DE2461384A1 - Verfahren zur erzielung einer konstanten loesungsmittelkonzentration in der abluft bzw. den abgasstroemen von anlagen - Google Patents

Verfahren zur erzielung einer konstanten loesungsmittelkonzentration in der abluft bzw. den abgasstroemen von anlagen

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DE2461384A1
DE2461384A1 DE19742461384 DE2461384A DE2461384A1 DE 2461384 A1 DE2461384 A1 DE 2461384A1 DE 19742461384 DE19742461384 DE 19742461384 DE 2461384 A DE2461384 A DE 2461384A DE 2461384 A1 DE2461384 A1 DE 2461384A1
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Friedrich H Dipl Ing Ackermann
Wieland Dipl Ing Flothmann
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Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
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Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/30Controlling by gas-analysis apparatus

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Description

  • Verfahren zur Erzielung einer konstanten Lösungsmittelkonzentration in der Abluft bzw. den Abgasströmen von Anlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung einer konstanten Lösungsmittelkonzentration in der Abluft bzw. den Abgasströmen von Anlagen, wobei durch Regelung der Absaugung die Lösungsmittelkonzentration beeinflußt und die Abluft bzw. das Abgas zur Reinigung durch eine Reaktionskammer geführt wird. Bei solchen Anlagen, insbesondere Trocknern, bei denen die Lösungsmittelkonzentration im Trockner nicht geregelt ist, entstehen bei einer gewissen Konzentrationsüberschreitung Kondensationsprobleme, vor allem kann die Lackaushärtung gestört werden.
  • Besteht die Möglichkeit, mit hohen Lösungsmittelkonzentrationen, die nahe bei der unteren Explosionsgrenze liegen, zu arbeiten, so ist eine Konzentrationsüberwachung erforderlich, damit die untere Explosionsgrenze nicht überschritten wird. Bei niedrigen Durchsätzen von lackierten Gegenständen sinkt die Lösungsmittelkonzentration stark ab, wobei bei gleichbleibender Abluftmenge viel Energie unnötig verlorengeht. Aus diesen Gründen werden Lösungsmittelkonzentrationsüberwachungsgeräte, beispielsweise Flammenionisationsdedektoren oder Ex-Meter eingesetzt.
  • Diese Geräte sind sehr teuer, erfordern eine dauernde Überwachung und Wartung und es sind auch Hilfsstoffe wie Heizgas, synthetische Luft zur Eichung usw. nötig.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, durch das mit geringem Aufwand an Meßgeräten und Wartung ohne besondere Hilfsstoffe eine sichere Regelung der Lösungsmittelkonzentration in der Abluft oder den Abgasen erfolgt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor daß nach einem Anfahrprogramm nach welchem die Reaktionskammer betriebsbereit ist, zur Erzielung einer konstanten Lösungsmittelkonzentration (m = V.
  • konstant) in der Abluft oder den Abgasen die Temperaturerhöhung dieser Abluft bzw. der Abgase in der Reaktionskammer dient. Durch diese Maßnahme sind keine in Beschaffung, Wartung und Betrieb teuren Geräte zur direkten Ermittlung der Lösungsmittelkonzentration erforderlich, sondern es genügt der Einsatz von billigen Geräten zur Messung von Temperatur und Durchsatz, die störungssicher arbeiten und praktisch keiner Wartung bedürfen. In vorteilhafter Weise wird#nindestens eine der beeinflußbaren Größen, die Abluftmenge pro Zeiteinheit (V ) und/oder- die der Reaktionskammer zugeführte Wärmemenge pro Zeiteinheit (ph) in Abhängigkeit von der Temperaturerhöhung der Abluft in der Reaktionskammer entsprechend der Gleichung geregelt, wobei die einzelnen Größen folgendes bedeuten: At Temperaturerhöhung der Abluft in der Reaktionskammer tl Eintrittstemperatur der Abluft in der Reaktionskammer t2 Austrittstemperatur der Abluft aus der Reaktionskammer c spezifische Wärme der Luft bei konstantem Luftp druck unterer Heizwert des verdampften Lösungsu mittels m Lösungsmittelkonzentration in der Reaktionskammer und in der Ab luft die der Reaktionskammer zugeführte Wärmemenge pro Zeiteinheit (Zusatzenergie) V aus dem Trockner abgesaugte Abluftmenge pro Zeiteinheit.
