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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur
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Wiedergewinnung von Lösungsmitteln, die aus Lösungsmittelämpfe enthaltender
Abluft an einem Adsorptionsmittel adsorbiert sind, wobei das Adsorptionsmittel mit
einem heißen Desorptionsmedium behandelt und die Lösungsmitteldämpfe aus dem Desorptionsmedium
auskondensiert werden.
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Derartige Verfahren und Anlagen sind bekannt (vgl. z.B.
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Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, 4. Auflage, 197-2, Band
2, Seite 613).
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Das bekannteste Verfahren zur Lösungsmittelrückgewinnung# arbeitet
mit körniger Aktivkohle im Festbett in Vertikal-oder Horizontaladsorbern. Die Kohle
wird mit; Wasserdampf als Desorptionsmedium regeneriert, der entgegen der Beladerichtung
durch den Adsorber fließt. Nach der Behandlung mit dem heißen Dampf wird der Adsorber
mit Luft getrocknet und gekühlt. Zum Kühlen kann man auch die Lösungsmiffeldämpfe
enthaltende Abluft verwenden,#d.h. den Vorgang des Trocknens und Kühlens mit der
Beladung koppeln.
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Die Desorption des Adsorptionsmittels mit Dampf hat jedoch gewisse
Nachteile.
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Einmal kann die zur Erzeugung des Dampfes erforderliche Energie nicht
mehr wiedergewonnen werden. Weitere Energie in Form von Warmluft wird für die Trocknung
des Adsorptionsmittels benötigt, wobei gewisse Adsorptionsmittel, wie Kieselgel
oder Molekularsiebe, überhaupt sehr schwer zu trocknen sind. Bei Verwendung von
Aktivkohle als Adsorptionsmittel darf die Trocknungsluft nicht zu heiß sein, damit
eine Selbstentzündung der Aktivkohle bzw. der daran noch adsorbierten Lösungsmittelreste
vermieden wird. Auf der anderen Seite wird bei Verwendung von verhältnismäßig kühler
Luft die erforderliche Trocknungszeit verlängert.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die wiedergewonnenen Lösungsmittel
von dem als Desorptionsmedium verwendeten Dampf getrennt werden müssen, was verhältnismäßig
schwierig ist, wenn die Lösungsmittel wasserlöslich sind und ihre Siedepunkte in
der Nähe des Siedepunktes des Wassers liegen. In diesem Fall ist zur Trennung eine
aufwendige Rektifizieranlage erforderlich.
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Ferner können gewisse Lösungsmittel, gegebenenfalls aufgrund der katalytischen
Wirkung des Adsorptionsmittels mit Wasser dampf bzw. mit der heißen Trocknungsluft
reagieren, wobei z.B. im Falle der Chlorkohlenwasserstoffe Salzsäure frei wird,
die Korrosionen in der Anlage hervorruft.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage
der vorstehend definierten Gattung zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe die
Lösungsmittel mit einem verhältnismäßig niedrigen Energieaufwand auf einfache Weise
und ohne Zersetzungserscheinungen desorbiert und vom Desorptionsmedium getrennt
werden können.
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Die# Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Desorption
mit Hilfe eines im Kreislauf geführten Inertgasstromes durchzuführen und die Lösungsmitteldämpfe
aus dem Inertgasstrom auszukondensieren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist speziell dadurch gekennzeichnet,
daß man nach Verdrängung der das Adsorptionsmittel umgebenden Abluft als Desorptionsmedium
einen heißen Inertgasstrom durch das Adsorptionsmittel leitet, die durch den Inertgasstrom
aufgenommenen Lösungsmitteldämpfe durch Abkühlung auskondensiert, das Lösungsmittelkondensat
abtrennt und den an Lösungsmitteldämpfen armen Inertgasstrom nach erneuter Erwärmung
wieder zur Desorption verwendet.
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Die erfindungsgemäße Anlage ist gekennzeichnet durch mindestens ein
Adsorptionsmittelgefäß, das mit Zuleitungen und Ableitungen zum abwechselnden Hindurchleiten
eines mit Lösungsmitteldämpfen beladenen kalten Abluftstromes bzw. eines an Lösungsmitteldämpfen
armen Inertgasstromes versehen ist; mindestens einen mit der Ableitung des im Adsorptionsmittelgefäß
mit Lösungsmitteldämpfen beladenen Inertgasstromes verbundene Kühleinrichtung, mindestens
ein« der (den) Kühleinrichtung (en) nachgeschalteten und mit der Zuleitung zum Adsorptionsmittelgefäß
verbundene Einrichtung zum Wiedererwärmen des abgekühlten, an Lösungsmitteldämpfen
armen Inertgasstromes.
