DE4339667A1 - Energiesparendes Verfahren zur Sorption von organischen Verbindungen aus Gasen - Google Patents
Energiesparendes Verfahren zur Sorption von organischen Verbindungen aus GasenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein energiesparendes Verfah
ren zur Abtrennung von organischen Verbindungen aus Gasen, wobei
man die zu behandelnden Gase in mindestens einem Adsorber über
ein Sorbens leitet, welches partikelförmige Aktivkohle in einem
oxidischen Träger umfaßt.
Wie die deutsche Patentanmeldung . . (P 42 16 867.8) bzw.
die äquivalente europäische Patentanmeldung mit der Anmeldenum
mer 93 10 7797.8 beschreibt, kann man mittels eines Sorbens,
umfassend partikelförmige Aktivkohle in einem oxidischen Träger,
organische Verbindungen aus Gasen abtrennen. Aus dem beladenen
Sorbens können die organischen Verbindungen, beispielsweise un
ter Durchleiten eines Regeneriergases unter Erwärmen desorbiert
werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zur Abtrennung von organischen Verbindungen aus Gasen anzugeben,
welches besonders energiesparend durchgeführt werden kann. Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ge
löst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Abtrennung von organi
schen Verbindungen aus Gasen sieht vor, daß man die zu behan
delnden Gase in mindestens einem Adsorber über ein Sorbens lei
tet, umfassend partikelförmige Aktivkohle in einem oxidischen
Träger, wobei das Sorbens mit organischen Verbindungen beladen
wird, und man das beladene Sorbens unter Durchleiten eines er
wärmten Regeneriergases regeneriert, das mit Desorbat beladene
Regeneriergas abkühlt, so daß organische Verbindungen auskonden
sieren und abgetrennt werden können, mit der Maßgabe, daß sowohl
das Erwärmen des Regeneriergases vor dem Durchleiten durch das
Sorbens als auch das Abkühlen des mit Desorbat beladenen Regene
riergases mindestens teilweise durch eine Wärmepumpe erfolgt.
Sofern Wasser im zu behandelnden Gas vorliegt, kann es
ebenfalls abgetrennt werden.
Bevorzugte Sorbentien umfassen Aktivkohle und einen Träger
auf Basis von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Aluminiumphosphat
oder Alumosilikat.
Das Regeneriergas wird vorzugsweise im Kreislauf geführt.
Die Erfindung wird somit darin gesehen, das oben genannte
spezielle Sorbens zu verwenden und sowohl das Erwärmen des Rege
neriergases als auch das Abkühlen des Regeneriergases mindestens
teilweise durch eine Wärmepumpe vorzunehmen. Das Prinzip der
Wärmepumpe ist bekannt: Ein Wärmepumpenmedium (beispielsweise
NH₃, niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe oder halogenierte Kohlen
wasserstoffe) wird in einer Pumpe (Kompressor) komprimiert. Das
erhitzte Betriebsmedium dient dazu, in einem Wärmetauscher das
Regeneriergas zu erhitzen. Das beim Wärmeaustausch abgekühlte
Wärmepumpenbetriebsmedium wird über eine Drossel entspannt und
kühlt sich dabei noch stärker ab. Das derart abgekühlte Kühlme
dium wird zur Kühlung der mit dem Desorbat aus dem zu regenerie
renden Adsorber beladenen Regeneriergas in einem Wärmetauscher
kontaktiert. Das Betriebsmedium wird dabei aufgeheizt und in der
Pumpe (Kompressor) weiter komprimiert. Dabei heizt es sich noch
stärker auf, durchfließt wiederum den Wärmetauscher zwecks Auf
heizung des desorbatfreien Regeneriergases, wird dabei abge
kühlt, über die Drossel entspannt und noch weiter abgekühlt,
kühlt im Wärmetauscher dann das mit Desorbat beladene Regene
riergas etc.
