DE3020656A1 - Adsorptive sepn. of combustible materials from gas mixt. - by multiple active carbon stages with interstage cooling of gas - Google Patents
Adsorptive sepn. of combustible materials from gas mixt. - by multiple active carbon stages with interstage cooling of gasInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Apparat zur adsorptiven Abscheidung Process and apparatus for adsorptive separation
von Kohlenwasserstoffen und/oder Lösungsmitteln aus Gasgemischen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adsorptiven Abscheidung von brennbaren Kohlenwasserstoffen und/ oder Lösungsmitteln hoher Konzentration aus sauerstoffabgereicherten Gasgemischen an Aktivkohle und umfaßt auch einen Adsorptionsapparat zur Durchführung des Verfahrens. of hydrocarbons and / or solvents from gas mixtures The invention relates to a method for the adsorptive separation of combustible Hydrocarbons and / or solvents of high concentration from oxygen-depleted Gas mixtures of activated carbon and also includes an adsorption apparatus for implementation of the procedure.
Kohlenwasserstoffe und/oder Lösungsmittel in hoher Konzentration enthaltende Gasgemische, deren Behandlung wegen der Explosionsgefahr besondere Maßnahmen erforderlich macht, fallen häufig in erheblichen Mengen an. Beispielsweise werden bei der Befüllung von Treibstofftanks die in diesen enthaltenen Gasfüllungen als sogenanntes Atmungsgas verdrängt. Läßt man dieses Atmungsgas frei ausströmen, was wegen der erwähnten Explosionsgefahr schon an sich problematisch ist, so führt das nicht nur zu einer erheblichen Umweltbelastung, sondern gleichzeitig auch zu hohen Wertstoffverlusten. Diese Atmungsgase können je nach Umgebungsteriperatur und Eigenschaften der Mineralölprodukte, welche diese Gasgemische freigesetzt haben, Konzentrationen an Kohlenwasserstoffverbindungen bis zu etwa 1000 g/m3 enthalten.Containing hydrocarbons and / or solvents in high concentration Gas mixtures whose treatment requires special measures due to the risk of explosion often occur in considerable quantities. For example, when filling of fuel tanks the gas fillings contained in them as so-called breathing gas repressed. If this breathing gas is allowed to flow out freely, which is because of the risk of explosion mentioned is problematic in itself, it not only leads to considerable environmental pollution, but at the same time it also leads to high losses of valuable materials. These breathing gases can depending on the ambient temperature and the properties of the mineral oil products that these Have released gas mixtures, concentrations of hydrocarbon compounds contain up to approx. 1000 g / m3.
Nach dem Stande der Technik stehen für die Behandlung nicht sauerstoffabgereicherter Gasgemische verschiedene Verfahren zur Verfügung. Die bekannte Behandlung durch Adsorption mittels Aktivkohle in den verschiedenen Adsorptionsapparaten mit Monobett, wie Vertikal-, Horizontal- und Ringadsorbern, setzt für eine sichere Anwendung die Absenkung der Kohlenwasserstoffkonzentration unter die untere Explosionsgrenze durch Verdünnung der Abgase mit Luft voraus. Dies ist zum einen erforderlich, um die während der Adsorption auftretende Temperaturerhöhung in den Grenzen zu halten, die eine ausreichende Abscheidung der Kohlenwasserstoffe ermöglicht, und zum anderen, um die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften zu gewährleisten. Erhebliche Nachteile dieser Verfahrensweise ergeben sich durch die notwendige etwa 20-bis 40-fache Verdünnung des Abgases mit Luft, wodurch zwangsläufig hohe Anlagen- und Energiekosten anfallen.The prior art stands for the treatment of non-oxygen-depleted Various methods are available for gas mixtures. The familiar treatment by adsorption by means of activated carbon in the various adsorption devices with a monobed, such as vertical, Horizontal and ring adsorbers, sets the lowering of the Hydrocarbon concentration below the lower explosion limit by dilution the exhaust with air ahead. On the one hand, this is necessary in order to Adsorption occurring temperature increase to keep within the limits that are sufficient Separation of the hydrocarbons allows, and on the other hand, to compliance to ensure the safety regulations. Significant disadvantages of this procedure result from the necessary 20 to 40-fold dilution of the exhaust gas Air, which inevitably results in high system and energy costs.
