DE2616999C3

DE2616999C3 - Adsorptionsvorrichtung

Info

Publication number: DE2616999C3
Application number: DE2616999A
Authority: DE
Inventors: Guenter Ing.(Grad.) 5841 Halingen Staschik; Dieter 4711 Bork Strathoff; Karl Dipl.-Phys. 4600 Dortmund Winter
Original assignee: Ceagfilter und Entstaubungstechnik 4600 Dortmund GmbH
Current assignee: Ceagfilter und Entstaubungstechnik 4600 Dortmund GmbH
Priority date: 1976-04-17
Filing date: 1976-04-17
Publication date: 1979-07-12
Also published as: DE2616999B2; CA1067420A; JPS52141487A; FR2347963B3; DE2616999A1; US4087260A; FR2347963A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Adsorptionsvorrichvung zum Abtrennen von dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen aus einem Luft- oder Gasstrom mit einem in einem Sorptionsfilterbehälter angeordneten Sorptionsfilter, das mit je einem mit Absperrklappen versehenen Anschlußstutzen für den Rohgaseintritt und für den Reingasaustritt in den Leitungszug des zu reinigenden Luft- oder Gasstromes eingebaut ist und das über mittels Klappen absperrbare Desorptionsmittelleitungen mit einem Desorptionsmittelkreis, der ein Gebläse und eine Mischkammer mit einem vorgeschalteten so Inertgaserzeuger enthält, verbunden ist.

Adsorptionsvorrichuingen entsprechend dieser Gattung haben bei der Reinigung von Abgasen und von Abluft dort Bedeutung erlangt, wo organische Stoffe, so etwa Lösemittel oder auch Stoffe, die durch das v> Auslösen von Geruchseindrücken als besondere Belästigungen für die Nachbarn des Emittenten darstellen, anfallen. Derartige Stoffe durch Adsorption abzuscheiden, ist durch die dafür eingesetzten Lösemittelrückgewinnungsanlagen bekannt. Ebenso ist bekannt, Ge- «> ruchsstoffe durch Adsorption aus Abluft bzw. Abgas: zu entfernen. Das Problem der Desorption wird daher durch die bekannte Wasserdampfdesorption bei den Lösemittelrückgewinnungsanlagen, durch Rauchgasdesorption oder durch Desorption mit speziell dazu ir> erzeugtem Inertgas durchgeführt. Typisch dafür sind Verfahren und Vorrichtungen, wie sie beispielsweise in der DE-OS 20 30 153. in der DE-OS 22 31 640 oder in der DE-OS 22 48 267 beschrieben werden. In diesen Fällen wird das Sorptionsfilter nach Erreichen einer gewissen Beladung mit adsorbierbaren Stoffen nach Umschalten aus dem Abgas(-Iuft-)strom herausgenommen und mit einem aus stöchiometrischer Verbrennung von Kohle, Koks oder Kohlenwasserstoffen hergestellten Inertgas desorbierL Zweckmäßigerweise wird zum Verbessern des Ausspülens dieses Inertgas im Kreislauf geführt, ein Teil des mit Desorbat beladenen inertgases abgezweigt und entweder einer thermischen Nachverbrennung oder einem Kühler zugeführt

