DE2512449A1

DE2512449A1 - Purifying exhaust air - by passing through aqueous dispersion of polymer

Info

Publication number: DE2512449A1
Application number: DE19752512449
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Chem Dr Bachmann; Albrecht Dipl Chem Dr Kerckow; Dieter Dipl Ing Stammann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1975-03-21
Filing date: 1975-03-21
Publication date: 1976-10-07

Abstract

Exhaust air containing volatile organic substances is purified by washing with aq. dispersion of polymer. No inflammable, volatile, or explosive materials or disagreeable odours are produced.

Description

Verfahren zum Reinigen von Abluft Zur Entfernung gasförmiger organischer Verunreinigungen der Abluft hat man diese schon über feste Absorbiermittel, wie Aktivkohle, geleitet. Dies findet beispielsweise in vielen Großlackierereien, in denen mit organischen Lösungsmitteln verdünnte Lacke eingesetzt werden, statt. Process for cleaning exhaust air For the removal of gaseous organic substances You have already contaminated the exhaust air via solid absorbents, such as Activated carbon. This takes place, for example, in many large paint shops, in where paints diluted with organic solvents are used instead.

Bei gasförmigen wasserlöslichen anorganischen Verunreinigungen, wie Salzsäure, hat man die Abluft auch schon mit Wasser gewaschen, indem man sie intensiv mit Wasser in Berührung gebracht hat Gasförmige organische Verunreinigungen der Abluft, insbesondere solche, die in Wasser nicht oder schwer löslich sind, können jedoch aus der Abluft praktisch nicht durch Waschen mit Wasser entfernt werden.In the case of gaseous, water-soluble inorganic impurities, such as Hydrochloric acid, the exhaust air has already been washed with water by intensely washing it brought into contact with water has gaseous organic impurities of the Exhaust air, especially those that are insoluble or sparingly soluble in water, can however, practically cannot be removed from the exhaust air by washing with water.

Es wurde nun gefunden, daß man Abluft, die flüchtige organische Stoffe enthält, durch Waschen mit einer Flüssigkeit dadurch mit Vorteil reinigen kann, daß man die Abluft mit einer wäßrigen Polymerisatdispersion wäscht. Als flüchtige organische Stoffe, die in Tndustrieabluft enthalten sein können, kommen insbesondere äthylenisch ungesättigte Monomere in Frage, die zur Herstellung von Polymerisaten eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Acryl- und Methacrylsäureester, wie Methylacrylat, Methylmethacrylat, n-Butylacrylat, Xthylacrylat, 2-Ä'thylhexylacrylat, Vinylester, wie Vinylacetat und Vinyl propionat, Styrol, Acrylnitril, Vinylhalogenide, wie Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, Vinyläther, wie Vinyläthyläther, Vinylmethyläther und Vinylisobutyläther, heterocyclische Vinylverbindungen, wie Vinylpyrrolidon und Vinylimidazol, sowie Ester der Malein-, Itacon-, Fumar- oder Crotonsäure.It has now been found that you can exhaust air containing volatile organic substances contains, can thereby be cleaned with advantage by washing with a liquid, that the exhaust air is washed with an aqueous polymer dispersion. As fleeting Organic substances that may be contained in industrial exhaust come in particular Ethylenically unsaturated monomers in question for the production of polymers can be used. Examples are acrylic and methacrylic acid esters, such as methyl acrylate, Methyl methacrylate, n-butyl acrylate, xethyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, vinyl ester, such as vinyl acetate and vinyl propionate, styrene, acrylonitrile, vinyl halides such as vinyl chloride and vinylidene chloride, vinyl ethers, such as vinyl ethyl ether, vinyl methyl ether and vinyl isobutyl ether, heterocyclic vinyl compounds such as vinyl pyrrolidone and vinyl imidazole, as well as Esters of maleic, itaconic, fumaric or crotonic acid.