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Die erfindungsgemäße Wiedergewinnung von Lösungsmitteln kann in verschiedenen
Industriezweigen angewendet werden, z.B. in der Druckerei- und Papierindustrie,
in der Lackier- und Verpackungsindustrie, in der Kunstfaserindustrie, Sprengstoffindustrie,
.Folienindustrie' Kunstlederindustrie sowie in der Gummi- und Asbestindustrie.
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Lösungsmittel, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergewonnen
werden können, sind beispielsweise solche auf der Basis von flüssigen Kohlenwasserstoffen,
Halogenkohlenwasserstoffen, Alkoholen, Äthern, Ketonen, Estern und dergl.
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Neben diesen Lösungsmitteln im eigentlichen Sinn können mit Hilfe
des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Substanzen aus der Luft bzw. aus anderen Gasen
entfernt werden,die in erster Linie als Schadstoffe anzusprechen sind bzw. Geruchsbelästigungen
hervorrufen. Manche dieser Stoffe, z.B. gewisse Schwefelverbindungen, wie Mercaptane,
können zwar hicht als Lösungsmittel verwendet werden; sie können aber auf andere
Weise, z.B. als Ausgangs- oder Zwischenprodukte für chemische Synthesen, genutzt
werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit den unterschiedlichsten Adsorptionsmitteln
durchgeführt werden. In erster Linie wird als Adsorptionsmittel Aktivkohle verwendet.
Daneben können aber auch andere Adsorptionsmittel, wie Kieselgel und Molekularsiebe,
verwendet werden, die nach dem bekannten Wasserdampf-
Desorptionsverfahren
überhaupt nicht bzw. nur schwierig regeneriert werden können. Da das Inertgas erfindungsgemäß
im Kreislauf geführt und bei der Abkühlung nicht nur die Lösungsmitteldämpfe, sondern
auch der mit der Abluft eingeschleppte Wasserdampf auskondensiert werden, steht
zur Desorption und zur Regenerierung des Adsorptionsmittels immer ein trockener
Inertgasstrom zur Verfügung, so daß das Adsorptionsvermögen des Adsorptionsmittels
nicht durch eine Anreicherung von Wasserdampf beeinträchtigt wird. Auch Substanzen,
die in Gegenwart von Wasser korrodierend wirken, wie Chlorwasserstoff, sind weit
weniger wirksam, wenn sie in einem trockenen Inertgasstrom enthalten sind und bei
jedem Durchlauf des Inertgasstromes auskondensiert werden.
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Als Inertgas verwendet man vorzugsweise Stickstoff oder Kohlendioxid.
Man kann aber auch den Sauerstoffgehalt von Luft durch Zumischen eines Inertgases
soweit herabsetzen, daß die Entzündungsgrenze der Lösungsmitteldämpfe nicht mehr
erreicht wird. In gewissen Fällen ist es auch möglich, Verbrennungsabgase mit einem
niedrigensauerstoffgehalt als Inertgas zu verwenden. Der zulässige Sauerstoffgehalt
des Inertgases hängt u.a. von der Konzentration und der Art des Lösungsmitteldampfes
ab. So ist beispielsweise die .Entzündungsgefahr bei niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen
und Äthern größer als bei Halogenkohlenwasserstoffen. Die Entzündungseigenschaften
verschiedener Lösungsmitteldämpfe sind sind aber bekannt, und/#onnen die zulässigen
Lösungsmitteldampfkonzentrationen und Sauerstoffgehalte aus der Literatur entnommen
bzw. durch einfache Versuche festgestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch einen verhältnismäßig
niedrigen Energieverbrauch aus, was darauf beruht, daß dem Inertgas im Gegensatz
zu dem bisher als Desorptionsmedium verwendeten Wasserdampf keine Verdampfungswärme
zugeführt werden muß.
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Eine weitere Verbesserung der Energiebilanz wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens dadurch erzielt, daß man den mit Lösungsmitteldämpfen beladenen Inertgasstrom,
ggf.
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nach einer Vorkühlung, komprimiert und in einer Entspannungsturbine
unter Arbeitsleistung abkühlt. Die Kondensation der Lösungsmitteldämpfe durch Expansion
eines komprimierten Inertgasstromes ermöglicht auch die Verwendung von kompakteren
Wärmeaustauschern.