Das abgezweigte Gas wird durch frisch erzeugtes Inertgas ersetzt, das die Wärmeenergie, die zur Desorption benötigt wird, als fühlbare Wärme mitbringt Da bei den zuletzt genannten Verfahren die ßesorptionstemperatur, bis in sehr hohe Temperaturbereiche von über 500⁰C gesteigert wird, greifen sowohl das Kohlendioxid als auch vorhandener Wasserdampf, etwa durch Cracken des Sorbats, zurückbleibenden Kohlenstoff an, und es wird somit eine aktivierende Desorption vor allem dann erreicht wenn das Sorbens Aktivkohle eingesetzt ist Für das Durchführen des Verfahrens sind zwei wesentliche Bedingungen zu erfüllen: einmal muß das im Kreislauf geführte Inertgas besonders gegen Ende der Desorption gekühlt werden, und zum anderen muß das Sorptionsfilter, das desorbiert wird, hinreichend dicht gegenüber dem übrigen System abgeschlossen sein, um ein Eindringen von Sauerstoff wirksam zu unterbinden. Diese Bedingungen werden durch Einsatz eines Kühlers im Inertgaskreislauf scvvie durch den Einbau von dicht schließenden Klappen in dem Rohgaseintritt und dem Reingasaustritt des Sorptionsfilters zwar erfüllt, jedoch ist mit dem Temperaturwechsel, dem Kühler und Klappen ausgesetzt sind, eine erhebliche Materialbeanspruchung verbunden, und es kann nicht ausgeschlossen werden, daß sich, bedingt durch den Temperaturwechsel, Undichtigkeiten einstellen, die das Eindringen von Sauerstoff ermöglicher, und so den einwandfreien Ablauf des Desorptionsvorganges einschließlich des auf die Desorption folgenden Kühlens infrage stellen. Darüber hinaus muß der Sorptionsfilterbehälter in seiner Statik für die bei den auftretenden hohen Temperaturen ausgelegt sein.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, derartige Nachteile durch eine vorteilhafte Ausbildung der Adsorptionsvorrichtung zu überwinden. Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Adsorptionsvorrichtung dadurch gelöst, daß der Sorptionsfilterbehälter von einem von einem gasförmigen Kühlmittel durchströmten Ringspalt und einem mit einer Wärmeisolierung versehenen Außenmantel umgeben ist. Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung bestehen darin, daß am oberen Ende des Sorptionsfilterbehälters mindestens drei gleichmäßig über den Umfang des Außenmantels angeordnete Abströmöffnungen vorgesehen sind, die in einer bevorzugten Ausführungsform mit selbsttätig öffnenden Jalousieklappen verschlossen sind, und daß an den Anschlußstutzen mit Ventilen versehene Gaszuführungsstutzen vorgesehen sind, die über Leitungen mit einem Schutzgaserzeuger verbunden sind.

Die Figur soll die erfindungsgemäße Adsorptionsvorrichtung näher erläutern, wobei sie im Schaltzustand »Kühlen und Desorption« dargestellt ist. Das Sorptionsfilter ist ein Ringschichtfilter mit dem Sorptionsfilterbehälter 1 und der Sorptionsmittelschicht 2. Die Sorotionsmittelschicht besteht aus den das SorDtions-

mittel schichtförmig haltenden zylinderförmigen Stützmitteln, z. B. aus Siebblechen 2.1 und 23, sowie der sich dazwischen befindlichen zylinderringförmigen Sorptionsschüttung 22. Ein Anschlußstutzen 3.1 für den Rohgaseintritt und ein Anschlußstutzen 3.2 für den Reingasaustritt ermöglichen den Einbau des Sorptionsfilters in den Leitungszug des zu reinigenden Gases. In dem Anschlußstutzen 3.1 bzw. 3.2 sind Doppelabsperrklappen 3.11 und 3.12 bzw. 3.21 und 3.22 vorgesehen, mit denen das Sorpikinsfilter gegenüber der das Gas zu- bzw. abführenden Leitung abgesperrt werden kann. An dem Anschlußstutzen 3.1 bzw. 3.2 befinden sich mit Ventilen versehene Gaszuführungsstutzen 33 bzw. 3.4, die eine Verbindung mit den sich im abgesperrten Zustand zwischen den Klappen 3.11 und 3.12 bzw. 3.21 und 3.22 bildenden Pufferräumen herstellen. Über die Leitungen 11.1 und 11.2 sind diese Gaszuführungsstutzen mit einem Schutzgaserzeuger 11 verbunden, und das von diesem Schutzgaserzeuger erzeugte Schutzgas kann den Pufferräumen zugeführt werden. Eine zusätzliche, ebenfalls mit einem Ventil versehene Leitung 113 stellt eine Verbindung zwischen dem Schutzgaserzeuger 11 und dem Sorptionsfilter mit dem Desorptionsmittelkreislauf her. Den Sorptionsfüterbehälter 1 umgibt ein von einem gasförmigen Kühlmittel, im Regelfall von Luft, durchströmter Ringspalt 5 und ein Außenmantel 6, der mit einer, einen unerwünschten Wärmeabfluß unterbindenden Wärmeisolierung 7 versehen ist Ein Kühlmittelgebläse 8 drückt in Betriebsphasen, in denen gekühlt werden soll, das Kühlmittel durch die Anschlußleitung 9 in den Ringspalt 5. Mindestens drei gleichmäßig über den Umfang des Außenmantels 6 angeordnete, mit einer Jalousie 10.1 verschlossenen Abströmöffnungen 10, die bei Überdruck im Ringspalt 5 öffnen, lassen das Kühlmittel abströmen. Dadurch wird auch bei Ausfall des Kühlmittelgebläses 8 eine Notkühlung auch dann möglich, wenn der Sorptionsfilterbehälter 1 unzulässig hoch erhitzt wird.

