DE3637803A1 - Process for recovering solvents from a process gas stream and plant for carrying out this process - Google Patents
Process for recovering solvents from a process gas stream and plant for carrying out this processInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln aus einem Prozeßgasstrom wonach ein mit Lösungs mitteln beladener Prozeßgasstrom durch eine Adsorbereinheit hindurchgeleitet wird und nach der Beladung der Adsorbereinheit eine abschnittsweise Regeneration (Desorption)der Adsorbereinheit mit Hilfe eines erhitzten Inertgasstromes durchgeführt wird und das angereicherte Inertgas dann zu seiner Abreicherung gekühlt wird.The invention relates to a method for the recovery of Solvents from a process gas stream, followed by a solution averaged process gas stream through an adsorber unit is passed through and after loading the adsorber unit a partial regeneration (desorption) of the adsorber unit is carried out with the aid of a heated inert gas stream and the enriched inert gas is then cooled for its depletion becomes.
Ein derartiges Verfahren ist hinreichend bekannt und beispiels weise in der Deutschen Patentanmeldung P 35 28 122.7 beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren besteht die Adsorbereinheit aus einer rotierenden Scheibe, die in mehrere Sektoren aufgeteilt ist wobei wenigstens einer der Sektoren einen Adsorptionsabschnitt bildet, ein zweiter Sektor einen Regenerationsabschnitt (Desorptions abschnitt) bildet und ein dritter Abschnitt einen Kühlsektor bildet. Die Adsorberscheibe wird entweder kontinuierlich oder schrittweise in Drehung versetzt, so daß mit Lösungsmittel be ladene Bereiche der Adsorberscheibe aufeinanderfolgend in den Regenerationssektor hinein gelangen und anschließend in dem Kühl sektor gekühlt werden.Such a method is well known and for example as described in German patent application P 35 28 122.7. In this known method, the adsorber unit consists of a rotating disc that is divided into several sectors wherein at least one of the sectors has an adsorption section forms a second sector a regeneration section (desorption section) and a third section forms a cooling sector forms. The adsorber disc is either continuous or gradually rotated so that be with solvent charged areas of the adsorber disc successively into the Regeneration sector get in and then in the cooling sector can be cooled.
Aus der US-PS 44 02 712 ist ein Gerät zum Entfernen von Feuchtig keit und Geruchstoffen aus einem Gas bekannt, wobei ein wesent licher Bestandteil dieses bekannten Gerätes aus einer Adsorber trommel besteht, die eine zylinderförmig angeordnete honigwaben förmige Struktur im Inneren aufweist. Die Trommel ist mit einem Regenerationskreis verbunden, der einem sektorförmigen Abschnitt der Trommel zugeordnet ist.From US-PS 44 02 712 is a device for removing moisture speed and odorants known from a gas, a substantial Licher part of this known device from an adsorber drum consists of a cylindrical honeycomb has a shaped structure inside. The drum is with one Regeneration circuit connected to a sector-shaped section is assigned to the drum.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln aus einem Prozeß gasstrom und eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, welches bzw. welche die Möglichkeit bietet, den Regene rationsvorgang bzw. Desorptionsvorgang mit besonders hohem Wir kungsgrad durchzuführen, so daß auch schwer desorbierbare Lösungs mittel schnell desorbiert werden können.The object underlying the invention is a Process for the recovery of solvents from a process gas flow and a plant to carry out this process create which offers the possibility of the rain ration process or desorption process with a particularly high We kungsgrad carry out, so that difficult to desorb solution can be desorbed medium quickly.
Ausgehend von dem Verfahren zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln aus einem Prozeßgasstrom der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem erhitzten Inertgas stromaufwärts vom Regenerationsbereich heißer Wasserdampf beige mischt wird, wobei die Temperatur des erhitzten Inertgases höher ist als die Temperatur des heißen Wasserdampfes.Based on the solvent recovery process it becomes a process gas stream of the type mentioned at the beginning Object achieved according to the invention in that the heated inert gas upstream from the regeneration area hot steam beige is mixed, the temperature of the heated inert gas being higher is than the temperature of the hot water vapor.
