DE2507817A1 - Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung von wasserunloeslichen loesungsmitteln aus luft - Google Patents

Description

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12. Februar 1975

Leopold Siegrist KG Tabakfabrikate, Karlsruhe

75 Karlsruhe 1 Printzstraße 3 Postfach 5580

It

Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von wasserunlöslichen Lösungsmitteln aus Luft»

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rückgewinnung von wasserunlöslichen Lösungsmitteln aus Luft durch Adsorption an Aktivkohle und Desorption mittels Wasserdampf, bei welchem die das Lösungsmittel enthaltende Luft zur Adsorption durch ein Aktivkohlefilter geleitet wird, und sie betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung findet insbesondere Anwendung zur Rückgewinnung von organischen Lösungsmitteln, nämlich von chlorierten Kohlenwasserstoffen wie Trichlorethylen, Perchloräthylen, Methylenchlorid und anderen, welche technisch als wasserunlöslich zu bezeichnen sind. —

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Dämpfe organischer Lösungsmittel aus Luft abzuscheiden; sowohl die wirtschaftlichste wie die wirkungsvollste Methode ist die Adsorption mit Hilfe von Aktivkohle. Die Menge des Lösungsmittels, welches die Aktivkohle dabei aufzunehmen vermag, hängt -

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abgesehen von der Konzentration des Lösungemittels, dessen Molekulargewicht und seinem Siedepunkt - niaht nur von der kapillaren Struktur und der Größe der inneren Oberfläche der Aktivkohle, sondern auch von der Temperatur, mit welcher das Luft- Lösungsmitteldampf-Gemisch in die Aktivkohle einströmt, sowie von der bei der Adsorption sich entwickelnden Adsorptionswärme ab. Oa sich mit zunehmender Temperatur die Aufnahmekapazität der Aktivkohle beträchtlich vermindert, ist schon vorgeschlagen worden, die Aktivkohle von Zeit zu Zeit abzukühlen, was beispielsweise mit Hilfe von durchgeblasener Frischluft geschehen kann. Hierbei ist jedoch nachteilig, daß während der Abkühlperiode der Rückgewinnungsvorgang unterbrochen werden muß; dieser Nachteil läßt sich in vielen Fällen nur durch den Einsatz von abwechselnd arbeitenden Doppelanlagen vermeiden, was einen ganz erheblichen finanziellen Mehraufwand bedingt.

Es 1st die Aufgabe der Erfindung, die Rückgewinnung von wasserunlöslichen Lösungsmitteln aus Luft zu verbessern und wirtschaftlicher zu gestalten.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die das Lösungsmittel enthaltende Luft vor de« Durchströmen der Aktivkohle gekühlt wird. Die vorgeschlagene Kühlung vor der Desorption vermag die Aufnahmekapazität der Aktivkohle bei der Adsorption ganz beträchtlich zu erhöhen, sodaß die Aktivkohle seltener ausgetauscht zu werden braucht, was sich auf die Wirtschaftlichkeit der Rückgewinnung des Lösungsmittels günstig auswirkt. Xn manchen Fällen kann auf die Einrichtung einer teueren Kehrfach-Anlage versichtet werden, weil sich der «wischen zwei Desorptionen liegende Zeitraun verlängert. Eine weitere Folge der Abkühlung in Verbindung

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alt dem erhöhten Aufnahmevermögen der Aktivkohle 1st die Erzielung eines erhöhten Wirkungsgrades der Rückgewinnung und eines verbesserten Reinigungsgrades der Luft nach Aussonderung des Lösungsmittels.

Vorteilhaft erfolgt die erflndungsgemäße Abkühlung auf eine Temperatur zwischen 15 und 30 Grad Celsius. Diese Temperaturen lassen sich einerseits ohne große technische Schwierigkeiten erreichen, andererseits haben sie auch eine genügende Erhöhung des Aufnahmevermögens der Aktivkohle zur Folge.

Eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von wasserunlöslichen Lösungsmitteln aus Luft, durch Adsorption an Aktivkohle und Desorption mittels Wasserdampf,zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem Behälter, in welchem sich ein zur Aufnahme der Aktivkohle dienender und einen Gitterboden aufweisender Einsatz befindet, zu dem ein zur Zuführung der das Lösungsmittel enthaltenden Luft dienender Kanal führt, wobei unter dem Einsatz am Boden des Behälters über einen Kondensatsammeiraum ein von einem Kühlmittel durchströmter, zur Kondensation des die Aktivkohle durchsetzten, das Lösungsmittel enthaltenden Wasserdampfes dienender Kondensator vorgesehen ist.

Erfindungsgemäß gekennzeichnet ist diese Vorrichtung dadurch, daß im Kanal ein Kühler angeordnet ist. Mit Hilfe dieses Kühlers wird das Luf^Lösungsmitteldampf-Gemisch abgekühlt, bevor es mit der Aktivkohle in Berührung kommt, dadurch wird die Adsorption erleichtert und die entstehende Adsorptionswänue besser abgeführt· Der Einbau eines Kühlers in den Weg des Gemisches im Innern des Behälters läßt sich technisch sehr einfach und ohne hohe Kosten

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durchführen.

Vorteilhaft 1st der Kühler an der Unterseite eines auswechselbaren, an seiner Oberseite den Kondensator tragenden Kühleinsatzes vorgesehen, welcher lösbare Anschlüsse für den Zulauf und den Ablauf des Kondensator und Kühler gemeinsam durchsetzenden Kühlmittels aufweist. Dieser nach Lösen der beiden Anschlüsse ohne Schwierigkeiten aus dem Behälter herausnehmbare Kühleinsatz, welcher alle bei der Vorrichtung benötigten Kühleinrichtungen - den Kondensator und den neu vorgeschlagenen Kühler - trägt, erleichtert die Montage, die Reinigung und die Wartung des Gerätes.

Nach einem erfinderischen Merkmal der Vorrichtung ist der Kühleinsatz als doppelwandiger, vom Kühlmittel durchflossener konischer Trichter ausgebildet, der in einen in den Kondensatsammeiraum gerichteten Stutzen übergeht, " in welchem die Anschlüsse liegen. Durch eine Ausbildung des Kühleinsatzes als Kühlelenent in Gestalt eines vom Kühlmittel durchströmten Trichters wird eine beträchtliche Vergrößerung der wirksamen Kühlfläche sowohl des Kondensators wie des Kühlers erzielt.

Aus konstruktiven Gründen sind Kühler und Kondensator zweckmäßig als spiralig gewundene, trichterförmig angeordnete Kühlrohre ausgebildet.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Kühlers sind zwischen den Kühlrohren des Kühlers an der Unterseite des Trichters befestigte Leitbleche angeordnet, und an des trichterförmig ausgebildeten Boden des Behälters stehen Gegenlei tbleche hoch, die zwischen die Kühlrohre hineinragen. Diese Leitbleche vergrößern in Verbindung mit den Gegenleitblechen den Weg des zu kühlenden Luft-Lösungs-

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mitteldampf-Gemisches beim Durchströmen des Kühlers.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Leitbleche und die Gegenleitbleche konzentrische, zylindrische Ringe, und die Leitbleche dienen als Halterung für die Kühlrohre des Kühlers. Die Ausbildung der beiden Leitelemente als niedere, beispielsweise aus geraden Streifen eines Metallbleches gebogene Ringe ist nicht nur einfach herzustellen, sie hat darüber hinaus den Vorteil, daß die am vom Kühlmittel durchflossenen Trichter befestigten Leitbleche die Kühlfläche des Kühlers beträchtlich vergrößern.

Zweckmäßig ist im Hinblick auf die Gestalt des Trichters der Gitterboden des im Behälter hängend angeordneten Einsatzes konisch ausgebildet. Diese Maßnahme gestattet es, den oberhalb des Trichters liegenden, den Kondensator aufnehmenden Raum optimal auszugestalten.

Vorteilhaft besitzt der konische Gitterboden eine aufschwenkbare Gitterklappe· Diese Maßnahme erleichtert den Austausch der verbrauchten Aktivkohle insbesondere dann, wenn die Neigung des Gitterbodens größer als der Schüttwinkel der Aktivkohle gewählt ist.