Dabei kann man das Regeneriergas zusätzlich zur Aufheizung
durch das Wärmepumpenbetriebsmedium mit einer externen Heizung
weiter aufheizen, man kann auch das mit Desorbat beladene Rege
neriergas zusätzlich zur Kühlung durch das Wärmepumpenbetriebs
medium mit anderen Kühlmedien zusätzlich abkühlen. Dabei kann
man die Erhitzung des Regeneriergases auf einen Temperaturbe
reich von 60 bis etwa 250°C oder noch höher vornehmen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch die gesamte Ener
gie zum Aufheizen des Regeneriergases vor dem Durchleiten durch
den zu regenerierenden Adsorber durch die Wärmeenergie des Wär
mepumpenbetriebsmediums geliefert. In diesem Fall heizt man
zweckmäßig bis zu einer Temperatur von etwa 80°C, vorzugsweise
etwa 60-80°C auf. Überraschenderweise kann nämlich das speziel
le Sorbens umfassend Aktivkohle in einem oxidischen Träger be
reits bei solch niedrigen Temperaturen desorbiert werden. Bei
der Kombination des Sorbens mit einer Wärmepumpe zur Vorheizung
des Regeneriergases bzw. zum Abkühlen des Regeneriergases han
delt es sich somit nicht um eine bloße Aggregation, sondern um
eine wirkliche Kombination zweier Maßnahmen, die einander gegen
seitig beeinflussen.
Das mit Desorbat beladene Regeneriergas wird vorteilhaft
auf eine Temperatur im Bereich unterhalb 10°C, vorzugsweise auf
eine Temperatur im Bereich von 0 bis -50°C abgekühlt, wobei
auch das Abkühlen des Regeneriergases vollständig durch die Wär
mepumpe bewirkt wird.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß man beim Durch
leiten des zu behandelnden Gases durch das Sorbens den Druck,
das Volumen (bzw. den Volumenstrom) und/oder die Temperatur des
zu behandelnden Gases variiert. Beispielsweise kann man den
Druck in einem Bereich von 0,5 bis 1,5 atm, den Volumenstrom in
einem Bereich vom 0,5 bis 1,5fachen des Normalluftstromes der
jeweiligen Gerätegröße in einem Bereich von ± 20°K um die
berechnete Betriebstemperatur pulsierartig variieren.
Der Begriff "Aktivkohle" umfaßt im Rahmen der vorliegenden
Erfindung auch Aktivkohle-Ruß, Aktivkohle-Koks und Graphit,
nicht jedoch Aktivkohle-Molekularsieb.
Die Partikelgröße der Aktivkohle sollte zweckmäßig im Be
reich von 50 bis 50 000 nm liegen. Vorzugsweise liegt sie im
Bereich von 50 bis 10 000 nm.
Der Gehalt an Aktivkohle im Sorbens kann in einem weiten
Bereich schwanken, z. B. zwischen 0,1 und 90 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht des Sorbens. Vorzugsweise liegt der Gehalt
zwischen 0,5 und 70 Gew.-%, insbesondere zwischen 5 und
40 Gew.-%.
Eine gleichförmige homogene Verteilung der Aktivkohle ist
besonders vorteilhaft. Man kann aber auch mit Aktivkohle be
schichtete Sorbentien verwenden.
Als oxidischer Träger kann amorphes und/oder kristallines
Material verwendet werden. Sehr gut geeignet sind amorphe oxi
dische Träger, die kristallines Material enthalten können. Be
sonders gut geeignet zur Anwendung im erfindungsgemäßen Verfah
ren sind amorphe oxidische Träger auf Basis von SiO₂ oder Alumo
silikat, insbesondere SiO₂.
Sofern kristalline Anteile, z. B. Zeolithe oder Aluminium
phosphat enthalten sind, liegt deren Anteil vorteilhaft im Be
reich von 0,5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des
Sorbens. Die Porenweite des amorphen oxidischen Materials liegt
vorteilhaft im Bereich von 1 bis 10 000 nm.
Das Sorbens kann in beliebiger Form, z. B. als Granulat,
Strangpreßling, Monolith vorliegen. Es liegt zweckmäßig in Par
tikeln einer Größe von mindestens 0,1 mm vor. Besonders bevor
zugt ist ein Sorbens, das perlförmig ist. Der Durchmesser dieser
perlförmigen Partikel liegt zweckmäßig im Bereich von 0,5 bis
10 mm, vorzugsweise 1 bis 6 mm. Sorbentien, die anders geformt
sind, können aber ebenfalls verwendet werden.