Es hat sich anhand von umfangreichen Versuchen herausgestellt, daß sich der Wirkungsgrad des Desorptionsvorganges ganz wesentlich erhöhen läßt, wenn dem erhitzten Inertgas des Regenerationskreis laufes stromaufwärts vom Regenerationsbereich heißer Wasserdampf beigemischt wird, wobei aber die Temperatur des erhitztes Inertgases größer sein muß als die Temperatur des heißen Wasserdampfes. Es wird damit Trockendampf erzeugt, d.h. es wird verhindert, daß Teile des eingeleiteten heißen Wasserdampfes kondensieren können.Extensive tests have shown that that the efficiency of the desorption process is very significant can increase if the heated inert gas of the regeneration circuit hot steam upstream of the regeneration area is added, but the temperature of the heated inert gas must be greater than the temperature of the hot water vapor. It it produces dry steam, i.e. it is prevented that Parts of the introduced hot water vapor can condense.
Eine mögliche Erklärung für diese überraschende Wirkung besteht darin, daß die für den Desorptionsvorgang wirksame Energiemenge pro Volumeneinheit des erhitzten Inertgasstromes erhöht wird.There is a possible explanation for this surprising effect in that the amount of energy effective for the desorption process is increased per unit volume of the heated inert gas stream.
Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann der heiße Wasserdampf entweder kontinuierlich oder in zeitlichen Intervallen in den erhitzten Inertgasstrom eingeleitet werden.In the method according to the present invention, the hot one Water vapor either continuously or at time intervals be introduced into the heated inert gas stream.
Der den Desorptionsbereich verlassende Inertgasstrom, der mit Lösungmitteln und mit Wasser beladen ist wird anschließend über eine Kühl-und Trennstufe geleitet um einerseits das Lösungs mittel aus dem Inertgasstrom auszukondensieren und andererseits auch das Wasser auszukondensieren. Darüber hinaus wird in der Trennstufe eine Trennung zwischen dem Lösungsmittel und dem Wasser vorgenommen.The inert gas stream leaving the desorption area, which with Solvent and is loaded with water is then passed through a cooling and separation stage to the one hand the solution condense medium out of the inert gas stream and on the other hand also condense out the water. In addition, in the Separation stage a separation between the solvent and the water performed.
Wenn es sich um Lösungsmittel handelt, die in Wasser nicht lös lich sind, so bleiben in dem auskondensierten Wasser dennoch geringe Bestandteile des Lösungsmittels enthalten und es entstehen dadurch Abwasserprobleme, die aber erfindungsgemäß dadurch gelöst werden, daß das beim Auskondensieren und beim Trennvorgang an fallende Wasser stromaufwärts vom Adsorptionsbereich der Adsorber einheit in den beladenen Prozeßgasstrom eingeleitet wird. Dies ist deshalb problemlos möglich, da der Prozeßgasstrom ein vergleichs weise großes Volumen hat und durch die Einleitung dieses anfallen den Wassers in den Prozeßgasstrom die relative und die absolute Feuchtigkeit des Prozeßgases nur unbedeutend erhöht wird.If it is a solvent that does not dissolve in water Lich remain in the condensed water contain small components of the solvent and arise thereby wastewater problems, but which are thereby solved according to the invention be that when condensing and during the separation process falling water upstream from the adsorption area of the adsorber Unit is introduced into the loaded process gas stream. This is therefore possible without any problems since the process gas stream is a comparative one wise has large volume and accrued by the introduction of this the water in the process gas stream the relative and the absolute Humidity of the process gas is increased only slightly.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung läßt sich besonders wirksam bei der Rückgewinnung von Lösungsmitteln in Form von aromatischen Kohlenwasserstoffen wie beispielsweise Benzol, Xylol und/oder von halogenierten Kohlenwasserstoffen wie Trichloräthan, Freon realisieren.The method of the present invention is particularly useful effective in the recovery of solvents in the form of aromatic hydrocarbons such as benzene, xylene and / or of halogenated hydrocarbons such as trichloroethane, Realize Freon.
Die Erfindung betrifft ferner auch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Adsorbereinheit aus einer rotierenden Adsorberscheibe besteht, die wenigstens einen Adsorptionssektor, einen Regenerations sektor und einen Kühlsektor aufweist.The invention also relates to a system for performing of the method according to the invention, which is characterized in that the adsorber unit from a rotating adsorber disc consists of at least one adsorption sector, a regeneration sector and has a cooling sector.
