DE3507536A1

DE3507536A1 - Process and apparatus for removing gaseous hydrocarbons from air or other carrier gases

Info

Publication number: DE3507536A1
Application number: DE19853507536
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Then
Original assignee: Baumco Handel & Engineering Gm
Current assignee: Baumco Handel & Engineering Gm
Priority date: 1985-03-04
Filing date: 1985-03-04
Publication date: 1987-01-08

Abstract

Published without abstract.

Description

Bei vielen Prozessen und technischen Vorgängen kommt es zur Emission von Kohlenwasserstoffverbindungen, die sich entspre chend ihrem jeweiligen Dampfdruck dem Trägergas zumischen und aus verschiedenen Gründen daraus entfernt werden müssen. Insbesondere sind leicht flüchtige Kohlenwasserstoffe in Abluft unerwünscht, die ins Freie abgeleitet werden soll. Maßgebend für die Beurteilung der zulässigen Emission solcher Stoffe in Abluft oder Abgasen sind die jeweilig gültigen Be stimmungen der Länder, in denen solche Emissionsquellen er richtet werden bzw. schon vorhanden sind. Diese Bestimmungen sind in vielen Ländern verschärft worden, so daß die Not wendigkeit entstanden ist, entsprechende Anlagen zur Ab scheidung von solchen Stoffen einzurichten. Dies betrifft u. a. Betreiber von Tanklagern, in denen leicht flüchtige Kohlenwasserstoffe gelagert und umgefüllt werden, Druckereibetriebe, die lösungs mittelhaltige Druckfarben verwenden, Lösungsmittelhersteller, Farbenfabriken, Farbspritzanlagen usw..There are many processes and technical processes Emission of hydrocarbon compounds that correspond Mix the carrier gas according to their respective vapor pressure and must be removed from it for various reasons. In particular, volatile hydrocarbons are in Exhaust air undesirable, which should be discharged outdoors. Decisive for the assessment of the permissible emission of such Substances in exhaust air or exhaust gases are the respective valid Be moods of the countries in which such emission sources occur be judged or already exist. These provisions have been tightened in many countries, so the need maneuverability has arisen, corresponding facilities for Ab separation of such substances. This affects u. a. Operator of tank farms in which volatile hydrocarbons are stored and decanted, printing houses, the solution use medium-containing printing inks, solvent manufacturers, Paint factories, paint spraying systems, etc.

Zur Erfüllung der Forderung nach Reinigung der anfallenden Abluft- und/oder Abgasmengen von darin enthaltenen Kohlenwasserstoffen bis auf die vorgeschriebenen Reinheits grade, stehen den Betreibern solcher Anlagen verschiedene Systeme zur Verfügung. Bekannt sind u. a. Verbrennungskammern und Adsorptionsfilter. To meet the requirement to clean the accruing Exhaust air and / or exhaust gas quantities contained therein Hydrocarbons to the specified purity precisely, the operators of such plants have different Systems available. Are known a. Combustion chambers and adsorption filters.

Die bisher auf dem Markt befindlichen und erprobten Reini gungssysteme sind jedoch mit wesentlichen Nachteilen behaftet, die ihrer allgemeinen Verbreitung im Wege stehen.The Reini that have been tried and tested on the market so far systems, however, have significant disadvantages, that stand in the way of their general distribution.

Bei Nachverbrennungsanlagen werden die Abgasströme soweit er hitzt, daß die darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe quantita tiv oxydieren. Solche Einrichtungen sind häufig wegen der damit verbundenen Energieverluste nur unwirtschaftlich zu be treiben. Sie sind wenig flexibel auf stark schwankende Mengen- Konzentrationsänderungen. In den meisten Fällen reicht die bei der Verbrennung frei werdende Wärme nicht aus, um den Verbrennungsprozeß selbständig in Gang zu halten und mehr oder minder große Mengen an Zusatzenergie sind ständig zuzuführen, die selten und nur teilweise zurückgewonnen werden kann. Insbesondere für kleine Abgas-/Abluftströme ist dieses Verfahren nicht wirtschaftlich anzuwenden.In post-combustion plants, the exhaust gas flows are as far as heats that the hydrocarbons contained therein quantita oxidize. Such facilities are often because of associated energy losses only uneconomical float. They are not very flexible on strongly fluctuating quantities Changes in concentration. In most cases, that's enough the heat released during combustion is not sufficient to Keep the combustion process going independently and more or less large amounts of additional energy are constant which are rarely and only partially recovered can. This is especially for small exhaust gas / exhaust air flows The method cannot be used economically.

