DE2610963A1

DE2610963A1 - PROCESS AND DEVICE FOR SELECTIVE ADSORBING OF STEAM OR GAS-FORM POLLUTION FROM OTHER GASES

Info

Publication number: DE2610963A1
Application number: DE19762610963
Authority: DE
Inventors: Guenter Ing Grad Staschik; Karl Dipl Phys Winter
Original assignee: CEAG FILTER ENTSTAUBUNG
Current assignee: CEAG FILTER ENTSTAUBUNG
Priority date: 1976-03-16
Filing date: 1976-03-16
Publication date: 1977-09-22
Also published as: FR2344321A1; CA1071118A; JPS52138059A

Description

Reg.-Nr. P 3'tl E-DT 2. 4600 Dortmund, den IO.O3.1976Registration number. P 3'tl E-DT 2. 4600 Dortmund, IO.O3.1976

RVP- Dr.Str./SchRVP- Dr.Str./Sch

Ceagfilter und Entstaubungstechnik GmbH., 4600 Dortmund, PostfachCeagfilter und Entstaubungstechnik GmbH., 4600 Dortmund, PO Box

Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Adsorbieren von dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen aus anderen GasenMethod and device for the selective adsorption of vapor or gaseous impurities from other gases

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Adsorbieren einzelner dampf- oder gasförmiger Verunreinigungen aus Luft oder anderen Gasen sowie eine Vorrichtung, mit deren Hilfe das Verfahren vorteilhaft durchgeführt werden kann.The invention relates to a method for the selective adsorption of individual vapor or gaseous impurities from air or other gases and a device with the help of which the method is advantageous can be carried out.

Eine Aufgabenstellung der Gasreinigungstechnik, speziell der Luftreinigungstechnik ist das Abscheiden von dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen aus einem Gasstrom. Es ist bekannt, derartige Aufgaben mit Hilfe der Absorptionstechnik zu lösen. Ebenso ist bekannt, Adsorptionsfilter zu diesem Z'veck einzusetzen. Es ist auch bekannt, die Abscheidung derartiger Verunreinigungen durch eine thermische Verbrennung vorzunehmen, die sowohl direkt in der- Flamme als auch an einem Katalys?_ctor erfolgen kann, und schließlich ist auch bekannt, adsorbiorbare Verunreinigungen in einem Adsorptionsfilter zu speichern und sie nach der Desorption etwa durch Kondensation zurückzugewinnen oder sie nach Zusatz der notwendigen Verbrennungsluft zu verbrennen. Nachteilig für diese Verfahren ist nun, daß eine selektive Wirkung nicht vorhanden ist und so Gemische von dampf- bzw. gasförmigen Verunreinigungen zwar abgeschieden jedoch nicht selektiv getrennt werden. Dabei ist die Aufgabenstellung der Trennung technisch begründet, wie das Heispiel der Lackiertechnik zeigt: Das Abscheiden de.r eingesetzten Lack löseniittel ist nicht nur eine Notwendigkeit in Bezug auf die Reinhaltung dor Luft, sondern das sich an die Abscheidung anschließende Rückgewinnen kann erheb] icho wirtschaftliche Vorteile darm erbringen, v.enn diese zurückgewonnenen Lösemittel ohne wesentlichen AufwandOne of the tasks of gas cleaning technology, especially air cleaning technology, is the separation of vapor or gaseous impurities from a gas flow. It is known to solve such problems with the aid of absorption technology. It is also known to use adsorption filters for this purpose. It is also known to carry out the deposition of such impurities by thermal combustion, which is carried out both directly in the flame and on a catalyst. _c tor can take place, and finally it is also known to store adsorbable impurities in an adsorption filter and to recover them after desorption, for example by condensation, or to burn them after adding the necessary combustion air. The disadvantage of this method is that there is no selective effect and mixtures of vaporous or gaseous impurities are separated but not selectively separated. The task of separation is technically justified, as the example of painting technology shows: The separation of the paint solvent used is not only a necessity with regard to keeping the air clean, but the recovery following separation can be extremely economical Provide benefits in the gut, especially when these recovered solvents are used without significant effort

