DE3528122C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine bekannte Anlage dieser Art (DE-OS 24 60 401) dient der Nachbehandlung von Inertgas. Sie benützt eine Drehtrommel, die einen Adsorptionsabschnitt, einen erheblich kleineren Regenerationsabschnitt und einen nochmals kleineren Kühlabschnitt aufweist. Die Abschnitte werden durch die Anbringung entsprechender Zuleitungen zur Trommel festgelegt. In der Trommel selbst sind Durchgangskanäle für das Gas vorgesehen. Das Adsorptionsmittel ist auf den Wänden der Durchgangskanäle aufgebracht.

Eine derartige Trommel mit Durchgangskanälen für das Gas samt Zuleitungen ist auch für die Verwendung im Gegenstromprinzip bekannt (US-PS 44 02 717).

Derartige Adsorptionstrommeln sind kompliziert im Aufbau. Sie sind nur schwer herzustellen und erlauben nur mit großem Aufwand einen Austausch des auf den Innenflächen der Durchgangskanäle aufgebrachten Adsorptionsmittels, bei dem es sich um Lithiumhalogen, Aluminiumoxid oder Silikagel handeln kann. Trotz des komplizierten Aufbaus sind derart ausgerüstete Adsorptionstrommeln für die Rückgewinnung von Lösungsmitteln nicht geeignet.

Es sind aber auch schon Anlagen aus zwei hintereinandergeschalteten um die gleiche Achse umlaufenden Adsorberscheiben bekannt, die im übrigen ähnlich dem eingangs genannten Gerät aufgebaut sind und durch die Hintereinanderschaltung auch zur Verarbeitung von Lösungsmitteln geeignet sind (Abstract JP 58-61 817 A in Vol. 7 No. 151 vom 2. Juli 1983).

Weiter sind zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln aus einem Prozeßgasstrom schon seit langem Anlagen bekannt, die Adsorbereinheiten in Form von relativ großen Behältern aufweisen, die mit aufgeschüttetem Adsorbermaterial, wie Aktivkohle, gefüllt sind. Die Schüttgutfüllung kann bis zu einer Tonne oder mehr betragen. Auch solche Adsorbereinheiten können regeneriert werden (DE 33 03 423 A1). Doch sind die hierfür verwendeten Anlagen erheblich aufwendig bezüglich des Aufbaus und der für die erfolgreiche Regeneration notwendigen technischen Ausstattung.

Schließlich ist es auch bekannt (Abstract JP 54-58 681 in Vol. 3 No. 83 vom 18. Juli 1979), Adsorberscheiben mit radialen Trennwänden zu versehen, um die als Adsorptionsmaterial verwendete Aktivkohle in der Adsorberscheibe mechanisch zu halten. Bei der bekannten Vorrichtung läuft die Adsorberscheibe in zwei Kammern, die durch eine die Drehachse der Adsorberscheibe enthaltende Trennwand in nur zwei Teile geteilt sind, von denen die eine halbzylindrische Kammer der Adsorption, die andere halbzylindrische Kammer der Regeneration dient. Die Kammern sind gegenüber einander nicht abgedichtet, weshalb die Anlagen für Lösungsmittel nicht geeignet sind. Überdies haben die radialen Trennwände keinerlei Beziehung zu Regenerations- bzw. Adsorptionsabschnitt. Sie dienen vielmehr lediglich der mechanischen Halterung der Aktivkohle.

Bekannt ist auch eine Anlage, bei der die Adsorptionstrommel ebenfalls radiale Trennwände aufweist (Abstract JP 54-62 175 in Vol. 3 No. 83 vom 18. Juli 1979). Hier dienen die gasundurchlässigen Trennwände in der Trommel dazu, jeweils eine Adsorptionskammer bzw. eine Regenerationskammer voneinander zu trennen, von denen je vier alternierend um die Trommelachse herum angeordnet sind. In die durch die Trennwände abgetrennten Kammern sind Aktivkohlefolien geringen Strömungswiderstandes eingehängt. Durch entsprechende Abdeckungen an den Stirnseiten der Trommel wird in jede der acht um den Umfang verteilten Radialkammern alternierend Adsorptiongas oder Regenerationsgas eingeleitet. Der konstruktive Aufwand ist beträchtlich. Der Austausch der eingehängten Aktivkohlebahnen ist nicht einfach.

Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte bekannte Vorrichtung so auszugestalten, daß unter Rückgriff auf die bekannten Aktivkohle-Adsorbereinheiten für Lösungsmittel bei vereinfachtem Aufbau eine sichere Trennung zwischen Adsorptionsabschnitt einerseits und Regenerations- bzw. Kühlabschnitt andererseits erzielt wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Man erkennt, daß hier die Adsorberscheibe mit Hilfe von radial verlaufenden Trennwänden in eine Anzahl gleich großer Sektoren aufgeteilt wird. Dabei wird die Größe des einzelnen Sektors durch die für eine ausreichende Regeneration errechnete oder empirisch bestimmte Größe des Regenerationssektors vorgegeben. Der durch entsprechende Leit- und Begrenzungsbleche begrenzte Regenerationskreis bestimmt also durch seinen sektorförmigen Querschnitt die Anzahl der die Adsorberscheibe unterteilenden radial verlaufenden Trennwände. Diese Trennwände entwickeln dann, wenn sie sich im Adsorptionsabschnitt befinden, keine besondere Wirkung. Sie werden also hier nur für den Moment vorgehalten, in dem der durch zwei Trennwände begrenzte jeweilige Abschnitt in den Regenerationsabschnitt einläuft und hier als Regenerationssektor dient. Denn hier dienen nun die Trennwände zur Abtrennung des jetzt im Regenerationskreis liegenden Regenerationssektors einerseits vom Adsorptionsabschnitt, andererseits aber auch vom in Drehrichtung anschließenden Kühlabschnitt. Die gleiche Wirkung haben die Trennwände auch zur Abdichtung im Bereich des ebensogroßen Kühlsektors dann, wenn der durch zwei Trennwände begrenzte Abschnitt in den Kühlsektor einläuft und damit im Kühlkreis liegt. Durch die Verwendung der dichtgepackten Aktivkohle in den Hohlräumen der Adsorberscheibe ist die Anwendung eines von Kammer zu Kammer alternierenden Betriebes als Adsorber und in der Regeneration nicht möglich. Dennoch sind die Trennwände hier trotz der unterschiedlichen Größe von Adsorptionsabschnitt einerseits und Regenerationsabschnitt bzw. Kühlabschnitt andererseits wirksame Dichtmittel, die einen Betrieb mit höherer Leistung erlauben. Gleichzeitig ergibt sich ein einfacher und kostengünstiger Aufbau, sowie durch die in die sektorförmigen Hohlräume der Adsorberscheibe eingelegten Aktivkohlematten eine preiswerte Herstellung und Wartung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anlage zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln aus einem Prozeßgasstrom mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Anlage zur Rückge­ winnung von Lösungsmitteln aus einem Prozeßgasstrom, bei der nur eine einzige Adsorbereinheit zur Anwendung gelangt; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Adsorbereinheit nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln, die zwei hintereinanderge­ schaltete Adsorbereinheiten 9 und 13 enthält.

Die in der Anlage nach Fig. 1 verwendeten Adsorbereinheiten jeweils eine Adsorberscheibe, die in Fig. 3 schema­ tisch veranschaulicht ist.

Die Adsorberscheibe 50 gemäß Fig. 3 ist bei diesem gezeigten Aus­ führungsbeispiel in drei Sektoren aufgeteilt und zwar in einen Adsorptionssektor 51, einen Regenerationssektor 52 und einen Kühl­ sektor 53.

Der Adsorptionssektor 51 ist bei dieser Ausführungsform sehr viel größer als der Regenerationssektor 52 und der Kühlsektor 53.

Der lösungsmittelhaltige Prozeßgasstrom wird über den Adsorptions­ sektor 51 geleitet, das Regenerationsgas strömt durch den Regenerationssektor 52 während ein Kühlmittel bzw. herabgekühltes Gas durch den Kühl­ sektor 53 strömt.

