DE2729345A1

DE2729345A1 - Verfahren und geraet zur entziehung umweltsschaedlicher gase aus der luft

Info

Publication number: DE2729345A1
Application number: DE19772729345
Authority: DE
Inventors: Knut Claesson; Per Flodin; Per Lagerkvist
Original assignee: Carl Munters AB
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1976-07-01
Filing date: 1977-06-29
Publication date: 1978-01-05
Also published as: JPS533969A; SE7607577L

Description

Verfahren und Gerät zur Entziehung
umweltsschädlicher Gase aus der Luft Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entziehung ~-s,eltsschädlicher Gase, die in sehr geringen Mengen in der Luft vorhanden sind. Man wird sich in zunehmendem Maße der Tatsache bewußt, daß viele flüchtige organische Stoffe, boispi.lswoise solche, die aus chemischen Prozessen in die umgebende Atiosphäre entweichen, trotz ihrer sehr geringen Mengen die Nenschen an Leib und Gesundheit schädigen können, welche die vergiftete Luft einatmen. Es wurde vorgeschlagen, Luft dadurch zu reinigen, daß man sie durch Schichten leitet, welche Adeorbentien oder Abbindemittel enthalten, die das schädliche Gas bseitigen, jedoch erwies sich in der Praxis das Wiederauffrischen der Schichten als sehr schwierig. Die Erfindung bedient sich eines Verfahrens, nach welchem der minimale Pegel der schädlichen Gase unter den Grenzwert herabgedrückt wird, der für die menschliche Gesundheit unzuträglich ist, wobei das Verfahren in einer Weise durchgeftihrt werden kann, nach welcher selbst große Luftmengen leicht und wirtschaftlich gereinigt werden können. Im wesentlichen wird dies dadurch erreicht, daß ein Stromdirunrelnlgten oder vergifteten Luft durch eine Zone in einem drehbaren Gehäuse eines Regenerationsaustauschers geleitet wird, welches ein das in der Luft anwesende Gas adsorbie rendes Abbindemittel enthält und mit einem Netz kleiner Leizungen oder Kanäle versehen ist, wobei ein Strom von Frischgas mit einer höheren Temperatur einer anderen Zone im Austauschergehäuse zugeführt wird, und der Einlaß sowie der Auslaß dieser Gasströme und der Luft einschließlich des Abbindemittels relativ zueinander bewegt werden, wobei das Verhältnis der Größe der beiden Ströme und der Zonen so gewählt wird, daß das Frisch gas beim Verlassen des Austauschergehäuses einen Pegel von Mischgas besitzt, der das Fünffache, vorzugsweise aber das Zehnfache des Pegels in der Schmutzluft besitzt. Das Adsorbens ist großporig und kann entweder aus einem oder mehreren adsorbierenden Stoffen bestehen, oder kann auf einem Stützrahmen rahmen angeordnet sein, der selbst am Adsorptionsprozeß nich Xeilhat.
Außerdem ist es wichtig, daß das großporige Material, das mit kleinen Röhrchen ausgestattet ist, eine Porosität von 25-80% besitzt und, daß das Adsorbens eine Oberfläche von lo - 2000 m2/g einnimmt. Das Austauschergehäuse soll so ausgelegt sein, daß es kleine, fortlaufende Leitungsrohre besitzt, welche die Einlässe und Auslässe entsprechend den Strömungen in einer solchen Weise miteinander verbinden, daß der Druckabfall in Grenzen bleibt, welche gut durch Verwendung von normalen Lüftern ausgeglichen werden können.
Die gasförmigen Stoffe, welche umweltschädliche Bestandteile der Luft darstellen, können von flüchtigen organischen Substanzen in der Form organischer Lösungsmittel stammen, wie gechlorte - aliphatische - aromatische Kohlenwasserstoffe, Ester, Ketone, fluorierte Kohlenwasserstoffe, Amidlösungamittel (z.B. Formamid), zykloaliphatische Lösungsmittel (z.B.
wie Hexamethylen), Äther; dann monomere Oleflne (z.B.Butadlen, Isopren, Äthylpenthan), Vinylmonomere (z.B. Styrol, Vinylchlorid, Acrylate), Kondensationsmonomere (z.B. Isocyanide, Toluol-TDI, MDI usw.), Phenol, Epichlorhydrin, Formaldehyde, Amine, Amide, Geruchstoffe wie Aldehyde, Merkaptane, Geruchstoffe aus Schlachthäusern, Fischmehlfabriken, Kaffeeröstereien, Landwirtschaft und der landwirtschaftlichen Industrie; Zusatzmittel für die Kunststoff-Gummi- und Papierindustrie sowie verwandte Industriezweige (Weichmacher, Härtebeschleunigungsmittel, Verzögerungsmittel, Stabilisierungsmittel, Rostschutzmittel); Schmiermittel im Maschinenbau (Schneidöle, Schmieröle usw.); flüssige oder eingeschlossene Brennstoffe.