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wieder in den Lackierprozeii eingeführt werden können. Nun treten in der Abluft von Lackierstraßen neben den Lösemitteln auch höher siedende Weichmacher auf, auf deren Rückgewinnung im Regelfall verzichtet werden kann, ja, bei deren Rückgewinnung sogar die zurückgewonnenen Lösemittel verunreinigt werden. Diesen Nachteil der nicht-selektiven Abscheidung von dampf- bzw- gasförmigen Verunreinigungen aus Gasen zu überwinden, ist das Ziel dieser Erfindung.can be reintroduced into the painting process. Now step into the Exhaust air from painting lines contains not only solvents but also higher-boiling plasticizers, which are usually not recovered can, yes, even contaminate the recovered solvents when they are recovered. This disadvantage of non-selective deposition to overcome vapor or gaseous impurities from gases, is the aim of this invention.

Dazu wird vorgeschlagen, die Abscheidung mit Hilfe der Adsorptionstechnik so vorzunehmen, daß mindestens zwei Sorptionsfilter hintereinandergeschaltet sind und bei verschiedenen Temperaturen betrieben werden, wobei die Temperatur des zu reinigenden Gases von Sorptionsstufe zu Sorptionsstufe durch zwischengeschaltete Kühler herabgesetzt wird.To this end, it is proposed that the separation be carried out with the aid of adsorption technology in such a way that at least two sorption filters are connected in series are and are operated at different temperatures, the temperature of the gas to be purified from the sorption stage to the sorption level is reduced by an intermediate cooler.

Die Figur 1 zeigt das Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens: Das zu reinigende Gas, durch die Zuführungsleitung 1 mit seiner den Anfallbedingungen entsprechender Temperatur wird dem Sorptionsfilter 2.1 zugeführt. Dazu ist das Ventil 2.11 geöffnet, die Ventile 2.14 und 2.15 sind geschlossen. Ist die Temperatur des anfallenden Gases vor seinem Eintritt in das Sorptionsfilter 2.1 zu ändern, wird in die Leitung 1 ein erster Wärmetauscher 3·1 geschaltet} dieser Wärmetauscher bringt in einem nolchen Fall das Gas auf die für die erste Sorptionsstufe gewünschte Temperatur. Das in dem eisten Gassorptionsfilter 2.1 selektiv gereinigte Gas verläßt diese Stufe durch das Ventil 2.12, während das Ventil 2.13 geschlossen ist, strömt durch den Wärmetauscher 3.2, der es auf die Temperatur, bei der die Adsorption in der zweiten Stufe vor sich gehen soll, bringt und das offene Ventil 2.21 zum zweiten Sorptionsfilter 2.2 und es verläßt diese Reinigungsstufe durch das geöffnete Ventil 2.22. Daran können sich noch beliebig viele Sorptionsstufen mit den dazu gehörenden Kühlern und den entsprechenden Ventilen anschließen) die Figur 1 beschränkt sich auf die Darstellung der > ersten zwei Stufen. Das gereinigte Gas wird vom Gebläse 4 durch die gesamte Kühler-Sorptionsfilter-Kette gefördert und über die Gasabführung 5 zur Weiterverwendung gebracht bzw. in die freie Atmosphäre entlassen. iFIG. 1 shows the scheme of the method according to the invention: The gas to be cleaned, through the supply line 1 with its the Accumulation conditions of the appropriate temperature is passed through the sorption filter 2.1 supplied. For this purpose, valve 2.11 is open, valves 2.14 and 2.15 are closed. Is the temperature of the gas produced to change before entering the sorption filter 2.1, is in the Line 1, a first heat exchanger 3 · 1 switched} this heat exchanger brings the gas to the temperature desired for the first sorption stage in such a case. That in the first gas sorption filter 2.1 selectively cleaned gas leaves this stage through valve 2.12, while valve 2.13 is closed, flows through the heat exchanger 3.2, which brings it to the temperature at which the adsorption is to take place in the second stage, and the open valve 2.21 to the second Sorption filter 2.2 and it leaves this cleaning stage through the open valve 2.22. Any number of sorption stages with the associated coolers and the corresponding valves can be added to this connect) Figure 1 is limited to the representation of the> first two stages. The cleaned gas is conveyed by the blower 4 through the entire cooler-sorption filter chain and via the gas outlet 5 brought for further use or in the open atmosphere dismiss. i

