DE4012744A1

DE4012744A1 - Vorrichtung und verfahren zum emissionsfreien reinigen von gasen

Info

Publication number: DE4012744A1
Application number: DE19904012744
Authority: DE
Inventors: Ernst Golde; Waldemar Dr Mathews; Stefan Schweitzer
Original assignee: Otto Oeko Tech
Current assignee: Otto Oeko Tech
Priority date: 1990-04-21
Filing date: 1990-04-21
Publication date: 1991-10-24

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum emissionsfreien Reinigen von mit organischen Stoffen beladenen Gasen.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zum Abscheiden von Lösemitteln aus Abluft und anderen lösemittel haltigen Gasen bekannt. Ein solches Verfahren und eine entsprechende Analge sind bereits in der europäischen Patentan meldung 02 15 472 (=DE 35 33 313) vorgeschlagen worden. Die in dieser Patentanmeldung genannte Vorrichtung besteht aus zumindest einem Behälter mit Wasserdampf adsorbierender Molekularsieb packung und zumindest einem weiteren Behälter mit lösungsmittel adsorbierender Molekularpackung. Bei dieser Anlage wird die Abluft zunächst durch eine den Wasserdampf und anschließend durch eine ausschließlich die Lösemitteldämpfe absorbierende Molekular siebpackung hindurchgeleitet. Die beiden Molekularsiebpackungen werden durch Erhitzen mittels Luft oder Inertgas regeneriert. Die ausschließlich Wasserdampf adsorbierende Molekularsiebpackung wird zur Atmosphäre hin und die ausschließlich Lösemitteldämpfe adsorbierende Molekularsiebpackung in einem geschlossenen Kreislauf regeneriert. Innerhalb des geschlossenen Kreislaufs werden die Lösemitteldämpfe in einem Kondensationswärmeaustauscher kondensiert und aufgefangen und zur Wiederverwendung zurückge führt.

Die Adsorbtion von dem organischen Stoffen beladener Abluft an Kohlefasern ist weiterhin aus wlb - Wasser, Luft und Betrieb - 5/86 S. 40-42 bekannt. Hierbei wird mit Lösemittel beladene Abluft vom Ventilator über einen Vorfilter zur Stauabscheidung gesaugt und gelangt über einen Verteilerkanal und über ein geöffnetes Ventil zu einem kohlefaserhaltigen Element. Die Abluft durchströmt das Element von außen nach innen und tritt nach oben geneigt aus. Zur gleichen Zeit wird das Nachbarelement im umgekehrten Sinne von innen nach außen desorbiert. Das Lösemittel-Dampf-Gemisch gelangt anschließend in einen Kondensator, wo es verflüssigt wird. Danach wird es in einen Abscheider zur Trennung des Lösemittels vom Wasser geleitet. Die geschilderten Verfahren nach dem Stand der Technik haben sich als sehr aufwendig erwirden. Insbesondere würden entsprechende Adsorptionsanlagen einen großen Raum- und Zeitbedarf erfordern. Man müßte vor allem mit möglichst großem Adsorbensvolumina arbeiten, damit das Adsorbens sich nicht zu schnell mit Kohlenwasserstoffen zusetzt und nicht zu häufig regeneriert werden muß. Bei herkömmlichen Adsorbenzien sind daher die Zeitspannen für die einzelnen Chargen zu gering, um zu einem wirtschaftlichen Erfolg zu kommen. Auf der anderen Seite würde der Einsatz von mehreren mit Adsorbens gefüllten Reaktoren eine entsprechend aufwendige Mess-, Steuer- und Regelungstechnik erfordern. Hinzu kommt, daß der Raum- und Zeitbedarf für derartige Anlagen besonders groß ist.

