DE3517138A1 - Verfahren und vorrichtung zur entfernung von halogenkohlenwasserstoffen aus luft - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von
• Halogenkohlenwasserstoffen aus Luft Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Halogenkohlenwasserstoffen aus Luft.
• Halogenwasserstoffe werden in hohem Maße industriell eingesetzt und, soweit dies Kostengründen vertretbar oder aus Gründen des Umweltschutzes notwendig ist, auch wieder rückgewonnen oder beseitigt. Insbesondere bei kleineren Anlagen, bei denen Halogenkohlenwasserstoffe eingesetzt werden, stellt die Reinigung von Bädern und Gasen durch Entfernen der darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe ein Problem dar, das durch die Erfindung gelöst wird.
• Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei der Entlackung in der industriellen Lackiertechnik, wo vorwiegend Entlackungsmittel auf der Basis von Methylenchlorid verwendet werden. Ferner eignet sich die Erfindung zur Entfernung von Halogenkohlenwasserstoffen bei der Lösungsmittelphosphatierung, bei der Entfettung mit Halogenkohlenwasserstoffen, z.B. mit Trichloräthylen oder Perchloräthylen, bei Trichloräthylen-Tauchanlagen, bei der chemischen Reinigung und bei der Lederbehandlung und insbesondere dort, wo im Chargenbetrieb, also nicht kontinuierlich gearbeitet wird.
• Erfindungsgemäß erfolgt die Beseitigung der Halogenkohlenwasserstoffe aus der Luft durch Verbrennung der Halogenkohlenwasserstoffe mit Hilfe des Luftsauerstoffes bei erhöhter Temperatur, wobei vorzugsweise ohne Zuhilfenahme eines Zusatzbrennstoffes gearbeitet wird. Es ist also nicht erforderlich, daß eine Flamme mit Hilfe eines besonderen Brennstoffes aufrechterhalten wird, in der dann die Halogenkohlenwasserstoffe verbrannt werden. Vielmehr reicht es aus, die die Halogenkohlenwasserstoffe enthaltende Luft auf eine ausreichend hohe Temperatur zu erwärmen, z.B. mit Hilfe von Wärmetauschern oder mit Hilfe elektrischer Energie, um die Verbrennungstemperatur, bei der die Verbrennung dann von selbst abläuft, zu erreichen. Die Verbrennung findet vorzugsweise bei Temperaturen von 700 bis 900, insbesondere bei ca. 800 0C statt.
• Die Verbrennung kann mit Vorteil in einem Festbett erfolgen, so z.B. in einem Sandbett oder in Gegenwart von Kalksteinen, wobei letztere in der Lage sind, mindestens einen Teil der bei der Verbrennung entstehenden Chlorwasserstoffsäure zu absorbieren bzw. zu neutralisieren.
• Die Verbrennung kann mit Vorteil auch an einer Glühkerze erfolgen, die beispielsweise elektrisch beheizt wird.
• Eine solche Glühkerze ist insbesondere für die Verbrennung bei kleinen Luftmengen geeignet.
• Die Verbrennung erfolgt in Gegenwart eines Sauerstoffüberschusses. Wenn erforderlich oder erwünscht, kann die Verbrennung auch in Gegenwart von Feuchtigkeit erfolgen, z.B. bei der Verbrennung von Trichloräthylen oder Tetrachloräthylen. Falls die Luft nicht ohnehin feucht ist, kann Wasser in feiner Verteilung oder dampfförmig zugegeben werden.
• Die mit Halogenkohlenwasserstoffen verunreinigte Luft stammt in der Regel aus dem Gasraum von geschlossenen Anlagen und kann von dort direkt abgesaugt und zur erfindungsgemäßen Verbrennung geführt werden. Der Kohlenwasserstoffgehalt in der Luft kann jedoch auch daher stammen, daß die Kohlenwasserstoffe mit Hilfe der Luft aus Flüssigkeiten, insbesondere Bädern entfernt wurden.
• Hier kann es sich um Spülwasser oder Reinigungsbäder handeln, wie sie beispielsweise bei der Kaltentlackung mit Methylenchlorid anfallen. Die Entlackung ist in der als Anlage beigefügten Broschüre: 'FORTSCHRITTE BEIM CHEMISCHEN ENTLACKEN - VERFAHREN UND ANLAGENTECHNIK' beschrieben,, auf deren Inhalt hier Bezug genommen wird.
