DE3124388A1

DE3124388A1 - Verfahren und vorrichtung zur adsorption von stoffen, insbesondere zur abscheidung organischer loesemittel aus fluessigkeiten und gasen

Info

Publication number: DE3124388A1
Application number: DE19813124388
Authority: DE
Inventors: Martin 2800 Bremen Zimmermann
Original assignee: Ameg Handels Ges Mbh & Co KG
Current assignee: Ameg Handels Ges Mbh & Co KG
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1981-06-22
Publication date: 1983-02-03

Description

BEZEICHNUNG:
Verfahren und Vorrichtung zur Adsorption von Stoffen, insbesondere zur Abscheidung organischer Lösemittel aus Flüssigkeiten und Gasen.
STAND DER TECHNIK In den bisher bekannten Adsorptionsanlagen der eingangs bezeichneten Art hat man das in einem Wasserabscheider vom Desorbat abgeschiedene Wasser verworfen oder unmittelbar in einen Dampferzeuger zur Bildung des bpüldampfes zurückgeleitet. Beide Verfahren haben schwerwiegende Nachteile. Das Verwerfen des abgeschiedenen wassers ist aus Gründen möglicher Umweltschädigung und die Riickführung in einen Uampferzeuger aus Gründen möglicher Materialschäden, beispielsweise infolge von balzsäurebildung, abzulehnen.
AUFGABE Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche geeignet sind, mit vertretbarem Aufwand eine Adsorption von Stoffen unter weitgehender Vermeidung sowohl von Umweltschäden als auch Materialschäden durchzuführen.
WESEN DER ERFINDUNG Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst worden; insbesondere wird durch Einsatz der Adsorption in der Flüssigphase ermöglicht, die Abscheidung von Stoffen durch Adsorption bis zu beliebig hohem Grad durchzuführen. Dabei spielt die Trocknung des Adsorbens vor jeder Adsorptionsphase eine bedeutende Rolle. Das so gereinigte Wasser kann nicht nur als Speisewasser zur Spüldampferzeugung, es kann als Frischwasser für jedweden Zweck verwendet werden.
BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS Die vorliegende Erfindung wird im folgenden näher erläutert am Beispiel der Adsorption von Lösemitteln LM aus mit dem Lösemittel beladener Luft - im folgenden Prozeßluft PL genannt - zur Erzeugung von möglichst reiner Abluft AL unter Verwendung von Adsorbern 1 mit Aktivkohle A1 als Adsorbens.
An den Adsorptionsprozeß schließt sich nach Beladung der Aktivkohle bis zum Durchbruch des Lösemittels auf der Ausgangsseite des Adsorbers zur Regenerierung der Aktivkohle zunächst ein Desorptionsprozeß an, in welchem mit Spüldampf D die von der Aktivkohle A1 adsorbierten Lösemittel LM entzogen, die austretenden Dämpfe in einem Wärmetauscher 2 kondensiert, das Lösemittel als Desorbat D1 in einem Abscheider 3 unter Ausnutzung der unterschiedlichen spezifischen Gewichte bzw. Schwerkräfte für Spüldampfkondensat und Lösemittelkondensat unten abgetrennt und das leichtere Spüldampfkondensat oben abgezogen wird. Dieses Spüldampfkondensat wird, weil es erfahrungsgemäß immer noch mit Lösemittelresten behaftet ist - wie weiter unten beschrieben wird - nicht an die Umwelt verworfen oder, wie schon geschehen, als Speisewasser in einen der Anlage zugehörigen besonderen Dampferzeuger für die Erzeugung des Spüldampfes gegeben, vielmehr als Prozeßflüssigkeit bzw. Prozeßwasser PW einer Adsorption in der Flüssigphase in einem entsprechend angepaßten zusätzlichen Adsorber 5 mit Aktivkohle A5 unterworfen. Das aus diesem Adsorber kommende Abwasser AW weist bei entsprechender Ausführung des Adsorbers 5 jeden gewünschten Reinheitsgrad auf und kann beliebiger Verwendung zugeführt werden; insbesondere kann es auch als Speisewasser in den zur Erzeugung des Spüldampfes vorgesehenen Dampferzeuger 4 zurückgeführt werden. Dieser Dampferzeuger ist dann lediglich zum Ersatz von Leckwasser oder sonstigen Wasserverlusten im Umlauf der Anlage mit einem Anschluß 6 für Zusatz- oder Frischwasser FW zu versehen.