In den einzelnen Sorptionsfiltern 2.1, 2.2 und in den in Figur 1 nicht dargestellten, die dem zweiten Filter nachgeschaltet sind, verden die Stoffp. eingespeichert, die bei der in dieser Stufe herrschenden Temperatur auf Grund der betreffenden Adsorptionsisothermen.zu einerNot in the individual sorption filters 2.1, 2.2 and in the ones in FIG shown, which are connected downstream of the second filter, the verden Fabric p. stored at the temperature prevailing in this stage due to the relevant adsorption isotherms. to a

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Beladung führen. Dabei läßt sich nicht vermeiden, daß anfänglich auch beispielsweise niedriger siedende Stoffe, die eigentlich erst in einer der folgenden Stufen abzuscheiden wären, adsorbiert werden; mit fortschreitender Beladung werden diese jedoch durch die verdrängt , die in dieser Stufe abgeschieden werden sollen. Dadurch wird sich bei Sättigung der einzelnen Sorptionsfilter ein nahezu einheitliches Sorbat einstellen, das durch eine an sich bekannte Inertgasdesorption, wie beispielsweise bekannt aus P 20 30 153 oder P 22 31 64O₁ aus dem Sorbens entfernt werden kann. Dazu kann der Inertgaserzeuger 6 mit einem Ausgangsventil 6.1 mit den Inertgaseingangsventilen der Sorptionsfilter 2.I3, 2.23 und gegebenenfalls entsprechend für weitere Stufen durcli eine Leitung 6.2 verbunden werden. Da bei diesem Vorgehen durch das Schließen der Ventile für die Zufuhr des zu reinigenden Gases 2.11, 2.21 usw. und die für die Ableitung des in dieser Stufe gereinigten Gases 2.12, 2.22 usw. die zu desorbierende Stufe für den Gasdurchgang unterbrochen ist, können - wenn die Desorption in kürzeren Zeitabständen aufeinanderfolgen - parallel geschaltete Sorptionsfilter einen kontinuierlichen Betrieb dadurch sicherstellen, daß diese während der Desorption des Parallel-Sorptionsfilters in Adsorption gehen. Dies ist in jeder Stufe möglich; erfahrungsgemäß beschränkt sich eine derartige Maßnahmt jedoch auf die Abscheidestufe, in denen bei relativ niedriger Temperatur die leicht flüchtigen Bestandteile der Verunreinigungen des Gases abgeschieden werden.Lead loading. It cannot be avoided that initially, for example, lower-boiling substances, which should actually only be separated out in one of the following stages, are adsorbed; as the loading progresses, however, these are displaced by those that are to be separated in this stage. As a result, when the individual sorption filters are saturated, an almost uniform sorbate will be established, which can be removed from the sorbent by means of an inert gas desorption known per se, such as known from P 20 30 153 or P 22 31 64O _1. For this purpose, the inert gas generator 6 can be connected with an outlet valve 6.1 to the inert gas inlet valves of the sorption filters 2.I3, 2.23 and, if necessary, correspondingly for further stages through a line 6.2. Since with this procedure the closing of the valves for the supply of the gas to be cleaned 2.11, 2.21 etc. and those for the discharge of the gas 2.12, 2.22 etc. to be cleaned in this stage is interrupted for the gas passage, can - if the desorption follow one another at shorter time intervals - sorption filters connected in parallel ensure continuous operation by the fact that they go into adsorption during the desorption of the parallel sorption filter. This is possible at every stage; Experience has shown that such a measure is limited to the separation stage in which the volatile constituents of the impurities in the gas are separated out at a relatively low temperature.

