstoffs, der sich bei der katalytischen Nachverbrennung bildet, ein Nasswäscher-Modul nachzuschalten, der von einer entsprechenden Gasmesstechnik gesteuert wird.the pointed example could also other modules, such. B. a fine cleaning with activated carbon assigned become. In the case of the purification of chlorinated or fluorinated VOCs, it is expedient to Elimination of hydrogen chloride or hydrogen fluoride, which is in the catalytic afterburning forms a wet scrubber module downstream, controlled by an appropriate gas detection technology becomes.
- 11
- ProzessluftstromProcess air flow
- 22
- ProzessluftventilatorProcess air fan
- 33
- RotoradsorberRotoradsorber
- 44
- Adsorptionssektoradsorption sector
- 55
- Regenerationssektorregeneration sector
- 66
- Kühlsektorcooling sector
- 77
- Desorptionsluft/RegenerierluftstromDesorption / Regenerierluftstrom
- 88th
- katalytische Nachverbrennungsanlage (KNV)catalytic Post-combustion plant (KNV)
- 99
- Wärmetauscherheat exchangers
- 1010
- Heizerstoker
- 1111
- Gassensorgas sensor
- 1212
- Reglerregulator
- 1313
- Bypass-VentilBypass valve
- 1414
- Ventil im RegenerierluftstromValve in Regenerierluftstrom
- 1515
- Ventil in der ProzessluftValve in the process air
- 1616
- KühlluftlüfterCool air fan
Claims (4)
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Publications (1)
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DE202006002505U1 true DE202006002505U1 (en) | 2006-05-04 |
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ID=36442230
Family Applications (1)
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DE202006002505U Expired - Lifetime DE202006002505U1 (en) | 2006-02-17 | 2006-02-17 | Apparatus for purifying waste air streams containing volatile organic compounds comprises a rotary adsorber, a catalytic combustion unit and a heat exchanger |
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