Der Desorptionsmittelkreis besteht aus einem Inertgaserzeuger 4.1, einer Mischkammer 4.2, einem Desorptionsmittelgebläse 43 und den mittels Klappen 4.51 und 4.71 absperrbaren Desorptionsmittelleitu'ngen 43, 4.6 und 4.7; eine Anschlußleitung 4.8 gestattet das Ableiten des mit Desorbat beladenen Desorptionsmittels zu einer Nachbehandlung, etwa einer thermischen Nachverbrennung oder einer Kondensation. Der Inertgaserzeuger 4.1 und der Schutzgaserzeuger 11 werden, wenn die Erzeugung des sauerstofffreien Desorptionsmittels und des inerten Schutzgases durch stöchiometrische Verbrennung eines Brennstoffs erfolgt über die Leitungen 12.1 und 12.2 mit Brennstoff und mit Verbrennungsluft versorgt.

Zum Betrieb dieser Vorrichtung wird nach der Erfindung der zu reinigende Gasstrom durch das oder — bei größeren Gasströmen bei höheren Konzentrationen an adsorbierbaren Stoffen — durch die Sorptionsfilter geleitet, bis das eingesetzte Sorptionsmittel bis zu einem gewissen Grad mit adsorbierten Stoffen, dem Sorbat, beladen ist Werden mehrere Sorptionsfilter parallel nebeneinander betrieben, wird das Verfahren zweckmäßigerweise so eingerichtet, daß dieser Sättigungszustand bei den einzelnen Einheiten nicht gleichzeitig eintritt Das gesättigte Sorptionsfilter wird dann durch Schließen der Klappen 3.11, 3.12, 3.21 und 3.22 aus dem Gasstrom genommen. Der Schutzgaserzeuger 11 wird gezündet, und das von ihm erzeugte Schutzgas wird durch die Leitungen 11.2 und 11.3 bei

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geöffneten Ventilen in die Pufferräume zwischen den Klappen 3.11 und 3.12 bzw. 3.21 und 3.22 eingespeist Gleichzeitig kann über die Leitung 11.1 bei geöffnetem Ventil inertes Schutzgas in das System Soprtionsfilter/Desorptionsmittelkreis eingeführt, und so eine Sauerstoffverarmung dort erreicht werden, eine Maßnahme, die dann vorteilhaft ist wenn das Sorbat niedrig siedende und leicht entzündbare Bestandteile enthält Danach wird der Inertgaserzeuger 4.1 in Betrieb genommen und das Desorptionsmittelgebläse 43 angelassen. Das von Inertgaserzeuger 4.1 erzeugte heiße Inertgas wird vom Desorptionsmittelgebläse 43 angesaugt und in der Mischkammer 4.2 zuerst mit kalter und durch die Schutzgaseinspeisung sauerstoffarmer Luft später mit einem Gemisch aus Inertgas und gasförmigem Desorbat gemischt und über die Leitung 4.7 dem Innenraum der Sorptionsmittelschicht zugeführt Es strömt durch die Sorptionsmittelschicht desorbiert diese und heizt sie auf, sammelt sich im Außenraum und strömt durch die Leitung 4JS wieder zum Desorptionsmittelgebläse 43. Dtreh stets zuströmendes frisch erzeugtes Inertgas, freiwercendes Desorbat und infolge der zunehmenden Temperatur, nimmt das Gasvolumen im Desorptionsmittelkreis zu, und der absolute Druck in ihm steigt entsprechend. Dieser Überdruck läßt nun einen ihm entsprechenden Teil des Inertgas/Desorbat-Gemisches über die Leitung 4.8 einer Nachbehandlung, sei es durch Nachverbrennung oder durch Abkühlung und Kondensation, zufließen. Diese Desorption wird so lange betrieben, bis das Sorbens frei von Sorbat ist und auch die gewünschten Eigetischaften hinsichtlich seines Adsorptionsvermögens wiedererlangt hat Dies ist im Regelfall dann erreicht wenn die gesamte Sorptionsmittelschicht auf eine entsprechend hohe Temperatur aufgeheizt ist und die Temperatur im Außenraum des Ringschichtfilters sprunghaft ansteigt