Die Temperatur, bei der die Sorption der organischen Be
standteile des zu behandelnden Gases durchgeführt wird, liegt
zwischen -70°C und der Desorptionstemperatur, vorteilhafterwei
se im Bereich zwischen 0 und 30°C.
Man kann bei Normaldruck (Umgebungsdruck) arbeiten, aber
auch bei Unterdruck, z. B. bis herab zu 0,1 mbar, oder bei Über
druck bis hin zu 50 bar.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können aus Gasen jene
Stoffe entfernt werden, die bekanntermaßen mittels Aktivkohle
sorbiert werden können. Gegebenenfalls kann durch einfaches Kon
taktieren eines Gases und anschließender Analyse festgestellt
werden, ob eine bestimmte organische Substanz sorbiert werden
kann. Es können polare und unpolare, gasförmige oder dampfförmi
ge organische Substanzen entfernt werden. Insbesondere kann man
Gase und Dämpfe organischer Verbindungen entfernen, die als Lö
semittel brauchbar sind. Beispielsweise kann man Substanzen sor
bieren, die nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff aufgebaut sind,
beispielsweise aliphatische oder zykloaliphatische Kohlenwasser
stoffe, beispielsweise Benzin, oder aromatische Kohlenwasser
stoffe wie Benzol, Toluol oder Xylol. Man kann auch Verbindungs
klassen sorbieren, die Kohlenstoff sowie Heteroatome wie Stick
stoff, Sauerstoff, Halogenatome, Schwefel, Phosphor sowie gege
benenfalls Wasserstoff enthalten. So können Halogenkohlenstoffe,
Halogenkohlenwasserstoffe, beispielsweise Chlorkohlenstoffe,
Chlorkohlenwasserstoffe, Chlorfluorkohlenstoffe, Chlorfluorkoh
lenwasserstoffe, Fluorkohlenstoffe, Fluorkohlenwasserstoffe,
Alkohole, Ketone, Carbonsäureester, Aldehyde, aliphatische, zy
kloaliphatische oder aromatische Ether, Alkylphosphorverbindun
gen, Alkylschwefelverbindungen entfernt werden. Aus dem vorste
henden ergibt sich, daß anzunehmen ist, daß jede beliebige orga
nische Substanz sorbiert werden kann, vorausgesetzt, sie liegt
gasförmig oder dampfförmig vor.
Dabei ist es empfehlenswert, daß man nicht unter Bedingun
gen arbeitet, die zur Zerstörung des Trägers führen.
Insbesondere aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol,
Toluol oder Xylol werden mit hoher Wirksamkeit sorbiert.
Beispielsweise kann man Abgase aus Produktionsprozessen
behandeln, in welchen solche organischen Verbindungen herge
stellt oder als Ausgangsverbindungen oder Lösungsmittel verwen
det werden, z. B. auch Abluft aus Lackierereien, Druckereien oder
andere industrielle Abgase.
Im folgenden werden Verfahren zur Herstellung sehr gut an
wendbarer Sorbentien angegeben. Die Herstellung oxidischer Mate
rialien auf Basis von amorphem oder kristallinem SiO₂, Al₂O₃, Alu
miniumphosphat oder Alumosilikat ist dem Fachmann bekannt. Kri
stallines Alumosilikat beispielsweise kann analog dem Verfahren
der DE-AS 10 38 015 hergestellt werden. Dabei wird Natriumalumi
nat-Lösung und Natriumsilicat-Lösung unter Gel-Bildung miteinan
der vermischt und zur Kristallisation gebracht. Je nach Molver
hältnis von Silicium und Aluminium können verschiedene Zeolithe
erzeugt werden. Die Sorbentien kann man dann herstellen, indem
Zeolith, Bindemittel und Aktivkohle gemischt und verfestigt
wird, z. B. durch Granulation.