Weitere organische Stoffe, die in Industrieabluft enthalten sein können, sind z.B. Alkohole, wie Methylalkohol, Athylalkohol, Isopropylalkohol und Amylalkohol, Ester, wie Essigsäureäthylester und Essigsäurebutylester, Aldehyde, wie Acetaldehyd und Acrolein, Ketone, wie Aceton, Dimethylketon, Methyläthylketon und Cyclohexanon, Alkyl- und Arylhalogenide, wie Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Perchloräthylen, Trichioräthylen und Benzylchlorid, Nitro-, Amino- und Cyanverbindungen, wie Nitrobenzol, Anilin, Methyl- und Athylamin sowie Acetonitril, sowie aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Pentan und Benzol.Other organic substances contained in industrial exhaust be are, for example, alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and Amyl alcohol, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, aldehydes, such as acetaldehyde and acrolein, ketones such as acetone, dimethyl ketone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone, alkyl and aryl halides, such as chloroform, carbon tetrachloride, Perchlorethylene, trichioethylene and benzyl chloride, nitro, amino and cyano compounds, such as nitrobenzene, aniline, methyl- and ethylamine and acetonitrile, as well as aliphatic and aromatic hydrocarbons such as pentane and benzene.

Als Polymerisatdispersionen kommen für das neue Verfahren praktisch alle üblichen und im Handel erhältlichen wäßrigen Dispersionen in Frage, wie sie z.B. als Rohstoffe für Anstrichmittel, Klebstoffe, Papierstreichmassen, Textil- und Lederveredlungsmittel sowie als Zusatzstoffe in der Baustoffindustrie eingesetzt werden und wie sie nach den üblichen Verfahren der Erulsionspolymerisation unter Verwendung von ionischen und/oder nichtionischen Emulgier- und Dispergierhilfsmitteln und gegebenenfalls Schutzkolloiden hergestellt werden können. Derartige wäßrige Polymerisatdispersionen können sich von monoolefinisch ungesättigten Carbonsäureestern mit meist 4 bis 14 C-Atomen, wie Methacrylsäure- und/ oder Acrylsäureestern sowie Vinylestern z.B. Acrylsäureäthylester, Methacrylsäuremethylester, Acrylsäure-n-butylester und Acrylsäure-2-äthylhexylester, Vinylacetat und + rAyl-n-butyrat, Vinylpropionat oder Vinyllaurat, sowie Nitrilen #,ß-olefinisch ungesättigter Carbonsäuren, wie Acrylnitril und Methacrylnitril, vinylaromatischen Verbindungen, wie Styrol, #-Methylstyrol und o-Chlorstyrol, Vinylhalogeniden, wie Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, sowie von 1,3-Diolefinen mit meist 4 oder 5 C-Atomen, wie besonders Butadien, oder ferner von Athylen, Halbe stern und Dialkylestern der Malein-, Itacon-und/oder Fumarsäure sowie von Vinyläthern ableiten. Die Dispersionen können die üblichen Mengen an Emulgier- und Dispergiermitteln enthalten und sich von einem oder mehreren Monomeren der genannten Art ableiten. Außerdem können die Emulsionscopolymerisate zusätzlich in untergeordneten Mengen die üblichen Hilfsmonomeren mit funktionellen Gruppen, wie ,ß-monoäthylenisch ungesättigte meist 3 bis 5 C-Atome enthaltende Mono- und/oder Dicarbonsäuren und/oder deren gegebenenfalls substituierte Amide oder Hydroxyalkylester, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Methacrylamid, Acrylamid, N-Methylolmethacrylamid, N-Methylacrylamid, ß-Hydroxyäthylacrylat und -methacrylat, ß-Hydroxypropylacrylat und/oder -methacrylat, Vinylsulfonsäure, vinylsulfonsaures Natrium, ß-Sulfoäthylacrylat, ß-Sulfopropylmethacrylat und/oder ß-Chloräthylacrylat einpolymerisiert enthalten. Die Menge an derartigen HilSsmonomeren liegt im allgemeinen zwischen 0,1 und 10, insbesondere zwischen 1 und 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Polymerisatmenge. Die Menge an Emulgier- und Dispergiermitteln liegt meist zwischen 0,5 und 3, insbesondere zwischen 1 und 2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Polymerisatmenge. Dispersionen der genannten Art sind im Handel in einer Konzentration von meist 30 bis 60, insbesondere