  • Zusätzlich kann die minimale Abluftmenge, welche sich aus der unteren Explosionsgrenze ergibt, als unterer Grenzwert fest gegeben sein. Bei einem Verfahren, bei dem der Reaktionskammer eine zeitlich konstante Wärmemenge (Q; = konstant) zur Reinigung der Abluft (V = Abluftvolumen pro Zeiteinheit) zugeführt wird, kann in vorteilhafter Weise zur Erzielung der konstanten Lösungsmittelkonzentration (m. = konstant) v.
  • die aus dem Trockner abgesaugte L#uftmenge pro Zeiteinheit entsprechend der Gleichung # t = t2 - t1 = A + ## geregelt werden, wobei A = 7 = konstant und B = ffi = konstant sind cp Eine Vereinfachung der Regelung kann noch dadurch erzielt werden, daß diese Gleichung im Arbeitspunkt linearisiert wird und dann die Form annimmt #t = t2 - t1 = a - c . V , wobei a = konstant und c = konstant ist und die Werte von a und c durch den Arbeitspunkt bestimmte Konstanten zur Linearisierung der Gleichung sind.
  • Eine andere Möglichkeit der Regelung zur Erzielung einer konstanten Lösungsmittelkonzentration besteht darin, daß die der Reaktionskammer zugeführte Wärmemenge pro Zeiteinheit und die aus dem Trockner abgesaugte Abluftmenge pro Zeiteinheit der Art im Verhältnis zueinander geregelt und gesteuert werden, daß der Quotient QH = konstant ist. Damit bleibt auch die Temperaturerhöhung in der Reaktionskammer durch die zugeführte Zusatzenergie konstant.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die durch das Heizmedium erbrachte Temperaturerhöhung, welche z.B. über das Abluftvolumen und die zugeführte Eneryiemenge bestimmt werden kann, von der Temperaturdifferenz a t zu subtrahieren und die Differenz zur Voluinenregelung zu verwenden.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Es zeigt: Fig. 1 die schematische Darstellung anhand eines Trockners mit den Regelkreisen und Fig. 2 die grafische Darstellung der Abahängigkeit der Erwärmung der Abluft in der Reaktionskammer bei konstanter Zusatzenergiezuführung in Abhängigkeit von V r dem abgesaugten Abluftvolumen pro Zeiteinheit.
  • Die Erfindung soll am Beispiel eines Trockners beschrieben werden. Durch einen Trockner 1 werden kontinuierlich lackierte Gegenstände 2 hindurchgeführt. Im Trockner 1 selbst ist eine nicht näher dargestellte Luftumwälzung vorgesehen, durch die im beheizten Innenraum 3 eine möglichst gleichmäßige Lösungsmittelkonzentration des verdampfenden Lösungsmittels angestrebt wird. Zur Begrenzung der Lösungsmittelkonzentration wird ein Teil der umgewälzten Luft durch eine Abluftabsa-ugung 4 abgesaugt. Der Volumenstrom pro Zeiteinheit V wird dabei beispielsweise durch eine Meßblende 5 gemessen und durch eine Drosselklappe 6 oder einen drehzahlgeregelten Ventilator 7 über eine Regeleinrichtung 8 gesteuert.
  • Zur Abluftreinigung wird die Abluft mit den enthaltenen Lösungsmitteldämpfen durch eine Reaktionskammer 9 geführt, in der die brennbaren Lösungsmittelbestandteile oxydiert werden, z.B. durch Katalyse oder Verbrennung. Die Eintrittstemperatur tl der Abgase in die Reaktionskammer 9 werden durch ein Thermometer 10 und die Austrittstemperatur t2 durch ein Thermometer 11 gemessen. Zur Beeinflussung der Eintrittstemperatur tl kann die Abluft durch einen Wärmetauscher 12 geführt werden, wobei der Wärmetauscher 12 durch eine Bypassklappe 13 umgangen werden kann.