Einrichtungen, die mit Adsorptionsfilterstoffen, wie z. B. Aktivkohle arbeiten, bedürfen des ständigen Austausches des Adsorptionsmittels, welches sich mit dem abzuscheidenden Stoff allmählich anreichert und unwirksam wird, wenn die Beladung zu groß wird.Devices with adsorption filter materials, such as. B. Working activated carbon requires constant exchange Adsorbent, which is with the to be separated Gradually accumulates and becomes ineffective when the Load becomes too large.

Die im Filtermedium abgeschiedenen Kohlenwasserstoffe bleiben darin gelagert und müssen durch Verbrennung oder Abtreiben aus diesem wieder entfernt werden. Dies erfordert zusätzliche Maßnahmen und Kosten, die von der Ersparnis durch Rückführung des Filtermediums bei weitem nicht gedeckt werden. Außerdem sind die Betreiber oft nicht in der Lage, die Regeneration bzw. Be seitigung selbst durchzuführen und auf Fremdhilfe angewiesen. The hydrocarbons separated in the filter medium remain stored in it and must be incinerated or aborted be removed from this. This requires additional Measures and costs that depend on the savings by returning the Filter media are nowhere near covered. Also are the operators are often unable to perform the regeneration or loading side and rely on outside help.

Die vorliegende Erfindung macht sich die bekannte Eigenschaft verschiedener Öle zunutze, leicht flüchtige Kohlenwasserstoffe aus Trägergasen zu absorbieren und diese an sich zu binden. Um die Absorption von gasförmigen Kohlenwasserstoffen in Ölen her beizuführen, kommt es darauf an, Waschöl und das kohlenwasser stoffhaltige Trägergas in innigen Kontakt miteinander zu brin gen und anschließend nach erfolgter Absorption das Waschöl wie der vom Gas zu trennen.The present invention takes on the known property use of different oils, volatile hydrocarbons absorb from carrier gases and bind them to themselves. Around the absorption of gaseous hydrocarbons in oils It is important to add washing oil and the hydrocarbon Brine containing carrier gas in intimate contact with each other gene and then, after absorption, the washing oil as that separate from the gas.

Der zu erzielende Absorptionsgrad richtet sich dabei nach dem Partialdruck der Kohlenwasserstoffanteile im Trägergas, dem Sättigungsgrad des Waschöls an Kohlenwasserstoffen und der Medientemperatur. Als besonders geeignet für diese Aufgabe haben sich Venturi-Wäscher erwiesen, die für eine gute Durch mischung von Flüssig- und Gasphase Sorge tragen, mit nachge schalteten Tropfenabscheidern und Demistoren. Ein besonderer Vorteil von Venturi-Wäschern ist die kompakte Bauweise, die es gestattet, den Absorptionsprozeß auf engstem Raum bei hohem Wirkungsgrad auszuführen.The degree of absorption to be achieved depends on the Partial pressure of the hydrocarbon components in the carrier gas, the Degree of saturation of the washing oil with hydrocarbons and Media temperature. As particularly suitable for this task Venturi scrubbers have proven to be good for through Mix the liquid and gas phases with care switched droplet separators and demistors. A special The advantage of Venturi washers is the compact design that it allowed the absorption process in a confined space at high Efficiency.

Gegenstand der Erfindung ist ein Venturi-Wäscher in spezieller Ausführung zur Absorption von in zugeführten Trägergasen ent haltenen flüchtigen Kohlenwasserstoffen, wobei als Wasch flüssigkeit ein Waschöl von geeigneter Qualität verwendet wird. Der besondere Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die in den Waschölen absorbierten Kohlenwasserstoffe ohne weitere Umweltprobleme auf einfache und kostensparende Weise transpor tiert, wiedergewonnen oder mit Energiegewinn verbrannt werden können. Es ist ohne weiteres möglich, z. B. leichtes Heizöl zu diesem Zweck zu verwenden und nach Beladung mit dem Absorbens in Heiz anlagen zusammen mit diesem zu verbrennen, ohne daß dabei schädliche Rückstände auftreten; im Gegenteil wird die ihnen innewohnende latente Energie nutzbar gemacht und als Gutschrift erhalten. In vielen Fällen lassen sich die absorbierten Stoffe mit Waschöl zu Destillationsanlagen in Raffinerien zurückführen, wo diese Kohlenwasserstoffe wieder zurückgewonnen und weiter verwendet werden können. Im Austausch zu dem beladenen Öl kann frisches Waschöl dem Betreiber der Absorptionsanlage zur Verfü gung gestellt werden und es fallen nur Transportkosten an. Selbst einer Verwendung als Motorentreibstoff dürfte nichts im Wege stehen, solange die Beladung gewisse Grenzen nicht überschreitet.The invention relates to a Venturi scrubber in a special Design for the absorption of ent carrier gases ent volatile hydrocarbons, being used as washing liquid a suitable quality washing oil is used. The particular advantage of the method is that the in hydrocarbons readily absorbed in the washing oils Transporting environmental problems in a simple and cost-saving way be recovered or burned with energy can. It is easily possible, e.g. B. light heating oil to this Purpose to use and after loading with the absorbent in heating to burn plants together with it without causing any harm Residues occur; on the contrary, it becomes inherent latent energy harnessed and received as a credit. In many cases, the absorbed substances can be used Return washing oil to distillation plants in refineries, where these hydrocarbons are recovered and continue can be used. In exchange for the loaded oil can fresh washing oil available to the operator of the absorption system be provided and there are only transport costs. Even one Nothing should stand in the way of using it as motor fuel, as long as the load does not exceed certain limits.