Weiterhin sind Verfahren und Apparate zur Verbrennung dieser Gasgemische bekannt. Hierbei werden jedoch die in ihnen enthaltenen Wertstoffe vernichtet, wobei in vielen Fällen eine Möglichkeit zur Nutzung der Verbrennungswärme nicht gegeben ist. Schließlich können die Gasgemische auch einer Tieftemperaturkondensation mit nachfolgender Verbrennung oder Adsorption unterworfen werden. Auch bei dieser kombinierten Verfahrensweise ergeben sich Sicherheitsprobleme und ein hoher Anlagen-und Energieaufwand.Furthermore, there are methods and apparatus for the combustion of these gas mixtures known. Here, however, the valuable substances contained in them are destroyed, with in many cases there is no possibility of using the heat of combustion is. Finally, the gas mixtures can also have a low-temperature condensation subsequent incineration or adsorption. Even with this combined The procedure results in safety problems and a high outlay on equipment and energy.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung bereitzustellen, welches die adsorptive Behandlung von nicht mit Luft verdünnten Gasgemischen und die Wiedergewinnung der darin enthaltenen Wertstoffe, ohne die Abscheidung beeinträchtigende Temperaturerhöhungen während des Adsorptionsvorganges, auf wirtschaftliche Weise ermöglicht. Ausgegangen wird hierbei von Gasgemischen, denen zur Senkung des Sauerstoffanteils bzw. zur Oberfiihrung in den zündungssicheren Bereich am Adsorptionsvorgang nicht teilnehmende Gase, z.B. ein Inertgas wie Stickstoff oder Methan (Erdgas) beigemischt wurde.The invention is based on the object of a method of the above to provide designated genus, which the adsorptive treatment of not gas mixtures diluted with air and the recovery of the valuable substances contained therein, without temperature increases during the adsorption process that would impair the separation, made possible in an economical way. This is based on gas mixtures, those to lower the oxygen content or for the transfer in the ignition-safe area not participating in the adsorption process, e.g. an inert gas such as nitrogen or methane (natural gas) has been added.
Die gestellte Aufgabe wird erfindlin£sgemäß dadurch gelöst, daß die Gasgemische einer mehrstufigen Adsorption unterworfen und zwischen den einzelnen Adsorptionsschritten gekühlt werden, worauf die von der Aktivkohle adsorbierten Kohlenwasserstoffe und/oder Lösungsmittel in an sich bekannter Weise durch Desorption rückgewonnen werden.The problem posed is achieved according to the invention in that the Gas mixtures subjected to a multi-stage adsorption and between the individual Adsorption steps are cooled, whereupon the adsorbed by the activated carbon Hydrocarbons and / or solvents in a manner known per se by desorption be recovered.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt einen kontrollierten Adsorptionsverlauf bei für die Abscheidung der Kohlenwasserstoffe günstigen Ta eraturen. Die in den einzelnen Stufen vom nicht adsorbierten Gaq aufgenommene Adsorptionswärme wird zwischen den Stufen durch geeignete Gaskühler kontrolliert abgeführt. Da die Gasgemische nicht mit Luft verdünnt sind, sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verhältnismäßig kleine Gasmengen zu behandeln, was wirtschaftliche Apparateabmessungen ermöglicht . Die Desorption der mit Kohlenwasserstoffen beladenen Aktivkohle kann in bekannter Weise mit Wasserdampf durchgeführt werden. Das nach der Adsorption anfallende Abgas, aus dem praktisch alle Kohlenwasserstoffe mit 5 und mehr C-Atomen entfernt worden sind, kann einer thermischen Nachverbrennung mit integrierter Wärmerückgewinnung zugeführt werden.The method according to the invention allows a controlled course of adsorption at temperatures favorable for the separation of the hydrocarbons. The ones in the heat of adsorption absorbed by the non-adsorbed Gaq is between the stages are discharged in a controlled manner by means of suitable gas coolers. Because the gas mixtures are not diluted with air, are proportionate with the method according to the invention to treat small amounts of gas, which enables economical apparatus dimensions . The desorption of the activated carbon loaded with hydrocarbons can be carried out in a known manner Way to be done with steam. The exhaust gas produced after adsorption, from which practically all hydrocarbons with 5 or more carbon atoms have been removed thermal afterburning with integrated heat recovery are fed.
Dadurch werden Kohlenwasserstoffemissionen vermieden und die Energieverluste, abhängig vom Wirkungsgrad der Verbrennung und der Wärmerückgewinnung in wirtschftlichen Grenzen gehalten.This avoids hydrocarbon emissions and reduces energy losses, depending on the efficiency of the combustion and the heat recovery in economic Limits kept.
Um Explosiensgefahren auszuschließen, führt man beim erfindungsgemäßen verfahren der Adsorption Gasgemische mit einem maximalen Sauerstoffgehalt von etwa 12 Vol.% zu.In order to rule out the risk of explosion, one leads to the invention process of adsorption gas mixtures with a maximum oxygen content of about 12% by volume.