  • Die Bypassklappe 13 wird ebenfalls durch die Regeleinrichtung 8 gesteuert.
  • Der Reaktionskammer 9 wird Wärmeenergie, beispielsweise in Form einer Gasflamme zugeführt. Die zugeführte Energie wird an einer Meßstelle 14 gemessen und kann durch das Stellorgan 15 über die Regeleinrichtung 8 geregelt werden Die aus der Reaktionskammer 9 austretenden Abgase werden durch den Wärmetauscher 12 hindurch zur Beheizung des Trockners 1 in diesen zurückgeführt. Die Beheizung kann dabei direkt oder über einen Wärmetauscher indirekt erfolgen.
  • Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Trocknung und Lackgüte wird angestrebt, eine möglichst konstante Lösungsmittelkonzentration im Innenraum 3 zu erzielen.
  • Bei zu niedriger Lösungsmittelkonzentration wird uhnötig viel Abluft abgesaugt und es entstehen dadurch entsprechend große Energieverluste. Bei einer gewissen Konzentrationsüberschreitung ergeben sich Kondensationsprobleme,- die zu einer Beeinträchtigung der Lackierung führen und es kann bei katalytischen Anlagen zur Versottung des Katalysators führen, unter Umständen kann dabei durch eine schlagartige Oxydation im Katalysator die Reaktionskammer 9 unbrauchbar werden, Für die Erwärmung der Abluft in der Reaktionskammer gilt folgende Beziehung: (Gleichung 16).
  • Dabei bedeuten die einzelnen Größen: Temperaturerhöhung der Abluft in der Reaktionskammer tl Eintrittstemperatur der Abluft in der Reaktionskammer t2 Austrittstemperatur der Abluft aus der Reaktionskammer H unterer Heizwert des verdampften Lösungsu mittels m Lösungsmittelkonzentration in der Reaktions-V kammer und in der Abluft QH die der Reaktionskammer zugeführte Wärmemenge pro Zeiteinheit (Zusatzenergie) V aus dem Trockner abgesagte Abluftmenge pro Zeiteinheit cp spezifische Wärme der Luft bei konstantem Luftdruck.
  • Entsprechend der Gleichung 16 können die einzelnen variierbaren Größen so gesteuert bzw. geregelt werden, daß eine konstante Lösungsmittelkonzentration m im Innenraum 3 erzielt wird.
  • Eine konstante Lösungsmittelkonzentration bei einem Reaktionskammerbetrieb mit zeitlich konstanter zugeführter Wärmemenge zur Reinigung der Abluft kann dadurch erzielt werden, daß die aus dem Trockner 1 abgesagute Abluftmenge pro Zeiteinheit entsprechend der Gleichung B # t = t2 - t1 = A + B (Gleichung 17) V erreicht wird, wobei A = HU m = konstant und cp . V.
  • B = QH = konstant ist.
  • cp Aus Gleichung 17 kann die abzusaugende Abluftmenge V direkt in Abhängigkeit der Ablufttemperaturerhöhung At bestimmt und damit so geregelt werden, daß die Lösungsmittelkonzentration im Innenraum 3 konstant bleibt.
  • Eine Vereinfachung der Regelung kann noch dadurch erfolgen, daß im Arbeitspunkt eine Linearisierung der Gleichung 17 erfolgt. Eine Linearisierung am Arbeitspunkt ergibt folgende Gleichung a t = t2 - tl = a - c . V (Gleichung 18). Dabei sind a und c im Arbeitspunkt zu bestimmende konstante Werde, die beispielsweise leicht durch eine regelungstechnische Berechnung bestimmbar sind In der schematischen Darstellung der Fig. 1 sind die einzelnen Rückführungen zur Regeleinrichtung 8 gestrichelt gezeic hnet, aber nicht durch Bezugszeichen nähert erläutert. Die Ausbildung der Regeleinrichtung ist, nachdem das Regelprinzip bekannt ist, für den Fachmann nicht schwierig. Auf eine diesbezügliche Beschreibung wird daher verzichtet.