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Die Entspannungsturbine ist vorzugsweise mindestens einem Verdichter
nachgeschaltet, in welchem der Inertgasstrom vorverdichtet wird. Damit die Temperatur
des Inertgasstromes am Eingang der Entspannunqsturbine nicht zu hoch wird, sinddieser
vorzugsweise Kühleinrichtungen vorgeschaltet. Die von der Entspannungsturbine geleistete
Arbeit wird vorzugsweise unmittelbar vom Komprimieren des mit Lösungsmitteldämpfen
beladenen Inertgasstromes verwendet, wobei die Entspannungsturbine mechanisch mit
einem Verdichter gekoppelt ist. Die mechanische Kopplung erfolgt vorzugsweise direkt,
d.h. ohne einbesonderes Getriebe.
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Vorzugsweise wird der mit Lösungsmitteldämpfen beladene Inertgasstrom
in mindestens zwei Stufen, d.h. unter Verwendung von zwei Verdichtern, komprimiert,
und auf mindestens einer Zwischenstufe mit Hilfe eines Zwischenkühlers gekühlt.
Hierbei betreibt man die erste bzw. die weiteren Kompressionsstufen durch von außen
zugeführte Arbeit, während man die zweite bzw. die letzte Kompressionsstu-fe in
mechanischer Kopplung mit der Entspannungsturbine betreibt. Apparativ wird diese
Verfahrensmaßnahme so gelöst, daß der eine bzw. die weiteren Verdichter mit einer
äußeren Arbeitsmaschine, z.B. einem Elektromotor, gekoppelt sind, während der zweite
bzw. letzte Verdichter, d.h. der Hochdruckverdichter, mechanisch direkt mit der
Entspannungsturbine gekoppelt ist. Die Kopplung der Entspannungsturbine mit dem
letzten Verdichter ist also starr (d.h. es ist kein Getriebe erforderlich), während
die erforderliche Regelung des Druckes im Inertgaskreislauf mit Hilfe der äußeren
Arbeitsmaschine erfolgt, die üblicherweise
über ein Getriebe mit
dem ersten Verdichter gekoppelt ist.
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Der mit Lösungsmitteldämpfen beladene Inertgasstrom tritt mit einer
verhältnismäßig hohen Temperatur aus dem jeweiligen Adsorptionsmittelgefäß aus und
wird vor dem Eintritt in den ersten Verdichter zweckmäßig gekühlt. Dies kann auf
einfache Weise durch indirekten Wärmeaustausch mit der an Lösungsmitteldämpfen armen-Abluft
geschehen, die verhältnismäßig kalt ist, wenn sie aus dem anderen Adsorptionsmittelgefäß
austritt. Zu diesem Zweck wird in den warmen, mit Lösungsmitteldämpfen beladenen
Inertgasstrom ein indirekter Wärmeaustauscher eingeschaltet, der von der kalten,
an Lösungsmitteldämpfen armen Abluft durchströmt ist.
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Nach dem Durchströmen der Entspannungsturbine ist der mit Lösungsmitteldämpfen
beladene Inertgasstrom so weit abgekühlt, daß das Lösungsmittel auskondensiert und
in einen Lösungsmittelabscheider abgeschieden werden kann. Der abgekühlte,-an Lösungsmitteldämpfen
arme Inertgasstrom kann nun zur indirekten Kühlung des mit Lösungsmitteldämpfen
beladenen komprimierten Inertgasstromes verwendet werden, was apparativ dadurch
gelöst wird, daß zwischen zweitem Verdichter und Entspannungsturbine in den mit
Lösungsmitteldämpfen beladenen Inertgasstrom ein Wärmeaustauscher eingeschaltet
wird, der von dem kalten, an Lösungsmitteldämpfen armen Inertgasstrom durchströmt
wird. Auf diese Weise wird einerseits die erforderliche Abkühlung des mit Lösungsmitteldämpfen
beladenen Inertgasstromes nach der Entspannungsturbine erzielt; andererseits wird
der an Lösungsmitteldämpfen arme Inertgasstrom wieder aufgewärmt. Eine weitere Erwärmung
des an Lösungsmitteldämpfen armen Inertgasstromes kann mit Hilfe eines zweiten indirekten
Wärmeaustauschers erfolgen, der von dem aus dem ersten Verdichter austretenden warmen,
mit Lösungsmitteldämpfen beladenen Inertgasstrom durchströmt wird. Der an Lösungsmitteldämpfen
arme Inertgasstrom kann schließlich vor dem Eintritt in das Adsorptionsmittelgefäß
mit Hilfe eines Heizregisters auf die zur Desorption des an dem Adsorptionsmittel
adsorbierten Lösungsmittels erforderliche Temperatur gebracht werden.
