DE4122875C2 - Verfahren zur Abtrennung von Lösungsmitteln aus Abluftströmen - Google Patents

Verfahren zur Abtrennung von Lösungsmitteln aus Abluftströmen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von organischen Lösemit­ teln aus Abluftströmen mittels Gas-Permeation.
Aus der Zeitschrift "Wasser, Luft und Betrieb", 5/88, Seiten 39, 30, 42, 45 ist es ganz allgemein bekannt, daß mittels Membrantechnik angereicherte Permeat­ ströme thermisch behandelt werden können.
Aus DE 37 11 482 A1 ist es bekannt, daß ein Kohlenwasserstoff-Luftge­ misch in einen kohlenwasserstoffreichen- und kohlenwasserstoffarmen Teil­ strom getrennt wird. Der kohlenwasserstoffarme Teilstrom wird dann einer Reihe von Nachbehandlungsprozeduren unterworfen, unter anderem wird auch eine katalytische Verbrennung erwähnt. Die verschiedenen Nachbe­ handlungsverfahren (z. B. biologische Oxidation, katalytische Oxidation etc.) werden auf der Retentat (Feed)-Seite der Membranstufe bei vergleichsweise niedrigen Kohlenwasserstoff-Konzentrationen eingesetzt.
Dies erfordert eine permanente Aufheizung des gesamten Permeatstromes auf die Anspringtemperatur der Katalysatoren (mindestens 150-200°C, je nach Art der Katalysatoren und der zu verbrennenden Kohlenwasserstoffe).
Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirtschaftliches, kontinuierlich arbeitendes Entsorgungsverfahren für CKW-belastete Abluftströme zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Hauptanspruchs gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung lösungsmittelhalti­ ger Abluft, dadurch daß eine Aufkonzentrierung des Lösungsmittels durch se­ lektive Gaspermeation durchgeführt wird und eine autotherme Verbrennung ermöglicht wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die katalytische Nachbehandlung auf der Permeat-Seite (angereicherter Kohlenwasserstoffstrom) mit der Mög­ lichkeit einer mindestens autothermen katalytischen Nachverbrennung ein­ gesetzt. Da aufgrund der Konzeption das erfindungsgemäße Verfahren als typisch kontinuierlicher Prozeß ausgewiesen ist (im Gegensatz zu beispiels­ weise biologischen Nachbehandlungen beim Stand der Technik), muß der Katalysator nur kurz nach dem Anfahren des Prozesses auf Arbeitstemperatur geheizt werden. Danach trägt sich die Reaktion selbst. Bei überautothermer Betriebsweise kann über eine Wärmerückgewinnung die Reaktionenthalpie genutzt werden.
Bei einer Vielzahl von technischen Prozessen wie z. B. bei chemischen Reini­ gungen, bei der Flugzeugentlackung, bei der Metallentfettung, bei Drucke­ reien oder bei Lackierereien entstehen Abluftströme, die Lösungsmittel in ver­ gleichsweise geringen Konzentrationen enthalten. In vielen Fällen ist die Kon­ zentration und der Heizwert, vor allem bei halogenierten Kohlenwasserstoffen so gering, daß eine autotherme Verbrennung im Abluftstrom nicht erreicht werden kann. Wird eine thermische Nachverbrennung (TNV) oder eine kataly­ tische Nachverbrennung realisiert, muß oft zusätzlich Energie in Form von Brennstoffen dem Abluftstrom zugeführt werden, oder der Abluftstrom wird mit einer diskontinuierlichen Adsorptionsstufe (hauptsächlich an Aktivkohle) ge­ reinigt. Mit diesem Verfahren wird das Problem allerdings nur von der Gas- in die Flüssigphase verlagert. Eine Rückgewinnung des Lösungsmittels ist oft nicht wirtschaftlich und sinnvoll, da oft auch Lösungsmittelgemische vorliegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet folgende Vorteile:
  • - kontinuierliche Betriebsweise
  • - autotherme Verbrennung
  • - verringerte Menge des zu behandelnden Abluftstroms.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einer ersten Stufe, einer lö­ sungsmittelselektiven Permeationsstufe, das Lösungsmittel aus dem Abluft­ strom selektiv entfernt und ein Permeatstrom mit erhöhter Lösungsmittelkon­ zentration gewonnen. Hierzu werden vorzugsweise Hohlfasermodule einge­ setzt, die als Composite-Membrane ausgebildet sind und deren selektive Schicht bei einer Dicke unter 1 µm aus z. B. Polydimethyl-Siloxan (PDMS), Nitril-Butadiengummi (NBR), Styrol-Butadiengummi (SBR) besteht. Das für die Permeation erforderliche Druckgefälle wird durch eine Vakuumpumpe auf der Permeatseite erzeugt.
Das so erzeugte Permeat wird anschließend einer Verbrennung zugeführt, wobei jetzt eine autotherme Verbrennung realisiert werden kann.
Beispiel mit Verfahrensfließbild zur Erläuterung
Als Beispiel ist eine Abluftquelle mit Dichlormethan gewählt.
Für die Dichlormethankonversion mit O2 zu CO2 und HCl bei 700 K ist für die autotherme Prozeßführung eine Konzentration von ca. 1 mol/m3 erforderlich. Eine typische Abluftkonzentration liegt bei 0,1 mol/m3, das heißt hier ist eine Aufkonzentrierung um den Faktor 10 erforderlich.
Das in der Gaspermeationsstufe gewonnene Permeat wird nun in diesem Fall einer katalytischen Nachverbrennung zugeführt, während das abgereicherte Retentat der CKW-Quelle im Umluftbetrieb zurückgeführt wird.
Die bei der Verbrennung entstandene Salzsäure wird in einem Wäscher aus dem Permeatstrom ausgewachsen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Abtrennung von organischen Lösemitteln aus Abluft­ strömen mittels Gas-Permeation, dadurch gekennzeichnet, daß man aus einer retentatseitigen geschlossenen Gas-Kreislaufführung organische Lösemittel kontinuierlich abzieht und permeatseitig soweit aufkonzentriert, daß mindestens eine autotherme katalytische Nach­ verbrennung der Lösemittel realisiert werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator einen metalldotierten Zeolith, Perowskit oder Edelmetall (Pt, Ir, Rh) beschichteten Trägerkatalysator einsetzt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gas-Permeationsstufe mit Spülgas betreibt.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gas-Permeationsstufe Composite-Hohlfasermodule einsetzt.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiven Schichten aus Polydimethyl-Siloxan, Nitril-Butadien­ gummi, Styrol-Butadiengummi oder deren Copolymere bestehen.
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