Durch die Verwendung dieser Adsorberscheibe kann die Leistung einer Anlage der angegebenen Gattung auf der Grundlage des er findungsgemäßen Verfahrens wesentlich erhöht werden, da die Rotationsgeschwindigkeit der Adsorberscheibe aufgrund des wirksameren Desorptionsvorganges erhöht werden kann.By using this adsorber disc, the performance can an installation of the specified type based on the he inventive method can be significantly increased because the Speed of rotation of the adsorber disc due to the more effective desorption process can be increased.
Ferner kann die Erfindung dadurch eine vorteile Ausgestaltung erfahren, daß mehrere rotierende Adsorberscheiben derart in Reihe geschaltet sind, daß der Regenerationssektor einer ersten rotieren den Adsorberscheibe mit dem Adsorptionssektor einer nachfolgenden rotierenden Adsorberscheibe verbunden ist.Furthermore, the invention can thereby be an advantageous embodiment learn that several rotating adsorber disks in series are switched that the regeneration sector of a first rotate the adsorber disc with the adsorption sector of a subsequent one rotating adsorber disk is connected.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht schließ lich darin, daß das durch den Kühlsektor geleitete Kühlgas eben falls in den beladenen Prozeßgasstrom eingeleitet wird, so daß dadurch jegliche Abwasserprobleme oder Abgasprobleme wirksam be seitigt werden können.Another feature of the present invention concludes Lich in that the cooling gas passed through the cooling sector just if it is introduced into the loaded process gas stream, so that thereby effective any wastewater problems or exhaust problems can be sided.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen.In the following, the invention is based on exemplary embodiments explained in more detail with reference to the drawing. Show it.
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Rück gewinnung von Lösungsmitteln aus einem Prozeßgasstrom mit Merkmalen nach der Erfindung; und Figure 1 is a schematic representation of a system for the recovery of solvents from a process gas stream with features according to the invention. and
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Variante der Anlage mit Merkmalen nach der Erfindung. Fig. 2 is a schematic representation of a variant of the system with features according to the invention.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Anlage besteht eine Adsorbereinheit aus einer rotierenden Adsorberscheibe, wie sie in der Deutschen Patentanmeldung P 35 28 122.7 im einzelnen beschrieben ist. Diese rotierende Adsorberscheibe enthält mehrere, in bevorzugter Weise gleich große durch Trennwände voneinander getrennte Sektoren. Wenigstens einer der Sektoren liegt in einem Adsorptionskreislauf, ein zweiter Sektor liegt in einem Regenerationskreislauf (Desorptions kreislauf) und ein dritter Sektor liegt in einem Kühlkreislauf. In the system shown in Fig. 1, an adsorber unit consists of a rotating adsorber disc, as described in detail in German patent application P 35 28 122.7. This rotating adsorber disk contains several sectors which are preferably of equal size and are separated from one another by partitions. At least one of the sectors is in an adsorption cycle, a second sector is in a regeneration cycle (desorption cycle) and a third sector is in a cooling cycle.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Anlage gelangt ein mit einem Lösungs mittel beladener Prozeßgasstrom bei 2 in die Anlage und tritt bei 3 in die Mischvorrichtung 4 ein. Nach Durchtritt durch die Mischvorrichtung 4 tritt das beladene Prozeßgas bei 5 aus und gelangt bei 6 in den Adsorptionsbereich (Adsorptionssektor) der Adsorbereinheit. Der gereinigte Prozeßgasstrom verläßt über die Leitung 8 die Ad sorbereinheit.In the system shown in FIG. 1, a process gas stream loaded with a solvent enters the system at 2 and enters the mixing device 4 at 3 . After passing through the mixing device 4 , the loaded process gas exits at 5 and arrives at 6 in the adsorption area (adsorption sector) of the adsorber unit. The cleaned process gas stream leaves the ad sorber unit via line 8 .
Ein unterer Abschnitt der Adsorbereinheit enthält einen Regenerations abschnitt 7 (Regenerationssektor), durch den ein erhitztes Inertgas hindurchgeleitet wird, um Bereiche der Adsorbereinheit zu regenerie ren.A lower section of the adsorber unit contains a regeneration section 7 (regeneration sector) through which a heated inert gas is passed in order to regenerate regions of the adsorber unit.