Zweckmäßigerweise ist über dem Stutzen ein Prallblech angeordnet. Dieses ist zweckmäßig an der Gitterklappe befestigt und dient zur strömungsmäßigen Abdeckung der Öffnung des Stutzens·

Die Vorrichtung zur Rückgewinnung von wasserunlöslichen Lösungsmitteln aus Luft wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung erläutert; in dieser Zeichnung ist

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eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung in einem schematischen Längsschnitt dargestellt.

Die vorgeschlagene Vorrichtung besteht aus einem zylinderförmigen Behälter 1 aus Stahl, welcher oben durch einen abnehmbaren Verschlußdeckel 2 druckdicht abgeschlossen ist. In dem Behälter 1 hängt ein zylindrischer Einsatz 3, der mit einem Tragrand 4 auf einem Tragring 5 dicht aufliegt, zwischen Tragrand 4 und Tragring 5 befindet sich ein (nicht dargestellter) Dichtring.

Der zur Aufnahme von Aktivkohle 6 dienende Einsatz 3 besitzt einen entsprechend dem Schüttwinkel der Aktivkohle um etwa 30 Grad gegen die Horizontale geneigten, konisch ausgebildeten Gitterboden 7, in dessen Zentrum eine nach unten aufschwenkbare, von einem (nicht dargestellten) Riegel in geschlossener Stellung gehaltene Gitterklappe 8 angelenkt ist. Zum Entleeren der verbrauchten Aktivkohle 6 wird nach Abnehmen des Verschlußdeckels 2 der Einsatz nach oben herausgehoben und der Riegel gelöst, sodaß die Gitterklappe 8 sich öffnet und die Aktivkohle 6 nach unten herausfällt bzw. herausrutscht.

Die ein wasserunlösliches Lösungsmittel in Dampf form enthaltende Luft wird durch einen mit Hilfe einer Verschlußklappe 9 verschließbaren Eingangsstutzen IO unter Verwendung eines (nicht dargestellten) Gebläses in den Behälter 1 gedrückt, von wo sie durch einen ringförmigen Kanal 11 (zwischen Behälter 1 und Einsatz 3) zum Gitterboden 7 des Einsatzes 3 geführt wird.

Der Boden 12 des Behälters 1 ist trichterförmig ausgebildet, und in seiner Mitte ist ein zylindrischer Kondensat-

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sanaelraum 13 vorgesehen; das sich dort bei der Desorption ansammelnde Wasserdarapf-Lösungsmittel-Kondensat verläßt den Behälter 1 durch die leicht geneigt geführte Kondensatleitung 14.

Über dem Boden 12 befindet sich ein zum Auswechseln und Reinigen der Vorrichtung herausnehmbarer Kühleinsatz 15 In Gestalt eines konischen, doppelwandlgen Trichters 16, der eine Ringwand 17 aufweist, die mit einem Ringbund 18 dicht an eine» an Einsatz 3 vorgesehenen Ringflansch 19 anliegt· Zwischen Ringbund 18 und Ringflansch 19 sitzt ein (nicht dargestellter) Dichtring. Der Trichter 16 geht in einen zylindrischen, ebenfalls doppelwandig ausgebildeten Stutzen 20 Ober, der in den Kondensatsammeiraum 13 hineinragt.

An der dem Boden 13 des Behälters 1 zugewandten Unterseite des auswechselbaren Kühleinsatzes 15 ist ein Kühler 21 vorgesehen, während »eine den Einsatz 3 zugekehrte Oberseite einen Kondensator 22 trägt. Kühler 21, Kondensator 22 und der doppelwandlge Trichter 16 sind vom gleichen Kühlmittel durchflossen, der Kühleinsatz 15 trägt leicht lösbare Anschlüsse 23 für dessen Zulauf und den Ablauf, die in Stutzen 20 liegen. Kühler 21 und Kondensator 22 sind als entsprechend einer Spirale gewundene Kühlrohre 24, 25 ausgebildet, die trichterförmig dicht unter- bzw. oberhalb des doppelwandigen Trichters 16 liegen.