Das in den Stufen, die desorbiert werden, anfallende desorbathaltige Inertgas verläßt die Sorptionsfilter durch die Ventile 2.14 bei der ersten Stufe, _e2.24 bei der zweiten oder durch die entsprechenden bei den anderen Stufen und wird in einer Sammelleitung 7 gesammelt und von einem Gebläse 8 zum Inertgaseintritt zurückgefördert. Dort wird ihm das in dem Inertgaserzeuger 6 erzeugte Inertgas beigemischt. Im Kühler 9i der vorteilhaft dem Gebläse 8 vorgeschaltet ist, erfolgt die Anpassung der Temperatur so, daß nach der Mischung mit dem heißen Inertgas das Mischgas die Temperatur besitzt, die für die gewünschten Desorptionsbedingungen gefordert wird. Dieses so konditionierte Gas dient zur Desorption und zum Ausspülen des Desorbats aus.dem zu desorbierendon Sorptionsfilter, wie beispielsweise aus P 22 48 267 bekannt.The, resulting desorbathaltige inert gas into the stages which are desorbed leaves the sorption by the valves 14.2 in the first stage, _e collected in a collecting pipe 7 at the second or by the corresponding at the other stages, and is 2.24 by a blower 8 for Inert gas inlet fed back. There the inert gas generated in the inert gas generator 6 is added to it. In the cooler 9i, which is advantageously connected upstream of the fan 8, the temperature is adjusted so that, after mixing with the hot inert gas, the mixed gas has the temperature required for the desired desorption conditions. This gas conditioned in this way is used for desorption and for flushing out the desorbate from the sorption filter to be desorbed, as known, for example, from P 22 48 267.

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An den Punkten A, B usw. kann das von der unter Desorption stehenden Stufe stammende desorbathaltige Überschuflgas nach Öffnen der entsprechenden Ventile 2.15 (für A), 2.25 (für B) usw. dem dieser Stufe zuzuordnenden Verfahren zugeleitet werden. So kann beispielsweise bei A eine Nachverbrennung angeschlossen werden, während bei B eine Riickgewinnungsanlage folgt..Werden alle selektiv in den einzelnen Stufen abgeschiedenen Stoffe dem gleichen Nachbehandlungsverfahren zugeführt, kann sich die Entnahme des Überschußgases aus dem Inertgaskreislauf auf eine Entnahmestelle beschränken. Eine weitere vorteilhafte Verfahrensdurchführung betrifft das Kühlen der bei der Desorption hoch erhitzten Adsorber 2.1, 2.2 usw. Um bei der Verwendung brennbarer Sorbentien, wie beispielsweise Aktivkohle, einer Entzündung vorzubeugen, kann ein Hilfsschutzgaserzeuger 10 in der Abkühlphase das gesamte Inertgassystem einschließlich des gerade desorbierten Adsorbers so unter Überdruck halten, daß die Volumenverringerung des Inertgases infolge der Temperaturabsenkung mehr als ausgeglichen wird. Natürlich kann dieser Hilfsschutzgaserzeuger 10 auch vor Beginn einer Desorption zur Inertisierung eingesetzt werden.At points A, B, etc., this can happen from the one under desorption Desorbate-containing excess gas originating in stage after opening the corresponding Valves 2.15 (for A), 2.25 (for B) etc. are fed to the process to be assigned to this stage. For example at A an afterburning can be connected, while at B a recovery plant follows..All selective in the individual Stages deposited substances use the same post-treatment process supplied, the withdrawal of the excess gas from the inert gas circuit can be limited to one withdrawal point. Another beneficial one The implementation of the process relates to the cooling of the adsorbers 2.1, 2.2, etc., which are heated to a high level during the desorption Combustible sorbents, such as activated carbon, to prevent ignition, an auxiliary protective gas generator 10 in the Keep the entire inert gas system, including the adsorber that has just been desorbed, under overpressure in the cooling phase so that the volume is reduced of the inert gas is more than compensated for as a result of the temperature drop. Of course, this auxiliary protective gas generator 10 can also be used for inerting before desorption begins.

