DE4412496C2

DE4412496C2 - Verfahren zur verbesserten Rückgewinnung von Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen in mit Druckkondensation und/oder Druckabsorption arbeitenden Anlagen zur Abluftreinigung

Info

Publication number: DE4412496C2
Application number: DE19944412496
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Nitsche
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-12
Filing date: 1994-04-12
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2014-04-13
Also published as: DE4412496A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem die Rückgewinnung von Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen in mit Druckkondensation und/oder Druckabsorption arbeitenden Anlagen zur Abluftreinigung verbessert werden soll.

Bekanntlich werden bei Umschlagvorgängen, z. B. beim Umschlag an Tankwagen-Füllbühnen, bei Kesselwagen-Einlagerungen in Binnentank lägern und bei Schiffseinlagerungen in Tanklägern, Benzin- und Lösemitteldämpfe in großen Mengen freigesetzt. Ihre möglichst vollstän dige Rückgewinnung aus der Abluft ist aus wirtschaftlichen Gründen sowie aus Gründen des Umweltschutzes dringend geboten. Man ist daher sehr daran interessiert, neue Lösungswege zu finden, um in wirtschaftlich vertretbarer und technisch möglichst effizienter Weise die Anlagen und Verfahren zur Abluftreinigung weiter zu verbessern.

Dies gilt auch für technische Abluftreinigungsanlagen, bei denen für die Rückgewinnung von Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen Druckkon densations- und/oder Druckabsorptionsvorrichtungen eingesetzt werden, wie z. B. bei den in jüngster Zeit entwickelten sogenannten Membran anlagen zur Benzindampfrückgewinnung. Derartige Membranverfahren zur Abtrennung organischer Dämpfe werden z. B. von K. Ohlrogge et al., Filtrieren und Separieren 6 (1992), Seiten 67 bis 75 beschrieben. Allen diesen Benzindampf-Rückgewinnungsanlagen ist gemeinsam, daß sie ein oder mehrere Gastrennmodule enthalten, in denen Kohlenwasser stoff/Luftgemische in eine mit Kohlenwasserstoffdämpfen angereicherte Phase (= Permeat) und in eine an Kohlenwasserstoffdämpfen verarmte, d. h. abgemagerte Phase (= Retentat) getrennt werden. Ähnliche Mem branverfahren und -anlagen werden auch im Tagungsbericht 9303 der DGMK Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e. V., herausgegeben im September 1993, in den Beiträgen von R. Pelzer, Seiten 11 bis 30, K. Ohlrogge et al., Seiten 31 bis 40 und M. Nitsche, Seiten 83 bis 184, sowie in Erdöl, Erdgas, Kohle 105 (1989), Seite 463 und 108 (1992) Seite 233 beschrieben.

Im Prinzip arbeiten diese Anlagen in der Weise, daß die beim Umschlag von Benzin, organischen Lösemitteln u. dgl. aus Tanks, Tankwagen, Füllbühnen u. dgl. freigesetzten Benzin- und Lösemittel dämpfe entweder direkt oder über Gasspeicher als Zwischenstation einer Kompressionsvorrichtung zugeführt werden, in der das Kohlenwas serstoff/Luftgemisch auf z. B. 4 oder 8 bar verdichtet wird. Das verdichtete Kohlenwasserstoff/Luftgemisch wird einer Direktkondensation oder mit Hilfe eines geeigneten Waschmediums einer Absorption unter Druck unterworfen, wobei ein wesentlicher Teil der in der Abluft vorhandenen Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen aus der Abluft auskon densiert bzw. ausgewaschen und in flüssiger Form zurückgewonnen wird. Der so behandelte, einen Restgehalt an Benzin- oder Lösemittel dämpfen aufweisende Abluftstrom wird in eine Membranstufe, die aus einem oder mehreren Gastrennmodulen besteht, geleitet, in der eine weitere Abtrennung von Benzin- oder Lösemitteldämpfen aus der Abluft erfolgt. Die so gereinigte Abluft wird, gegebenenfalls nach einer weiteren Behandlung (Feinreinigung) durch eine zweite Membranstufe, eine katalytische Oxidation oder Adsorption, durch die der Gehalt an Benzin- oder Lösemitteldämpfen in der Abluft erforderlichenfalls weiter gesenkt werden kann, als Reingas in die Atmosphäre abgegeben.