Wegen der geschilderten Nachteile des Standes der Technik sind heute Gasreinigungsanlagen in Betrieb, welche weniger aufwendig sind. Bei diesen Anlagen wird Rohgas über einen Kühler, einen Tropfenabscheider und einen Erhitzer einem Adsorber zugeleitet. Als Adsorptionsbett dient hier in der Regel Aktivkohle. Nach vollständiger Beladung des Adsorptionsbettes wird die Desorption durch die Zuleitung von Dampf erreicht. Nach abge schlossener Desorption muß schließlich das Adsorptionsbett getrocknet und gekühlt werden. Zu diesem Zweck wird aus der Atmosphäre Luft durch das Adsorptionsbett gegeben. Die Folge dieses Verfahrens ist, daß mit der unmittelbar aus dem Adsorber wieder nach außen abgegebenen Luft Wasserdampf und noch im Adsorptionsbett enthaltene organische Bestandteile in die Umwelt gelangen. Aus diesem Grunde ist es bis heute nicht möglich, mit derartigen Anlagen die nach dem Bundesemissionsschutzgesetz und den entsprechenden Verordnungen vorgeschriebenen Grenzwerte einzuhalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum emissionsfreien Reinigen von mit organischen Stoffen beladenen Gasen zur Verfügung zu stellen, bei welcher auch durch die anschließende Desorption, Trocknung und Kühlung des Adsorptionsbettes die Emissionswerte unterhalb der gesetzlich vorgeschriebenen Grenzen bleiben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung aus einem Adsorber mit regenerierbaren Adsorptionsbett, einem Kühler, einem Abscheider, einem Gebläse und einem Erhitzer besteht.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert:

Bevor das zu reinigende Rohgas in den Adsorber 1 gelangt, wird es bis zu einer relativen Feuchtigkeit von weniger als 50% konditioniert. Hierzu führt man es über eine Leitung 10 zunächst dem Kühler 2 zu. In dem Abscheider 4 werden teilweise organische Stoffe und Wasser von dem Rohgas abgetrennt. Mittels des Gebläses 5 wird das Gas in den Erhitzer 3 geleitet, wo es auf eine relative Feuchtigkeit von weniger als 50% gebracht wird. Von hier wird das Gas über das Adsorptionsbett 16 geführt. Über die Leitung 11 verläßt sodann gereinigtes Gas die Vorrichtung.

Sobalb das Adsorptionsbett 16 vollständig mit organischen Stoffen beladen ist wird die Desorptionsphase eingeleitet. Hierzu werden die Ventile 10, 12, 13 und 17 geschlossen. Gleichzeitig öffnen sich die Ventile 14 und 15. Über die Leitung 6 strömt infolgedessen Wasserdampf in den Adsorber 1. Der mit den aus dem Adsorptionsbett 16 stammenden organischen Stoffen beladene Dampf gelangt über die Leitung 7 zum Kühler 2. Wasserdampf und organische Bestandteile werden mittels des Kühlers 2 auskondensiert und anschließend im Tropfenabscheider 4 voneinander getrennt. Über die Leitung 8 verläßt Wasser die Anlage, während über die Leitung 9 die organischen Stoffe abgeführt werden.

Nach Abschluß der Desorption muß das Adsorptionsbett 16 von der Feuchtigkeit befreit werden. Hierzu werden die Ventile 14 und 15 wieder geschlossen, während die Ventile 12 und 17 geöffnet werden. Die Ventile 10 und 13 bleiben geschlossen. Infolgedessen entsteht ein geschlossener Kreislauf. In diesem wird Luft mittels des Gebläses 5 über den Kühler 2, den Abscheider 4, den Erhitzer 3 und das Adsorptionsbett 16 im Kreis geleitet. Die aus dem Erhitzer 3 kommende erwärmte Luft trocknet das Adsorptionsbett 16. Die von der erwärmten Luft mitgerissenen Wasserpartikel und noch vorhandenen organischen Stoffe werden mittels des Kühlers 2 und Tropfenabscheiders 4 aus der Luft entfernt. Auf diese Weise kann die Luft solange im Kreislauf geführt werden, bis das Adsorptionsbett 16 vollständig getrocknet ist.