Bei 9 gelangt ein erhitzter Inertgasstrom in die Anlage und betritt bei 10 eine weitere Mischvorrichtung 11. Heißer Wasser dampf gelangt bei 12 in die Anlage und wird in der Mischvorrichtung 11 mit dem heißen Inertgas gemischt. Die Zuleitung des heißen Wasserdampfes kann entweder kontinuierlich oder in zeitlichen Intervallen erfolgen. Ein wesentliches Merkmal nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Temperatur des Inertgasstromes, welches bei 10 in die Mischvorrichtung 11 eingeleitet wird, höher ist als die Temperatur des heißen Wasserdampfes. Es wird dadurch erreicht, daß der heiße Wasserdampf nicht kondensieren kann und dies auch nicht tut, wenn er zusammen mit dem heißen Inertgas über die Austrittsleitung 13 bei 14 in den Regenerationsbereich 7 (Regenerationssektor) eintritt. Das mit dem trockenen Wasserdampf beladene heiße Inertgas hat nun eine besonders hohe desorbierende Wirkung, wobei als weiterer besonderer Vorteil noch erreicht wird, daß durch das Vorhandensein des Wasserdampfes jegliche Brandge fahr innerhalb des Regenerationsbereiches ausgeschaltet wird.At 9 , a heated inert gas stream enters the system and at 10 enters another mixing device 11 . Hot water vapor arrives at 12 in the system and is mixed in the mixing device 11 with the hot inert gas. The hot water vapor can be supplied either continuously or at time intervals. An essential feature according to the present invention is that the temperature of the inert gas stream which is introduced into the mixing device 11 at 10 is higher than the temperature of the hot water vapor. It is thereby achieved that the hot water vapor cannot and does not condense if it enters the regeneration area 7 (regeneration sector) together with the hot inert gas via the outlet line 13 at 14 . The hot inert gas loaded with the dry steam now has a particularly high desorbing effect, with a further particular advantage being achieved that any fire risk within the regeneration area is eliminated by the presence of the water vapor.
Der den Regenerationsbereich verlassende Inertgasstrom, der so wohl Wasserdampf als auch Lösungsmittel enthält, wird in einer Stufe 15 gekühlt, so daß sowohl das Lösungsmittel als auch Wasser ausfällt, die dann voneinander getrennt werden, so daß über Leitung 17 das Lösungsmittel abgeführt werden kann, während über eine Leitung 18 das Wasser abgeleitet wird. Dieses Wasser kann - abhängig von der Art des Lösungsmittels - einen mehr oder weniger großen Teil des Lösungsmittels enthalten, so daß dadurch Abwasserprobleme entstehen. Um diese Abwasserprobleme zu beseitigen wird das Wasser über eine Leitung 19 der Misch stufe 4 bei 20 zugeführt und dem Prozeßgasstrom beigemischt. Da dieser Prozeßgasstrom ein vergleichsweise großes Volumen hat, wird durch das Einleiten dieses Wassers die relative und die absolute Feuchtigkeit des Prozeßgases nur unbedeutend erhöht.The inert gas stream leaving the regeneration area, which probably contains both water vapor and solvent, is cooled in a stage 15 so that both the solvent and water precipitate, which are then separated from one another so that the solvent can be removed via line 17 while the water is discharged via a line 18 . This water can - depending on the type of solvent - contain a more or less large part of the solvent, so that wastewater problems arise. In order to eliminate these wastewater problems, the water is supplied via a line 19 to the mixing stage 4 at 20 and added to the process gas stream. Since this process gas stream has a comparatively large volume, the relative and absolute humidity of the process gas is only slightly increased by the introduction of this water.
Die gezeigte Anlage nach der Erfindung läßt sich insbesondere vorteilhaft für die Rückgewinnung von Lösungsmitteln wie aromati sche Kohlenwasserstoffe, insbesondere Benzol, Xylol oder haloge nierte Kohlenwasserstoffe wie Trichloräthan, Freon usw. einsetzen.The system shown according to the invention can in particular advantageous for the recovery of solvents such as aromati cal hydrocarbons, especially benzene, xylene or halogen Use hydrocarbons such as trichloroethane, freon, etc.
Durch das Einleiten des überhitzten Wasserdampfes bzw. Trocken dampfes in den Desorptionsabschnitt der Adsorbereinheit wird der Desorptionsvorgang wesentlich beschleunigt und mit einem erhöhten Wirkungsgrad durchgeführt.By introducing the superheated steam or dry vapor into the desorption section of the adsorber unit Desorption process significantly accelerated and with an increased Efficiency carried out.