Zur Umlenkung des Luft-Lösungsmitteldampf-Gemisches sJtnd zwischen den Kühlrohren 25 des Kühlers 21 Leitbleche 26 angeordnet, die an der Unterseite des Trichters 16 befestigt sind; entsprechende Gegenleitbleche 27 stehen am Boden 12 des Behälters 1 hoch und ragen zwischen die Kühlrohre 25 hinein; die Anordnung 1st so getroffen, daß

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sich an der einen Seite eines jeden Kühlrohres 25 ein Leitblech 26, an der anderen ein Gegenleitblech 27 befindet. Die Leitbleche 26 und die Gegenleitbleche 27 sind zylindrische, konzentrisch angeordnete Ringe, und die Leitbleche 26 dienen zur Halterung der Kühlrohre 25 an der Unterseite des Trichters 16.

Unterhalb der Gitterklappe 8 befindet sich über dem Stutzen 20 des Trichters 16 ein Prallblech 28, welches sowohl bei der Adsorption wie bei der Desorption zur Lenkung der jeweiligen Strömung dient und den direkten Durchgang durch den Stutzen 20 verhindert.

Das Kühlmittel wird durch eine im Innern der Kondensatleitung 14 koaxial geführtenKühlxnittelzuflußleitung 29 dem Kühleinsatz 15 zugeführt, es passiert zu diesem Zweck den ersten der beiden Anschlüsse 23 und steigt in einem besonderen Steigkanal 30, welcher in dem doppe1wandigen Trichter 16 liegt und dessen Wände teilweise von jenem gebildet werden, zum Anfang des Kondensators 22 und mündet in die erste, bzw. oberste Windung von dessen Kühlrohr 24. Nach Durchsetzen des Kondensators 22 tritt das Kühlmittel am Ende der letzten bzw. untersten Windung von dessen Kühlrohr 24 durch ein Verbindungsrohrstück in den Trichter 16 ein und fließt in dessen Innern allseits nach außen und zugleich schräg nach oben, von dort gelangt es durch ein Ausgangsrohrstück 32 in die erste bzw. oberste Windung des Kühlrohres 25 des Kühlere 21. Das Kühlmittel fließt nun durch den Kühler 21, danach passiert es den zweiten der beiden Anschlüsse 23 und verläßt den Behälter 1 durch eine Kühlmittelabflußleitung 33.

Alle Teile und Oberflächen der Vorrichtung, die mit dem Losungsmittel in Berührung kommen können, bestehen entweder

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aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff oder sind mit einem gegen Korrosion schützenden Überzug bzw. einer dementsprechenden Auskleidung versehen.

Zur Adsorption werden die Verschlußklappe 9 des Eingangsstutzens 10 sowie eine Verschlußklappe 34 eines Ausgangsstutzens 35 geöffnet. Das in den Behälter durch den Eingangsstutzen 10 hineingedrückte Luft-Lösungsmitteldampf-Gemisch gelangt durch den Kanal 11 nach unten und strömt, durch die Leitbleche 26 und die Gegenleitbleche 27 gelenkt und zum mehrfachen Richtungswechsel gezwungen, durch den Kühler 21, welcher nicht nur durch die Kühlrohre 25, sondern auch durch die Unterseite des vom Kühlmittel durchflossenen Trichters 16 gebildet ist. Xn herabgekühltem Zustand gelangt das Luft-Lösungsmitteldampf-Gemisch durcW den Stutzen 20 und wird beim Hochsteigen von dem Prallblech 28 zwecks zusätzlicher Kühlung am Kondensator 22 vorbeigeführt, bis es durch den Gitterboden 7 hindurch in die Aktivkohle 6 einströmt. Dort wird das Lösungsmittel adsorbiert, sodaß reine Luft (Reinheitsgrad bis 99,5 %) den Ausgangsstutzen 35 verläßt.

Vor Beginn der Desorption werden die beiden Verschlußklappen 9 und 34 geschlossen, sodann wird überhitzter Wasserdampf über die Dampfzuleitung 36 oben In den Behälter 1 eingeführt, welcher von oben nach unten die Aktivkohle 6 unter Desorption des Lösungsmittels durchsetzt. Das Wasserdampf-Lösungsmitteldampf-Gemisch tritt durch den Gitterboden 7 aus dem Einsatz 3 aus und kondensiert am von den Kühlrohren 24 und der Oberseite des Trichters gebildeten Kondensator 22. Dabei lenkt das Prallblech 28 das durch die Gitterklappe 8 tretende Wasserdampf-Lösungsmitteldampf -Gemisch auf die Kühlrohre 24.

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Das Wasserdampf-Lösungsmittel-Kondensat fließt an der Oberseite des Trichters 16 entlang zum Stutzen 20 und an dessen Innenseite herunter und gelangt so in den Kondensat sananelraura 13, von wo es durch die Kondensatleitung 14 - im Gegenstrom nochmals von der In deren Innern liegenden Kühlmittelzuflußleitung 29 gekühlt - nach außen in einen Abscheider (nicht dargestellt) abfließt, wo das Wasser und das Lösungsmittel aufgrund ihres unterschiedlichen spezifischen Gewichtes getrennt werden.

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Claims (1)

1. S 1536/75 . - 11 -12* Februar 1975

   Patentansprüche

   1. Verfahren zur Rückgewinnung von wasserunlöslichen Lösungsmitteln aus Luft durch Adsorption an Aktivkohle und Desorption mittels Wasserdampf, bei welchem die das Lösungsmittel enthaltende Luft zur Adsorption durch ein Aktivkohlefilter geleitet wird, dadurch gekennzeichnet , daß die das Lösungsmittel enthaltende Luft vor dem Durchströmen der Aktivkohle (6) abgekühlt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Abkühlung auf eine Temperatur zwischen 15 und 30 Grad Celsius erfolgt·

   3· Vorrichtung zur Rückgewinnung von wasserunlöslichen Lösungsmitteln aus Luft, durch Adsorption an Aktivkohle und Desorption mittels Wasserdampf, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem Behälter, in welchem sich ein zur Aufnahme der Aktivkohle dienender und einen Gitterboden aufweisender Einsatz befindet, zu dem ein zur Zuführung der das Lösungsmittel enthaltenden Luft vorgesehener Kanal führt, wobei unter dem Einsatz am Boden des Behälters über einem Kondensatsammeiraum ein von einem Kühlmittel durchströmter, zur Kondensation des die Aktivkohle durchsetzten, das Lösungsmittel enthaltenden Wasserdampfes dienender Kondensator sitzt, dadurch gekennzeichnet , daß im Kanal (11) ein Kühler (21) angeordnet ist.

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   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Kühler (21) an der Unterseite eines auswechselbaren, an seiner Oberseite den Kondensator (22) tragenden Kühleinsatzes (15) vorgesehen ist, welcher lösbare Anschlüsse (23) für den Zulauf und den Ablauf des Kondensator (22) und Kühler (21) gemeinsam durchsetzenden Kühlmittels aufweist·

   5. [Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Kühleinsatz (15) als doppelwandiger, vom Kühlmittel durchflossener konischer Trichter (16) ausgebildet ist, der in einen in den Kondensatsammelraum (13) gerichteten Stutzen (20) übergeht, in welchem die Anschlüsse (23) liegen.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß Kühler (21) und Kondensator (22) als spiralig gewundene, trichterförmig angeordnete Kühlrohre (24, 25) ausgebildet sind.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Kühlrohren (25) des Kühlers (21) an der Unterseite des Trichters (16) befestigte Leitbleche (26) angeordnet sind, und an dem trichterförmig ausgebildeten Boden (12] des Behälters (1) Gegenleitbleche (27) hochstehen, die zwischen die Kühlrohre (25) hineinragen.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitbleche (26) und die Gegenleitbleche (27) konzentrische Ringe sind und die Leitbleche (26) als Halterung für die Kühlrohre (25) des Kühlers (21) dienen.

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   9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterboden (7) des im Behälter (1) hängend angeordneten Einsatzes (3) konisch ausgebildet ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der konische Gitterboden (7) eine aufschwenkbare Gitterklappe (8) besitzt.

   11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Stutzen (20) ein Prallblech (28)"angeordnet ist.

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