von 40 bis 60 Gewichtsprozent Polymerisat, bezogen auf die Gesamtdispersion, erhältlich. Von besonderem Interesse sind wäßrige Dispersionen von Acrylesterpolymerisaten, Vinylesterpolymerisaten und Copolymerisaten aus Styrol, Butadien und/oder Acrylnitril (Synthesekautschukdispersionen). In Frage kommen ferner Sekundärdispersionen und Naturkautschuklatices. Die Polymerisatdispersionen werden vorzugsweise in verdünntem Zustand, oft in einer Konzentration von 0,05 bis 20, vorzugsweise in einer Konzentration von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent eingesetzt, und die Teilchengrößender Polymerisatteilchen in den verdünnten Dispersionen liegen vorzugsweise zwischen 0,1 und 3/um.Polymer dispersions come in handy for the new process all customary and commercially available aqueous dispersions in question, such as them e.g. as raw materials for paints, adhesives, paper coating slips, textile and leather finishing agents as well as additives in the building materials industry and how they are carried out according to the usual methods of erulsion polymerization Use of ionic and / or nonionic emulsifying and dispersing aids and optionally protective colloids can be produced. Such aqueous Polymer dispersions can be derived from monoolefinically unsaturated carboxylic acid esters with mostly 4 to 14 carbon atoms, such as methacrylic acid and / or acrylic acid esters as well Vinyl esters e.g. ethyl acrylate, methyl methacrylate, n-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate, vinyl acetate and + rAyl-n-butyrate, vinyl propionate or vinyl laurate, and nitriles #, ß-olefinically unsaturated carboxylic acids, such as Acrylonitrile and methacrylonitrile, vinyl aromatic compounds such as styrene, # -methylstyrene and o-chlorostyrene, vinyl halides such as vinyl chloride and vinylidene chloride, as well of 1,3-diolefins with mostly 4 or 5 carbon atoms, such as butadiene in particular, or more of ethylene, half-star and dialkyl esters of maleic, itaconic and / or fumaric acid as well as derived from vinyl ethers. The dispersions can contain the usual amounts of emulsifying agent and dispersants and differ from one or more of the monomers mentioned Derive kind. In addition, the emulsion copolymers can also be subordinate Amounts the customary auxiliary monomers with functional groups, such as , ß-monoethylenically unsaturated mono- and / or mostly containing 3 to 5 carbon atoms Dicarboxylic acids and / or their optionally substituted amides or hydroxyalkyl esters, such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, Methacrylamide, acrylamide, N-methylol methacrylamide, N-methylacrylamide, ß-hydroxyethyl acrylate and methacrylate, ß-hydroxypropyl acrylate and / or methacrylate, vinyl sulfonic acid, vinyl sulfonic acid sodium, ß-sulfoethyl acrylate, ß-sulfopropyl methacrylate and / or Contains ß-chloroethyl acrylate polymerized. The amount of such auxiliary monomers is generally between 0.1 and 10, in particular between 1 and 5 percent by weight, based on the amount of polymer. The amount of emulsifying and dispersing agents is usually between 0.5 and 3, in particular between 1 and 2 percent by weight, based on the amount of polymer. Dispersions of the type mentioned are commercially available in one Concentration of usually 30 to 60, in particular 40 to 60 percent by weight of polymer, based on the total dispersion. Aqueous ones are of particular interest Dispersions of acrylic ester polymers, vinyl ester polymers and copolymers made of styrene, butadiene and / or acrylonitrile (synthetic rubber dispersions). In question There are also secondary dispersions and natural rubber latices. The polymer dispersions are preferably in a diluted state, often at a concentration of 0.05 to 20, preferably used in a concentration of 0.1 to 10 percent by weight, and the particle sizes of the polymer particles are in the dilute dispersions preferably between 0.1 and 3 µm.

