DE2714660A1

DE2714660A1 - PROCESS FOR THE RECOVERY OF ORGANIC SOLVENTS FROM EXHAUST AIR

Info

Publication number: DE2714660A1
Application number: DE19772714660
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Grueter
Original assignee: Luwa Ltd
Current assignee: Luwa Ltd
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1977-04-01
Publication date: 1977-11-10
Also published as: IT1075303B; PL197743A1; JPS52133079A; SE7704791L; CH608193A5; FR2349357B3; DD129742A5; FR2349357A1; GB1581857A

Description

Verfahren zur Rückgewinnung organischer Lösungsmittel aus AbluftProcess for the recovery of organic solvents from exhaust air

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Rückgewinnung von organischen Lösungsmitteldämpfen aus Abluft.The invention relates to a process for continuous recovery of organic solvent vapors from exhaust air.

Ueberall dort, wo organische Lösungsmittel für irgendwelche Operationen in offenen Systemen mit der Umgebungsluft in Kontakt stehen, wie bei der Plastik-Verarbeitung, in Druckerei-Betrieben, in Lackier-Betrieben usw., ist heute eine Rückgewinnung der organischen Lösungsmittel unumgänglich. Der Lösungsmittelbedarf ist ein beachtlicher Kostenfaktor in bestimmten Produktionsverfahren und die Rückgewinnung der Lösungsmittel aus Abluft erhöht somit wesentlich die Wirtschaftlichkeit solcher Betriebe. Weiter fordert die Reinhaltung der Atmosphäre, dass die Abluft weitgehend gereinigt die industriellen Betriebe verlässt.Everywhere where organic solvents are used for any operations are in contact with the ambient air in open systems, such as in plastic processing, in printing companies, in In paint shops, etc., the recovery of organic solvents is essential today. The solvent requirement is a considerable cost factor in certain production processes and the recovery of solvents from exhaust air thus increases the profitability of such operations is essential. Furthermore, keeping the atmosphere clean requires that the exhaust air be largely cleaned leaves industrial operations.

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Das Abtrennen^ und Rückgewinnen der organischen Lösungsmittel aus Abluft erfolgt heute üblicherweise durch Anlagerung der flüchtigen Stoffe an Aktivkohle durch Adsorption. Die Rückgewinnung erfolgt durch Austreiben der an die Aktivkohle angelagerten Lösungsmittel mit Dampf. Nach dieser Regenerierung wird der Adsorber für eine nächste Beladung wieder in Betrieb genommen. Die Reinigung der Lösungsmittel und die Aufarbeitung der Abwasser wird meistens durch destillative Verfahren vorgenommen. The separation and recovery of the organic solvents from exhaust air is usually done today through the accumulation of volatile substances on activated carbon through adsorption. The recovery takes place by expelling the solvent attached to the activated carbon with steam. After this regeneration the adsorber is put back into operation for the next load. The purification of the solvents and the work-up the wastewater is mostly handled by distillation processes.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens/ das eine kontinuierliche Rückgewinnung der Lösungsmittel gestattet. Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Lösungsmittel kontinuierlich an im Gegenstrom zur Abluft geführtem Wasser absorbiert und anschliessend durch kontinuierliche azeotropische Destillation vom Wasser befreit wird.The object of the invention is to create a method / the allows continuous recovery of the solvents. The method according to the invention is characterized in that that the solvent is continuously absorbed in the countercurrent to the exhaust air and then by continuous azeotropic distillation is freed from water.

Dabei v/ird von der überraschenden Tatsache Gebrauch gemacht, dass sich Wasser als Waschflüssigkeit bei der Absorption eignet und zudem für die Desorption das azeotrope Verhalten des Wassers mit organischen Lösungsmitteln vorteilhaft genutzt werden kann.Use is made of the surprising fact that water is suitable as a washing liquid for absorption and the azeotropic behavior of water with organic solvents can also be used advantageously for desorption can.