Vorteilhaft wird das Verfahren so durchgeführt, daß man in den einzelnen Adsorptionsstufen eine Vortrennung der verschiedenen Kohlenwasserstoffe erhält. Dieser selektiven Vortrennung entsprechend, werden auch die einzelnen Aktivkohleschüttungen der verschiedenen Adsorptionsstufen ebenso selektiv desorbiert. Hierdurch erzielt man bei Mehrkomponenten-Gasgemischen eine Vortrennung des Gasgemisches, deren selektiver Effekt mit der unzahl der verwendeten Adsorptionsstufen günstiger wird.The process is advantageously carried out so that one in the individual Adsorption stages a pre-separation of the various hydrocarbons receives. In accordance with this selective pre-separation, the individual activated charcoal beds are also made of the various stages of adsorption is also selectively desorbed. This is achieved In the case of multi-component gas mixtures, a pre-separation of the gas mixture is used, which is more selective Effect becomes more favorable with the myriad of adsorption stages used.
Die Zwischenkühlungen werden im Verfolg des Erfindungsgedankens so vorgenommen, daß die Gasgemische nach jeder Adsorptionsstufe etwa auf ihre zu der betreffenden Stufe gehörende Eingangstemperatur gekühlt werden.The intercooling is so in the pursuit of the inventive idea made that the gas mixtures after each adsorption about their to the the input temperature belonging to the relevant stage.
Für einen kontrollierten Adsorptionsverlauf und auch für die Begrenzung der auftretenden Adsorptionswärme je Stufe ist es von Wichtigkeit, daß die Schütthöhen der einzelnen Aktivkohleschüttungen der aufeinander folgenden Adsorptionsstufen nach Maßgabe der auftretenden Adsorptionswärme und der Masseübergangszonenbreite der einzelnen Kohlenwasserstoffe gewählt werden.For a controlled adsorption process and also for the limitation the heat of adsorption occurring per stage, it is important that the bulk heights of the individual activated carbon beds of the successive adsorption stages depending on the heat of adsorption occurring and the width of the mass transition zone of the individual hydrocarbons can be selected.
Beim Desorptionsschritt können die Desorptionsgase aus den einzelnen Aktivkohleschüttungen nacheinander einer oder gleichzeitig mehreren Kondensationseinrichtungen zur Vortrennung der Kohlenwasserstoffe zugeführt werden.During the desorption step, the desorption gases from the individual Activated charcoal beds in succession to one or more condensation devices at the same time are fed to the pre-separation of the hydrocarbons.
Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeigneter Adsorptionsapparat mit einem Gas- eintritt an einem Ende und einem Gasaustritt am anderen Ende ist dadurch gekennzeichnet daß in einem stehenden Behalter eine Mehrzahl von durch Trennböden voneinander abgeschlossenen übereinander angeordneten Rehandlungsa men vorgesehen ist, in denen jeweils ein den Be-10c'11 terquerscbni tt fiillender gasdurchlässiger Auflageboden für die AL-tivizohleschüttung unter Bildung eines Eingangsraumes unter dem Auflageboden und eines Ausgangsraumes über der Aktivkohleschüttung angeordnet ist, wobei der Ausgangsraum und der Eingangsraum benachbarter Behandlungsräume jeweils unter Zwischenschaltung eines Kühlers miteinander verbunden sind.A particularly suitable one for carrying out the method according to the invention Adsorption apparatus with a gas enters at one end and one Gas outlet at the other end is characterized in that it is in a standing container a plurality of one above the other, which are closed off from one another by dividing floors Rehandlungsa men is provided, in each of which one the Be-10c'11 terquerscbni tt filling, gas-permeable support floor for the AL-tivizohlfill underneath Formation of an entrance area under the shelf and an exit area above the activated charcoal bed is arranged, wherein the exit space and the entrance space Adjacent treatment rooms each with the interposition of a cooler are connected.
Eine alternative Ausführungsform, die gewählt werden kann, wenn die für eine stehende Behälteranordnung erforderliche Iin terbringungrjmiiglichkeot nicht gegeben ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem liegenden Behälter eine Mehrzahl von durch Trennl-ande voneinander abgeschlossenen nebeneinander angeordneten Behandlungsräumen vorgesehen ist, in denen jeweils zwei den Behälterquerschnitt füllende gasdurchlässige Haltewände im Abstand der jeweils vorgesehenen Schichtdicke an Aktivkohle unter Bildung eines Eingangsraumes auf der einen Seite der Aktivkohleschicht und eines Ausgangsraumes auf der anderen Seite der Aktivkohleschicht, wobei der Ausgangsraum und der Eingangsraum benachbarter Behandlungsräume jeweils unter Zwischenschaltung eines Kühlers miteinander verbunden sind.An alternative embodiment that can be chosen when the space required for an upright container arrangement is not given, is characterized in that a A plurality of arranged side by side and separated from each other by separating lands Treatment rooms are provided, in each of which two the container cross-section filling, gas-permeable retaining walls at a distance of the respective intended layer thickness of activated carbon with the formation of an entrance space on one side of the activated carbon layer and an exit space on the other side of the activated carbon layer, the The exit room and the entrance room of adjacent treatment rooms are each interposed of a cooler are connected to each other.