Die Adsorberscheibe 50 ist drehbar um eine nicht näher gezeigte zentrale Achse angeordnet und wird während des Betriebes der Anlage in eine gleichmäßige Rotationsbewegung versetzt, so daß fortlaufend Abschnitte des Adsorptionssektors 51 in den Regenerations­ sektor 52 eintreten und in diesem Sektor regeneriert werden. Dadurch kann das Adsorptionsmaterial der Adsorberscheibe konti­ nuierlich regeneriert werden und die regenerierten Abschnitte der Adsorberscheibe werden anschließend in dem Kühlsektor 53 auf eine gewünschte Temperatur herabgekühlt, so daß sie nach Verlassen des Kühlsektors 53 wieder zur Adsorption bereit sind.

Die Adsorberscheibe 50 ist, was in Fig. 3 nicht gezeigt ist, in gleich große Sektoren aufgeteilt und zwar mit Hilfe von radial verlaufenden Zwischenwänden, wobei in die sektorförmigen Hohlräume Aktivkohlematten eingelegt sind, die somit das Ad­ sorptionsmittel bilden. Diese Konstruktion bietet den besonderen Vorteil, daß das Adsorptionsmittel problemlos an einigen Sektoren erneuert werden kann oder aber auch in allen Sektoren erneuert werden kann, ohne dabei die Adsorberscheibe selbst erneuern zu müssen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Anlage bestehen somit die Adsorber­ einheiten 9 und 13 jeweils aus der in Fig. 3 gezeigten Adsorber­ scheibe 50.

In Fig. 1 wird ein lösungsmittelhaltiges Prozeßgas bei 22 in die Anlage eingeleitet und gelangt bei 23 in die erste Adsorber­ scheibe bzw. den Adsorptionssektor 51 der Adsorberscheibe. Bei Durchtritt durch das Adsorptionsmittel der Adsorberscheibe 50 wird das Prozeßgas abgereichert und verläßt über eine Leitung 24 und einen Ventilator 25 als gereinigtes Prozeßgas die Anlage.

Bei 1 wird ein Regenerationsgas in die Anlage eingeleitet und gelangt über einen Erhitzer 2 einer Wärmepumpe 7 in ein Leitungs­ system 3, 4 und 5. Ein Teil des vorgewärmten Regenerationsgases gelangt über die Leitung 5 zu einem Erhitzer 6 und tritt dann bei 10 in den Regenerationssektor 52 (s. Fig. 3) der Adsorber­ scheibe 50, verläßt über eine Leitung 11 den Regenerationssektor 52 und gelangt in einen Kühler 12, der wiederum Teil einer Wärme­ pumpe 8 sein kann. Nach der Abkühlung des mit Lösungsmittel angereicherten Regenerationsgases gelangt dieses bei 14 in den Adsorptionssektor 51 einer zweiten Adsorberscheibe 50 (s. Fig. 3) wobei es abgereichert wird und somit als gereinigtes Regenerations­ gas wieder zur Verfügung steht oder gemäß dem gezeigten Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 1 über eine Leitung 15 zu einer Sammel­ leitung 21 gelangt, in welcher auch das gereinigte Prozeßgas strömt.

Ein zweiter Teil des vorgewärmten Regenerationsgases strömt über die Leitung 4 durch einen weiteren Erhitzer 16 und gelangt dann in erhitztem Zustand bei 17 in den Regenerationssektor 52 der Adsorberscheibe 50, die dadurch kontinuierlich regeneriert werden kann, da sie sich ebenfalls in Rotation befindet. Das den Regenerationssektor verlassende mit Lösungsmittel angereicherte Regenerationsgas strömt über eine Leitung 18 in einen Kühler 19, in welchem es seine Lösungsmittelbeladung abgibt, welche in einem Lösungsmitteltank 26 gesammelt wird. Das auf diese Weise abgereicherte Regenerationsgas steht entweder wieder als neues Regenerationsgas zur Verfügung oder kann über eine Leitung 20 in die Sammelleitung 21 geleitet werden, in welcher auch das gereinigte Prozeßgas strömt.

