DE2300761C2

DE2300761C2 - Verfahren zur Wiedergewinnung eines hochsiedenden Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels

Info

Publication number: DE2300761C2
Application number: DE2300761A
Authority: DE
Inventors: Albert Francis Northridge Calif. Bush; Milton San Marino Calif. Farber; Franklin Jerald Santa Monica Calif. Wiens
Original assignee: REPUBLIC CORP CENTURY CITY CALIF US
Current assignee: REPUBLIC CORP CENTURY CITY CALIF US
Priority date: 1972-01-06
Filing date: 1973-01-08
Publication date: 1982-08-19
Also published as: IT978034B; FR2167760B1; SE422163B; US3768232A; JPS4879772A; DE2300761A1; GB1422551A; CA998942A; FR2167760A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung eines hochsiedenden Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

In zahlreichen industriellen Verfahren werden flüchtige Lösungsmittel verwendet, die bisher einfach verdampft und in die Atmosphäre abgeblasen wurden. Dies trug nicht nur zur Verunreinigung der Atemluft am Arbeitsplatz bei, sondern belastete auch die Umwelt und brachte erhebliche Verluste des wertvollen Produkts mit sich.

In zahlreichen Anlagen entfernt man daher neuerdings das Lösungsmittel aus den Abgasen, bevor diese in die Atmosphäre abgeblasen werden. Ein derartiges Verfahren besteht darin, das Lösungsmittel zu adsorbieren, es hierauf mit Dampf zu desorbieren, das Dampfgemisch zu kondensieren und das Lösungsmittel vom Wasser abzutrennen. Aus der DE-AS 19 33 050 ist es bekannt, bei einem solchen Verfahren für die Adsorption Aktivkohle zu verwenden. Das Verfahren ist jedoch bei hochsiedenden Lösungsmitteln oder ölen mit hohen Siedepunkten nahe oder oberhalb der Dampftemperatur nicht anwendbar. Außerdem muß das Lösungsmittel vom kondensierten Dampf abgetrennt werden.

Weiter ist es aus der GB-PS 2 18 974 bekannt, Kohlenwasserstoffdämpfe selektiv zu adsorbieren und teilweise wiederzugewinnen, indem man ein Gemisch aus hochsiedenden und niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen dampfförmig zuerst über schwachaktive Kohle leitet zur Adsorption der hochsiedenden Anteile und die verbleibenden niedrigsiedenden Anteile danach auf Aktivkohle adsorbiert und mittels Dampf und/oder verringertem Druck sowie indirekter Erhitzung der Aktivkohle desorbiert und kondensiert. Die schwachaktive Kohle, welche die hochsiedenden Kohlenwasserstoffe enthält, wird durch Erhitzen teilweise regeneriert. Eine vollständige Wiedergewinnung der hochsiedenden Anteile wird hierdurch offensichtlich nicht ermöglicht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur ,Wiedergewinnung von hochsiedenden Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln zu schaffen, das keine Wasserdampfdestillation mit anschließender T^rennung des Lösungsmittels vom Wasser erfordert
Gegenstand der Erfindung ist daher das in dem Anspruch 1 definierte Verfahren zur Wiedergewinnung eines hochsiedenden Kohlenwasserstofflösur.gsmittels aus einem das Lösungsmittel als Dampf enthaltenden, nicht kondensierenden Trägergas. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise durchgeführt mit einer Vorrichtung, die aus mehreren, unabhängigen Adsorptionsmittelbetten und einem Vakuumdestillations-, Kondensations- sowie Sammelsystem besteht Ein Rohrverteiler sorgt dafür, daß die Betten nacheinander mit einem Abdampf rohr verbunden werden, so daß ein kontinuierlicher Betrieb des Wiedergewinnungssystems gewährleistet ist Hierbei wird ein Bett oder mehrere in Reihe oder parelleigeschaltete Betten in Adsorption betrieben, während die übrigen Bette im Kreislauf desorbiert und regeneriert werden.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen näher erläutert F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ausführung der Erfindung. In

F i g. 2 ist die Temperaturabhängigkeit der Ausbeute bei der Wiedergewinnung von Ch- i6-Kohlenwasserstoffen aus einem Aktivkohlebett bei 1 Torr graphisch dargestellt

Zu Fig. 1:

Die Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Lösungs-3" mitteln besteht allgemein aus einem Dampfversorgungsbereich 10, einem Dampfadsorptionsbereich 12 und einem Dampfdesorptions- bzw. Wiedergewinnungsbereich 14. In der Verarbeitungsanlage 16 kann z. B. eine Folie 22 mit einer Lösung am Punkt 20 behandelt werden. Je nach der Flüchtigkeit und dem Siedepunkt erfolgt das endgültige Abtreiben des Lösungsmittels aus der Anlage in einem Trockenbereich 24. Der mit Lösungsmitteldämpfen beladene Luftstrom verläßt die Verarbeitungsanlage 16 durch den Abzug 18. Um die Kondensation des Lösungsmittels während der Zufuhr zum Adsorptionsbereich 12 zu verhindern, kann man die Leitung 26 isolieren. Teüchenförmige Bestandteile können mit Hilfe eines Filters 30 entfernt werden, der ein geeignetes Filtermaterial 31, z. B. Metall oder Glasfasern, enthält. Der von den Öffnungen 32 ausgehende kräftige Luftdurchsatz treibt die Lösungsmitteldämpfe durch den Adsorber 12 und strömt zum Saugzuggebläse 49. Da das Gebläse 49 unterhalb des Adsorbers 12 angeordnet ist, ist die Abluft frei von Lösungsmitteldämpfen und es kann sich kein Lösungsmittel im Gebläse niederschlagen.

Der Adsorberbereich besteht aus einem Tank 36 mit

einem Einlaß 38, einem Destillationsdampfauslaß 39 und einer Luftabführung 40. Die Zuführung 26, die Leitung 42 und der Auslaß 40 weisen die Schleusenventile 44,46 bzw. 48 auf. Die Ventile können durch Servovorrichtungen 50,52 und 54 von einem zentralen, nicht gezeigten Kontrollpult aus bedient werden. Mit Hilfe eines Meßgerätes 51, das mit einer Sonde 53 in der Ableitung 40 verbunden ist, kann die Qualität der Abluft kontinuierlich überwacht werden. Die Zuführung 38 ist mit dem Raum 56 verbunden, der sich zwischen dem oberen Ende 58 des Tanks und der perforierten Platte 60 erstreckt. Zwischen dem unteren Ende 62 des Tanks und einer zweiten perforierten Platte 64 befindet sich ein zweiter ausgefüllter Raum 66.

Zwischen den Platten 60 und 64 befindet sich die Adsorptionsmittelkammer 68. Die perforierten Platten

60 und 64 ermöglichen die Strömung von Gas und Lösungsmitteldampf, halten jedoch das Adsorptionsmittel 70 zurück. Das Adsorptionsmittel liegt als kompaktes, poröses Bett vor; es besteht aus Aktivkohlegranulat Das Adsorptionsmittel adsorbiert vorzugsweise selektiv die Lösungsmitteldämpfe und nicht die anderen, im Luftstrom enthaltenen Gase. Das feste Adsorptionsmittelbett verhindert die Kanalbildung während seiner Verwendung.

Das poröse Adsorptionsmittelbett enthält mehrere Heizelemente, z. B. elektrische Widerstandsheizstäbe 72 mit Rippen 74. Die Stäbe werden über die Zuleitungen 76 und 78 beheizt, die über Vakuumschmelzstellen durch die Wand des Tanks 36 führen.

Der Wiedergewinnungsbereich 14 besteht aus einer Vakuumpumpe 82, einem Kondensator 80 und einem Lösungsmittelsammeitank 84. Über eine Rückführleitung 85, in der ein Ventil 86 und eine Servovorrichtung 37 angeordnet sind, wird die Abluft der Vakuumpumpe 82 zum Adsorber 12 zurückgeführt Der Kondensor 80 weist eine Kühlschlange 88 auf, in der ein Kühimittel, wie Wasser, zirkuliert Das kondensierte Lösungsmittel sammelt sich im Tank 84 und kann über die Ableitung 90 und das Ventil 92 abgezogen werden. Die Anordnung der Vakuumpumpe 82 unterhalb des Kondensors verhindert das Niederschlagen von Lösungsmitteldämpfen.

Bei Betrieb der Anlage 16 werden über die Servovorrichtungen 50 und 52 die Ventile 44 und 48 geöffnet und über die Servovorrichtungen 54 und 87 die Ventile 46 und 86 geschlossen. Man setzt das Gebläse 49 in Betrieb, um einen Luftstrom durch die Systeme 32,26, 38, 70 und 40 zu leiten. Die mit Lösungsmittel beladene Luft verläßt den Trockner oder Ofen über den Abzug 18, strömt durch das Filter 30 und lädt beim Durchdringen des Adsorptionsmittelbettes 70 das Lösungsmittel im Tank 36 ab. Die Abluft des Gebläses 49 enthält keine Verunreinigungen. Ist das Bett 70 beladen, so werden die Ventile 44 und 48 geschlossen und die Ventile 46 und 86 geöffnet. Das Gebläse 49 wird abgeschaltet und die Vakuumpumpe 82 eingeschaltet. Außerdem werden die Heizstäbe 72 mit Energie versorgt und das Kühlmittel in der Kühlschlange 88 in Umlauf gebracht.

Die Heizstäbe 72 erhitzen das Adsorptionsmittelgranuiat 70 auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes des adsorbierten Lösungsmittels, bei dem von der Vakuumpumpe 82 erzeugten Unterdruck. Die Lösungsmitteldämpfe strömen in den Kondensor 80, werden dort verflüssigt und im Tank 84 gesammelt. Nach der Vakuumdestillation des Lösungsmittels aus dem Adsorptionsmittel 70 ist der Desorptions- und Wiedergewinnungsschritt beendet und das Adsorptionsmittel liegt in reaktivierter Form vor. Das aufgefangene Lösungsmittel steht zur Wiederverwendung zur Verfügung.