Bei dem neuen Verfahren der Abluftwäsche werden die Dispersionen im allgemeinen mit Raumtemperatur eingesetzt, doch ist es auch möglich, sie in gekühltem oder erwärmtem Zustand zu verwenden. Ihre Temperatur liegt im allgemeinen zwischen 0 und 50, insbesondere zwischen 10 und 300C. Bei dem Waschen der Abluft mit den im allgemeinen verdünnten wäßrigen Polymerisatdispersionen sind praktisch alle in der Technik üblichen Verfahren der Naßwäsche von Gasen geeignet, wobei im allgemeinen ein möglichst inniger Kontakt zwischen der Polymerisatdispersion und der zu reinigenden Abluft angestrebt wird. Dabei kann man insbesondere die Abluft durch einen Strom der vorzugsweise verdünnten Polymerisatdispersion unter gleichzeitiger Durchmischung ansaugen und das Gemisch aus Abluft und Polymerisatdispersion dann voneinander trennen, die Polymerisatdispersion nach Ausschleusen eines Teils z.B. 5 bis 20, insbesondere 10 bis 15 Gewichtsprozent derselben unter Ersatz des ausgeschleusten Teils durch frische Polymerisatdispersion erneut in Form eines Stroms zum Ansaugen der Abluft verwenden. Hierzu eignet sich z.B. eine in Abbildung 1 dargestellte Vorrichtung: Die Abluft wird durch den Ansaugstutzen einer Wasserstrahlpumpe 1 angesaugt, durch die die Polymerisatdispersion mittels einer Pumpe 2 gepumpt wird.In the new process of scrubbing the exhaust air, the dispersions are im generally used at room temperature, but it is also possible to cool them or heated state. Their temperature is generally between 0 and 50, especially between 10 and 300C. When washing the exhaust air with the Generally dilute aqueous polymer dispersions are practically all in the usual technique of wet scrubbing of gases suitable, with im general the closest possible contact between the polymer dispersion and that to be cleaned Exhaust air is sought. One can in particular the exhaust air by a stream the preferably dilute polymer dispersion with simultaneous mixing suck in and then separate the mixture of exhaust air and polymer dispersion from one another, the polymer dispersion after discharging a part, e.g. 5 to 20, in particular 10 to 15 percent by weight of the same with replacement of the discharged part fresh polymer dispersion again in the form of a stream for drawing in the exhaust air use. A device shown in Figure 1 is suitable for this purpose: The exhaust air is sucked in through the suction port of a water jet pump 1 which the polymer dispersion is pumped by means of a pump 2.

In der Düse der Wasserstrahlpumpe findet eine innige Durchmischung der Abluft mit der Polymerisatdispersion statt. Die Polymerisatdispersion kann mit einer Menge von z.B. 500 Litern je Stunde durch die Wasserstrahlpumpe gepumpt werden und saugt dabei etwa die gleiche Abluftmenge an. Das Gemisch aus Abluft und Polymerisatdispersion wird aus der Wasserstrahlpumpe 1 in ein Beruhigungsgefäß 3 eingeleitet, in dem sich die Polymerisatdispersion und die gereinigte Abluft voneinander trennen. Die gereinigte Abluft verläßt das Beruhigungsgefäß 3 durch das Abluftrohr 4, das gegebenenfalls eine Gasuhr 5 aufweist.Intimate mixing takes place in the nozzle of the water jet pump the exhaust air with the polymer dispersion instead. The polymer dispersion can with a quantity of e.g. 500 liters per hour can be pumped through the water jet pump and draws in approximately the same amount of exhaust air. The mixture of exhaust air and polymer dispersion is introduced from the water jet pump 1 into a calming vessel 3, in which Separate the polymer dispersion and the cleaned exhaust air from one another. The cleaned Exhaust air leaves the calming vessel 3 through the exhaust pipe 4, which may be has a gas meter 5.

Die bei dem neuen Verfahren aus dem Abgas ausgewaschenen flüchtigen organischen Stoffe können, falls gewünscht, aus der damit beladenen wäßrigen Polymerisatdispersion zurückgewonnen oder zusammen mit dieser verworfen werden. Eine Rückgewinnung dieser Stoffe kann beispielsweise unter Austreiben der flüchtigen organischen Stoffe mit Wasserdampf, Kondensation und Abtrennung von Kondenswasser erfolgen.The volatile substances washed out of the exhaust gas in the new process If desired, organic substances can be extracted from the aqueous polymer dispersion loaded with them recovered or discarded together with it. A recovery of this Substances can, for example, drive out the volatile organic substances with Water vapor, condensation and separation of condensation take place.