Die Adsorbentien im Austauschergehäuse können in der Form von Teilchen, Granulaten, Fasern, Dünnschichten und dergl. auftreten. Zusammengesetzte Stoffe bieten eine geeignete Form, z.B.
wird Papier, Film oder ein anderer Träger mit dem Wirkstoff imprägniert. Beispiele von Adsorptionsstoffen umfassen: Phenolformaldehyd-Harze, Copolymere von Styrol und Divinylbenzol ~aus zwei- und mehrfach wirkenden Acrylaten und aus Methylisopropenylketonen und Divinylbenzolen.
Der Erfindung gemäß wird die Konzentration von Gasgemischen in einem Hilfsstrom erhöht, welcher es ermöglicht, das Gas harmlos zu machen oder auf rationelle Weise wieder zu verwenden. Wie vorstehend bemerkt, konnte die Konzentrationszunahme mindestens das Fünf- bis Zehnfache des Anteils der Giftgase in der Luft vor der Durchführung des Prozesses erreichen. Die ober Grenze dieses Faktors kann erheblich höher liegen, etwa bei lo ooo, in Abhängigkeit von den chemischen und physikalischen Eigenschaften und der Konzentration des Adsorbens. Für die meisten praktischen Fälle beträgt der Konzentrationsfaktor zwischen 20 und 500. Der Unterschied zwischen der Adsorptions-und En@@orptionstemperatur, d.h. der Temperaturen der Schmutzluft und des Frischgases muß mindestens 200 C (36° F) betragen. Die höchst zulässige Temperatur für die Wiederauffrischung darf in Abhängigkeit von den im Adsorbens verwendeuten Materialien nicht 25o0 C (4820 F) überschreiten, vorzugsweise nicht über 2000 C(392 ° F). Um eine genügende Dauerhaftigkeit zu erzielen, muß der Adsorptionsstoff eine Temperatur von mindestens 100° C(2120 F) aushalten. Der praktische Adsorptionsbereich liegt zwischen loo - 15o0 C (212 - 3020F) bei einer Adsorptionstemperatur von 200 C(280 F).
Das Frisch-oder E@@sorptionsgas kann Luft sein, ein Edelgas, Wasserdamp@oder dergleichen. Überraschenderweise hat sich erwiesen, daß der Austauscherkörper bei einem sehr niedrigen Pegel von Adsorbens ohne Polymerisation oder andere Reaktionen regeneriert werden kann, welche bewirken, daß der Stoff nicht umkehrbar adsorbiert wird, wobei eine Lage entstehen würde, in welcher der Austauscherkörpez>eine Adsorptionsfähigkeit verlieren wUrde.
Der Austauscherkörper kann drehbar sein, beispielsweise in der Form eines Rotors und er kann stationär bleiben, wenn die in die umgebende Konstruktion eingefügten Einlässe und Auslässe für beide Medien sich gegenüber dem Austauscherkörper bewegen.
Eine zur Durchführung eines solchen Prozesses geeignete Anordnung ist im wesentlichen durch den Austauscherkörper gekennzeichnet, der aus einem Material gebaut ist, welches das umweltschädliche Gas adsorbieren kann und so ausgelegt ist, daß in die durch das Gas verschmutzte Luft sowie das Frischgas an bestimmten Stellen durchlaufen, während sich gleichzeitig die Einlässe und Auslässe für beide Medien gegenüber dem Austauscherkörper bewegen, so daß das Volumen des durchlestrichenen Körpers mindestens das Fünffache des Vol'inens beträgt, das bei gleichem Durchsatz von Frischgas durchströmt wird.
Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die einzige Zeichnung zeigt eine perspektivische Schemazeichnung der Erfindung.
Ein zylindrischer Läufer lo ist aus dünnen Schichten aufgebaut, welche eine große Anzahl von kleinen axialen Leitungsröhrchen bilden, die in Querrichtung voneinander getrennt ~land.
Die Röhrchen können durch abwechselnde Anordnung von Flachschichten 12 und welligen oder Faltschichten 14 gebildet werden, wobei der Abstand zwischen den Flachschichten weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 3 fl, etwa in der Nähe von 1,5 mm beträgt. Die Schichten sind nur wenige Zehntel eine. fl dick und werden vorzugsweise aus einem Stoff gefertigt, der während des Adsorptionsprozesses inaktiv bleibt. Ein geeigneter Stoff hätte die chemischen Eigenschaften nach der Beschreibung der Schwedischen Patentschrift 309 937. Die lastaufnehmende Schicht wird mit einem Überzug aus Adsorptionsstoff versehen.