Nach Beendigung der Desorption wird der Inertgaserzeuger 4.1 abgeschaltet der Desorptionsmittelkreis jedoch weiter betrieben. Die vom Desorptionsmittel aus dem Sorbens abgeführte fühlbare Wärme wird mit Hilfe der durch den Ringspalt 5 bewirkten Kühlung abgeführt; dazu ist das Kühlmittelgebläse 8 in Betrieb, und das durch den Ringspalt 5 strömende gasförmige Kühlmittel entnimmt dem System durch die Wand des Sorptionsfilterbehälters 1 hindurch Wärme. Da dem Sorptionsmittelkreislauf nach beendeter Desorption kein frisch erzeugtes Inertgas mehr zugeführt wird, und da während des auf die Desorption folgenden Kühlens die Temperatur des Desorptionsmittels durch den Wärmeabfluß ständig sinkt, würde ein Unterdruck entstehen, der unter Umständen sauerstoffhaltige Luft über die Leitung 4.7 zui ucksaugen könnte. Dies wird du~ch die Schutzgaszufuhr über die Leitung 11.1 verhindert, durch die sauerstofffreies Schutzgas so in das System eingespeist wird, daß ein Unterdruck nicht auftreten kann. Ist die Kühlung beendet, werden die Schutzgaserzeuger abgeschaltet, die Ventile in den Leitungen 11.1, 11.2 und 11.3 geschlossen, das Desorptionsmittelgebläse 43 stillgelegt und die Klappen in den Leitungen 4.5 und 4.7 geschlossen. Durch öffnen der Doppelklappen 3.11,3.12 und 3.21,3.22 wird das Sorptionsfilter wieder zur Reinigung des zu reinigenden Gases in den Gasstrom geschaltet.

Die Ausbildung de^r Vorrichtung zur Adsorption von in Sorptionsfiltern adsorbierbaren dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen aus Luft oder anderen Gasen nach der Erfindung hat den Vorteil, daß der

Sorptionsfilterbehälter auch bei der aktivierenden Desorption, die bei Verwendung von Aktivkohle als Sorbent bis zu Temperaturen wri um 800⁰C geführt wird, kaum Temperaturen von über etwa 600⁰C annimmt, und so in seiner Statik nicht für die Temperaturen konstruiert, zu werden braucht, die an sich für die aktivierende Desorption nötig wären. Das Verfahren zum Durchführen der Desorption mit einer Inertisierung der Pufferräume zwischen den die Zu- bzw. Abfuhr des zu reinigenden Gases absperrenden Doppelklappen sowie die mögliche Vorinertisierung des Systems Sorptionsfilter/Desorptionsmittelkreis erlaubt ein sicheres Einleiten der Desorption auch bei niedrig siedenden und leicht zündenden Stoffen. Und schließlich ist der Betriebszustand Kühlen durch das Auffüllen des sich durch die Temperaturverringerung verkleinernden Gasvolumens im System auch bei Verwendung brennbarer Sorbentien, wie Aktivkohle, sicher zu beherrschen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Adsorptionsvorrichtung zum Abtrennen von dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen aus einem Luft- oder Gasstrom mit einem in einem Sorptionsfilterbehälter angeordneten Sorptionsfilter, das mit je einem mit Absperrklappen versehenen Anschlußstutzen für den Rohgaseintritt und für den Reingasaustritt in den Leitungszug des zu reinigenden Luft- oder Gasstromes eingebaut ist und das ι ο über mittels Klappen absperrbare Desorptionjimittelleitungen mit einem Desorptionsmittelkreis, der ein Gebläse und eine Mischkammer mit einem vorgeschalteten Inertgaserzeuger enthält, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sorptionsfilterbehälter (1) von einem gasförmigen Kühlmittel durchströmten Ringspalt (5) und einem mit einer Wärmeisolierung (7) versehenen Außenmantel (6) umgeben ist

2. Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Sorpiionsriiterbehähers (i) mindestens drei gleichmäßig über den Umfang des Außenmantels (6) angeordnete Abströmöffnungen (10) vorgesehen sind.

3. Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnuegen (10) mit selbsttätig öffnenden Jalousieklappen verschlossen sind.

4. Adsorptionsvorrichtung nach einem der Anspräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den AnschlußstutzcT (3,1; 3,2) mit Ventilen versehene Gaszuführungsstutzen (3,3; 3,4) vorgesehen sind, die über Leitungen (11,1; 11,2; 11,3) mit einem Schutzgaserzeuger (11) verbunden -und.