How the process works ( Fig. 1)

Das mit Kohlenwasserstoffen beladene Trägergas wird in einem venturiförmig verengten Gaskanal beschleunigt. An der engsten Stelle des Kanals wird die Waschflüssigkeit in den Gasstrom eingespritzt. Durch die infolge der hohen Gasgeschwindigkeit erzeugte heftige Turbulenz wird die Waschflüssigkeit äußerst fein im Gasstrom verteilt. Dabei entsteht eine große Berüh rungsfläche zwischen Gas und Waschflüssigkeit. Die Absorp tion von löslichen Gasen in der Waschflüssigkeit wird dadurch gefördert. Anschließend wird die Gas-/Flüssigkeitsströmung verzögert und in einen Fliehkraftabscheider geführt. Im Fliehkraftabscheider erfolgt die Trennung von Flüssigkeit und Gas. In einer zweiten Zone hinter dem Fliehkraftabscheider wird erneut Waschflüssigkeit in den Gasstrom eingedüst, um die im Trägergas noch verbliebenen restlichen Kohlenwasserstoffe bis auf den ge wünschten Abscheidegrad zu absorbieren. Als Kontaktzone dient in der zweiten Waschstufe entweder eine Füllkörperschüttung oder eine Drahtgewebeschicht. An die zweite Waschstufe schließt sich ein Tropfenabscheider aus Drahtgewebepackung mit hohem Abscheidegrad an, der z. B. noch durch ein Aktivkohlefilter ergänzt werden kann, um eine etwaige Geruchsentwicklung durch die Waschflüssigkeit zu beseitigen.The carrier gas loaded with hydrocarbons is in one accelerated gas duct narrowed. At the closest The washing liquid is placed in the gas stream instead of the channel injected. Due to the high gas velocity generated violent turbulence, the washing liquid is extremely finely distributed in the gas stream. This creates a great fame surface between gas and washing liquid. The Absorp tion of soluble gases in the washing liquid promoted. Then the gas / liquid flow decelerated and led into a centrifugal separator. in the Centrifugal separators are used to separate liquid and Gas. In a second zone behind the centrifugal separator washing liquid is again injected into the gas stream in order to remaining hydrocarbons remaining in the carrier gas except for the ge desired degree of separation. Serves as a contact zone in the second washing stage either a packed bed or a wire mesh layer. At the second wash stage a droplet separator made of wire mesh packing is included high degree of separation, the z. B. still through an activated carbon filter can be supplemented by a possible odor development by the Eliminate washing liquid.

Die Waschflüssigkeit wird in der ersten Waschstufe im Gleich strom, in der zweiten Waschstufe im Gleich- oder im Gegenstrom zum Gasstrom eingesetzt.The washing liquid is the same in the first washing stage current, in the second washing stage in cocurrent or in countercurrent used for gas flow.

In der 2. Waschstufe findet frische oder weniger beladene Waschflüssigkeit Verwendung, die aus einem Vorratsbehälter mittels Pumpen zu den Düsen befördert wird.In the 2nd washing stage you will find fresh or less loaded ones Washing liquid use coming from a storage container is pumped to the nozzles.

Aus dem Abscheider der zweiten Stufe wird es in einen zweiten Vorratsbehälter geleitet und von diesem mittels weiterer Pumpen der ersten Waschstufe zugeführt.The second stage separator turns into a second one Storage container directed and from this by means of further pumps fed to the first washing stage.