Im Gegensatz zur Adsorption, wo die flüchtigen Lösungsmittel diskontinuierlich an feste Stoffe angelagert werden, erfolgt demnach beim erfindungsgemässen Verfahren das Abtrennen der flüchtigen Stoffe kontinuierlich durch die zur Abluft im Gegenstrom geführte Waschflüssigkeit. Die mit Lösungsmitteln angereicherte Waschflüssigkeit wird in einer Desorptionsstufe kontinuierlich aufbereitet und fliesst in die AbsorptionsstufeIn contrast to adsorption, where the volatile solvents are attached discontinuously to solid substances accordingly, in the process according to the invention, the separation of the volatile substances continuously through the scrubbing liquid, which is led in countercurrent to the exhaust air. The enriched with solvents Washing liquid is continuously processed in a desorption stage and flows into the absorption stage

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zurück. In einer nachfolgenden Destillation "können die Lösungsmittel vollständig von der Waschflüssigkeit getrennt und gereinigt werden.return. In a subsequent distillation "the solvents completely separated from the washing liquid and cleaned.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist für die Rückgewinnung von organischen Lösungsmitteln geeignet, die mindestens in geringer Konzentration in Wasser löslich sind. Ferner muss das zurückzugewinnende Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch zur Azeotropbildung mit Wasser befähigt sein; ausserdem darf das Lösungsmittel oder mindestens eine Komponente eines Gemisches mit Wasser nicht unbegrenzt mischbar sein. Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders für die Rückgewinnung von organischen Lösungsmitteln polaren Charakters, wie z.B. Ester, Alkohole, Ketone, geeignet, die, wenn auch nur in geringen Konzentrationsbereichen, in Wasser löslich sind. The inventive method is suitable for the recovery of organic solvents, which is at least less Concentration are soluble in water. Furthermore, the solvent or solvent mixture to be recovered must be used for azeotrope formation be empowered with water; in addition, the solvent or at least one component of a mixture may have Water cannot be mixed indefinitely. The inventive method is particularly useful for the recovery of organic Solvents of a polar character, such as esters, alcohols, ketones, are suitable, which are soluble in water, even if only in low concentration ranges.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles in Form eines Prozessschemas erklärt. Die Anlage besteht im v/esentlichen aus der Absorptionsstufe 100, mit Absorptionskolonne 101, Wärmeaustauscher 102 und 103, der Desorptionsstufe 200 mit Fallfilmverdampfer 201, Kondensator 202, und Dekantierbehälter 203, der azeotropen Entwässerungsstufe 3OO, mit Rektifizierkolonne 301 und Kondensator 302, der leichter siedenden Rektifizierstufe 400, mit Rektifizierkolonne 401 und dem Kondensator 402, der schwerer siedenden Rektifizierstufe 500, mit Rektifizierkolonne 501 und Kondensator 502.The method according to the invention is illustrated in the form of a process diagram using the exemplary embodiment shown in the drawing explained. The system consists mainly of the absorption stage 100, with absorption column 101, heat exchanger 102 and 103, the desorption stage 200 with falling film evaporator 201, condenser 202, and decanter 203, the azeotropic dewatering stage 3OO, with rectification column 301 and condenser 302, the lower-boiling rectification stage 400, with rectification column 401 and the condenser 402, the higher-boiling rectification stage 500, with rectification column 501 and condenser 502

Die Absorptionskolonne 101 ist als Füllkörperkolonne ausgebildet, bei den Wärmeaustauschern 102 und 103 handelt es sich um Rohrbündelgegenstromapparate. Der Fallfilmverdampfer 201 als De-The absorption column 101 is designed as a packed column, the heat exchangers 102 and 103 are tube bundle countercurrent devices. The falling film evaporator 201 as a de-

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sorptionsapparat arbeitet im Gegenstromprinzip, der Kondensator 202 ist als Oberflächenkondensator ausgebildet. Die Rektifizierkolonnen 301, 401 und 501 sind Bodenkolonnen mit Verstärkungsteil und Abtriebsteil, sowie zur Erzeugung der Brüdendämpfe mit Bodenverdampfern 305, 405 und 505 versehen. Die Kondensatoren 302, 402 und 502 sind als Oberflächenkondensatoren ausgebildet.The sorption apparatus works on the countercurrent principle, the condenser 202 is designed as a surface capacitor. The rectification columns 301, 401 and 501 are tray columns with a rectifying section and a stripping section, as well as for generating the vapor provided with bottom evaporators 305, 405 and 505. The capacitors 302, 402 and 502 are designed as surface capacitors.

