DE4227416C1 - Verfahren zur Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einem Abluftstrom durch Adsorption - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einem Abluftstrom durch Adsorption, wobei zur Regenerierung des Adsorbers ein kohlenwasser­ stoffreicher Desorbatstrom unter reduziertem Druck aus dem Adsorber abgezogen, in einer Absorptionseinrichtung ge­ reinigt und mit reduziertem Kohlenwasserstoffgehalt dem Abluftstrom aufgegeben wird. Eine bevorzugte Anwendung des Verfahrens ist die Rückgewinnung von Benzindämpfen, die beim Umfüllen und Lagern von flüssigen Benzinen in Raffinerien, Tanklagern, Tankschiffen, Tankwagen u. dgl. freigesetzt und in einem Abluftstrom abgezogen werden. Die Konzentration der Kohlenwasserstoffe im Abluftstrom kann bis zu 1400 g/m³ betragen.

Das eingangs beschriebene Verfahren ist aus DE 27 60 187 C2 bekannt. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen wird der beispielsweise aus einem Benzinlager abgezogene Abluftstrom ausschließlich adsorptiv gereinigt, wobei zwei parallel geschaltete Adsorber vorgesehen sind, die im Wechsel rege­ neriert und für die adsorptive Reinigung des Abluftstromes eingesetzt werden. Zur Regenerierung werden die Adsorber mit Hilfe einer Wasserringpumpe mit Unterdruck beauf­ schlagt. Ein Teil der im Desorbatstrom mitgeführten Kohlen­ wasserstoffe kondensiert in der Wasserringpumpe und wird aus dem Sperrflüssigkeitskreislauf der Wasserringpumpe in flüssiger Form abgetrennt. Das dabei anfallende Kohlen­ wasserstoffkondensat wird einem Absorptionsmittelkreislauf der Absorptionseinrichtung zugeführt. Die im Rahmen der bekannten Maßnahmen praktizierte unmittelbare Beauf­ schlagung des Adsorbers mit dem aus einem Benzinlagertank o. dgl. abgezogenen Abluftstrom ist nicht frei von Nach­ teilen. Der Abluftstrom enthält regelmäßig auch höher­ siedende Kohlenwasserstoffe, z. B. höhersiedende Benzin- oder Heizölbestandteile, welche die Arbeitskapazität des Adsorbers reduzieren und insbesondere deshalb problematisch sind, da höhersiedende Kohlenwasserstoffe durch Vakuum­ desorption kaum entfernbar sind.

Aus DE 38 10 705 A1 ist ein Abluftreinigungsverfahren be­ kannt, welches aus einer Adsorption und einer vorgeschal­ teten Kondensationsverfahrensstufe besteht. Ein Teil der im Abluftstrom enthaltenen Kohlenwasserstoffe wird in der Kondensationsverfahrensstufe abgeschieden und aus dem Ver­ fahrenskreislauf entfernt. Der bei der Regenerierung des Adsorbers anfallende Desorbatstrom wird dem Abgasstrom vor der Kondensationsverfahrensstufe wieder aufgegeben. Die Rückführung des kohlenwasserstoffreichen Desorbatstroms führt zu einer zusätzlichen Belastung des Adsorbers und reduziert die zur Reinigung des Abluftstromes zur Verfügung stehende Adsorberkapazität. Zur Rückgewinnung von Löse­ mitteln bei Reinigungsprozessen ist ein aus DE 35 01 643 A1 bekanntes Verfahren bestimmt, welches ebenfalls aus einer Kondensationsverfahrensstufe und einer Adsorption besteht. Die Regenerierung des Adsorbers erfolgt mit einem kohlen­ wasserstoffhaltigen Luftgemisch bei erhöhter Temperatur von 100 bis 150°C. Die im Desorbatstrom mitgeführten Kohlen­ wasserstoffe werden durch Kondensation ausgeschieden.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren dahin­ gehend zu verbessern, daß eine große und über lange Zeiträume konstante Reinigungskapazität auch dann gewähr­ leistet ist, wenn im Abluftstrom höhersiedende Kohlen­ wasserstoffe enthalten sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß man bei dem eingangs beschriebenen Verfahren den Abluftstrom vor Eintritt in den Adsorber in einer Kondensationsverfahrens­ stufe mit einer kohlenwasserstoffunlöslichen Kühlflüssig­ keit beaufschlagt, das so gebildete Kohlenwasserstoffkon­ densat von der Kühlflüssigkeit separiert und als Ab­ sorptionsmittel in der Absorptionseinrichtung einsetzt. Die Kondensationsverfahrensstufe ist zur Abtrennung höher­ siedender Kohlenwasserstoffe aus dem Abluftstrom ausgelegt. Dadurch wird eine störende Belegung der Austauschflächen des nachgeschalteten Adsorbers durch höhersiedende, desorptiv schlecht entfernbare Kohlenwasserstoffe verhin­ dert. Durch die Vorreinigung des Abluftstromes in der Kondensationsverfahrensstufe kann ferner die Beladezeit verlängert und die mit der Adsorption einhergehende Er­ wärmung des im Adsorber enthaltenen Adsorptionsmittels reduziert werden.