Auch der Adsorber 5 wird nach Beladung mit Lösemittelresten aus dem Prozeßwasser PW, erkennbar beispielsweise durch einen Konzentrationsmesser an der oben liegenden Wasseraustrittsseite, auf Regenerierung umgeschaltet, und zwar ebenfalls zunächst zur Desorption mit Hilfe von Spüldampf aus dem Dampferzeuger 4.
In einem Wärmetauscher 7 wird das Gemisch von Spüldampf und Lösemitteldämpfen kondensiert und dem Gemisch aus den Adsorbern 1 im Abscheider 3 beigegeben.
Bevor zur Desorption Spüldampf D in den Adsorber 5 gegeben wird, muß die Prozeßwassersäule aus dem Adsorber verdrängt werden. Dies geschieht durch Druckluft DL, die aus einer nicht dargestellten Druckluftquelle von oben eingeleitet wird und die Prozeßwassersäule aus dem Adsorber nach unten in einen Auffangbehälter 8 für Prozeßwasser PW entleert, welcher auch das Prozeßwasser aus dem Abscheider 3 aufnimmt.
Zur Trennung von Spüldampfkondensat und Lösemittelkondensat aus dem Adsorber 5 könnte auch ein getrennter Abscheider vorgesehen sein.
Die Regenerierung sowohl der Aktivkohle A1 als auch A5 in den Adsorbern 1 und 5 wird anschließend an die beschriebenen Desorptionsvorgänge durch Trocknung und Aufheizung der Aktivkohle vervollständigt. Zu diesem Zweck wird Frischluft FL über einen an das Spüldampfnetz angeschlossenen Wärmetauscher 9 zur Trocknung und Aufheizung der Aktivkohle A1 dem zu regenerierenden Adsorber 1 bzw. in den nunmehr an das Dampfnetz der Anlage angeschlossenen Wärmetauscher 7 zur Trocknung und Aufheizung der Aktivkohle A5 im Adsorber 5 geführt.
Prozeßluft PL und erhitzte Frischluft FL werden den Adsorbern 1 über getrennte Kanäle zugeführt, damit keinerlei Prozeßluft in den zur Regenerierung dienenden Kanal für die Trocknungsluft gerät.
Für die Zuleitung von Prozeßluft PL und Trocknungs- bzw.
Frischluft FL zu den Adsorbern 1 sind in üblicher Weise Gebläse 11,12,für die Zuleitung der Frischluft zum Adsorber 5 ein Gebläse 13 und für die Zuleitung des Prozeßwassers PW zum Adsorber 5 eine Pumpe 14 vorgesehen. Des weiteren ist die Anlage, wie aus der Zeichnung ersichtlich, mit den zur Arbeitsfunktion erforderlichen Leitungen, Ventilen, Anschlüssen für Kühlwasser KW, Einrichtungen zur Kückführuns des Kühlwassers, zur Ableitung von Kondensaten, zur Entschlammung und mit Apparatauslässen zur Sicherung bzw. Entlüftung versehen, deren Funktion über entsprechende Meßgeräte mit herkömmlichen Mitteln automatisch gesteuert werden kann.
Im Flüssigadsorber könnte der Trocknungsvorgang oder Desorptionsvorgang auch durch Beheizung der die Aktivkohle A5 enthaltenden Kammer mittels elektrischer oder Heizdampf-durchströmter Heizschlange eingeleitet bzw. unterstützt werden.
Dadurch kann die hohe Wärmeleitfähigkeit des im Aktivkohlebett verbleibenden Wassers zur schnelleren Aufheizung der Aktivkohleteilchen und dadurch intensiveren Desorption genutzt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE 1,1 Adsorber für Adsorption in der Gasphase,mit Aktivkohlebett A1, Gasadsorber 2 wärmetauscher zur Kondensation von D + D1 3 Wasserabscheider 4 Spüldampferzeuger 5 Adsorber für Adsorption in der Flüssigphase, mit Aktivkohlebett A2, Flüssigadsorber 6 Anschluß von 4 für Zusatzwasser 7 Wärmetauscher für D5 und FL 8 Auffangbehälter 9 Wärmetauscher für FL 11,12,13 Gebläse für PL undFL 14 Pumpe für PW A1 Aktivkohle in 1, Adsorbenskammer in 1 A5 1! Ir 5, " " 5 PL gasförmiges Prozeßmedium, Prozeßluft AL Abluft DL Preßgas, Druckluft FL Trocknungsmedium, Frischluft Lösemittel D Spüldampf D1 Desorbat aus 1 D5 " " 5 PW flüssiges Prozeßmedium, Prozeßwasser KW Kühlwasser FW Frischwasser K Kondensate