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Der warme, an Lösungsmitteldämpfen arme Inertgasstrom wird abwechselnd
durch mindestens zwei mit Lösungsmittel beladene Adsorptionsmittelchargen geleitet;
die jeweils infolge Desorption an Lösungsmittel verarmte Adsorption#smittelcharge
wir.d aus dem Inertgaskreislauf herausgenommen und wieder mit Lösungsmittel aus
der mit Lösungsmitteldämpfen beladenen kalten Abluft beladen. Zu diesem Zweck sind
mindestens zwei Adsorptionsmittelgefäße vorgesehen, von denen abwechselnd das eine,
dessen Adsorptionsmittel mit Lösungsmittel beladen ist, in dem an Lösungsmitteldämpfen
armen Inertgaskreislauf eingeschaltet ist und das andere, dessen Adsorptionsmittel
an Lösungsmittel verarmt ist, aus dem Inertgaskreislauf ausgeschaltet und in einen
mit Lösungsmitteldämpfen beladenen kalten Abluftstrom eingeschaltet ist.
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Da beim Umschalten von Adsorption auf Desorption verhindert werden
muß, daß die mit dem Adsorptionsmittel in Berührung stehende Abluft in den Inertgaskreislauf
gelangt, nimmt man in der Anfangsphase der Desorption der einen Adsorptionsmittelcharge
einen Teil des durch die Abluft verunreinigten warmen Inertgasstromes aus dem Kreislauf
heraus. Da dieses Gasgemisch Lösungsmitteldämpfe enthält, wird es zweckmäßig nicht
in die Atmosphäre geleitet, sondern in die andere, an Lösungsmittel verarmte Adsorptionsmittelcharge.
Zu diesem Zweck ist das eine Adsorptionsmittelgefäß mit einer zu dem anderen Adsorptionsmittelgefäß
führenden Ableitung versehen, durch die zu Beginn der Desorption ein Teil des mit
der Abluft verunreinigten, Lösungsmitteldämpfe enthaltenden Inertgaskreislaufstromes
in das andere Adsorptionsmittelgefäß geleitet wird.
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Dort werden die Lösungsmitteldåmpfe adsorbiert, und das Gasgemisch
wird in die Atmosphäre abgeleitet.
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Durch diese "Inertgasspülung" des Adsorptionsmittelgefäßes entstehen
gewisse Inertgasverluste, die zweckmäßig durch Einspeisung von frischem Inertgas
in den Inertgaskreislauf ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck kann eine Inertgasquelle,
z.B. ein Druckbehälter mit Stickstoff, in die Inertgasleitung eingeschaltet. sein.
Die Inertgasquelle ist auch erforderlich,
wenn die Anlage beim
Einfahren inertisiert werden soll bzw.
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wenn während des Betriebes andere Leckverluste auftreten sollten.
Zweckmäßig besitzt die Inertgasquelle ein Steuerventil, das mit einer im Inertgaskreislauf
angeordneten Vorrichtung zur Messung der Sauerstoffkonzentration gekoppelt ist.
Das Steuerventil wird betätigt, wenn die Sauerstoffkonzentration im Inertgaskreislauf
über den zulässigen Wert ansteigt. Dieser hängt von der Art und der Konzentration
des Lösungsmitteldampfes ab.
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Weitere Vorrichtungen zur Messung der Sauerstoffkonzentration können
an den Ableitungen der Adsorptionsgefäße vorgesehen sein, um festzustellen, ob die
Inertisierung der Adsorptionsmittelgefäße in der Anfangsphase der Desorption beendet
ist, d.h. die zunächst noch im Adsorptionsmittelgefäß enthaltene Abluft verdrängt
ist, so daß der Desorptionsstrom wieder in en Inertgaskreislauf eingeleitet werden
kann. Diese Vorrichtungen zur Messung der Sauerstoffkonzentration sind zweckmäßig
mit entsprechenden Steuerventilen gekoppelt.
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Die Erwärmung des Inertgasstromes erfolgt zweckmäßig erst nach Beendigung
der Inertisierung des jeweiligen Adsorptionsmittelgefäßes.
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Das jeweils auf Adsorption geschaltete, d.h. das in dem mit Lösungsmitteldämpfen
beladenen Abluftstrom liegende Adsorptionsmittelgefäß kann an seiner Ableitung mit
Vorrichtungen zur Bestimmung der Lösungsmitteldampfkonzentration versehen sein,
um den Durchbruch des Lösungsmitteldampfes festzustellen.
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Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise im einfachsten Fall eine
Kühlfalle sein, in welcher sich der Durchbruch des Lösungsmitteldampfes durch Kondensatbildung
bemerkbar macht.