Der Abluftstrom kann aus einem Benzindampf/Luft-Gemisch bestehen. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung werden der Kontaktbehälter der Kondensationsverfahrensstufe und der Adsorber unter einem gegenüber Atmosphärendruck erhöhten Druck betrieben und wird in der Kondensationsver­ fahrensstufe eine Kühlflüssigkeitstemperatur oberhalb 0°C eingestellt. In dem Kontaktbehälter der Kondensationsver­ fahrensstufe und im Adsorber sollte ein Druck von min­ destens 3 bar, vorzugsweise von 5 bar, eingestellt werden. Bei Adsorptionsüberdruck resultiert eine größere Arbeits­ kapazität des Adsorptionsmittels. Gleichzeitig erleichtert diese Maßnahme auch eine desorptive Regenerierung des Adsorptionsmittels. Ein erhöhter Betriebsdruck in der Kon­ densationsverfahrensstufe hat den Vorteil, daß mit relativ hoher Kühlflüssigkeitstemperatur gearbeitet werden kann und eine aufwendige Kälteanlage zur Erzeugung tiefer Tempera­ turen entfällt. Schließlich zeichnet sich eine Anlage für die Durchführung des druckbetriebenen Verfahrens durch einen besonders geringen Platzbedarf aus. In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, daß der Abluftstrom in der Kondensationsverfahrensstufe durch eine Blasensäule, welche eine Kühlflüssigkeitssäule enthält, in feindisperser Verteilung geleitet wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Dar­ stellung eine Anlage zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens.

Die Anlage dient der Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einem kohlenwasserstoffenthaltenden Abluftstrom, insbe­ sondere aus einem Benzindampf/Luft-Gemisch, welches aus einem Benzinlagertank o. dgl. abgezogen wird. Die Anlage umfaßt einen Kontaktbehälter 1 einer Kondensationsver­ fahrensstufe 2, zwei parallel geschaltete Adsorber 3, 3′, die im Wechsel regeneriert und für die adsorptive Reinigung des Abluftstromes eingesetzt werden, sowie eine Ab­ sorptionseinrichtung 4. Der Kontaktbehälter 1 der Konden­ sationsverfahrensstufe 2 ist als Blasensäule ausgebildet, die eine Flüssigkeitssäule 5 einer kohlenwasserstoffun­ löslichen Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch, enthält. Eine Kühleinrichtung 6, die im Ausführungsbeispiel einen separaten Kühlkreislauf auf­ weist, ist dem Kontaktbehälter 1 zugeordnet. Die Adsorber 3, 3′ enthalten ein Feststoffbett aus Aktivkohle. Die Absorptionseinrichtung 4 weist eine Kolonne, vorzugsweise eine Füllkörperkolonne, auf.