Aus DE 43 03 670 A1 ist ein Verfahren zur Abscheidung von dampfförmigen Inhaltsstoffen aus Luft und technischen Gasen be kannt, das die Rückgewinnung von Benzin aus Verdrängungsluft von Tankanlagen ermöglichen soll. Wie aus dieser Vorveröffentli chung, Anspruch 1 in Verbindung mit der Beschreibung und Fig. 1 hervorgeht, wird mit Inhaltsstoffen, z. B. Benzin, beladene Ab luft in einem Verdichter komprimiert, danach in einem Direktküh ler vorgekühlt und in einer Kaltwäsche durch einen vorgekühlten, flüssig umlaufenden Teil der Inhaltsstoffe im Gegenstrom zur Gasphase so weit unter 0°C gekühlt, daß sich der größte Teil der dampfförmigen Inhaltsstoffe, z. B. des Benzins, durch Direktkon densation und Absorption in flüssiger Form abscheidet. Die stark abgekühlte verbleibende Gasphase mit sehr geringer Beladung an dampfförmigen Inhaltsstoffen wird am Kopf der Kaltwäsche abge nommen und in einer Entspannungsmaschine entspannt. Dies führt zu einer weiteren Abkühlung und dadurch zur Abscheidung weiterer kondensierbarer Inhaltsstoffe, z. B. Benzin, die im Kaltabschei der ausfallen, während die praktisch von kondensierbaren In haltsstoffen freie Gasphase am Kaltabscheider oben als Reingas die Anlage verläßt. Hingegen wird die im Sumpf der Kaltwäsche unter Druck abgeschiedene Menge an Inhaltsstoffen (Benzin) le diglich vom flüssigen Waschmedium aufgenommen und in einer Trennstufe mechanisch oder thermisch vom Waschmedium abgetrennt, ohne daß hier eine Entspannungsstufe vorgesehen ist.