Wo Styrol das schädliche Gemisch darstellt, kann der Stoff in ein Copolymer aus Styrol und Divinylbenzoein , d.h. der Form eines feinen Pulvers, der an ds Unterlage wie auf Sandpapier klebt. Wie vorstehend erwähnt, können jedoch die Schichten ausschließlich aus dem Adsorbens aufgebaut sein, welche dann die Form einer dünnen Schicht oder Folie annehmen. Ferner ist es auch denkbar, daß ein inaktiver Träger mit Stoffen behandelt werden kann, die zusammen das Adsorbens bilden. Diese Behandlung kann vor oder nachdem Aufbau des Austauscherkörpers erfolgen. Ein sich drehender zylindrischer Körper ist mit Trennwänden 16, 18, 20 und 22, 24, 26 an jeder Flachseite des Läufers ausgestattet, welche diesen in einen größeren Abschnitt unterteilen, der den größten Teil des Umfanges einnimmt und durch welchen die zu reinigende Luft strömt, wie durch diepfaile 28, 30 gezeigt ist. Ein Lüfter 38 dient dazu, das Frisch- oder Enborptlonsgas durch den kleinen Teil zu treiben, der durch die Trennwände 16, 18 und 22, 24 in Gegenrichtung gebildet wird, wie durch die Zeile 34, 36 gezeigt ist. Mit Hilfe einer Heizbatterie 40 kann das Gas auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt werden.
Im Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein kleinerer dritter Abschnitt durch die Trennwände 20, 26 auf der Seite des kleinen Abschnittes gebildet, der in Drehrichtung 42 sieht. Dieser dritte Abschnitt besitzt einen kleinen Winkel und dient dazu, eine Menge von Reinigungs- und Kühlgas durch die Luft hindurchzublasen, wie es durch die Zeile 44, 46 angezeigt wird.
Die Luft wird durch den Lüfter 38 umgesetzt. Luftklappen und Schieber 48, 49 sind in den von diesem Lüfter ausgehenden Zweigleitungen angeordnet, um den Luftdurchsatz in diesen Rohren zu regeln.
Der große Teil, durch welchen die Schmutzluft geleitet wird, besitzt eine Vorderfläche, die ein Mehrfaches des kleinen Regenerationsabschnittes zwischen den Trennwänden 16, 18, 22, 24 beträgt. Obwohl die Schmutzluft auf Raumtemperatur sein kann, muß die Frischluft durch die Batterie 40 auf eine Temporatur zwischen loo - 1500 C (212 - 3020 F) aufgeheizt werden.
Das Abbindemittel im Austauscherkörper oder im Rotor lo adsorbiert das Schmutzgas aus der Luft während des größeren Teils der Umdrehung, wobei das Gas vom Adsorbens im Regenerationsteil entfernt wird. Außerdem wurde die Beziehung zwischen dem Umfang der beiden Medienströme so gewählt, daß das durch den Teil 30 angezeigte ausströmende Frischgas eine Konzentration von Schmutzgas aufweist, z.B. Styrol, die vorzugsweise mehr als das Zwanzigfache der Konzentration am Einlaß beträgt, der durch den Pfeil 28 dargestellt ist. Das Regenerations- oder Frischgas enthält somit einen genügend hohen Anteil von Gasgemisch, um eine Verbrennung in einem Ofen So zu gestatten, der mit dem Auslaß in Verbindung steht, worauf die Regenerations- oder Frischluft an die Atmosphäre abgegeben werden kann oder wieder im Regenerationsprozeß verwendet werden kann. Der hohe Anteil von Schmutzgas gestattet eine Reinigung unter Verwendung von Kondensation oder Adsorption, durch die in der Luft enthaltene Substanz extrahiert und wieder verwendet werden kann.
Nattirlich ist die Erfindung nicht auf das vorstehend erwähnte Ausftihrungsbeispiel beschränkt, sondern kann stark verändert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kann das Regenerationsgas mehrere Male durch den kleinen Teil geleitet werden, um damit die gewünschte Konzentrationserhöhung zu erreichen. Ein eigener Lüfter kann verwendet werden, um Reinigung -und Itihlungemedien einzuführen, wie es durch den Teil 44 dargestellt ist, insbesondere, wenn ein anderes Mittel als das Regenerationegas verwendet wird. Der durch den Pfeil 46 angegebene Gasstrom aus diesem Teil kann möglicherweise durch den Lüfter 32 in den größeren Abschnitt zurückgeführt werden.
L e e r s e i t e