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Die Lösungsmitteldämpfe enthaltende Abluft wird unten in die Absorptionskolonne 101 eingeblasen oder gegebenenfalls unter Verdichtung mittels eines nicht dargestellten Gebläses auf einen erhöhten Druck eingeführt und strömt im Gegenstrom zur Waschflüssigkeit nach oben. Durch den innigen Kontakt zwischen der Luft und der Flüssigkeit nimmt die Waschflüssigkeit durch Diffusion die Lösungsmitteldämpfe auf und die Luft verarmt nach oben anteilmässig an Lösungsmitteln. Die mit Lösungsmitteln beladene Waschflüssigkeit fliesst über den Gegenstrom-Wärmeaustauscher 102 zur Desorptionsstufe 201.The exhaust air containing solvent vapors is blown into the absorption column 101 at the bottom or, if appropriate, under it Compression introduced by means of a fan, not shown, to an increased pressure and flows in countercurrent to Washing liquid to the top. The washing liquid permeates through the intimate contact between the air and the liquid The solvent vapors diffuse and the air is proportionally depleted of solvents upwards. The loaded with solvents Washing liquid flows via the countercurrent heat exchanger 102 to the desorption stage 201.

Im Fallfilmverdampfer 201 wird die mit Lösungsmittel beladene Waschflüssigkeit mittels Verdampfung und Ausnützung des azeotropen Verhaltens fast vollständig von Lösungsmitteln befreit und fliesst über die Wärmeaustauscher 102 und 1O3 als regenerierte Waschflüssigkeit in den Absorber zurück. Der Gegenstrom-Wärmeaustauscher 102 dient zur Rückgewinnung der Wärme, da die Absorption bei Umgebungstemperatur oder vorzugsweise sogar einer tieferen Temperatur oberhalb 0 C, die Desorpiton bei höheren Temperaturen durchgeführt wird. Im weiteren Wärmeaustauscher 103 wird die desorbierte Waschflüssigkeit mit einer Kühl-Flüssigkeit auf Umgebungstemperatur oder eine darunter liegende Temperatur gebracht. Da die Luft, welche die Absorptionskolonne 101 oben verlässt, bei der Absorption mit Waschwasser gesättigt wird, ist es notwendig, diesen Wasserverlust laufend durch Zuführung von Frischwasser z.B. zwischen Wärmetauscher 102 und Wärmetauscher 103 zu ergänzen.In the falling film evaporator 201, the washing liquid laden with solvent becomes azeotropic by means of evaporation and utilization of the Behavior almost completely freed from solvents and flows through the heat exchangers 102 and 1O3 as regenerated Washing liquid back into the absorber. The countercurrent heat exchanger 102 is used to recover the heat as the absorption at ambient temperature or preferably even at a lower temperature above 0 C, the desorpiton at higher temperatures is carried out. In the further heat exchanger 103, the desorbed washing liquid is brought to ambient temperature with a cooling liquid or brought a temperature below that. Since the air leaving the absorption column 101 at the top, If the absorption is saturated with washing water, it is necessary to continuously compensate for this water loss by adding fresh water e.g. to be added between heat exchanger 102 and heat exchanger 103.

Die Brüdendämpfe werden im Oberflächenkondensator 202 kondensiert und fliessen als Kondensat in den Dekantierbehälter 203. Hier trennt sich das Kondensat in zwei Schichten; in eine obere, vor allem Lösungsmittel und etwas Wasser, und eine untere, vor allemThe exhaust vapors are condensed in the surface condenser 202 and flow as condensate into the decanting vessel 203. Here the condensate separates into two layers; in an upper, in front mostly solvent and some water, and a lower one, above all