Nach erfolgter Trocknung des Adsorptionsbettes 16 ist es notwendig dieses wieder auf Betriebstemperatur herunter zu kühlen, damit bei der nächsten Charge eine optimale Adsorption der Stoffe gewährleistet ist. Hierzu wird der Erhitzer 3 abgeschaltet, während die Luft weiter im geschlossenen Kreislauf geführt wird. Durch den Kühler 2 wird schließlich eine Abkühlung auf Betriebs temperatur erreicht. Nachdem dies geschehen ist, kann die nächste Reinigungscharge gestartet werden.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es sich in einem geschlossenen Kreislauf abspielt. Die Folge hiervon ist nämlich, daß keine organischen Bestandteile in die Atmosphäre austreten. Außerdem ist der Trocknungseffekt wesentlich besser als bei den herkömmlichen Anlagen, bei welchen die Luft von außen in dem Adsorber 1 zugeführt wird und zusammen mit den organischen Stoffen direkt in die Atmosphäre entlassen würde.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß das Gas durch den Kühler 2 und den Erhitzer 3 konditioniert werden kann. D. h. es erfolgt ein Auskondensieren der kondensierbaren Bestandteile des Gases bis zu einer Rest feuchte. Im Anschluß hieran wird wieder aufgeheizt. Aufgrund dieser Behandlung kann eine Konditionierung des Rohgases bis zu einer relativen Feuchtigkeit von unter 50% erreicht werden. Die Folge hiervon ist, daß die vollständige Absorptionskapazität für die organischen Stoffe genutzt wird und nicht durch das ebenfalls vorhandene Wasser erschöpft wird. Dieser Effekt soll durch das folgende Beispiel näher erläutert werden:

Beispiel

In die Anlage wird Rohgas mit einer Temperatur von 35°C und einer relativen Feuchtigkeit von 70% eingegeben. D. h. die Luft enthält in diesem Falle 30 g Wasser pro m³ Luft. Durch das Abkühlen im Kühler 2 auf 10°C erhält man Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 100% entsprechend 9,5 g Wasser pro m³ Luft. Durch das anschließende Aufheizen im Erhitzer 3 auf 25°C erhält man Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 40%. Das bedeutet, daß eine relative Feuchtigkeit von weniger als 50% erreicht worden ist, so daß die Adsorptionskapazität hauptsächlich für die in der Luft vorhandenen organischen Stoffe genutzt werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zum emissionsfreien Reinigen von mit organischen Stoffen beladenen Gasen mittels Adsorption mit anschließendem Regenerieren, Trocknen und Kühlen des Adsorbtionsbettes, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Adsorber (1) mit regenerierbaren Adsorptionsbett (16), einem Kühler (2), einem Abscheider (4), einem Gebläse (5) und einem Erhitzer (3) besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorber (1) als Adsorbens Aktivkohle enthält.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorber (1) mit einer Dampfzuleitung (6) für die Regeneration des Adsorbens ausgestattet ist.

4. Verfahren zum emissionsfreien Reinigen von mit organischen Stoffen beladenen Gasen in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das über eine Leitung (10) zugeführte Rohgas mittels Adsorption gereinigt und das gereinigte Gas über eine Leitung (11) abgeleitet wird,
b) das Adsorbtionsbett nach dessen vollständiger Beladung mit organischen Stoffen desorbeirt wird,
c) nach Abschluß der Desorption im geschlossenen Kreislauf mittels eines von organischen Stoffen freien Gases das Adsorptionsbett gekühlt und getrocknet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Adsorptionsphase das über die Leitung (10) zugeführte Rohgas

a) über einen Kühler (2),
b) einen Tropfenabscheider (4),
c) einen Erhitzer (3),
d) einen Absorber (1) geführt und
e) das gereinigte Gas über eine Leitung (11) wieder nach außen geleitet wird.

6. Verfahren zum emissionsfreien Reinigen von mit organischen Stoffen beladenen Gasen nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das über die Leitung (10) zugeführte Rohgas mittels des Kühlers (2) und des Erhitzers (3) bis zu einer relativen Feuchtigkeit von weniger als 50% konditioniert und anschließend über das Adsorptionsbett (16) geleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Desorption

a) über eine Leitung (6) Dampf in den Adsorber gegeben,
b) durch das Adsorptionsbett geleitet,
c) über die Leitung (7) der mit organischen Stoffen beladene Dampf dem Kühler (2) und
d) dem Tropfenabscheider (4) zugeleitet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Trocknen des Adsorptionsbettes von organischen Stoffen freies Gas im geschlossenen Kreislauf über dem Kühler (2), den Abscheider (4), den Erhitzer (3) und das Adsorptionsbett (16) geführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kühlen des Adsorptionsbettes auf Betriebstemperatur das von organischen Stoffen freie Gas im geschlossenen Kreislauf bei ausgeschaltetem Erhitzer (3) über den Kühler (2) und das Adsorptionsbett (16) geleitet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kühlen und Trocknen des Adsorptionsbettes Luft eingesetzt wird.