• Die Beseitigung von Halogenkohlenwasserstoffen, insbesondere Methylenchlorid, aus der Luft und dem Reinigungs-bzw. Spülwasser von insbesondere geschlossenen Kaltentlackungsanagen ist ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung.
• Es wurde gefunden, daß Halogenkohlenwasserstoffe, insbesondere Methylenchlorid, aus wässrigen Lösungen in einfacher Weise durch Abstrippen mit Luft entfernt werden können. Hierzu sind die bekannten Wasserstrahlpumpen besonders geeignet. Das Abstrippen kann hier bei Normaltemperatur durchgeführt werden, so daß die zu reinigendenden Flüssigkeiten auf Betriebstemperatur gehalten werden können. Die Verbrennungsgase werden im Anschluß an die Verbrennung und ggf. nach Durchlaufen eines Wärmeaustauschers zur Wärmerückgewinnung einer weiteren Reinigung unterzogen. Hierzu eignet sich die Absorption der bei der Verbrennung entstandenen Halogenwasserstoffe, soweit sie noch nicht an den Kalksteinen absorbiert sind, in einem Natronlauge oder ein anderes alkalisch wirkendes Medium enthaltenden Bad. In diesem Bad wird auch die entstandene Kohlensäure absorbiert, so daß die Restluft ohne Beeinträchtigung der Umwelt an die Atmosphäre gegeben werden kann. Das Absorptionsbad ist vorzugsweise mit Kalksteinen befüllt, die eine gute Durchmischung der durchgeleiteten Gase mit der Natronlauge hervorrufen und bei einer versehentlichen Übersäuerung des Bades eine weitere Neutralisation bewirken.
• Die Vorrichtung nach der Erfindung weist eine Verbrennungseinrichtung auf, an die sich die Absorptionseinrichtung anschließt. Vorzugsweise ist die Verbrennungseinrichtung mit den geschlossenen Anlagen, in denen mit den Halogenkohlenwasserstoffen gearbeitet wird, direkt über Rohrleitungen verbunden, die Gas- und ggf. Flüssigkeitsleitungen sein können. Hierzu sind vorzugsweise Pumpen vorgesehen, die zum Betrieb der Anlagen ohnehin Verwendung finden. Mit entsprechenden Flüssigkeitspumpen können auch die Abstrippeinrichtungen, insbesondere die Wasserstrahlpumpen, betrieben werden, mit deren Hilfe die Halogenkohlenwasserstoffe aus den Flüssigkeiten in die der Verbrennung zugeführte Luft überführt werden.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren, in Kombination miteinander bei den einzelnen Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein.
• Halterungen für zu lackierende Gegenstaende wie beispielsweise Karosserieteile, müssen regelmaessig von mit der Zeit immer dicker werdenden Lackschichten befreit werden. Für die Kaltentlackung solcher Teile wird ein Tauchbad verwendet, das im wesentlichen aus Methylenchlorid besteht. Methylenchlorid ist zwar biologisch abbaubar, es wird jedoch haeufig mit Trichloraethylen und Tetrachloraethylen gleichgesetzt. Alleine schon aus diesem Grunde ist es wünschenswert, einen Gehalt an Methylenchlorid im Abwasser oder in der Abluft zu vermeiden. Eine Regenerierung von Methylenchlorid mit Aktivkohle ist jedoch zu teuer.
• Beim erfindungsgemaessen Verfahren werden die zu entlackenden Gegenstaende nach dem Herausnehmen aus dem Methylenchlorid-Tauchbad in an sich bekannter Weise mit Wasser abgespritzt, um die an den Halterungen noch anhaftenden Lackflocken zu entfernen. Das Spülwasser wird aufgefangen und enthaelt physikalisch geloestes #ethylenchl9rid, dessen Loeslichkeit in Wasser bis zu 20 g pro Liter betraegt. Aus dem Waschwasser wird das Methylenchlorid mit Luft abgestrippt, was an sich bekannt ist. Das Abstrippen erfolgt hier jedoch mit Hilfe einer besonderen Anlage, die noch beschrieben wird. Das Methylenchlorid wird dann in der Luft in Gegenwart eines Sauerstoffüberschusses verbrannt, wobei HCI und CO entstehen. Entsprechend dem Deacon-Gleichgewicht 2 bilden sich ausserdem einige Prozente elementares Chlor.