Beiden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Adsorptionsapparates ist gemeinsam, daß alle Adsorptionsstufen innerhalb eines einzigen Behälters angeordnet sind, wodurch der Adsorber geringe Abmessungen erhält und einen entsprechend kleinen Einbauraum beansprucht. Ein Anlagensystem kann aus einem oder mehreren Adsorbern bestehen.Both embodiments of the adsorption apparatus according to the invention What is common is that all adsorption stages are arranged within a single container are, whereby the adsorber has small dimensions and a correspondingly small one Requires installation space. A plant system can consist of one or more adsorbers exist.
Bei der Anwendung mehrerer Adsorber können diese unschaltbar betrieben werden, so daß Adsorption und I4esorption jeweils gleichzeitig in unterschiedlichen Apparaten durchgeführt werden, wodurch ein quasi-iontinuierlicher Betrieb ermöglicht wird.If several adsorbers are used, these can be operated non-switchable so that adsorption and absorption are simultaneously in different Apparatus are carried out, which enables a quasi-ion-continuous operation will.
Um den erfindungsgemäßen Adsorptionsapparat für die Durchführung der Desorption auszubilden> ist die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß die Ausgangsriurle der Behandlungsräume jeweils mit einer Zuleitung für das Desorptionsmittel versehen sind und daß an die Eingangsräume aller Behandlungsräume 2#bleitungen für das jeweilige Desorbat angeschlossen sind.To the adsorption apparatus according to the invention for carrying out the To form desorption> the arrangement is expediently made in such a way that the exit belts each of the treatment rooms is provided with a supply line for the desorbent are and that to the entrance rooms of all treatment rooms 2 # leads for the respective Desorbate are connected.
Das erfindungsgemäße Verfahren und der zu seiner Durchführung vorgesehene Adsorptionsapparat sind nicht nur verwendbar für die Behandlung von tmungsgen von Afineralöltanks, es können selbstverstndlich auch sauerstoffarme Gase mit hohem Kohlenwasserstoff- und/oder Lösungsmittelanteilen unterschiedlicher Herkunft behandelt verden, wie sie z.B. an Maschinen anfallen, bei welchen zum Trocknen von Produkten Gasgemische im Kreislauf gefiihrt werden.The method according to the invention and that provided for its implementation Adsorption apparatus are not only useful for the treatment of respiratory genes Afineral oil tanks, it can of course also contain low-oxygen gases with high Treated hydrocarbon and / or solvent fractions of different origins verden, as they occur e.g. on machines that are used to dry products Gas mixtures are circulated.
Der erfindungsgemäße Adsorptionsapparat wird nachfolgend anhand der verschiedene Ausführungsbeispiele darstellenden schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt Fig. 1 einen stehend angeordneten Adsorptionsapparat und Fig. 2 einen liegend angeordneten Adsorptionsapparat.The adsorption apparatus according to the invention is described below with reference to FIG Schematic drawings depicting various exemplary embodiments in greater detail explained. 1 shows an upright adsorption apparatus and 2 shows an adsorption apparatus arranged horizontally.
Der in Fig. 1 dargestellte Adsorptionsapparat besitzt einen langgestreckten zylindrischen Behälter 1, der oben und unten jeweils durch einen Abschlußboden 2 bzw. 3 geschlossen ist. Im Inneren des Behälter 1 vorgesehene Trennböden 4 bis 7 unterteilen den Rehälter 1 in fünf voneinander abgeschlossene überein ander angeordnete Behandlungsräume 8 bis 12, die einen übereinstimmenden Rauminhalt aufweisen können. Die Anzahl der Behandlungsräume richtet sich nach der Anzahl der vorgesehenen Adsorptionsstufen.The adsorption apparatus shown in Fig. 1 has an elongated one cylindrical container 1, the top and bottom each by a bottom 2 or 3 closed is. Inside the container 1 provided Separating floors 4 to 7 divide the rehabilitation container 1 into five separate ones one above the other arranged treatment rooms 8 to 12, which have a matching Can have volume. The number of treatment rooms depends on the Number of intended adsorption stages.