Verwendet man beim Auswaschen von flüchtigen Monomeren eine Polymerisatdispersion, deren Polymerisate die gleichen flüchtigen Monomeren einpolymerisiert enthalten, so kann man die mit den ausgewaschenen Monomeren beladene Dispersion in den Herstellprozeß der Dispersion zurückführen. Das neue Verfahren ist von besonderem Vorteil, da für die Abtrennung der flüchtigen organischen Stoffe keine brennbaren, flüchtigen, explosionsgefährdeten oder stark riechenden Mittel eingesetzt werden.If you use a polymer dispersion when washing out volatile monomers, whose polymers contain the same volatile monomers in polymerized form, in this way, the dispersion laden with the washed-out monomers can be used in the production process return to the dispersion. The new method is of particular advantage because for the separation of the volatile organic substances no flammable, volatile, explosive or strongly smelling agents are used.

Beispiel In einer Vorrichtung gemäß Abb. 1 werden 80 Liter einer 0,5 %igen wäßrigen Dispersion eines Copolymerisats aus etwa gleichen Teilen Styrol und n-Butylacrylat eines mittleren Teilchendurchmessers von 0,1/um, die 2 #, bezogen auf das Polymerisat, eines Anlagerungsprodukts von 30 Mol Äthylenoxid an Isooctylphenol, das sulfuriert ist, als Emulgator enthält, durch die Pumpe 2 derart durch die Wasserstrahlpumpe 1 gepumpt, daß sie in einer Menge von 500 Litern/Stunde durch die Düse der Wasserstrahlpumpe strömt. Durch den Am augstutzen der Wasserstrahlpumpe werden je Stunde 500 Liter Abluft eingesaugt, die 1,4 bis 1,8 mg/Liter Styrol und 1,6 bis 2,1 mg/ Liter n-Butylacrylat enthalten. Die das Beruhigungsgefäß 3 durch den Stutzen 4 verlassende gereinigte Abluft enthält zunächst keine nachweisbare Menge an Styrol und n-Butylacrylat. Example In a device according to Fig. 1, 80 liters of a 0.5% aqueous dispersion of a copolymer of approximately equal parts of styrene and n-butyl acrylate having an average particle diameter of 0.1 µm, which is 2 # on the polymer, an adduct of 30 mol of ethylene oxide with isooctylphenol, which is sulfurized, contains as an emulsifier, by the pump 2 in this way by the water jet pump 1 that it is pumped through the nozzle of the water jet pump in an amount of 500 liters / hour flows. 500 liters per hour are produced through the nozzle of the water jet pump Air sucked in, containing 1.4 to 1.8 mg / liter of styrene and 1.6 to 2.1 mg / liter of n-butyl acrylate contain. The cleaned the calming vessel 3 through the nozzle 4 leaving Exhaust air initially contains no detectable amount of styrene and n-butyl acrylate.

Nach einer halben Stunde beträgt die Menge an Styrol und n-Butylacrylat in der Abluft jeweils weniger a.s 0,1 mg/Liter.After half an hour the amount of styrene and n-butyl acrylate is less than 0.1 mg / liter in the exhaust air.

Nach einer Stunde Betriebsdauer betragen die Mengen an Styrol und n-Butylacrylat in der gereinigten Abluft jeweils etwa 0,1 mg/Liter.After one hour of operation, the amounts of styrene and n-butyl acrylate in the cleaned exhaust air in each case about 0.1 mg / liter.

Zweigt man aus dem Kreislauf der Polymerisatdispersion je Stunde Liter der verdünnten Dispersion ab und ersetzt sie durch die gleiche Menge frischer verdünnter Dispersion, so wird auch nach mehreren Tagen Betriebsdauer in der gereinigten Abluft eine Belastung von 0,1 mg/Liter Styrol und n-Butylacrylat nicht überschritten.If one branches from the circuit of the polymer dispersion per hour liter the diluted dispersion and replace it with the same amount of fresh diluted Dispersion, so even after several days of operation in the cleaned exhaust air a load of 0.1 mg / liter of styrene and n-butyl acrylate is not exceeded.

Claims

1. Process for cleaning exhaust air containing volatile organic substances contains, by washing with a liquid, characterized in that the Waste air washes with an aqueous polymer dispersion.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Exhaust air through a stream of the polymer dispersion with simultaneous mixing sucks in, separates the mixture of exhaust air and polymer dispersion and the polymer dispersion after discharging a part of the same with replacement of the discharged part fresh polymer dispersion again in the form of a stream for drawing in the exhaust air used.

Sign.