Das Lösungsmittelwiedergewinnungsverfahren der Erfindung eignet sich für alle Anlagen, bei denen organische Lösungsmitteldämpfe entwickelt werden. Die Erfindung fängt die wertvollen Lösungsmittel ab und stellt sie zur Wiederverwendung bereit, wobei gleichzeitig saubere Abluft abgeblasen wird. Die Erfindung eignet sich z. B. zum Einsatz in chemischen Reinigungen, in der Farben-, Gieß-, Kunststoff-, Textil- und Druckindustrie. Typische Lösungsmittel sind hochsiedende Halogenkohlenwasserstoffe, Alkohole, Ketone, Äther, aromatische Kohlenwasserstoffe, sowie aliphatische Kohlenwasserstoffe. Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Wiedergewinnung von hochsiedenden Kohlenwasserstoffen, z. B. Cio-is-Kohlenwasserstoffen mit Siedepunkten von etwa 175 bis 315° C bei 1 atm. Ch- i_b-Alkanöle mit einem Siedepunkt von 243°C

ίο bei 1 atm besitzen z. B. bei 1 Torr einen Siedepunkt von nur 90° C.

In der Vorrichtung wird der Siedepunkt des Lösungsmittels während der Vakuumdestillation wesentlich erniedrigt. Die niedere Siedetemperatur erlaubt die Anwendung bei thermisch unbeständigen Verbindungen, die bei höheren Temperaturen durch Pyrolyse oder Umlagerungen verändert werden. Auch hochsiedende Lösungsmittel, die bei Niederdruck-Dampftemperaturen nicht destillieren, lassen sich auf diese Weise wiedergewinnen.

Die Adsorptionsmitielmenge und die strömende Luftmenge werden so eingestellt daß der größte Teil der freigesetzten Lösungsmitteldämpfe mit angemessener Strömungsgeschwindigkeit abgeführt wird. Je größer hierbei das Volumen und die wirksame Oberfläche des Adsorptionsmittels ist, desto länger kann der Adsorber bis zum Durchbruch betrieben werden. Das Adsorptionsmittelvolumen wird daher im kontinuierlichen Betrieb so gewählt daß man eine ausreichende Zeitspanne länger adsorbieren kann, als die Desorption der parallelgeschalteten Adsorberzeit erfordert.

Bekannte Lösungsmittel-Adsorptionssysteme fanden keine Anwendung zur Adsorption höher siedender Kohlenwasserstoffe. Vermutlich beruht dies darauf, daß sich das Adsorptionsmedium nicht regenerieren ließ. In einem Versuch mit dem Erfindungsgegenstand wurde die Wirksamkeit eines Aktivkohle-Adsorptionsmittelbetts beim Entfernen dieser Öle aus einem Luftstrom geprüft und dabei ein Wirkungsgrad von 91,5% ermittelt.

Der Aktivkohle-Adsorber ermöglicht somit eine wirksame Abtrennung der Cn-ib-AIkanöldämpfe aus einem Luftstrom. Die übliche Sättigungsbeladung eines Aktivkohlebettes mit Lösungsmitteln beträgt 25—50Gew.-°/o des Lösungsmittels pro 100Gew.-% Kohle.

In einem weiteren Versuch wurde die Desorptionsfähigkeit eines mit Ck-κ,-Alkanölen beladenen Aktivkohlebettes bei der Vakuumdestillation bestimmt. Eine mit 28% Öl beladene Probe wurde 3 Stunden bei verschiedenen Temperaturen unter einem Druck von 1 Torr der Vakuumdestillation unterworfen. Die Ergebnisse sind in Fig.2 zusammengestellt. Bei 315°C bzw. einem dT-Wert von etwa 250°C oberhalb des Siedepunkts bei 1 Torr beträgt die Ausbeute 100%. Optimaler Betrieb des Systems ist jedoch auch bei Ausbeuten unterhalb 100% und kleineren ΔΤ-Werten möglich. Die Wiedergewinnung erfolgt im Vergleich zur Dampfdestillation bei weit niedrigeren Temperaturen und nicht in sauerstoffhaltiger Atmosphäre, sondern unter inerten Vakuumbedingungen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wiedergewinnung eines hochsiedenden Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels aus einem das Lösungsmittel als Dampf enthaltenden, nicht kondensierenden Trägergas, mit Hilfe eines Adsorptionsmittelbettes, das als Adsorbens Aktivkohle enthält, durch das das den Dampf enthaltende Trägergas zur Adsorption des Dampfes geschickt wird und von dem der an der Aktivkohle adsorbierte Dampf unter Erhitzung desorbiert und der desorbierte Dampf durch Kondensation wiedergewonnen wird, dardurch gekennzeichnet, daß die Desorption des an der Aktivkohle adsorbierten Dampfes unter einem Vakuum von weniger als 5 Torr und bei einer Temperatur, die bei dem gegebenen Vakuum um mehr als 38° C über der Siedetemperatur des Lösungsmittels im Vakuum liegt, ohne zusätzlichen Wasserdampf und sonstige Spülmittel erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas Luft und als Lösungsmittel ein Alkan mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen verwendet werden.