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Ferner kann der Durchbruch der Lösungsmitteldämpfe spektroskopisch
festgestellt werden. Die Nachweisvorrichtung kann auch mit einem Steuerventil gekoppelt
werden, um das Adsorptionsmittelgefäß automatisch auf Inertisierung umzuschalten
Eine
erfindungsgemäße Anlage ist nachstehend anhand einer Lackieranlage erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 eine Gesamtdarstellung der Anlage in dem Betriebszustand,
in welchem das erste Adsorptionsmittelgefäß auf Adsorption und das zweite auf Desorption
geschaltet sind; Fig. 2 eine Teildarstellung der Anlage in dem Betriebszustand,
in welchem das erste Adsorptionsmittelgefäß inertisiert -wird und das zweite auf
Adsorption geschaltet ist; Fig. 3 eine Teildarstellung der Anlage in dem Betreibszustand,
in welchem das erste Adsorptionsmittelgefäß auf Desorption und das zweite auf Adsorption
geschaltet ist; Fig. 4 eine Teildarstellung der Anlage in dem Betriebszustand, in
welchem das erste Adsorptionsmittelgefäß auf Adsorption geschaltet ist und das zweite
inertisiert wird.
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Wie in Fig. 1 dargestellt ist, werden die zu lackierenden Gegenstände
in den Lackierraum 10 gebracht, der mit einer Abzugsleitung 12 versehen ist. Die
mit Lösungsmitteldämpfen und festen Lackteilchen beladene Abluft wird mit Hilfe
des Abluftventilators 16 durch den mit einem Filter versehenen Feststoffabscheider/geleitet.
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Nach dem Lackieren kommen die Gegenstände in den Trockenraum 18, und
die hier mit Lösungsmitteldämpfen beladene Abluft wird über die Abzugsleitung 20
durch den Abluftventilator 16 abgesaugt.
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Die mit Lösungsmitteldämpfen beladene Abluft strömt über die Leitung
22 zu dem Ventil 24 und, je nach der Stellung dieses Ventils, entweder über die
Zuleitung 26a in das Adsorptionsmittelgefäß 28a (wie in der Zeichnung dargestellt
- Ventilstellung OD), oder über die Zuleitung 26b in das Adsorptionsmittelgefäß
28b C#) Das Adsorptionsmittel adsorbiert die in der Abluft enthaltenen Lösungsmitteldämpfe,
und die an Lösungsmitteldämpfen arme-Abluft fließt in aenrF/&2rgestellten Betriebsstellung
über die Ableitung 30a, das Ventil 32a (Stellung C-B) und die Venti'>e 34 36
und von dort aus entweder direkt über das Bypass-Ventil 38 oder durch den Wärmeaustauscher
40 (dessen Wirkungsweise nachstehend noch erläutert ist) in die Atmosphäre.
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In den Ableitungen 30a bzw. 30b können Lösungsmitteldamp,f detektoren
eingebaut sein, die beim Durchbruch der Lösungsmitteldämpfe zur automatischen Steuerung
der entsprechenden Ventile verwendet werden können. Ferner können in den Ableitungen
30a bzw. 30b Sauerstoffdetektoren vorgesehen sein, die ebenfalls zur Steuerung der
Ventile dienen und deren Wirkungsweise nachstehend noch erläutert ist.
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In demidargestellten Betriebszustand. wird die Adsorptionsmittelcharge
im Adsorptionsmittelgefäß 28b mit Hilfe eines im Kreislauf geführten Inertgasstromes
gerade# desorbiert. Der an Lösungsmitteldämpfen arme, stark abgekühlte Inertgasstrom
42 wird zunächst durch die beiden Wärmeaustauscher 44 und 46, deren Wirkungsweise
nachstehend noch näher erläutert ist, erwärmt, und durchströmt sodann das Heizregister
48, in welchem er auf die erforderliche Desorptionstemperatur erhitzt wird.
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Nach dem Heizregister fließt der Inertgasstrom durch die Ventile 50
(Stellung D-C) und 24 (Stellung A-B) durch die Zuleitung 26b in das Adsorptionsmittelgefäß
28b, dessen Adsorptionsmittelcharge mit Lösungsmittel beladen ist. Dort belädt er
sich mit Lösungsmitteldampf und strömt über die Leitung 30b und die Ventile 32b
(Stellung B-C) 34 (Stellung B-C) und 50 (Stellung A-B) in die Leitung 52.
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Ein in der Leitung 30b angeordneter Lösungsmitteldampfdetektor (nicht
dargestellt) zeigt das Ende der Desorption an und steuert die entsprechenden Ventile.