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V/asser und etv;as Lösungsmittel enthaltende Schicht. Die Unterschicht fliesst in den Fallfilmverdampfer 201 zurück und die Oberschicht wird zur azeotropen Entwässerungsstufe 300 geführt. In der Rektifizierkolonne 301 wird der Restanteil von Wasser im azeotropen Verhältnis zu den Lösungsmitteln abgetrieben, im Kondensator 302 kondensiert, zum Teil als Rücklauf in die Kolonne 301 zurückgeführt, und zum Teil als Entnahmestrom in den Dekantierbehälter 203 geführt. Der in der Rektifizierkolonne 301 zum Trennvorgang notwendige Brüdenstrom wird mit dem Bodenverdampfer 305 erzeugt. Der am unteren Ende der Kolonne 301 abfliessende Produktstrom ist praktisch frei von Waschwasser und enthält nur noch die Lösungsmittel. In der Kolonne 401 der Rektifizierstufe 400 wird oben die reine leichtersiedende Komponente abgezogen, unten verlässt die Kolonne ein Produktstrom mit hauptsächlich schv/erer flüchtigem Lösungsmittel. In der folgenden Rektifizierstufe 500 für die Gewinnung der schwerer flüchtigen Komponente, fliesst unten aus der Kolonne 501 ein Produktstrom mit der reinen, schwerer flüchtigen Komponente, oben wird ein Lösungsmittelgemisch abgezogen und fliesst in die Stufe 400 zurück.V / ater and etc; as solvent-containing layer. The lower class flows back into the falling film evaporator 201 and the top layer is passed to the azeotropic dewatering stage 300. In the rectification column 301, the remaining proportion of water is driven off in an azeotropic ratio to the solvents, in the condenser 302 condensed, partly returned as reflux into the column 301, and partly as a withdrawal stream into the decanting vessel 203 led. The vapor stream required for the separation process in the rectification column 301 is discharged with the bottom evaporator 305 generated. The product stream flowing off at the lower end of the column 301 is practically free of wash water and only contains nor the solvents. In column 401 of the rectification stage 400, the pure lower-boiling component is drawn off at the top, and a product stream mainly leaves the column at the bottom severe volatile solvent. In the following rectification stage 500 for the recovery of the less volatile component, a product stream with the pure, less volatile component flows out of column 501 at the bottom, a solvent mixture at the top withdrawn and flows back into stage 400.

Die Tabelle gibt die Verhältnisse wieder, welche bei der Absorption von Aethylacetat und Cyclohexanon aus Luft von atmosphärischem Druck und Umgebungstemperatur vorliegen. Die Referenznumrcern beziehen sich auf das Prozesschema. Die Ausbeute der rückgewonnenen Lösungsmittel ist im vorliegenden Fall 99% und der Restgehalt an Lösungsmitteln in der Abluft beträgt 0,35 g pro m3.The table shows the ratios which occur during absorption of ethyl acetate and cyclohexanone from air at atmospheric pressure and ambient temperature. The reference numbers refer to the process scheme. The yield of the recovered solvents is 99% and in the present case the residual content of solvents in the exhaust air is 0.35 g per m3.

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Tabel

\w.\ w. kg/hkg / h Gew.^e/oWeight ^e / o ZZ kg/hkg / h Gew.°/oWt% 33 kg/hkg / h Gew. °/oWt% kg/hkg / h Gsw.'/oGsw. '/ O SS. kg/hkg / h Gaw. °/oGaw. ° / o ii l:g/hl: g / h Gew.·/»Weight · / » ?? kg/hkg / h Gew.⁰ Weight ⁰ MEDIUMMEDIUM Z'J oooZ'J ooo fs,??fs, ?? 2 P Oc₃ 2 P Oc ₃ 9h 939h 93 —- —- —- —- —- —- —- —- —.-. LUFTAIR 2ίο2ίο fcofco 2. of;-2. of; - /ο ΖΓο / ο ΖΓο η ??η ?? fo 000fo 000 '99.01'99 .01 hfr?hfr? 2fr2fr WASSERWATER 333333 USUS 77th O.o3O.o3 D.OfD.Of 33/33 / . OJf. OJf 3W3W —- —- -4-4 ATHYLACETATATHYL ACETATE 46?46? 0.6?0.6? -- -- 0.SV0.SV 3,003.00 -- —- —- —- OO
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Claims

1.Y process for the recovery of organic solvents Exhaust air, characterized in that the solvent or solvent mixture is continuously applied in countercurrent to the exhaust air absorbed and then freed from water by continuous azeotropic distillation will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the absorption takes place under excess pressure.

3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that the absorption at a relative to the ambient temperature lower temperature takes place.

4. The method according to claim 1, characterized in that the solvent by fractional distillation into components is dismantled.

5. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by an absorption stage and one to this connected desorption stage, the one switched in countercurrent Has thin film evaporator.

6. Apparatus according to claim 5, characterized by a Countercurrent heat exchanger, on the one hand the washing liquid outlet the absorption stage with the inlet of a falling film evaporator and on the other hand the product outlet of the falling film evaporator connects to the washing liquid inlet of the absorption stage.

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7. Device according to claims 5 or 6, characterized in that that the falling film evaporator is followed by a decanter via a condenser, its lower layer output with is connected to the inlet of the falling film evaporator.

8. The device according to claim 7, characterized in that the upper layer output of the decanter with a rectification stage is connected, the output for the top product of the same in connection with the input side of the decanter stands.

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