Die gezeigte Anlage nach Fig. 1 bietet einschneidende Vorteile gegenüber den herkömmlichen Anlagen, da nämlich der gesamte Regelaufwand und Steueraufwand sehr gering ist, d. h. es braucht lediglich die Rotationsgeschwindigkeit der jeweiligen Adsorber­ scheiben 50 auf die jeweils gewünschte Leistung eingestellt bzw. geregelt zu werden, was mit Hilfe einer sehr einfach aufgebauten Regeleinrichtung oder Steuereinrichtung erfolgen kann.

Für einen Fachmann ist es offensichtlich, daß weitere Wärme­ pumpen eingesetzt werden können, beispielsweise zwischen dem Kühler 19 und dem Erhitzer 16.

Es besteht ferner auch die Möglichkeit, die Zahl der hintereinander geschalteten Adsorbereinheiten bzw. Adsorberscheiben zu erhöhen, so daß die Zahl der in einer Anlage verwendeten Adsorberscheiben größer als 2 ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird sowohl das Prozeßgas als auch das Regenerationsgas mit Hilfe eines Ventilators 25 durch die Anlage gesaugt. Es besteht jedoch ebenso die Möglichkeit, sowohl das Prozeßgas als auch das Regenerationsgas durch die Anlage zu drücken. Das Prozeßgas kann aus Prozeßluft, das Rege­ nerationsgas aus Regenerationsluft oder auch aus einem Inertgas bestehen.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 gelangt im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. 1 nur eine einzige Adsorbereinheit 33 in Form einer Adsorberscheibe 50 (s. Fig. 3) zur Anwendung. Bei der Anlage nach Fig. 2 gelangt das lösungs­ mittelhaltige Prozeßgas bei 31 in die Anlage hinein, strömt über eine Leitung 32 und gelangt von dieser Leitung durch den Adsorptions­ sektor 51 der Adsorberscheibe 50, strömt dann als gereinigtes Prozeßgas über eine Leitung 34 und einen Ventilator 35, um danach die Anlage wieder zu verlassen.

Bei 36 wird die Anlage mit einem Regenerationsgas beschickt, welches durch einen Erhitzer 37 auf die gewünschte Regenerations­ temperatur erhitzt wird. Bei 38 tritt das erhitzte Regenerations­ gas in den Regenerationssektor 52 (s. Fig. 3) der Adsorberscheibe 50 ein und verläßt bei 39 den Regenerationssektor, um dann in einem Kühler 40 gekühlt zu werden, wobei das Regenerationsgas abgereichert wird und Lösungsmittel abgibt, welches in einem nicht näher gezeigten Lösungsmitteltank gesammelt wird. In gereinigtem und gekühltem Zustand gelangt dann das Regenerationsgas in ein Leitungssystem 41 bzw. 42, um einerseits über eine Leitung 47 entweder dem lösungsmittelhaltigen Prozeßgas beigemischt zu werden oder um zumindest zum Teil über eine Leitung 42 (die strichliert eingezeichnet ist) zum Kühlsektor 53 der Adsorberscheibe 50 geleitet zu werden, so daß dadurch die jeweils regenerierten Abschnitte der Adsorberscheibe gekühlt werden. Über eine Leitung 46 (gestrichelt gezeichnet) kann das Regenerationsgas dann entweder wieder in die Anlage als frisches Regenerationsgas zugeführt werden oder aber gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel dem lösungsmittelhaltigen Prozeßgas beigemischt werden.

Auch bei der Anlage nach Fig. 2 wird sowohl das lösungsmittel­ haltige Prozeßgas als auch das Regenerationsgas durch die Anlage hindurchgesaugt. Es besteht ebenso die Möglichkeit, sowohl das Prozeßgas als auch das Regenerationsgas durch die Anlage hindurch zu drücken.

Mit 43 und 44 sind Ventileinrichtungen gezeigt, die dazu dienen, den Kühlgasanteil und den in das Prozeßgas beizumischenden Anteil des Regenerationsgases einstellen zu können.

Auch bei der Anlage nach Fig. 2 kann die Leistung sehr einfach dadurch gesteuert oder geregelt werden, daß Rotationsge­ schwindigkeit der Adsorberscheibe 50 entsprechend eingestellt wird oder abhängig von der jeweiligen Durchsatzmenge geregelt wird.