Zwischen den Leitungen 42 und 52 befindet sich ein Absperrventil 54, das im dargestellten
Betriebszustand geschlossen ist und das geöffnet wird, wenn kein Adsorptionsmittelbehälter
im Inertgaskreislauf liegt ( z.B. wenn die Lackieranlage außer Betrieb ist oder
wenn im Bereich der Adsorptionsmittelbehälter eine Reparatur erforderlich ist),
so daß der restliche Teil des Systems immer inertisiert bleibt (kleiner Inertgaskreislauf).
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Das heiße, mit Lösungsmitteldämpfen beladene Inertgas durchströmt
den Wärmeaustauscher 40 und kühlt sich hierbei durch mittelbaren Wärmeaustausch
mit der kalten Abluft aus der Leitung 36 ab.
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Nach dem Wärmeaustauscher 40 kann bereits ein Teil der Lösungsmitteldämpfe
auskondensieren, da das mit Lösungsmitteldämpfen beladene Inertgas fast die Temperatur
der kalten Abluft angenommen hat. Dieser Kondensatanteil kann in dem Lösungsmittelabscheider
56
(gestrichelt dargestellt) abgetrennt werden.
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Der noch mit Lösungsmitteldämpfen beladene Inertgasstrom wird sodann
in dem ersten Verdichter 58 komprimiert. Der Verdichter 58 ist (gegebenenfalls über
ein Getriebe; nicht dargestellt) mit einer äußeren Arbeitsmaschine, z.B. einem Elektromotor
60 gekoppelt. Die Leistungsaufnahme des Verdichters 58 ist regelbar, z.B. durch
die Drehzahl des Motors 60 bzw. über das-Getriebe, so daß der pruck und damit auch
die Temperatur des mit Lösungsmitteldämpfen beladenen Inertgasstromes in Abhängigkeit
von dem verwendeten Lösungsmittel und der gewünschten Endkonzentration an Lösungsmitteldämpfen
eingestellt werden kann.
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Der mit Hilfe des Verdichters 58 erhitzte Inertgasstrom fließt durch
den Wärmeaustauscher 46 und gibt seine Wärme an den kalten, an Lösungsmitteldämpfen
armen Inertgasstrom 42 ab.
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Der Wärmeaustauscher 46 kann durch das Bypass-Ventil 62 überbrückt
sein, welches eine weitere Möglichkeit der Temperaturregelung des Inertgasstromes
bietet.
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Infolge der Abkühlung des Inertgasstromes im Wärmeaustauscher 46 kann
ein weiterer Teil der Lösungsmitteldämpfe auskondensieren und im Lösungsmittelabscheider
64 (gestrichelt dargestellt) als Kondensat abgeschieden werden.
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Der immer noch den Hauptteil der Lösungsmitteldämpfe enthaltende komprimierte
Inertgasstrom fließt nun durch den Zwischenkühler 66, dem gegebenenfalls wieder
ein Lösungsmittelabscheider 68 (gestrichelt dargestellt) nachgeschaltet sein kann.
Der komprimierte, noch den Hauptteil der Lösungsmitteldämpfe enthaltende Inertgasstrom
wird nun in einem zweiten Verdichter/#8ch stärker verdichtet und wiederum erhitzt.
Er gibt seine Wärme im Wärmeaustauscher 44 an den kalten, an Lösungsmitteldämpfen
armen Inertgasstrom 42 ab.
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Nach dem Wärmeaustauscher 44 kann wiederum ein Lösungsmittelabscheider
72 vorgesehen sein, in welchem ein weiterer Anteil der Lösungsmitteldämpfe abgetrennt
wird.->
Der Verdichter 70 ist mechanisch direkt mit der Entspannungsturbine
74 gekoppelt (über die Welle 76) und erhält die zu seinem Betrieb erforderliche
Energie durch die in der Entspannungsturbine 74 durch das komprimierte Inertgas
geleistete Arbeit. Dieses kühlt sich hierbe-i stark ab, so daß praktisch die gesamten,
im Inertgas enthaltenen Lösungsmitteldämpfe auskondensieren und im Lösungsmittelabscheider
78 abgetrennt werden können. Die Entspannungsturbine 74 ist als einstufige Entspannungsturbine
dargestellt. Man kann auch eine mehrstufige Entspannungsturbine verwenden, wobei
zwischen die einzelnen Entspannungsstufen Lösungsmittelabscheider eingeschaltet
werden. Man kann auf diese Weise eine fraktionierte Kondensation der Lösungsmitteldämpfe
erzielen und verhältnismäßig reine Lösungsmittelfraktionen gewinnen.