Claims

Verfahren und Gerät zur Entziehung umweltsschädlicher Gase aus der Luft Patentansprüche Verfahren zur Entziehung umweltsschädlicher Gase, welche in sehr geringen Mengen in der Luft vermischt auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom der Schmutzluft durch eine Zone in einem Regenerationsaustauscherkörper geleitet wird, der aus einem Stoff bestehen kann, welcher das Gasgemisch adsorbieren kann und mit einem Netz kleiner Leitungsröhrchen versehen ist, während ein Strom des Regenerationsgases mit einer höheren Temperatur durch eine andere Zone in den Austauschkörper eingeführt wird, ferner dadurch, daß die Einlässe und AuslAsse für den Gas- und Luftstrom sowie das Adsorbens relativ zueinander bewegt werden, daß das Verhältnis der Größe der beiden Ströme der Zonen so gewählt ist, daß das Regenerationsgas einen Anteil Gasgemisch beim der Verlassen des Austauschers besitzt, um mindestens das Fünffache und vorzugsweise nicht weniger als das Zehnfache erhöht worden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Konzentration der Anteile des Gasgemisches in beiden Strömen auf das 20- bis 500-fache erhöht wird.
3. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem das umweltschädigende Gas adsorbierenden Stoff gebauter Austauscherkörper (10) so ausgelegt ist, daß das durch die Luft verunreinigte Gas sowie das regenerierende Gas an bestimmten Stellen den Austauscher durchlaufen, während gleichzeitig die Einlässe (28) und Auslässe (30) für beide Stoffes ich gegenüber dem Austauscherkörper (10) bewegen (42), so daß das von der Luft durchströmte Volumen des Körpers mindestens das Fünffache des durch das Regenerationsgas durchströmten Volumens beträgt.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauscherkörper die Form eines Läufers (10) besitzt, der aus dünnen Schichten (12) aufgebaut ist, welche sich an getrennten Punkten gegenseitig abstützen und dadurch endlose getrennte axial laufende Rohre bilden.
5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauscherkörper die Form eines Läufers (10) besitzt, der aus abwechselnd angeordneten flachen (12) und gewollten dünnen Schichten (14) aufgebaut ist, wobei die gewellten Schichten (14) in Axialrichtung zueinander parallel verlaufen.
6. Gerät nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Abschnitt (20, 26) von kleinem Volumen zwischen den vom Schmutzgas (22, 24) und Regenerationsgas (16, 18) durchströmten Abschnitten angeordnet lsendso ausgelegt ist, daß die den Regenerationsteil (16, 18) verlassenden Stoffe (44, 46) vom Reinigungs- und Kühlungistrom des Gases durchlaufen werden.