In den Beh#ndlungsräumen 8 bis 12 befinden sich den Behälterquerschnitt füllende gasdurchlässige Auflageböden 13 bis 17, von denen jeweils ein Auflageboen in jedem Behandlungsraum vorgesehen ist.The container cross-section is located in the treatment rooms 8 to 12 filling, gas-permeable support floors 13 to 17, each of which has a support base is provided in every treatment room.
Auf den Auflageböden 13 bis 17 ruhen Aktivkohleschüttungen 18 bis 22, deren Elöhe dem gewünschten Adsorptionsverlauf angepaßt ist. Jeder Behandlungsraum besitzt unterhalb des Auflas~bodens einen Eingangsraum und oberhalb der hktivohl#scüLtung einen Ausgangsraum für das zu behandelnde Gasgemisch. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszahlen 23 bis 27 die Eingangsräume und 28 bis 32 die Ausgangsräume An den Eingangsraum 23 des Behandlungsraumes 8 ist der Gaseintritt 33 angeschlossen, während der Gasaustritt 34 an den Ausgangsraum 32 des Behandlungsraumes 12 anschließt, so daß das im Adsorptionsapparat zu behandelnde Gasgemisch durch den Behälter 1 hindurch einen aufwärts gerichteten Weg nimmt. Hierbei durchströmt das über den Gaseintritt 33 in den Eingangsraum 23 des Behandlungsraumes 8 eintretende Gasgemisch die Aktivkohleschüttung 18 und gelangt in den Ausgangsraum 28, wo es über ein Verbindungsrohr 35 nach Durchströmen eines außenliegenden Kühlers 36 in den Eingangsraum 24 des nächsten Behandlungsraumes 9 eintritt. Auf entsprechende Weise sind die nachfolgenden Behandlungsräume jeweils unter Zwischenschaltung eines Kühlers 37 bis 39 miteinander verbunden. Nach Abschluß des Adsorptions- vorganges, d.h. nach Durchströrnen aller Ai-tivkohleschüttungen 18 bis 22, verläßt das behandelte Gasgemisch den Ausgangsraum 32 des oberen Behandlungsraumes 12 über den Gasaustritt 34, welcher mit einer Nachverbrennungsanlage (nicht dargestellt) verbunden sein kann.Activated charcoal beds 18 to rest on the support floors 13 to 17 22, whose Elöhe is adapted to the desired course of adsorption. Every treatment room has an entrance room below the top and above the hktivohl # scüLUNG an exit space for the gas mixture to be treated. In Fig. 1, reference numerals denote 23 to 27 the entrance rooms and 28 to 32 the exit rooms To the entrance room 23 of the treatment room 8, the gas inlet 33 is connected, while the gas outlet 34 adjoins the output space 32 of the treatment space 12, so that the adsorption apparatus to be treated gas mixture through the container 1 through an upwardly directed Takes away. This flows through the gas inlet 33 into the inlet space 23 the gas mixture entering the treatment room 8 reaches the activated charcoal bed 18 into the outlet space 28, where it is via a connecting pipe 35 after flowing through a external cooler 36 in the entrance room 24 of the next treatment room 9 entry. The following treatment rooms are in a corresponding manner 37 to 39 connected to one another with the interposition of a cooler. After graduation of the adsorption process, i.e. after all charcoal dumps have flowed through 18 to 22, the treated gas mixture leaves the exit space 32 of the upper treatment space 12 via the gas outlet 34, which is connected to an afterburning system (not shown) can be connected.
Die außenliegenden Kühler 36 bis 39 können von Lamellenbauart sein. Anstelle außenliegender Kühler können auch innen in Behälter 1 angeordnete Kühler vorgesehen sein. Als Kühlmedium dient l.asser, das über die Leitung 40 vor- und über die Leitung 41 rückl;iiift. In den Zwischenkühlern 36 bis 39 wird jeweils die vom Gasgemisch aufgenommene Adsorpti onswärne der vorangehenden Stufe abgeführt, d.h. auf das Kühlmedium übertragen.The external coolers 36 to 39 can be of the fin type. Instead of external coolers, coolers arranged inside in container 1 can also be used be provided. The cooling medium used is water that flows in and out via line 40 return via line 41. In the intercoolers 36 to 39 each is the Adsorption heat from the previous stage absorbed by the gas mixture is removed, i.e. transferred to the cooling medium.
Wenn die Adsorptionsfähigkeit der Aktivkohleschüttungen erschöpft ist, wird der Gaseintritt 33 abgesperrt und über die Leitung 42 der als Desorptionsmittel verwendete Wasserdampf eingeführt. Dieser tritt in alle Ausgangsräume 28 bis 32 ein und entfaltet in den Aktivkohleschüttungen 18 bis 22 seine desorbierende Wirkung.When the adsorptive capacity of the activated carbon beds is exhausted is, the gas inlet 33 is shut off and the line 42 is used as a desorbent used steam introduced. This enters all exit rooms 28 to 32 and develops its desorbing effect in the activated charcoal beds 18 to 22.
Das in die Eingangsräume 23 bis 27 gelangende Desorbat wird entweder über die Sammelleitung 43 abgeführt oder aber stufenweise über die gestrichelt eingezeichneten Leitungen 44 bis 48 zur Vortrennung der in den einzelnen Stufen adsorbierten Kohlenwasserstoffe abgezogen.The desorbate reaching the entrance rooms 23 to 27 is either Discharged via the collecting line 43 or stepwise via the dashed lines Lines 44 to 48 for pre-separation of the hydrocarbons adsorbed in the individual stages deducted.
Das Desorbat wird in bekannter Weise in nachgeschalteten Kondensatoren verflüssigt, anschließend gekühlt und schließlich einer Abscheidung zugeführt.The desorbate is in a known manner in downstream capacitors liquefied, then cooled and finally fed to a separation.
Anstelle der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen stehenden Behälteranordnung kann auch eine liegende Anordnung treten, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Die liegende Anordnung besitzt prinzipiell denselben Aufbau wie die stehende Anordnung, was durch Verwendung entsprechender Bezugszahlen in Fig. 2 verdeutlicht wird.Instead of the upright container arrangement described with reference to FIG A horizontal arrangement can also occur, as shown in FIG. 2. the The horizontal arrangement basically has the same structure as the vertical arrangement, which is made clear by using corresponding reference numbers in FIG will.
Der liegende langgestreckte Behälter l wird an seinen beiden Enden durch Abschlußwände 2' bzw. 3' geschlossen und ist auch in diesem Fall zur Erzielung eines fünfstufigen Absorbers durch Trennwände 4 bis 7 in fünf gleichgroße Behandlungsräume 8 bis 12 unterteilt.The lying elongated container l is at both ends closed by end walls 2 'and 3' and is also in this case to achieve a five-stage absorber through partition walls 4 to 7 into five equally sized treatment rooms 8 to 12 divided.
In den Behandlungsräumen 8 bis 12 befinden sich wiederum Aktivkohleschichten 18 bis 22 Eingangsraume 23 bis 27 und Ausgangsräume 28 bis 32.In the treatment rooms 8 to 12 there are again layers of activated carbon 18 to 22 entrance rooms 23 to 27 and exit rooms 28 to 32.
Die Aktivkohleschichten 18 bis 22 werden jeweils zwischen zwei gasdurchlässigen Haltewände 49 und 50 in ihrer Lage fixiert. Der Abstand der Haltewände 49> 50 entspricht der für die jeweilige Adsorptionsstufe gewünschten Dicke der Aktivkohleschicht. Zwischen dem Ausgangsraum und dem Eingangsraum benachbarter Behandlungsräume befinden sich wiederum zwischengeschaltete çußenliegende Kühler 36 bis 39, die auf die mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene Art betrieben werden. Entsprechendes gilt für die Leitungen, die das Desorptionsmittel und das Desorbat, bzw. die Desorbate, führen.The activated carbon layers 18 to 22 are each gas-permeable between two Retaining walls 49 and 50 fixed in their position. The distance between the retaining walls 49> 50 corresponds to the thickness of the activated carbon layer desired for the respective adsorption stage. Located between the exit room and the entrance room of adjacent treatment rooms in turn interposed external coolers 36 to 39, which are based on the The type described with reference to FIG. 1 can be operated. The same applies to the Lines that carry the desorbent and the desorbate, or the desorbates.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand zweier Beispiele, von denen Beispiel 1 ein Vergleichsbeispiel ist, näher erläutert.The method according to the invention is illustrated below with the aid of two examples, of which example 1 is a comparative example, explained in more detail.
Beispiel 1 An einer Verladestation für Mineralölprodukte fiel als Atmungsgas bei der Befüllung von Tanks eine Gasmenge von 1000 m3/h bei einer Durchschnittstemperatur von 200C an.Example 1 At a loading station for petroleum products, as Breathing gas when filling tanks a gas volume of 1000 m3 / h at an average temperature from 200C on.
Das Gasgemisch hatte die in der nachfolgenden Tabelle 1 angegebene durchschnittliche Zusammensetzung.The gas mixture had that given in Table 1 below average composition.
Tabelle 1
Das Gasgemisch wurde entsprechend den Explosionsschutzrichtlinien der Berufsgenossenschaften auf eine KW-Konzentration unterhalb der unteren Explosionsgrenze mit Luft verdünnt. Zur Wahrung eines vorgeschriebenen Sicherheitsabstandes zur UEG wäre eine Verdünnung auf 50 % der UEG anzuwenden gewesen. Dies hätte einer Konzentration von 18g KW/m³ oder einer Verdünnung von etwa 30:1 entsprochen. Wegen aufgetretener KW-Konzentrationsspitzen bis etwa 900 g KW/m3 im Atmungsgas wurde entsprechend den bisherigen Anwendungsfällen eine Verdünnung bis etwa 50:1 verwendet, was einer Konzentration von etwa 10,5 g KW/m3 entsprach. Der Gesamtvolumenstrom betrug dabei 50.ooo m3/h.The gas mixture was made in accordance with the explosion protection guidelines of the employers' liability insurance association to a HC concentration below the lower explosion limit diluted with air. To maintain a prescribed safety distance to the LEL a dilution to 50% of the LEL would have been used. This would have been a concentration of 18g KW / m³ or a dilution of about 30: 1. Because of occurred HC concentration peaks of up to about 900 g HC / m3 in the breathing gas were determined according to the previous applications a dilution up to about 50: 1 used, which is a concentration of about 10.5 g KW / m3. The total volume flow was 50,000 m3 / h.
Dieses Gasgemisch wurde kontinuierlich einer aus drei parallelgeschalteten Adsorbern mi t mit Aktivkohle4tonobett bestehenden Adsorptionsanlage zugeführt, von denen jeweils zwei Adsorber im Adsorptionsbetrieb gehalten wurden, während sich der dritte im Desorptionsbetrieb befand. Die Adsorber hatten die Form liegender Zylinder eines Durchmessers von 2,6 m und eine Länge von 8,0 m.This gas mixture continuously became one of three connected in parallel Adsorbers with an existing adsorption system with activated carbon 4tono bed, each of which two adsorbers were kept in adsorption mode while the third was in desorption mode. The form of the adsorbers was lying down Cylinders with a diameter of 2.6 m and a length of 8.0 m.
Jeder Adsorber besaß einen unteren Gasverteilraum mit Gaszuführung und einem darüber angeordneten Verteilerboden, der gleichzeitig als Auflagerost für die Aktivkohle diente. Oberhalb der Aktivkohle war ein Sammelraum mit Gasabführung angeordnet. Die gesamte Aktivkohlefüllung der Adsorptionsanlage betrug etwa 30 t. Die Desorption erfolgte mit Sattdampf von 1200 c und 3 bar Druck, bei einer Dampfmenge von l.5oo kg/h. Der elektrische Energiebedarf zur Förderung des Gasgemisches betrug etwa 170 kW/h. Es wurden 100 m3/h Kühlwasser von 25 0C zur Kondensation und Kühlung der Desorptionsschwaden verbraucht.Each adsorber had a lower gas distribution space with a gas supply and a distributor base arranged above it, which doubles as a support grate served for the activated carbon. Above the activated carbon there was a collecting space with gas discharge arranged. The total activated carbon filling of the adsorption system was about 30 t. The desorption took place with saturated steam at 1200 c and 3 bar pressure, with an amount of steam of 1,5oo kg / h. The electrical energy required to deliver the gas mixture was about 170 kW / h. There were 100 m3 / h of cooling water at 25 0C for condensation and cooling the desorption steam is used up.
Die Investitionskosten der beschriebenen Adsorptions-Desorptionsanlage betrugen etwa 1,2 Mio DM.The investment costs of the adsorption-desorption system described amounted to about 1.2 million DM.
Das aus der Adsorptionsanlage austretende Abgas enthielt noch im wesentlichen die nicht abgeschiedenen Einsatzmengen an C2 und C3 sowie etwa 60 % des vorhandenen Cq Diese C4-Emission stellt eine erhebliche Umweltbelastung dar. Insgesamt enthielt das Abgas noch etwa 4,5 bis 5 g/m3 an C2 bis C4 Um eine Nachverbrennung bei etwa 800°C zu ermöglichen, hätte dem Abgas eine unwirtschaftlich große Menge an Stützgas (Erdgas) zugesetzt werden müssen.The exhaust gas leaving the adsorption system still contained essentially the amounts of C2 and C3 that have not been separated out and about 60% of the existing Cq These C4 emissions represent a significant environmental impact. Contained in total the exhaust gas still has about 4.5 to 5 g / m3 of C2 to C4 in order to achieve an afterburning at about To enable 800 ° C, the exhaust gas would have an uneconomically large amount of support gas (Natural gas) must be added.