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Eine gewisse Fraktionierung erzielt man jedoch bereits bei Verwendung
der Lösungsmittelabscheider 56, 64, 68 und 72.
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Besonders wichtig ist hierbei, daß bei Verwendung von niedrigsiedenden
Lösungsmitteln der im Inertgasstrom enthaltene Wasserdampf bereits weitgehend in
den ersten Stufen auskondensiert, wodurch eine Verunreinigung der organischen Lösungsmittel
durch Wasser sowie eine Vereisung der Leitungen und eine Beschädigung der Beschaufelung
der Entspannungsturbine 74 durch Eiskristalle verhindert wird.
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Nachdem die Desorption der Adsorptionsmittelcharge im Adsorptionsmittelbehälter
#28b beendet ist, werden die Adsorptionsmittelbehälter 28a und 28b durch Betätigung
der entsprechenden Ventile umgeschaltet. Diese Umschaltung kann automatisch erfolgen,
indem entweder der Lösungsmitteldampfdetektor in der Leitung 30a den Durchbruch
von Lösungsmitteldampf oder der Lösungsmitteldampfdetektor in der Ableitung 30b
die Abwesenheit von Lösungsmitteldampf registriert und die entsprechenden Ventile
ansteuert. Im allgemeinen erfolgt die Desorption rascher als die Adsorption, und
es kann zweckmäßig sein, den Inertgaskreislauf nach dem Abfall der Lösungsmitteldampfkonzentration
in der Ableitung 30b noch eine gewisse Zeit aufrecht zu erhalten, den durch die
Leitung 42 fließenden Inertgasstrom aber nicht mehr zu erwärmen, um die Adsorptionsmittelcharge
im
Gefäß 28b auf die optimale Adsorptionstemperatur zu bringen. Zu diesem Zweck wird
das Heizregister 48 abgeschaltet. Ferner kann die Kühlmittelzufuhr im Kühler 66
erhöht werden, und der aus Verdichter 70, Wärmeaustauscher 44 und Entspannungsturbine
74 bestehende Anlagenteil kann durch öffnen des Bypass-Ventils 80 stillgelegt werden,
wobei gleichzeitig der Verdichter 58 mit einer geringeren Leistung gefahren wird.
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Die Umschaltung des Adsorptionsmittelbehälters 28a auf Desorption
und des Adsorptionsmittelbehälters 28b auf Adsorption geschieht auf folgende, in
Fig. 2 und 3 dargestellte Weise Das Ventil 24 wira in die Stellung C-B geschaltet,
so daß der mit Lösungsmitteldämpfen beladene Abluftstrom 22 durch die Zuleitung
26b in den Behälter 28b fließt. Das Ventil 32b wird in die Stellung B-A geschaltet,
so daß der im Adsorptionsmittelbehälter 28b von Lösungsmitteldämpfen befreite Abluftstrom,
der zunächst noch Inertgas enthält, durch die Leitung 36 in die Atmosphäre geleitet
werden kann.
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Bei der Umschaltung des Ventils 24 wird gleichzeitig der Weg A-D geöffnet,
so daß der an Lösungsmitteldämpfen arme noch nicht wiedererwärmte Inertgasstrom
42 durch das Ventil 50 (D-C) durch die Zuleitung 26a in das Adsorptionsmittelgefäß
28a strömen kann. Diese's enthält aber noch sauerstoffhaltige Abluft, die den Inertgasstrom
verunreinigt, so daß das Gasgemisch in der Anfangsphase der Desorption nicht in
den Inertgaskreislauf zurückgeleitet werden kann. Dieses Gemisch wird daher über
das Ventil 34 (Stellung D-A) und das Ventil 35 (Stellung B-C) über die Leitung 37
in die Abluftleitung 22 zurückge#führt, aus der es zusammen mit frischer Abluft
durch den Adsorptionsmittelbehälter 28b in die Leitung 36 geleitet wird. Auf diese
Weise werden auch die in dem Gemisch aus Leitung 37 enthaltenen Lösungsmitteldämpfe
entfernt.
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Nachdem das Adsorptionsmittelqefäß 28a hinreichend inertisiert ist
(was mit Hilfe des Sauerstoffdetektors in der Ableitung 3Oa festgestellt wern kann)
werden die Ventile 50, 34 und w'ee inFi. dargestellt ist 35 umgeschatet> Hierbi
wird er Strömungsweg des Abluftstromes 22 nicht verändert. Der Inertgasstrom fließt
aber nunmehr über das Ventil 50 (D-A), das Ventil 34 (C-D) und das Ventil 32a (B-C)
in umgekehrter Richtung durch die Ableitung 30a in den Adsorptionsmittelbehälter
28a sowie durch die Zuleitung 26a das Ventil 24 (D-A) und das Ventil 50 (C-B) in
die Leitung 52 und damit in den Inertgaskreislauf zurück.
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Auf dieser Stufe werden das Heizregister 48 sowie (durch Schließen
des Bypass-Ventils 80) der aus Verdichter 70, Wärmeaustauscher 44 und Entspannungsturbine
74 bestehende Anlagenteil wieder eingeschaltet, wobei gleichzeitig die dem Verdichter
58 zugeführte Leistung erhöht wird.
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Nachdem das an der Adsorptionsmittelcharge im Behälter 28a adsorbierte
Lösungsmittel desorbiert ist (was anhand eines in der Leitung 26a angeordneten Lösungsmitteldampfdetektors
festgestellt werden kann) , werden das Heizregister 48 ausgeschaltet, das Bypass-Ventil
80 geöffnet und der Verdichter 58 mit verminderter Leistung gefahren. Dann wird
das Ventil 24 so geschaltet, daß die mit Lösungsmitteldämpfen beladene Abluft über
die Stellung C-D und die Leitung 26a durch das inzwischen erkaltete Adsorptionsmittelgefäß
28a fließen kann(Fig.4) Das Ventil 32a befindet sich in der Stellung C-A, so daß
der an Lösungsmitteldämpfen arme Abluftstrom durch die Leitung 36 in die Atmosphäre
gelangen kann Der Inertgasstrom geht zunächst durch das Ventil 50 (Stellung D-C),
dann durch das Ventil 24 (Stellung A-B), durch die Leitung 26b in das Adsorptionsmittelgefäß
28b, wo praktisch noch keine Desorption stattfindet, da der Inertgasstrom noch kalt
ist. Aus dem Adsorptionsmittelgefäß 28b fließt das zunächst noch mit Abluft verunreinigte
Inertgas durch das Ventil 32b (B-C), das Ventil 34 (B-A) und das Ventil 35 (B-C)
über die Leitung 37 in die Leitung 22 und von da aus zusammen mit dem frischen Inertgas
durch das Ventil 24 (C-D) und die Zuleitung 26a durch das
Adsorptionsmittelgefäß
28a.
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Wenn der Sauerstoffdetektor in der Leitung 30b keinen Sauerstoff mehr
feststellt, wird das Ventil 34 in die Stellung B-C umgeschatte;lwodurch das das
Adsorptionsmittelgefäß 28b wieder im Inertgaskreislauf liegt. Gleichzeitig wird
das Ventil 35 in die Stellung B-A geschaltet, -während das Ventil 32a in die Stellung
C-B geschaltet wird, so daß die von Lösungsmitteldämpfen befreite Abluft aus dem
Adsorptionsmittelgefäß 28a über die Leitung 36 in die Atmosphäre strömen kann.
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Nach dem Einschalten des Heizregisters 48, dem Schließen des Bypass-Ventils
80 beginnt wiederum die Beladung der Adsorptionsmittelcharge im Adsorptionsmittelgefäß
28a und die Desorption der Adsorptionsmittelcharge im Adsorptionsmittelgefäß 28b,
wie es vorstehend im Zusammenhang.mit Fig. 1 beschrieben ist.
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Um die Inertgasverluste im Betrieb auszugleichen, die insbesondere
bei der Inertisierung der Adsorptionsmittelgefäße 28a und 28b entstehen, ist an
einer beliebigen Stelle der Inertgasleitänq 42 bzw. 52 (in der/argesteilten Fig.
Ausführungsform vor dem Wärmeaustauscher43 )eine Inertgasquelle 82 ( z.B.
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ein Stickstoff-Druckbehälter) eingeschaltet. Die Inertgaseinspeisung
kann über den Sauerstofdetektor 84 geregelt werden, der das Ventil 86 steuert.
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Die Inertgasquelle 82 dient auch zur Inertisierung des Inertgaskreislaufes
vor Inbetriebnahme der Anlage. Zu diesem Zweck wird das Ventil 86 geöffnet und das
Absperrventil 54 geschlossen, so daß das zunächst noch verunreinigte Inertgas mit
Hilfe des mit geringer Leistung gefahrenen Verdichters 58 durch die Leitungen 52
und 42 sowie durch die darin enthaltenen Anlageteile in die Atmosphäre abgelassen
wird, z.B. durch die Ventile 50 (D-A), 34 (C-B) und 30b (C-A).