Die Herstellung amorpher Alumosilikate kann analog dem in
der DE-OS 29 17 313 beschriebenen Verfahren erfolgen. Dabei wer
den eine Aluminat- und eine Silikat-Lösung vereinigt. Wenn das
Gemisch sofort in ein Fällöl gegeben wird, bilden sich perlför
mige Körper aus amorphem Alumosilikat. Zur Herstellung des Sor
bens setzt man einer oder beiden Ausgangslösungen Aktivkohle zu.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der Sorbentien
besteht darin, eine (saure) Aluminiumsulfat-Lösung und eine Si
likat-Lösung miteinander zu vereinigen und dabei in amorphes
Alumosilikat zu überführen. Auch hier wird einer oder beiden
Lösungen Aktivkohle zugesetzt. Bei sofortiger Eingabe der mit
einander vermischten Lösungen in ein Fällöl erhält man wiederum
perlförmige Körper.
Ein Sorbens auf Basis von amorphem SiO₂ wird erhalten, wenn
man Aktivkohle in Silikat-Lösung einmischt und mit Säurelösung
vereinigt. Alternativ könnte man auch der Säurelösung Aktivkohle
beimischen. Bei Eintropfen in ein Fällöl erhält man wiederum
perlförmige Körper. Zusätzlich zur Aktivkohle kann man auch kri
stalline Komponenten wie z. B. Zeolithe beimischen.
Alternativ kann man amorphe oxidische Materialien mit Ak
tivkohle, z. B. durch Besprühen mit einer Aktivkohle-Suspension
in Wasser, beschichten. Selbstverständlich kann man Sorbentien
auf diese Weise auch nachbehandeln.
Im Anschluß an das erfindungsgemäße Herstellverfahren kann
man übliche weitere Schritte durchführen wie Altern, Basenaus
tausch, Waschen, Entionisieren, Trocknen bzw. Tempern.
Besonders vorteilhafte Sorbentien werden erhalten, wenn man
das gefällte oxidische Material nach dem Altern, vor dem Basen
austausch trocknet.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine
Vorrichtung, mit der das vorstehend beschriebene Verfahren
durchgeführt werden kann. Die Vorrichtung umfaßt mindestens ei
nen Adsorber mit einer Schüttung des Aktivkohle und einen Träger
auf Basis anorganischer Oxide umfassenden Sorbens; sie weist
eine absperrbare Zuleitung in den Adsorber zur Zuführung des zu
behandelnden Gases und eine absperrbare Ableitung des behandel
ten Gases aus dem Adsorber auf; die Vorrichtung weist weiterhin
eine absperrbare, den Adsorber überbrückende Bypass-Leitung auf,
in welcher das Regeneriergas geführt wird, wobei die Bypass-Lei
tung jeweils zwischen den Adsorbern und den Absperrorganen mit
der Zu- bzw. Ableitung verbunden ist; ferner weist die Vorrich
tung zwei Wärmetauscher und eine Pumpeinrichtung, die in der
Bypass-Leitung angeordnet ist, sowie eine Wärmepumpe, die mit
den zwei Wärmetauschern verbunden ist.
Eine bevorzugte Vorrichtung weist zwei oder mehr Adsorber
jeweils mit absperrbaren Zu- und Ableitungen auf, die durch
wechselweise absperrbare Zuleitungen und Ableitungen mit der
Bypass-Leitung verbindbar sind. Das Regeneriergas wird vorzugs
weise im Gegenstrom durch den oder die zu regenerierenden Adsor
ber geführt, das heißt entgegen der Richtung, in welcher das zu
behandelnde Gas durch die Adsorber geleitet wird.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, in der Zuleitung des
zu behandelnden Gases vor dem Adsorber zwei weitere Wärmetau
scher vorzusehen. Dabei wird das zu behandelnde Gas im ersten
Wärmetauscher zunächst abgekühlt und auskondensierendes Material
abgetrennt. Das diesen Wärmetauscher verlassende Material wird
im zweiten Wärmetauscher erwärmt und durch den Adsorber gelei
tet. Dabei können gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungs
form auch diese zwei weiteren Wärmetauscher mit der Wärmepumpe
oder einer weiteren Wärmepumpe verbunden sein.
Während die Herstellung von im erfindungsgemäßen Verfahren
anwendbaren Sorbentien im Beispielsteil erfolgt, wird die erfin
dungsgemäße Vorrichtung und ein Anwendungsverfahren der Einfach
heit halber bereits im folgenden geschrieben.