Fig. 2 zeigt eine Variante der Anlage nach der vorliegenden Erfindung. Eine Adsorbereinheit 100 kann wie im Fall der Fig. 1 aus einer rotierenden Adsorberscheibe mit mehreren Sektoren bestehen, also wenigstens einem Adsorptionssektor, einem Desorptions sektor und einem Kühlsektor, wobei die Adsorberscheibe kontinuier lich oder schrittweise in Drehung versetzt wird, so daß aufeinander folgend mit Lösungsmittel beladene Abschnitte der Scheibe in den Desorptionskreislauf eingeschaltet werden und danach in den Kühl kreislauf eingeschaltet werden. Fig. 2 shows a variant of the system according to the present invention. An adsorber unit 100 can, as in the case of FIG. 1, consist of a rotating adsorber disk with several sectors, i.e. at least one adsorption sector, one desorption sector and one cooling sector, the adsorber disk being rotated continuously or stepwise, so that successive solvents loaded sections of the disc are switched on in the desorption circuit and then switched on in the cooling circuit.
Ein mit Lösungsmitteln beladener Prozeßgasstrom betritt bei 106 die Anlage, gelangt über eine Mischstufe 105 und strömt dann durch den Adsorptionsabschnitt (Adsorptionssektor) der Adsorber einheit 100. Das abgereicherte Prozeßgas verläßt die Anlage bei 107.A process gas stream loaded with solvents enters the system at 106 , passes through a mixing stage 105 and then flows through the adsorption section (adsorption sector) of the adsorber unit 100 . The depleted process gas leaves the plant at 107 .
Ferner wird in die Anlage bei 102 ein Kühlgas (Inertgas wie beispielsweise Stickstoff oder Verbrennungsabluft) eingeleitet und betritt bei 103 den Kühlabschnitt 101 (Kühlsektor) der Adsorbereinheit. Der relativ hoch beladene Gasstrom am Ausgang des Kühlsektors 101 wird über eine Leitung 104 der Mischstufe 105 zugeleitet und dem beladenen Prozeßgasstrom beigemischt. Aufgrund der sehr unterschiedlichen Volumenverhältnisse zwischen Prozeß gasstrom und dem beladenen Kühlgasstrom ergibt sich dadurch nur eine geringfügige Aufkonzentration des Prozeßgasstromes.Furthermore, a cooling gas (inert gas such as nitrogen or combustion exhaust air) is introduced into the system at 102 and enters the cooling section 101 (cooling sector) of the adsorber unit at 103 . The relatively highly charged gas stream at the outlet of the cooling sector 101 is fed via a line 104 to the mixing stage 105 and mixed with the loaded process gas stream. Due to the very different volume ratios between the process gas stream and the loaded cooling gas stream, this results in only a slight concentration of the process gas stream.
Für den Fachmann sind eine Reihe von Abwandlungen und Änderungen in Verbindung mit den gezeigten Ausführungsbeispielen möglich, ohne jedoch dadurch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.There are a number of variations and changes for those skilled in the art possible in connection with the shown exemplary embodiments, without thereby departing from the scope of the present invention leave.
So können beispielsweise sowohl in der Anlage nach Fig. 1 als auch in der abgeänderten Anlage nach Fig. 2 Wärmepumpen eingesetzt werden, um dadurch den Energieverbrauch der gesamten Anlage so gering wie möglich zu halten.For example, heat pumps can be used both in the system according to FIG. 1 and in the modified system according to FIG. 2, in order to keep the energy consumption of the entire system as low as possible.
Ferner besteht die Möglichkeit mehrere Adsorbereinheiten strömungsmäßig hintereinander zu schalten beispielsweise derart, daß der Regenerationssektor einer ersten Adsorbereinheit (Adsorber scheibe) mit dem Adsorptionsabschnitt (Adsorptionssektor) einer nachfolgenden Adsorbereinheit (Adsorberscheibe) ver bunden wird.There is also the possibility of several adsorber units to connect one behind the other in terms of flow, for example, that the regeneration sector of a first adsorber unit (adsorber disc) with the adsorption section (adsorption sector) a subsequent adsorber unit (adsorber disk) ver is bound.
Eine Kaskadenschaltung mehrerer Adsorbereinheiten ist auch bei der Ausführungsvarianten nach Fig. 2 möglich.A cascade connection of several adsorber units is also possible in the embodiment variants according to FIG. 2.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |