DE2507817C3

DE2507817C3 - Vorrichtung zur Ruckgewinnung von wasserunlöslichen Lösungsmitteln aus Luft

Info

Publication number: DE2507817C3
Application number: DE19752507817
Authority: DE
Inventors: Rolf Dieter Ing.(Grad.) 7501 Blankenloch Schmitt
Original assignee: LEOPOLD SIEGRIST KG TABAKFABRIKATE 7500 KARLSRUHE
Current assignee: LEOPOLD SIEGRIST KG TABAKFABRIKATE 7500 KARLSRUHE
Priority date: 1975-02-24
Filing date: 1975-02-24
Publication date: 1980-06-19
Also published as: ATA126276A; NL7601833A; DE2507817B2; CH604850A5; DE2507817A1; AT359050B; FR2301287A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von wasserunlöslichen Lösungsmitteln aus Luft durch Adsorption an Aktivkohle und Desorption mittels Wasserdampf, bestehend aus einem Behälter, in welchem sich ein zur Aufnahme der Aktivkohle dienender Einsatz befindet, unter dem am Boden des Behälters über einem Kondensatsammelraum eine von einem Kühlmittel durchströmte Kühleinrichtung sitzt.

Die Erfindung findet insbesondere Anwendung zur Rückgewinnung von organischen Lösungsmitteln, nämlich von chlorierten Kohlenwasserstoffen wie Trichloräthylen, Perchleräthylen, Methylenchlorid und anderen, weiche 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 - abgesehen von der Konzentration des Lösungsmittels, dessen Molekulargewicht und seinem Siedepunkt - nicht 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 (F. Krcil »Untersuchung und Bewertung technischer Adsorptionsstoffe«, 1931, S. 392/5). Da sich mit zunehmender Temperatur die

ίο Aufnahmekapazität der Aktivkohle beträchtlich vermindert, ist es schon vorgeschlagen worden, die Aktivkohle von Zeit zu Zeit abzukühlen (Prospektblatt AMEG-Handelsgesellschaft mbH, Bremen, Knechtsand 4).

Mit der britischen Patentschrift 996578 ist eine Trommel-Reinigungsmaschine bekanntgeworden, welche mit einem Aktivkohle-Behälter zur Rückgewinnung des benutzten Reinigungs- bzw. Lösungsmittels ausgestattet ist. In dem zu der Aktivkohle führenden Kanal für das Lösungsmittel-Luft-Gemisch ist eine von einem Kühlmittel durchströmte Kühleinrichtung vorgesehen, die die Aufgabe hat, das Gemisch vor dem Einleiten in die Aktivkohle abzukühlen und eine teilweise Kondensation herbeizuführen. Da diese Kühleinrichtung aber lediglich aus einigen den Kanal quer durchsetzenden Kühlrohren besteht, ist deren Effizienz hinsichtlich des Rückgewinnungsgrades des Lösungsmittels und der Reinheit der Abluft mangelhaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl das Abkühlen des Luft-Lösungsmitteldampf-Gemisches vor dessen Einleiten in die Aktivkohle wie auch das Kondensieren des Wasserdampf-Lösungsmitteldampf-Gemisches in Hinblick auf den erzielbaren Rückgewinnungsgrad und die Reinerhaltung der Abluft entscheidend zu verbessern und optimal durchzuführen.

Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Kühleinrichtung aus einem herausnehmbaren Kühleinsatz mit lösbaren Anschlüssen für den Zulauf und Ablauf des Kühlmittels besteht, der an seiner Unterseite einen Kühler aufweist und an seiner Oberseite einen Kondensator trägt. Durch diese Maßnahmen wird die an sich bekannte Kühleinrichtung in zwei Teile getrennt, nämlich in einen Kühler und in einen Kondensator, wobei der Kühler dem Adsorptionsprozeß und der Kondensator dem Desorptionsprozeß zugeordnet wird, indem der Kühler an der Unterseite

so und der Kondensator an der Oberseite des Kühleinsatzes angeordnet ist. Hierdurch wird berücksichtigt, daß bei der Adsorption ein Medium anderer physikalischer Zusammensetzung und anderer Temperatur zu kühlen ist als das bei der Desorption abzukühlende Gemisch. Die Erfindung ermöglicht es, nicht nur die wirksame Oberfläche des Kühlers anders zu wählen als diejenige des Kondensators, sondern es kann bei beiden bei entsprechender Führung des Kühlmittels auch vom Gegenstromprinzip Gebrauch gemacht

bo werden. Das Resultat dieser Maßnahmen besteht in einer beträchtlichen Erhöhung des Rückgewinnungsgrades und demzufolge nicht nur eine Verbilligung der Rückgewinnung, sondern auch eine Verbesserung im Sinne des Umweltschutzes, weil ein Reinheitsgrad von

b5 99,5% und höher für die Abluft erzielbar ist.

Der nach Lösen der Anschlüsse ohne Schwierigkeiten aus dem Behälter herausnehmbare Kühleinsatz, welcher alle bei der Vorrichtung benötigten Kühlein-

richtungen - den Kondensator und den Kühler - trägt, erleichtert die Montage, die Reinigung und die Wartung des Gerätes.