Im einfachsten Fall handelt es sich um die Trennung zweier Komponenten, die als Verunreinigungen in einem Gasstrom enthalten sind. Dazu wird nach dem Verfahrensschema der Figur 2 das durch die Leitung zuströmende, zu reinigende Gas, wenn es mit einer beliebigen Temperatur anfällt, in einem vorgeschalteten Wärmetauscher 22 so konditioniert, daß es -die Temperatur bei der der erste Sorptionsvorgang abläuft, annimmt. Dieses Konditionieren in dem ersten Wärmetauscher für eine notwendige Gaskühlung, ist auch durch Anfeuchtungskühlung in einem Anfeuchtuncjskühler ersetzbar. Natürlich kann das Konditionieren dann entfallen, wenn das zu reinigende Gas mit passender Temperatur anfällt. Das auf die passende Temperatur gebrachte Gas wird nun der ersten Gassorptionsstufe 23 zugeführt, wobei die Ventile 23.1 und 2.3.2 geöffnet sind.In the simplest case it is the separation of two components, which are contained as impurities in a gas stream. For this purpose, according to the process diagram in FIG. 2, this is carried out by the line inflowing gas to be purified, if it is at any temperature incurred, conditioned in an upstream heat exchanger 22 so that it -the temperature at which the first sorption process expires, assumes. This conditioning in the first heat exchanger for a necessary gas cooling, is also through humidification cooling replaceable in a humidifying cooler. Of course, conditioning can then not necessary if the gas to be cleaned is produced at the right temperature. The gas brought to the right temperature is now fed to the first gas sorption stage 23, the valves 23.1 and 2.3.2 are open.

Das von der ersten Verunreinigung gereinigte Gas strömt nun einem Kühler 2^!i zu, in dem die Temperatur so herabgesetzt wird, daß bei dieser Temperatur eine für die Adsorption der zweiten Verunreinigung günstige Adsorptionsisotherme erreicht wird. Diese Kühlung geschieht zweckmäßig in einem Wärmetauscher. Das so konditionierte Gas strömt nun dem zweiten Adsorber 25 ?u, in dem die zweiteThe gas that has been cleaned of the first contamination now flows through a cooler 2 ^! i , in which the temperature is reduced so that at this temperature an adsorption isotherm which is favorable for the adsorption of the second impurity is reached. This cooling is expediently done in a heat exchanger. The gas conditioned in this way now flows to the second adsorber 25? U, in which the second