Für einen Fachmann ist es offensichtlich, daß sowohl bei der Anlage nach Fig. 1 als auch bei der Anlage nach Fig. 2 eine Reihe von Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können. So ist es möglich, auch bei der Anlage nach Fig. 2 eine oder mehrere Wärmepumpen einzusetzen, um dadurch energiesparender arbeiten zu können.

Auch ist es offensichtlich, daß sowohl die Anlage nach Fig. 1 als auch die Anlage nach Fig. 2 in sehr kompakter Bauweise aus­ geführt werden kann und zwar entweder stehend oder liegend (in bezug auf die Adsorberscheiben), so daß beide Ausführungs­ formen nach dem Baukastenprinzip aufgebaut bzw. erweitert werden können.

Die gesamte Anlage kann außerdem sehr energiesparend eingesetzt werden, und außerdem ist die Erneuerung des Adsorbermaterials sehr einfach durchführbar, wenn jede der Adsorberscheiben aus Einzelsektoren aufgebaut ist, die jeweils mit Aktivkohlematten gefüllt sind, wie dies bereits dargelegt wurde.

Es besteht schließlich auch die Möglichkeit, das Regenerationsgas entweder in Strömungsrichtung des Prozeßgases oder in Gegenstrom­ richtung durch die jeweilige Adsorberscheibe hindurchzuleiten.

Ein besonderer Vorteil der Anlage nach Fig. 1 und auch nach Fig. 2 besteht darin, daß keine Umschaltung mehr zwischen verschiedenen Adsorbereinheiten vorgenommen werden braucht, um die eine oder andere Adsorbereinheit in einen Regenerationskreis einzuschalten, sondern daß eine kontinuierliche Regeneration bei jeder Adsorber­ einheit vorgenommen werden kann und dadurch eine Reihe von Lei­ tungen und Ventileinrichtungen, Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Sättigungsgrades des Adsorptionsmittels usw. eingespart werden können.

Claims (6)

1. Anlage zur Rückgewinnung von unerwünschten Bestandteilen aus einem Prozeßgasstrom mit wenigstens einer Adsorbereinheit, bestehend aus einer drehbaren Adsorberscheibe (50), durch die das zu reinigende Gas geleitet wird, mit einem Regenerationskreis zur abschnittsweisen Regenerierung der wenigstens einen Adsorberscheibe, in dem ein erhitztes Regenerationsgas strömt und der Erhitzer und Kühler für das Regenerationsgas enthält, und mit einem Kühlkreis, der einem sich unmittelbar an den Regenerationsabschnitt in Drehrichtung der Adsorberscheibe anschließenden Kühlabschnitt zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln als den unerwünschten Bestandteilen aus dem Gas

• a) die wenigstens eine Adsorberscheibe (50) mit Hilfe von radial verlaufenden Trennwänden in mehrere gleich große Sektoren aufgeteilt ist,
• b) die Größe der jeweils durch die Trennwände gebildeten Sektoren der Größe des jeweils im Regenerationskreis liegenden Regenerationssektors (52) und der Größe des jeweils im Kühlkreis liegenden Kühlsektors (53) entspricht, und
• c) in jeden der sektorförmigen Hohlräume der Adsorberscheibe (50) Aktivkohlematten eingelegt sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Adsorberscheiben (9, 13; 33) hintereinander geschaltet sind.

3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite Adsorberscheibe (13), deren Adsorptionssektor (51) im Regenerationskreis (6, 10, 11, 12) einer ersten Adsorberscheibe (9) liegt, und deren Regenerationssektor (52, 53) in einem weiteren Regenerationskreis (3, 4, 16, 17, 18, 19) liegt.

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Regenerationskreis (5, 6, 10, 11, 12, 4, 16, 17, 18, 19) auf der Eingangsseite der Adsorberscheibe (9, 13) einen Erhitzer (6, 16) und auf der Ausgangsseite der Adsorberscheibe (9, 16) einen Kühler (12, 19) enthält.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen Erhitzer (6, 16) und Kühler (12, 19) eine Wärmepumpe (8) geschaltet ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Regenerationsgas-Einlaß (1, 2) und dem Regenerationsgas-Auslaß (18, 19) eine Wärmepumpe (7) geschaltet ist.