Verwendet wurde eine Schüttung eines Sorbens umfassend 20
Gew.-% Aktivkohle in amorphem Siliciumdioxid (das Handelsprodukt
AK 20 der Solvay Catalysts GmbH, Hannover). Dieses Sorbens wurde
entsprechend dem Beispiel 7 hergestellt. Gereinigt wurde lö
sungsmittelhaltige Luft aus einer Lackiererei, Hauptbestandteil
des Abgases waren aromatische Kohlenstoffe, wie Toluol, Xylol
und Verbindungen wie Aceton, Methylethylketon und Benzin. Das zu
behandlende Abgas wurde über die Leitung 9 zunächst im Wärmetau
scher 10 abgekühlt und dem Kondensator 11 zugeführt. Auskonden
sierende Bestandteile wurden über die Leitung 12 aus dem Konden
sator abgeführt. Nicht kondensierende Bestandteile des Abgas
stromes wurden über die Leitung 13 im Wärmetauscher 14 wieder
auf Umgebungstemperatur gebracht und durch die Leitung 15 in den
Adsorber 16 mit der Sorbensschüttung geleitet. Das gereinigte
Abgas wird über die Leitung 17 und den Ventilator 18 in die Um
welt entlassen. Die Klappen 1 und 2 sind offen, die Klappen 3
bis 8 sind geschlossen. Sobald der Adsorber 16 beladen ist, wer
den die Klappen 1 und 2 geschlossen, die Klappen 3 und 4 geöff
net, die Klappen 7 und 8 bleiben geschlossen, und zwecks Regene
ration des beladenen Adsorbers 16 werden die Klappen 5 und 6
geöffnet. Das zu behandelnde Gas wird also über die Klappe 3 in
den Sorber 19 geführt und das behandelte Abgas wird über die
Klappe 4 und den Ventilator 18 in die Umwelt entlassen. Die Re
generierung des beladenen Adsorbers 16 erfolgt währenddessen mit
einem im Kreislauf geführten Regeneriergas. Das Regeneriergas
wird im Wärmetauscher 20 erwärmt und über die Klappe 6 im Gegen
strom in den beladenen Adsorber 16 eingeleitet. Das mit Desorbat
beladene Regeneriergas wird über die Klappe 5 über den Wärmetau
scher 21 geführt, in welchem es gekühlt wird. Das gekühlte, das
Lösungsmittel enthaltende Regeneriergas wird in den Kondensator
22 eingeführt, wo auskondensierendes Lösungsmittel über die Lei
tung 23 einer weiteren Verwertung zugeführt wird. Der restliche
Regeneriergasstrom wird über die Leitung 24 und den Ventilator
in den Wärmetauscher 20 geleitet und dort wiederum erhitzt, so
daß der Regenerierkreislauf von neuem beginnen kann. Dabei wird
die Kühlung des Lösungsmittel haltigen Regeneriergases im Wärme
tauscher 21 und die Aufheizung des vom Kondensat befreiten Rege
neriergases im Wärmetauscher 20 durch das Betriebsmedium einer
Wärmepumpe bewirkt. Das den Wärmetauscher 21 in erwärmtem Zu
stand über die Leitung 28 verlassende Betriebsmedium wird im
Kompressor 26 komprimiert und dadurch weiter erhitzt. Das den
Wärmetauscher 20 verlassende abgekühlte Betriebsmedium wird über
die Leitung 29 einer Drossel 27 zugeführt und in der Drossel 27
durch Entspannen weiter abgekühlt. Das derart abgekühlte Be
triebsmedium wird wiederum in den Wärmetauscher 21 zur Kühlung
von Lösungsmittel haltigem Regeneriergas eingesetzt.
Sobald der Adsorber 19 beladen und der Adsorber 16 regene
riert ist, werden die Klappen 1 und 2 geöffnet, die Klappen 5,
3, 6 und 4 werden geschlossen, die Klappen 7 und 8 geöffnet, so
daß nunmehr der Adsorber 19 regeneriert und der Adsorber 16 be
laden werden kann.
Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfah
ren weiter erläutern ohne es in seinem Umfang einzuschränken.