Aus dem Abscheider der 1. Waschstufe fließt es in einen dritten Vorratstank. Entsprechend der Anreicherung mit den absorbier ten Kohlenwasserstoffen wird die Waschflüssigkeit aus dem drit ten Vorratstank entweder ganz entnommen oder ein Teilstrom ab gezweigt, während der verbleibende Teil in den zweiten Vorrats tank zurückgeführt wird. Je nach Abscheidegrad und verbleiben der Konzentration des abzuscheidenden Mediums im Trägergas wird Waschflüssig keit auch aus dem zweiten in den ersten Vorratstank zurückge führt. Auf diese Weise wird die Waschflüssigkeit im Teilkreis lauf geführt und bis zur maximal zulässigen Grenze mit dem zu ab sorbierenden Medium beladen, ehe sie endgültig dem Kreislauf ent zogen werden muß. It flows from the separator of the 1st washing stage into a third Storage tank. According to the enrichment with the absorbent ten hydrocarbons, the washing liquid from the third ten storage tank either completely removed or a partial flow branched while the remaining part in the second supply tank is returned. Depending on the degree of separation and remain The concentration of the medium to be separated in the carrier gas becomes a washing liquid also returned from the second to the first storage tank leads. In this way, the washing liquid is in the pitch circle run and up to the maximum permissible limit with sorbent medium before finally removing it from the circuit must be pulled.

Die beladene Waschflüssigkeit kann nun entweder in eine Destillationskolonne zurückgeführt werden, wo sie in der übli chen Weise gestrippt wird und so die absorbierten Substanzen zurückgewonnen werden, oder die beladene Waschflüssigkeit wird als Brennstoff in Brennern wie normales Heizöl ver brannt. Dabei wird die Energie der Absorbens zurückerhalten. In die Vorratsbehälter sind Wärmetauscher eingebaut, die an ein Kälteaggregat ange schlossen sind. Auf diese Weise wird die durch den Absorp tionsvorgang in der Waschflüssigkeit aufgenommene Absorptions wärme abgeführt. Jeder Vorratstank ist mit einem Temperaturreg ler ausgerüstet, der auf die günstigste Arbeitstemperatur für den jeweiligen Kreislauf eingestellt ist. Die aufgenommene Wärme wird vom Kälteaggregat an das sich beim Durchgang durch die Vor richtung abkühlende Trägergas am Austritt des Wäschers zurückge führt.The loaded washing liquid can now either in a Distillation column are returned where they are in the übli Chen way is stripped and so the absorbed substances be recovered, or the loaded washing liquid is used as fuel in burners like normal heating oil burns. The Get the energy of the absorbent back. In the storage containers heat exchangers are installed, which are attached to a refrigeration unit are closed. In this way, the absorber tion process absorbed in the washing liquid dissipated heat. Each storage tank is equipped with a temperature reg equipped with the most favorable working temperature for the respective circuit is set. The heat absorbed is from the refrigeration unit to the passage through the front direction back cooling carrier gas at the outlet of the scrubber leads.

Typical structure of an absorption scrubber based on the Venturi principle ( Fig. 1 and 2).

Der Aufbau der Absorptionswäsche ist an dem erfindungsgemäßen Ziel ausgerichtet, kleine bis mittlere Abgasströme mittels kompakter platzsparender Aggregate zu fördern und auf die vorgeschriebenen Endkonzentrationswerte an Kohlenwasserstoffen zu reinigen. Zur Erfüllung dieser Aufgabe sind zwei unter schiedliche Ausführungen von Absorptionswäschern nachstehend beschrieben. The structure of the absorption laundry is on the invention Target aimed at using small to medium exhaust gas flows to promote compact, space-saving units and to prescribed final concentration values for hydrocarbons to clean. To accomplish this task, two are below different versions of absorption scrubbers below described.