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Komponente so lange adsorbieret wird, bis dieser Adsorber 25 gesättigt ist. Bei stark unterschiedlichen Konzentrationen der beiden Verunreinigungen wird der Zeitpunkt der Sättigung von dem Adsorber zuerst erreicht, der die in höherer Konzentration vorliegende Verunreinigung abscheidet. Um ihn wieder betriebsfähig zu machen, muß er desorbiert werden. Im einfachsten Fall wird dazu die gesamte Anlan^e desorbiertj dieses Vorgehen ist dann besonders vorteilhaft, wenn die adsorbierten Verunreinigungen gemeinsam weiter behandelt werden. Dazu wird nach der Erfindung ein Desorptionskreislauf benutzt, in dem die Desorptionstemperatur eingestellt werden kann. Dieses Einstellen der Temperatur wird dadurch möglich, daß in dem Desorptionskreislauf eine Gaskühlung vorgesehen ist, die in dem bereits vorhandenen Kühler 24 vor sich geht. Bei diesem Vorgehen ist jedoch zu beachten, daß die im ersten Adsorber 23 abgeschiedenen Verunreinigungen eine höhere Desorptionstemperatur verlangen als die, die im Adsorber 25 adsorbiert sind. Zur Vereinfachung wird daher hier auf die Desorption im Gegenstrom verzichtet und beide Adsorber 23 und 25 werden im Gleichstrom nach Schließen der Ventile 23.1 und 25·2 desorbiert. Durch diese Schaltung ist es möglich, auf den Kühler im Inertgaskreislauf zu verzichten und den Aufwand an Ventilen in Grenzen zu halten. Die Desorption beginnt mit der Iriertgaseinspeisunrj durch den Inertgascienerator 28. In besonderen Fällen kann es zweckmäßig sein, eine vorherige Inertisierung mit dem Hilfsschutzgaserzeuger 29 vorzunehmen. Der Inertgaskreislaufventilator 30 fördert das Inertgas im Kreislauf; dabei sind dia Ventile 23.3 und 25·3 geöffnet. An einer an sich beliebigen Stelle des Desorptionskreislaufs wird das anfallende desorbathaltige Überschußgas entnommen. Dabei ist zweckmäßig diese Stelle dort im Kreislauf anzuordnen, wo ein Überdruck passender Größe auftritt. Das Uberschußcjas strömt zur Nachverbrennurinseinrichtung 31, sie kann auch durch eine Kondensatioiisstufe oder durch eine sonstige Gasverwertungsstufe ersetzt werden. Im Wärmetauscher 24 wird das im Kreislauf geführte Inertgas der Desorptionstemperatur für den Adsorber 25 angepaßt, lvährend eine Einstellung oder eine Regelung des frisch erzeugten Inertgases aus dem Inertgaserzeuger 28 die Desorptionstemperatur für den Adsorber 23 einzustellen gestattet.Component is adsorbed until this adsorber 25 is saturated. In the case of very different concentrations of the two impurities, the time of saturation is reached first by the adsorber which separates the impurities present in the higher concentration. To make it operational again, it must be desorbed. In the simplest case, the entire Anlan ^e desorbiertj is this approach is particularly advantageous if the adsorbed contaminants are treated further together. For this purpose, according to the invention, a desorption circuit is used in which the desorption temperature can be adjusted. This setting of the temperature is possible in that gas cooling is provided in the desorption circuit, which takes place in the already existing cooler 24. In this procedure, however, it should be noted that the impurities separated in the first adsorber 23 require a higher desorption temperature than those which are adsorbed in the adsorber 25. To simplify matters, the desorption in countercurrent is dispensed with here and both adsorbers 23 and 25 are desorbed in cocurrent after the valves 23.1 and 25.2 are closed. This circuit makes it possible to dispense with the cooler in the inert gas circuit and to keep the expenditure on valves within limits. The desorption begins with the Iriertgaseinspeisunrj by the inert gas generator 28. In special cases it can be expedient to carry out a previous inerting with the auxiliary protective gas generator 29. The inert gas circulation fan 30 promotes the inert gas in the circuit; the valves 23.3 and 25 · 3 are open. The resulting desorbate-containing excess gas is withdrawn at any point in the desorption circuit. It is useful to arrange this point in the circuit where an overpressure of a suitable size occurs. The excess gas flows to the afterburning urine device 31; it can also be replaced by a condensation stage or by another gas utilization stage. In the heat exchanger 24, the circulating inert gas is adapted to the desorption temperature for the adsorber 25, while the desorption temperature for the adsorber 23 can be set or regulated for the freshly generated inert gas from the inert gas generator 28.

- Patentansprüche -- patent claims -

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Claims

Registration number. P 3'il E-DT 4600 Dortmund, the IO.O3.1976 RWP-Dr.Str./Sch patent claims

1. Process for the selective adsorption of vapor or gaseous impurities with the help of series-connected Adsorptive filters, characterized in that that the Adsorptionsprozeii in each of the series-connected Adsorption filters with a suitable for the impurities to be separated in this adsorption filter Temperature takes place and that this temperature adjustment in one the adsorption filter upstream of the heat exchanger.

2. The method according to claim 1, characterized in that each adsorption filter after reaching the
Saturation can be desorbed individually.

3. The method according to claim 2, characterized in that the desorbate obtained in the desorption of Desorbent flowing off is transferred to a high-combustion furnace, in which it is supplied with air burned v; "ird.

4. The method according to claim 2, characterized in that the resulting desorbate from the desorption outflowing desorbent is fed to a condenser in which the desorbate condenses and as Liquid can be recovered.

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ORIGINAL INSPECTED