Der aus dem Tankbehälter abgezogene, Kohlenwasserstoffe enthaltende Abluftstrom 7 wird mit Hilfe eines Wasserring­ verdichters 8 dem Kontaktbehälter 1 der Kondensationsver­ fahrensstufe 2 zugeführt. Durch Kondensation wird ein Teil der im Abluftstrom enthaltenen Kohlenwasserstoffe, vor­ nehmlich höhersiedende Kohlenwasserstoffbestandteile, ab­ getrennt. Das in der Kondensationsverfahrensstufe 2 gebil­ dete Kohlenwasserstoffkondensat 9 wird von der kohlen­ wasserstoffunlöslichen Kühlflüssigkeit 5 separiert und über eine Verbindungsleitung 10 der Absorptionseinrichtung 4 zugeführt. Hier wird es in einer Mischung mit einem flüssigen Kohlenwasserstoffendprodukt 11, beispielsweise Benzin, welches einem Vorratsbehälter entnommen wird, ge­ mischt und als Absorptionsmittel eingesetzt. Das aus der Absorptionseinrichtung abgezogene Absorptionsmittel wird über die Leitung 12 in den Vorratsbehälter des Kohlen­ wasserstoffendproduktes zurückgeführt. Das den Kontaktbe­ hälter 1 der Kondensationsverfahrensstufe 2 verlassende vorgereinigte Gas 13 wird einem der parallel geschalteten Adsorber 3, 3′ zugeführt und verläßt diesen über eine Abzugsleitung 14 als gereinigte Abluft. Der Kontaktbehälter 1 der Kondensationsverfahrensstufe 2 und der zur Gas­ reinigung eingesetzte Adsorber 3 werden unter einem gegen­ über Atmosphärendruck erhöhten Druck, vorzugsweise mit etwa 5 bar, betrieben. In der Kondensationsverfahrensstufe 2 ist dabei eine Kühlflüssigkeitstemperatur oberhalb 0°C einge­ stellt.

Der parallelgeschaltete Adsorber 3′ wird gleichzeitig unter reduziertem Druck mit Strippluft, welche über eine Einrich­ tung 15 zugeführt wird, regeneriert. Die Regenerierung erfolgt unter Grobvakuum, das durch eine Vakuumpumpe 16 eingestellt wird. Als Vakuumpumpe 16 kann eine Wasserring­ pumpe eingesetzt werden. Bei der Regenerierung wird aus dem Adsorber 3′ ein kohlenwasserstoffreicher Desorbatstrom 17 abgezogen, der in der Absorptionseinrichtung 4 gereinigt und mit reduziertem Kohlenwasserstoffgehalt über eine Rück­ führungsleitung 18 dem Abluftstrom 7 vor Eintritt in die Kondensationsverfahrensstufe 2 aufgegeben wird. Die Ab­ sorptionseinrichtung 4 wird bei atmosphärischem Druck und vorzugsweise bei Umgebungstemperatur betrieben.

Der zur Verdichtung des Abluftstromes eingesetzte Wasser­ ringverdichter 8 weist einen Sperrflüssigkeitskreislauf 19 auf, der an die Kondensationsverfahrensstufe 2 ange­ schlossen ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß Kühl­ flüssigkeit 5 aus dem Kontaktbehälter 1 der Kondensations­ verfahrensstufe 2 als Sperrflüssigkeit entnommen und die aus dem Wasserringverdichter 8 ablaufende Sperrflüssigkeit wieder in den Kontaktbehälter der Kondensationsverfahrens­ stufe 2 zurückgeführt wird. Eine entsprechende Anordnung kann ggf. auch für die den Adsorbern zugeordnete Wasser­ ringpumpe 16 vorgesehen werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einem Abluftstrom durch Adsorption, wobei zur Regenerierung des Adsorbers ein kohlenwasserstoffreicher Desorbatstrom unter reduziertem Druck aus dem Adsorber abgezogen, in einer Absorptionseinrichtung gereinigt und mit reduziertem Kohlenwasserstoffgehalt dem Abluftstrom aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Abluftstrom vor Eintritt in den Adsorber in einer Konden­ sationsverfahrensstufe mit einer kohlenwasserstoffunlös­ lichen Kühlflüssigkeit beaufschlagt, das so gebildete Kohlenwasserstoffkondensat von der Kühlflüssigkeit separiert und als Absorptionsmittel in der Absorptionsein­ richtung einsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftstrom aus einem Benzindampf/Luft-Gemisch besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß man den Kontaktbehälter der Kondensationsverfahrens­ stufe und den Adsorber unter einem gegenüber Atmosphären­ druck erhöhten Druck betreibt, und daß man in der Kondensationsverfahrensstufe eine Kühlflüssigkeitstempera­ tur oberhalb 0°C einstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Kontaktbehälter der Kondensationsverfahrensstufe und im Adsorber ein Druck von mindestens 3 bar, vorzugsweise von 5 bar, einstellt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Abluftstrom in der Kondensations­ verfahrensstufe in feindisperser Verteilung durch eine Blasensäule leitet, welche eine Kühl­ flüssigkeit enthält.