a) Axial flow absorber
The carrier gas with the hydrocarbons contained therein enters the absorber at the opening ( 1 ), which is connected to the emission source. The carrier gas flow is first accelerated in the Venturi nozzles ( 2 ) arranged in a circle around the central axis. At the narrowest point at the highest speed, the washing liquid is injected into the carrier gas through the nozzles ( 3 ). In the exit of the Venturi nozzles ( 4 ), the carrier gas is delayed and deflected to the outside on the surface of the rapidly rotating vortex disc ( 5 ). Due to their inertia, the washing liquid drops reach the surface of the swirl disk and are centrifuged outward into the separation chamber ( 6 ) by the rapid rotation. The carrier gas passes through the annular space ( 7 ) between the swirl disk and the housing wall and enters through the guide vanes ( 8 ) into the axial fan ( 9 ), which transports the carrier gas through the absorber.
After the axial fan, the carrier gas is passed into the second absorber stage, where washing liquid is injected through nozzles ( 10 ) in cocurrent with the gas against the packing zone ( 11 ) and flows through it. Behind it is the demistor made of wire mesh ( 12 ) to knock down remaining fine liquid mist. From the ring-shaped separation chambers ( 13 ), the separated washing medium flows into the storage tank II ( 14 ). The odor filter ( 15 ) connects to the demistor, which can be replaced. In the heat exchanger ( 16 ), the cooled carrier gas is reheated and passed through the opening ( 17 ) into the open or supplied to other uses.
The axial fan is driven by the shaft ( 18 ) and the motor ( 19 ), which also drives the swirl disk.
b) Compact absorber ( Fig. 2)
Through the opening ( 1 ), the carrier gas enters the absorber, which is connected to the emission source by appropriate lines. The carrier gas is accelerated in the Venturi nozzle ( 2 ). In the narrowest point ( 3 ) the washing liquid is injected transversely to the gas flow through particularly suitable nozzles ( 4 ). The speed of the gas flow can be regulated by the adjustable flap ( 5 ) as required. In the outlet of the Venturi nozzle ( 6 ), the gas flow is retarded together with the washing liquid carried away and separated from one another by centrifugal force by deflection in the manifold ( 7 ). The deflection is tangentially connected to the round separator ( 8 ) and provided with a guide flap ( 9 ) which is adjustable. Due to the tangential entry, the separator acts as a cyclone and brings about an additional liquid separation. The washing liquid of the first stage exits through the opening ( 10 ) into the storage tank I ( 11 ). By deflecting ( 12 ), the gas rises into the separator annulus ( 13 ), where further washing liquid is injected radially to the gas flow through the nozzles ( 14 ) in the container wall.
The washing liquid of the second stage flows through the opening ( 15 ) into the storage tank II ( 16 ).
The remaining liquid droplets are separated in the demistor ( 17 ). The replaceable odor filter ( 18 ) is arranged above the demistor. Above the odor filter, the housing of the separator guides the gas flow through the nozzle ( 19 ) into the radial fan ( 20 ), which transports the gas through the absorber. The radial fan is driven by the motor ( 21 ) and is coupled to it. The gas flow exits at the opening ( 22 ) of the radial fan and is discharged outdoors or passed on for further use.

Claims

1. The method and device for the absorption of volatile hydrocarbons from carrier gases, characterized in that the carrier gas is passed through a multi-stage Venturi scrubber manufactured in a compact design, which is operated with washing oil of any composition as a washing liquid and its operation and function as described in Fig. 2 and 3.

2. The method and device according to 1), characterized in that that the washing liquid in sections from the washing zones is diverted into separate storage containers and in this by means of a heat exchanger to any desired Temperature is cooled.

3. The method and device according to 2), characterized in that that the washing liquid in the separate storage containers is circulated and certain arbitrary quantities transferred from one cycle to the other cycle can be taken from them in whole or in part can be, the amount withdrawn in each case by a fresh amount is replaced.

4. The method and device according to 3), characterized in that the quantity balance of the individual cycles afterwards kon controlled and regulated accordingly, which share of Absorbent is in the washing liquid and that this regulation can also take place automatically.

5. The method and device according to 4), characterized in that this control also the concentration and temperature of the absorbents in the carrier gas at the respective includes the measuring point.

6. The method and device according to 1), characterized in that that the heat of absorption in the storage containers of Washing liquid is removed and to warm up the ge cleaned carrier gas at the absorber outlet using heat exchanger is reused.

7. The method and device according to 1), characterized in that the Venturi nozzles come with adjustable flaps extraction system at the emission source are.

8. The method and device according to 1), characterized in that the venturi nozzles in the absorber according to Fig. 1 are arranged in a circle around the axis.

9. The method and device according to 1), characterized in that other liquid besides washing oil as washing liquid speed can be used and that just as arbitrary Substances can be separated from carrier media.

10. The method and device according to 1), characterized in that that all apparatus for the specific explosion pressure and Are designed for temperature and with safety precautions how check valves and flame arresters are equipped, the respective regulations for those to be treated Media match.

11. The method and device according to 1), characterized in that all electric drives, facilities and instru the explosion regulations for the corresponding correspond to the media to be treated.

12. The method and device according to 1), characterized in that the washing liquid after use as normal Fuel oil can be used or that the absorbed Hydrocarbons are driven off into a stripper.

13. The method and device according to 1), characterized in that that the refrigeration system for the washing liquid also for cooling tion of the carrier gas is used.

14. The method and device according to 1), characterized in that that the washing liquid and / or the carrier gas substances to be added, which absorb the absorption of the media or improve their retention in the wash increase liquid.