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur hbscheidung von Stoffen (Prozeßstoffen) aus einem Stoffgemisch (Prozeßmedium) durch Adsorption des Prozeßstoffes an ein Asorptionsmittel (Adsorbens), Desorption des Prozeßstoffes aus dem Adsorbens durch Spüldampf, Kondensation des bei der Desorption anfallenden Desorbat-Spüldampf-Gemisches und Abtrennung des Desorbats durch wasserabscheidung, insbesondere zur Abscheidung von organischen Lösemitteln durch Adsorption an Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Adsorption des Prozeßstoffes (LM) aus einem flüssigen Prozeßmedium (Prozeßwasser PW) in einer der Desorption vorausgehenden Zwischenphase das im Adsorbens (A5) noch befindliche flüssige Prozeßmedium (PW) ausgetrieben und das Adsorbens Ag) getrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Adsorption zu unterwerfende flüssige Prozeßmedium (PW) von unten nach oben durch das Adsorbens (Ag) gefördert und in der Zwischenphase das im Adsorbens noch befindliche Prozeßmedium (PW) durch Preßgas (DL) von oben nach unten ausgetrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer sekundären Adsorption in der Flüssigphase eine primäre Adsorption in der Gasphase mit nachfolgender Desorption durch Spüldampf (D), Kondensation des primären Desorbat-Spüldampf-Gemisches und Abtrennung des primären Desorbats durch Wasserabscheidung vorausgeht, und daß das abgeschiedene Wasser als Prozeßmedium (PW) der Adsorption in der Flüssigphase nach Anspruch 1 oder 2 unterworfen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dait das durch Adsorption in der Flüssigphase gereinigte Wasser (asw) als Speisewasser in einen Dampfbildner (4) zur Erzeugung von Dampf (D) für Dampfverbraucher (1,2,5,7,9) der Adsorptionsanlage zurückgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das Adsorbens (81) für die Adsorption in der Gasphase nach der Desorption mit Spüldampf (D) durch ein Trocknungsmedium (FL) getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Prozeßmedium (PL) und das Trocknungsmedium (FL) über getrennte Kanäle in die primären Adsorber (1) eingeführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensate der Spüldampf-Lösemitteldampf-Gemische aus beiden Desorptionsphasen einem gemeinsamen Wasserabscheider (3) zugeführt werden.
7. Vorrichtung zur Abscheidung von Stoffen (Prozeßstoffen) aus einem Stoffgemisch (Prozeßmedium) durch Adsorption des Prozeßstoffes an ein Adsorptionsmittel (Adsorbens), Desorption des Prozeßstoffes aus dem Adsorbens durch Spüldampf, Kondensation des bei der Desorption anfallenden Desorbat-Spüldampf-Gemisches und Abtrennung des Desorbats durch einen Wasser abscheider, insbesondere zur Abscheidung von organischen Lösemitteln durch Adsorption an Aktivkohle, gekennzeichnet durch einen Adsorber zur Adsorption in der Flüssigphase, (Flüssigadsorber 5), der zusätzlich zu einer Einrichtung (14) zum Fördern des flüssigen Prozeßmediums (PW) durch das Adsorbens (A5) mit einer Einrichtung (DL) zum Austreiben des am Ende der Adsorptionsphase im Adsorbens (A5) befindlichen flüssigen Prozeßmediums (PW) sowie einer Einrichtung (7,13) zur Trocknung des Adsorbens (A5) versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die das Adsorbens (A5) enthaltende Kammer in den Aufwärtsstrom des Förderers (14) für das flüssige Prozeßmedium (PW) eingeschaltet wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Austreiben des am Ende der Adsorptionsphase im Adsorbens (A5) befindlichen flüssigen Prozeßmediums (PW) nach unten der Adsorber (5) oben mit einem Einlaß für Preßgas (DL) versehen ist.
lo. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigadsorber (5) mit einem Adsorber zur Adsorption in der Gasphase (Gasadsorber 1) gekoppelt ist, indem derer Wasserausgang eines Wasserabscheiders (3) für das Kondensat aus dem Desorbat-Spüldampf-Gemisch des Gasadsorbers (1) an den Prozeßmediumseingang des Flüssi.;-adsorbers (5) angeschlossen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Flüssigadsorbers (5) mit dem Speisewassereingang eines Dampfbildners (4) zur Erzeugung von Dampf (D) für Dampfverbraucher (1,2,5,7,9) der Adsorptionsanlage verbunden ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1o oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Kondensatoren (2,7) für die Desorbat-ipüldampf-U~emische aus Gasadsorber (1) und Flüssigadsorber (5) an denselben Wasserabscheider (3) angeschloss# sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigadsorber (5) unterhalb seiner, das Adsorbens (A5) enthaltenden eine Kammer mit Wärmeaustauscher (7) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (7) von Kondensation des Desorbat-Spül dampf-Gemisches auf Erhitzung eines Trocknungsmediums (FL) für das Adsorbens (A5) im Flüssigadsorber umschaltbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigadsorber (5) zur Trocknung seines Adsorbens (A5) mit einem Heizkörper in der Adsorbenskammer versehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1o bis 15, mit einer Einrichtung zur Trocknung des Adsorbens (A1) im Gasadsorber durch erhitzte Luft (FL), dadurch gekennzeichnet, daß für das Trocknungsmedium (TL) und das Prozeßmedium (PL) getrennte Eintrittskanäle vorgesehen sind.