Nach einem vorteilhaften Merkmal der Vorrichtung ist der Kühleinsatz als doppelwandiger, vom Kühlmittel durchflossener und unten konisch verlaufender Trichter ausgebildet. Durch eine Ausbildung des Kühleinsatzes als Kühlelement in Gestalt eines vom Kühlmittel durchströmten Trichters wird eine beträchtliche Vergrößerung der wirksamen Kühlflä- ι ο ehe sowohi 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 is sind zwischen den Kühlrohren des Kühlers an der Unterseite des Trichters befestigte Leitbleche angeordnet, und an dem trichterförmig ausgebildeten Boden des Behälters stehen Gegenleitbleche h^ch, die zwischen die Kühlrohre hineinragen. Diese Leitbleche vergrößern in Verbindung mit den Gegenleitblechen den Weg des zu kühlenden Luft-Lösungsmitteldampf-Gemisches beim Druchströmen 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.

Die Vorrichtung zur Rückgewinnung von wasserunlöslichen Lösungsmitteln aus Luft wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert; in dieser Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung in einem schematischen Längsschnitt dargestellt.

Die 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 S befindet sich ein (nicht dargestellter) Dichtring.

Der zur Aufnahme von Aktivkohle 6 dienende Einsatz 3 besitz* einen entsprechend dem Schüttwinkel der Aktivkohle 6 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 Verschlußdekkels 2 der Einsatz nach oben herausgeschoben und der Riegel gelöst, so daß die Gitterklappe 8 sich öffnet und die Aktivkohle 6 nach unten herausfällt bzw. herausrutscht.

Die ein wasserunlösliches Lösungsmittel in Dampfform enthaltende Luft wird .liudi einen mit Hilfe einer Verschlußklappe 9 verschließbaren Eingangsstutzen 10 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 Kondensatsammeiraum 13 vorgesehen; das sich dort bei der Desorption ansammelnde Wasserdampf-Lösungsmittel-Kondensat verläßt den Behälter 1 durch die .'eicht geneigt geführte Kondensatleitung 14.

Unter dem Einsatz 3 befindet sich über dem Kondensatsammelraum 13 am Boden 12 des Behälters 1 eine Kühleinrichtung in Form eines zum Auswechseln und Reinigen der Vorrichtung herausnehmbaren Kühleinsatzes 15 in Gestalt eines konischen, doppelwandigen Trichters 16, der eine Ringwand 17 aufweist, die mit einem Ringbund 18 dicht an einem am 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 über, 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 seine dem Einsatz 3 zugekehrte Oberseite einen Kondensator 22 trägt. Kühler 21, Kondensator 22 und der doppelwandige Trichter 16 sind vom gleichen Kühlmittel durchflossen, der Kühleinsatz 15 trägt leicht lösbare Anschlüsse 23 für dessen Zulauf und den Ablauf, die im 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 sind 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 ist so getroffen, daß 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 geführten Kühlmittelzuflußleitung 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 doppelwandigen 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 31 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 Kühlers 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 Lösungsmittel in Berührung kommen können, bestehen entweder 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. In herabgekühltem Zustand gelangt das Luft-Lösungsmitteldampf-Gemisch durch 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, so daß 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 Aktivikohle 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 16 gebildeten Kondensator 22. Dabei lenkt das Prallblech 28 das durch die Gitterklappe 8 tretende Wasserdampf-Lösungsmitteldampf-Gemisch auf die Kühlrohre 24.

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 Kondensatsammeiraum 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.

Zusammenstellung der verwendeten Bezugsziffern

1	Behälter
2	Verschlußdeckel
3	Einsatz
4	Tragrand
5	Tragring
6	Aktivkohle
7	Gitterboden
8	Gitterklappe
9	Verschlußklappe
10	Eingangsstutzen
11	Kanal
12	Boden
13	Kondensatsammeiraum
14	Kondensatleitung
15	Kühleinsatz
16	Trichter
17	Ringwand
18	Ringbund
19	Ringflansch
20	Stutzen
21	Kühler
22	Kondensator
23	Anschlüsse
24	Kühlrohr (Kondensator)
25	Kühlrohr (Kühler)
26	Leitblech
27	Gegenleitblech
2«	Prallblech
29	Kühlmittelzuflußleitung
30	Steigkanal
31	Verbindungsrohrstück
32	Ausgangsrohrstück
33	Kühlmittelabflußleitung
34	Verschlußklappe
35	Ausgangsstutzen
36	Dampfzuleitung

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Rückgewinnung von wasserunlöslichen Lösungsmitteln aus Luft durch Adsorption an Aktivkohle und Desorption mittels Wasserdampf, bestehend aus einem Behälter, in welchem sich ein zur Aufnahme der Aktivkohle dienender Einsatz befindet, unter dem am Boden des Behälters über einem Kondensatsammeiraum eine von einem Kühlmittel durchströmte Kühleinrichtung sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung aus einem herausnehmbaren Kühleinsatz (15) mit lösbaren Anschlüssen (23) für den Zulauf und Ablauf des Kühlmittels besteht, der an seiner Unterseite einen Kühler (21) aufweist und an seiner Oberseite einen Kondensator (22) trägt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühleinsatz (15) als doppelwandiger, vom Kühlmittel durchflossener, nach unten konisch verlaufender Trichter (16) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kühler (21) und Kondensator (22) als spiralig gewundene, trichterförmig angeordnete Kühlrohre (25 bzw. 24) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, 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.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, 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.