  • In Fig. 2 ist die Abhängigkeit der Ablufttemperaturerhöhung A t in Abhängigkeit vom abgesaugten Abluft volumen pro Zeiteinheit eingetragen. Strichpunktiert sind die Zusammenhänge entsprechend der-Gleichung 17 und ausgezogen die Zusammenhänge bei einer Regelung mit Verwendung der linearisierten Gleichung 18 eingezeichnet.
  • Aus Sicherheitsgründen muß eine minimale Abluft absaugung eingehalten werden, damit die untere Explosionsgrenze, z.B. . = m. = 0,8 Vol.% Lösungsmittel nicht überschritten wird, um beim Ausfall der Regelung eine unmittelbare Explosionsgefahr zu verhindern.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung einer konstanten Lösungsmittelkonzentration im Innenraum 3 kann dadurch erfolgen, daß die der Reaktionskammer zugeführte Wärmemenge pro Zeiteinheit und die aus dem Trockner abgesaugte Abluftmenge pro Zeiteinheit derart geregelt,oder gesteuert sind, daß der Quotient konstant ist. Damit bleibt auch die Temperaturerhöhung in der Reaktionskammer durch die zugeführte Zusatzenergie konstant. Je nachdem, ob eine katalytische Reinigung oder eine thermische Reinigung der Abluft erfolgt, wird die Eintrittstemperatur t oder die Abgasaustrittstemperatur t2 z.B. über die Bypassklappe 13 konstant gehalten.

Claims (5)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzielung einer konstanten Lösungsmittelkonzentration in der Abluft bzw. den Abgasströmen von Anlagen, wobei durch Regelung der Absaugung die Lösungsmittelkonzentration beeinflußt und die Abluft bzw. das Abgas zur Reinigung durch eine Reaktionskammer geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer konstanten Lösungsmittelkonzentration (Vm = konstant) in der Abluft oder den Abgasen die Temperaturerhöhung ( at = t2- t1) dieser Abluft bzw. der Abgase in der Reaktionskammer (9) dient.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzechnet, daß mindestens eine der beeinflußbaren Größen, die Abluftmenge pro Zeiteinheit (V') und/oder die der Reaktionskammer (9) zugeführte Wärmemenge pro Zeiteinheit (Q) in Abhängigkeit von der Temperaturerhöhung (t t = t2 - tl) der Abluft in der Reaktionskammer (9) entsprechend der Gleichung (Gleichung 16) geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Reaktionskammer eine zeitlich konstante Wärmemenge (@ = konstant) zur Reinigung der Abluft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer konstanten Lösungsmittelkonzentration (m- = konstant) die aus dem Trockner (1) abgesaugte Abluftmenge pro Zeiteinheit entsprechend der Gleichung B #t = t2 - t1 = A + V (Gleichung 17) cp V@ B - = konstant sind.
cp 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung einer konstanten Lösungsmittelkonzentration im Trockner (1) die Abluftmenge pro Zeiteinheit (V ) entsprechend der Näherungsgleichung im Arbeitspunkt b t = t2 - tl = a - c . V (Gleichung 18) erfolgt, wobei a und c im Arbeitspunkt bestimmte Konstanten zur Linearisierung der Gleichung 17 sind.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Reaktionskammer (9) zugeführte Wärmemenge pro Zeiteinheit QH und die aus dem Trockner (1) abgesaugte Abluftmenge pro Zeiteinheit (V ) derart geregelt oder gesteuert sind, daß der Quotient aii = konstant ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0060693A2 (de) * 1981-03-13 1982-09-22 Monsanto Company Verfahren zur Abtrennung eines Gases aus einer Gasmischung
DE3234796A1 (de) * 1982-09-20 1984-03-22 Dr. Goldberg & Partner Umwelttechnik GmbH, 8000 München Verfahren und anlage zum abscheiden von gasfoermigen schadstoffen aus rauchgasen mittels staubfoermiger additive
DE102014000120A1 (de) * 2014-01-04 2015-07-09 Eisenmann Ag Anlage zum Reinigen von Gasen, die einen hohen Inertgasanteil und einen geringen Methananteil aufweisen

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