• Die gasfoermig entweichenden Verbrennungsprodukte werden in 10-prozentiger Natronlauge mit 3 % Natriumsulfit aufgefangen und dort absorbiert. Sofern bei der Verbrennung ein geringer Anteil an Phosgen entsteht, zerfaellt dies in der Natronlauge durch Hydrolyse in CO und HCl, wobei letzteres ebenfalls absorbiert wird. Der geringe Anteil an Kohlenmonoxyd geht an die Atmosphaere. Die Natronlauge, die mit den Verbrennungsgasen zu deren Absorption durchstroemt wird, ist vorzugsweise mit Kalksteinen als Füllkoerper angefüllt, um die Stroemungsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase zu verringern und einen guten Austausch zwischen Gas und Flüssigkeit zu erzielen.
• Die Vorrichtung zum Abspülen der Halterung besteht aus einem üblichen Becken (1) mit etwa 500 bis 1000 1 Inhalt. Das Spülwasser wird mit einer Pumpe (2) im Kreislauf durch eine Wasserstrahlpumpe (3) gepresst. Die Wasserstrahlpumpe arbeitet ihrerseits gegen ein Druckpolster, das dadurch entsteht, dass sich an die Wasserstrahlpumpe ein druckdichtes Gefaess (4) anschliesst, in dem sich die Luft vom Wasser trennen kann. Die Luft mit dem Methylenchloriddampf entweicht durch einen Tropfenfaenger (5). Der noetige Foerderdruck für die Luft wird so erzeugt, dass das Wasser aus dem Gefaess (4) nur über eine Steigleitung (8) von ca. 2 m Laenge entweichen kann. Hierdurch entsteht ein hydrostatischer Druck von 0,2 bar. Anschliessend laeuft das Wasser durch einen offenen Ablauf (9) in den Spülwasserbehaelter (1) wieder zurück.
• Das Luft-Methylenchloriddampfgemisch passiert nach dem Tropfenfaenger (5) einen elektrisch beheizten Roehrenofen (6) mit Festbettfüllung oder Wirbelbettfüllung, je nach Stroemungsgeschwindigkeit des Gasstromes. Das Festbett des Ofens besteht aus Kalkstein oder einem Gemisch aus Kalkstein und Quarzsand. Dieser Roehrenofen wird bei 800 Grad Celsius betrieben, so dass der Methylenchloriddampf restlos verbrennt.
• Das Volumen des Roehrenofens ist so bemessen, dass die Verweilzeit des Gases mindestens 1 Sekunde betraegt. Durch den Gehalt an basischen Kalksteinen in der Festbettmischung des Roehrenofens wird die gebildete Salzsaeure weitgehend absorbiert. Die restliche Salzsaeure und eventuell gebildetes Chlor werden in der nachfolgenden Absorptionskolonne (7) durch Reaktion mit Natronlauge bzw. Natriumsulfit abgefangen.
• Beim Strippen von Spülwasser aus der Entlackung erhaelt man Methylenchloriddampfkonzentrationen bis zu 5000 ppm, was einer Menge von 17,65 g je Kubikmeter entspricht. Für die Verbrennung dieser Methylenchloridmenge entsprechend der Formel benoetigt man 6,6 g Sauerstoff. Bei einem Sauerstoffgehalt von c. 200 g je Kubikmeter wird also nur 3 % des vorhandenen Sauerstoffs für die Verbrennung benoetigt. Wenn aus Anlagen Halogenkohlenwasserstoff-Dampfgemische abgesaugt werden sollen, bei denen der Sauerstoffvorrat nicht ausreicht, so besteht die Moeglichkeit, durch Kombination von mehreren Wasserstrahlpumpen, von denen ein Teil zur Absaugung eingesetzt wird, der Rest aber nur Frischluft ansaugt, den Sauerstoffgehalt den Erfordernissen entsprechend anzupassen. Bei der Verbrennung von Trichloraethylen bzw. Perchloraethylen ist die Anwesenheit von Wasserdampf notwendig. Dieser Wasserdampf kann durch einen vorgeschalteten Luftbefeuchter dem Dampfgemisch problemlos zugeführt werden.
• TECHNISCHE DATEN DER VERSUCHSANLAGE: Pumpe: Kreiselpumpe mit 3 KW-Motor und einem Betriebsdruck von 4 bar Wasserstrahlpumpe: Wasserdruck: 4 bar Wassermenge: 1,7 cbm/Std.
• angesaugte Luftmenge: 1,6 Normalcbm/Std.