Beispiel 2 Dem Atmungsgasstrom gemäß Beispiel 1 von 1000m³/h wurden zur Sauerstoffabreicherung zwecks Erzielung eines außer- halb der Explosionsgrenzen befindlichen Gasgemisches 430 m3/h Methan (Erdgas) zugegeben. Der dadurch gebildete Gesamtvolumenstrom von 1.430 m3/h hatte die Zusammensetzung gemäß Tabelle 2.Example 2 The breathing gas flow according to Example 1 of 1000m³ / h were for oxygen depletion in order to achieve an extra- half the Gas mixture 430 m3 / h methane (natural gas) is added to the explosive limits. The resulting total volume flow of 1,430 m3 / h had the composition according to table 2.
Tabelle 2
Jeder der Adsorber, die abwechselnd im Adsorptions-/De.Each of the adsorbers, which take turns in the adsorption / De.
sorptionsbetrieb gefahren wurden, besaß fünf Stufen mit von unten nach oben steigender Aktivkohleschütthöhe. Die gesamte Aktivkohlefüllmenge der Adsorptionsanlage betrug 3 t bei einer Körnung von 3 bis 4 mm (wie auch bei Beispiel 13. Die Aktivkohleschüttungen ruhten auf Auflageböden von etwa 2 mm bfaschenweite.Sorptionsbetrieb were driven, had five levels with from below upward rising activated carbon dumping height. The total amount of activated carbon in the adsorption system was 3 t with a grain size of 3 to 4 mm (as in Example 13. The activated charcoal beds rested on shelves with a width of about 2 mm.
Die Aktivkohlefüllung war auf die fünf Stufen etwa entsprechend Tabelle 3 verteilt.The activated carbon filling was on the five levels approximately according to the table 3 distributed.
Tabelle 3
In Abhängigkeit von der Wanderungsgeschwindigkeit der Hauptadsorptionszone
sowie der Zwischenkühlung wurde während der Wanderung im Maximum das -in Tabelle
4 angegebene Temperaturprofil in den Adsorbern erreicht.
Tabelle
4
Tabelle 5
Die Desorption der KW von der beladenen Aktivkohle erfolgte auch in diesem Fall cinr TtrTasserdampf von 1200C und 3 bar Druck, wobei zur Desorption nur etwa 800 kg/h verbraucht wurden. Die Desorption konnte sowohl für alle Desorptionsstufen gemeinsam durchgeführt werden, wenn keine Vortrennung der Kld gewünscht wurde, sie konnte aber auch selektiv aus den einzelnen Stufen mit Vortrennung der KW durchgeführt werden. Die Kondensation der Desorptionsschwaden und die Kühlung des Desorbatkondensates erfolgten mit wassergekühlten Wärmetauschern. Hierfür wurden etwa 50 m3/h an Kühlwasser benötigt. Für die Zwischenkühlung des Gasgemisches nach den Adsorptionsstufen 1 bis 4 wurden etwa 14 m3/h an Kühlwasser von 25 0C verbraucht.The desorption of the HC from the loaded activated carbon also took place in In this case, steam at 1200C and 3 bar pressure, with desorption only about 800 kg / h were consumed. The desorption could be used for all desorption stages be carried out together, if no pre-separation of the Kld was desired, they but could also be carried out selectively from the individual stages with pre-separation of the KW will. The condensation of the desorption steam and the cooling of the desorbate condensate took place with water-cooled heat exchangers. About 50 m3 / h of cooling water were used for this needed. For intermediate cooling of the gas mixture after adsorption stage 1 Up to 4 about 14 m3 / h of cooling water at 25 0C were used.
Nach der Desorption wurde der Adsorber mit im Kreislauf geführtem Gas auf die notwendige Temperatur heruntergekühlt und stand ffir die Wiederbeladung der Aktivkohle zur Verfügung. Für die Förderung des Atmungsgases durch die Adsorber wurde keine zusätzliche Energie benötigt, da der anstehende Druck des zur Sauerstoffabreicherung verwendeten Gases hierfür ausgenutzt wurde. Die Investitionskosten für die beschriebene Adsorptions-/Desorptionsanlage betrugen etwa 0,7 Mio DM.After the desorption, the adsorber was circulated with Gas cooled down to the necessary temperature and stood for reloading the activated carbon is available. For the conveyance of the breathing gas through the Adsorber no additional energy was required, as the pressure required to deplete the oxygen gas used for this purpose was exploited. The investment costs for the described Adsorption / desorption plant amounted to about 0.7 million DM.
Die für die Beurteilung der in den Beispielen 1 und 2 vergleichsweise beschriebenen unterschiedlichen Verfahren bedeutsamen Zahlenwerte sind nachfolgend in der Tabelle 6 zusammengestellt.The comparative for the assessment of Examples 1 and 2 Significant numerical values are given below compiled in table 6.
Tabelle 6
Claims (9)
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1980
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