Als Quelle für das amorphe SiO₂ wurde eine Natriumsilikat-
Lösung mit 6,30 Gew.-% Na₂O und 21,16 Gew.-% SiO₂ und einer
Dichte von d₂₀ = 1,256 eingesetzt. Aktivkohle oder Graphit sowie
gegebenenfalls weitporiges SiO₂ (feinteilige Partikel, Poren
durchmesser 20 bis 30 Å) wurden der Natriumsilikat-Lösung in
Form einer wäßrigen Suspension (Maische) beigemischt. Die Fäl
lung erfolgte durch Vermischen mit einer sauren Lösung, die eine
wäßrige Schwefelsäure mit einer Konzentration von 7,87 Gew.-%
H₂SO₄ und einer Dichte von d₂₀= 1,049 war. Beim Vermischen der
alkalischen und der sauren Lösung stellte sich ein pH-Wert von
6,9 ein. Das Gemisch wurde sofort in ein Fällöl eingegeben und
die entstandenen Perlen, gegebenenfalls nach Altern, bis zur
Sulfatfreiheit gewaschen. Dann erfolgte ein Basenaustausch, in
dem man die Perlen 5mal je 3 Stunden lang mit 0,5 Gew.-% H₂SO₄
enthaltender Schwefelsäure kontaktierte. Es wurde dann 3,5 Stun
den lang bei 180°C mit Dampf in einem Umlufttrockner getrock
net. Anschließend wurde getempert. In Beispiel 5 wurde nach dem
Altern getrocknet und die getrockneten perlförmigen Körper einem
Basenaustausch unterworfen, indem sie fünfmal 3 Stunden lang mit
Schwefelsäure eine Konzentration von 0,5 Gew.-% H₂SO₄ kontaktiert
wurden und dann bis zur Sulfatfreiheit gewaschen wurden. In Bei
spiel 1 wurde statt Schwefelsäure 0,5 Gew.-% Al₂(SO₄)₃-Lösung ver
wendet.
Verwendet wurde perlförmiges amorphes SiO₂ in Form des Handels
produktes "AF25®" der Firma Solvay Catalysts GmbH. Es handelt
sich um Perlen mit einem Durchmesser von 2 bis 6 mm. Diese Per
len wurden mit wäßriger Graphit-Suspension besprüht und dann
18 Stunden bei 200°C getrocknet.
Die Verfahrensparameter und Eigenschaften der erhaltenen Sorben
tien sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt.
Erläuterungen zu Tabelle 1:
(1) Produkt Lurgi AS 4/420®
(2) A-Kohle Riedel 18003®
(3) Norit P1®, American Norit Co.
(4) Lurgi Carbopol SC 44/1®
(5) Lurgi Gn-A®
(6) Degussa Flammruß®
(7) Norit SA 1®
(8) d₅₀, bestimmt nach der Cilas Methode
(9) SiO₂-Perlen besprüht
(10) Fertige SiO₂-Perlen besprüht
(11) Schüttgewicht: 0,40 g/ml
(12) Schüttgewicht: 0,45 g/ml
(13) Schüttgewicht: 0,48 g/ml.
(2) A-Kohle Riedel 18003®
(3) Norit P1®, American Norit Co.
(4) Lurgi Carbopol SC 44/1®
(5) Lurgi Gn-A®
(6) Degussa Flammruß®
(7) Norit SA 1®
(8) d₅₀, bestimmt nach der Cilas Methode
(9) SiO₂-Perlen besprüht
(10) Fertige SiO₂-Perlen besprüht
(11) Schüttgewicht: 0,40 g/ml
(12) Schüttgewicht: 0,45 g/ml
(13) Schüttgewicht: 0,48 g/ml.