• Ueberdruck der Luft: 0,2 bar Ofen: Elektrisch beheizter Roehrenofen mit Temperaturregelung Anschlusswert: 3 KW Abmessungen des Reaktionsraumes: Laenge: 700 mm Durchmesser: 100 mm Festbettfüllhoehe: 500 mm Absorptionssaeule: Zylindrisches Kunststoffgefaess Laenge: 2.500 mm Durchmesser: 200 mm Füllung: Grobe Kalksteine, Koernung 5 - 50 mm und waessrige Natronlauge, 1 Oprozentig mit 3 % Natriumsulfit.
• Füllhoehe: 2.000 mm GRENZWERTE DES VERFAHRENS: Luftmenge: 1 - 50 cbm/Std.
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Claims (15)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Halogenkoh-lenwasserstoffen aus Luft ANSPRUCHE 1. Verfahren zur Entfernung von Halogenkohlenwasserstoffen aus Luft, insbesondere Abluft von Entlackungsanlagen und/oder chargenweise arbeitenden Oberflächenbehandlungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft zuerst durch ein Reaktionsgefäß mit ausreichender Temperatur geführt wird, daß die Halogenkohlenwasserstoffe verbrennen, und anschließend einen Gaswäscher mit wässriger Lauge und ggf. Reduktionsmittel passieren, in dem die Verbrennungsprodukte HX, CO2 und ggf. X2 absorbiert werden.
2. 2. Verfahren zur Reinigung von Halogenkohlenwasserstoff enthaltendem Wasser, insbesondere Spülwasser der Kaltentlackung, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Halogenkohlenwasserstoff im Spülwasser mit Luft abgestrippt wird und dieses Luft/Halogenkohlenwasserstoffgemisch insbesondere nach dem Verfahren nach Anspruch 1 behandelt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strippen mit mindestens einer Wasserstrahl pumpe durchgeführt wird.
4. 4. Verbrennen von Luft/Halogenkohlenwasserstoffgemischen aus dem Luftraum von geschlossenen Entlackungs-, Entfettungs- oder anderen Oberflächenbehandlungsanlagen, insbesondere nach Anspruch 1.
5. 5. Verbrennen von Luft/Halogenkohlenwasserstoffgemischen, insbesondere solche, die Trichloräthan, Trichloräthylen und/oder Perchloräthylen enthalten, nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere ohne Verwendung eines Zusatzbrennstoffes.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstrahlpumpen gegen ein Druckpolster arbeiten und/oder mit Hilfe von Pumpen der Anlagen nach Anspruch 4 betrieben werden.
7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verbrennende Gasgemisch, vorzugsweise durch Wärmeaustausch, vorerwärmt wird und/oder die Brennkammer eine eine Temperaturabsenkung unter die Brenntemperatur verhindernde Wärmekapazität auf mindestens dem Niveau der Brenntemperatur besitzt.
8. 8. Vorrichtung zum Verbrennen von in Luft enthaltenen Halogenkohlenwasserstoffen, wie Methylenchlorid, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine auf Brenntemperatur gehaltene Brennkammer, die vorzugsweise von durch andere Brennstoffe betriebenen Brennern ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer mindestens teilweise mit vorzugsweise körnigen bis stückigen Feststoffen gefüllt ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer als Absorptionseinrichtung ausgebildet und/oder ihr eine solche nachgeordnet ist.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch mindestens eine Förderpumpe für das Luft/Halogenwasserstoffgemisch.
12. 12. Vorrichtung zum Entfernen von Halogenkohlenwasserstoffen aus wässrigen Medien durch Überführen der Halogenkohlenwasserstoffe in Gase, vorzugsweise Luft, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Wasserstrahlpumpe aufweist, die mit dem wässrigen Medium betreibbar ist.
13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstrahlpumpe durch einen Flüssigkeitskreislauf betreibbar ist, dessen Flüssigkeit einen zu entfernenden oder zu vermindernden Gehalt an Halogenkohlenwasserstoffen aufweist.
14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteintrittsöffnung der Wasserstrahl pumpe an eine Abluftleitung einer mit Halogenkohlenwasserstoffen betriebenen Behandlungsinsbesondere Reinigungseinrichtung angeschlossen ist und/oder mit der Außenluft in Verbindung steht, insbesondere umschaltbar ist.
15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abflußseite der Wasserstrahlpumpe eine Druckerhöhungseinrichtung, insbesondere ein einen hydrostatischen Gegendruck erzeugendes Steigrohr angeordnet ist.