Claims (15)
1. Verfahren zur Abtrennung von organischen Verbindungen
aus Gasen, wobei man die zu behandelnden Gase in mindestens ei
nem Adsorber über ein Sorbens leitet, umfassend partikelförmige
Aktivkohle in einem oxidischen Träger, wobei das Sorbens mit
organischen Verbindungen beladen wird und das von den organi
schen Verbindungen befreite Gas in die Umwelt abgelassen werden
kann, und man das beladene Sorbens unter Durchleiten eines er
wärmten Regeneriergases regeneriert, das mit Desorbat beladene
Regeneriergas abkühlt, so daß organische Verbindungen kon
densieren und abgetrennt werden können, mit der Maßgabe, daß
sowohl das Erwärmen des Regeneriergases vor dem Durchleiten
durch das Sorbens als auch das Abkühlen des mit Desorbat belade
nen Regeneriergases mindestens teilweise durch mit einer Wärme
pumpe verbundenen Wärmetauschern erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Regeneriergas im Kreislaufs geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß man mindestens zwei das genannte Sorbens aufweisende
Adsorber vorsieht, die im Wechselbetrieb beladen und regeneriert
werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Regenerierung durch Durchleiten
des Regeneriergases nach dem Gegenstromprinzip durch geführt
wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Regenerierung mit einem auf eine
Temperatur von 60 bis 80°C erwärmten Regeneriergas durchgeführt
wird und das beladene Regeneriergas auf eine Temperatur im Be
reich von unterhalb 10°C, vorzugsweise auf eine Temperatur im
Bereich von 0 bis -50°C, abgekühlt wird, wobei das Erwärmen,
bzw. das Abkühlen des Regeneriergases vollständig durch die Wär
mepumpe bewirkt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man beim Durchleiten des zu behandeln
den Gases durch das Sorbens den Druck, das Volumen und/oder die
Temperatur des zu behandelnden Gases variiert.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man ein Sorbens verwendet, umfassend
0,5 bis 70 Gew.-% Aktivkohle, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% Ak
tivkohle, und einen oxidischen Träger auf Basis von Siliciumdi
oxid, Aluminiumoxid, Aluminiumphosphat oder Alumosilikat.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
man ein Sorbens umfassend 0,5 bis 70 Gew.-% Aktivkohle und amor
phes Siliciumdioxid als Träger einsetzt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Gas zunächst abge
kühlt wird, so daß organische Verbindungen auskondensieren und
abgetrennt werden können, man das derart vorgereinigte Gas auf
eine Temperatur im Bereich von 60 bis 80°C aufwärmt und durch
das Sorbens leitet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
auch das Abkühlen und Erwärmen des zu behandelnden Gases mit dem
Zweck, auskondensierbare organische Verbindungen vor dem Durch
leiten durch das Sorbens abzutrennen, durch die Wärmepumpe oder
eine weitere Wärmepumpe bewirkt wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 10, umfassend mindestens einen Adsorber mit
einer Schüttung des Aktivkohle und einen Träger auf Basis anor
ganischer Oxide umfassenden Sorbens, mit einer absperrbaren Zu
leitung in den Adsorber zur Zuführung des zu behandelnden Gases
und einer absperrbaren Ableitung des behandelten Gases; einer
absperrbaren den Adsorber überbrückenden Bypass-Leitung, in wel
cher das Regeneriergas geführt wird, wobei die Bypass-Leitung
jeweils zwischen den Adsorbern und den Absperrorganen mit der
Zu- und Ableitung verbunden ist; zwei Wärmetauscher und eine
Pumpeinrichtung, die in der Bypass-Leitung angeordnet sind, so
wie eine Wärmepumpe, die mit den zwei Wärmetauschern verbunden
ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei oder mehr Adsorber jeweils mit absperrbaren Zu- und
Ableitungen vorgesehen sind, die durch wechselweise absperrbare
Zuleitungen und Ableitungen mit der Bypass-Leitung verbindbar
sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zwei Wärmetauscher und die Pumpe derart in der
Bypass-Leitung angeordnet sind, daß das in der Bypass-Leitung
geführte Regeneriergas beim Regenerieren im Gegenstrom durch den
oder die Adsorber geführt wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13, umfassend zwei wei
tere Wärmetauscher, die in der Zuleitung des zu behandelnden
Gases vor dem Adsorber angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die zwei weiteren Wärmetauscher mit der Wärmepumpe oder ei
ner weiteren Wärmepumpe verbunden sind.
Priority Applications (4)
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DE4339667A DE4339667A1 (de) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | Energiesparendes Verfahren zur Sorption von organischen Verbindungen aus Gasen |
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ID=6503080
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