Bei allen Abluftreinigungsverfahren, bei denen die Druckkondensation und/oder Druckabsorption eine wesentliche Verfahrensstufe bei der Rückgewinnung von Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen darstellen, wie beispielsweise bei den oben beschriebenen Membrananlagen, fallen die aus der Abluft unter Druck zurückgewonnenen Benzin- und/oder Lösemittelmengen in flüssiger Form in einem geeigneten Waschmedium gelöst an. Das Waschmedium mit dem darin aufgenommenen Benzin und/oder Lösemittel wird unter Aufrechterhaltung des Druckes in ein geeignetes Tanklager geleitet, wo der Druck abgebaut wird, beispiels weise bis auf Atmosphärendruck. Bei der Druckkondensation oder Druckwäsche wird eine erhebliche Luftmenge in dem verflüssigten Benzin oder Lösemittel bzw. in dem verwendeten Waschmedium gelöst. Durch die Druckentspannung wird diese Luftmenge, die im Gleichge wicht mit Benzin oder Lösemittel beladen ist, freigesetzt und aus dem Tankentlüftungsstutzen emittiert. Dadurch wird eine zusätzliche Emis sion erzeugt, d. h. die Emission wird von der VRU zum Tanklager verlagert. Bei einer Verdichtung während der Druckkondensation oder Druckwäsche auf 4 bar lösen sich z. B. in 1 t Waschbenzin ca. 1,8 bis 2 kg Luft. Steigert man den Druck auf 8 bar, so lösen sich ca. 4 kg Luft in 1 t Waschbenzin. Bei der Entspannung im Tanklager tritt die freigesetzte Luft benzingesättigt aus dem Tank. Aus 10 t Waschbenzin bei 4 bar werden während des Druckabbaus ca. 18 kg Luft freigesetzt, die eine Emission von ca. 68 kg Benzindämpfe verursachen. Nach einer Verdichtung auf 8 bar erhöht sich bei gleichbleibender Menge Waschbenzin die während der Entspannung freigesetzte Luftmenge auf 40 kg/10 t Waschbenzin, das entspricht bei Benzinsättigung der Luft einer Emission von ca. 160 kg Benzindämpfe oder ca. 16 kg Benzindämpfe/t Waschbenzin im Umlauf. Diese zusätz lich erzeugte schadstoffhaltige Abluft muß über ein aufwendiges Gas pendelsystem zur Reinigungsanlage (VRU) zurückgeführt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die durch das Auftreten zusätzlicher Emissionen im Tanklager verbundenen Nachteile der bekannten Verfahren ganz oder zumindest weitgehend vermieden werden können, so daß das aufwendige Gaserfassungs- und Gasrückführungssystem vom Tanklager zur Benzindampfrückgewinnungsanlage entfallen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur verbesser ten Rückgewinnung von Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen in mit Druckkondensation und/oder Druckabsorption arbeitenden Anlagen zur Abluftreinigung, das im Oberbegriff des Hauptpatentanspruchs näher bezeichnet ist, mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptpatent anspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen charak terisiert.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Zwischenschaltung einer Druck entspannung und einer Trennung der durch die Druckentspannung freigesetzten, mit Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen bis zur Sätti gung beladenen Luft von dem Waschmedium nach Verlassen der Konden sations- oder Absorptionsanlage und vor dem Eintreten des das zurückgewonnene Benzin und/oder Lösemittel enthaltenden Waschmediums in das Tanklager wird bewirkt, daß das Tanklager nicht mehr wie bei den bekannten Verfahren mit der unter Druck in dem Waschmedium gelösten Luft belastet wird, die im Tanklager bei der Druckentspan nung freigesetzt und als benzin- bzw. lösemittelgesättigte Luft für eine beträchtliche zusätzliche Emission im Tanklager verantwortlich ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht man vielmehr, daß dem Tanklager im wesentlichen nur noch das druckentspannte und daher kaum noch gelöste Luft enthaltende Waschmedium mit darin gelöstem, zurückgewonnenem Benzin und/oder Lösemittel zugeleitet wird, wodurch zusätzliche Emissionen durch mit Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen beladene Luft vermieden werden. Dies ist ein wesent licher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere auch deshalb, weil dadurch auch auf das aufwendige Gaspendelsystem verzichtet werden kann. Das bei dem Druckabbau freigesetzte Ben zin/Luft- und/oder Lösemittel/Luft-Gemisch wird aufgrund des erfin dungsgemäßen Verfahrens in einem zwischengeschalteten Gas-Separator von dem Benzin und/oder Lösemittel enthaltendem Waschmedium abge trennt und auf möglichst kurzem Weg in die Benzindampfrückgewin nungsanlage zurückgeführt. Damit wird vermieden, daß beträchtliche Mengen an Benzin bzw. Lösemittel mit der freigesetzten Luft in die Atmosphäre abgehen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich daher sowohl durch material- und kostensparende Vorteile als auch durch umweltschonende Maßnahmen aus.

Die Erfindung wird anhand von zwei Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen, bevorzugten Aus führungsform des erfindungsgemäßen Verfahren.

Die mit Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen beladene Abluft wird, wie aus Fig. 1 ersichtlich, von einem Gasspeicher über eine Rohgas leitung 1 einem Verdichter 2 zugeführt. Die beladene Abluft wird hier komprimiert, beispielsweise auf 4 oder 8 bar. Die komprimierte belade ne Abluft wird anschließend über die Leitung 3 in die Kondensations- oder Absorptionsanlage 4 eingeleitet, in der die beladene Abluft einer Direktkondensation oder Absorption unter Aufrechterhaltung des vorgegebenen Druckes unterworfen wird. Das Waschmedium, das vorteil haft aus dem Tanklager entnommen wird, wird über den Stutzen 5 am Kolonnenkopf in die Anlage 4 eingegeben. Hierbei wird ein Teil der in der Abluft vorhandenen Benzin- und/oder Lösemitteldämpfe mit Hilfe des Waschmediums aus der Abluft ausgewaschen bzw. auskonden siert und in flüssiger Form vom Waschmedium aufgenommen. Das mit dem ausgewaschenen bzw. auskondensierten Benzin und/oder Lösemittel beladene und luftgesättigte Waschmedium sammelt sich im Sumpf am Boden der Kondensations- oder Absorptionsanlage 4 und tritt durch den Stutzen 6 aus der Anlage 4 aus, während die so behandelte Abluft mit einem Restgehalt an Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen unter Druck in eine geeignete weitere Reinigungsstufe geführt wird, beispielsweise in eine in Fig. 1 schematisch dargestellte Membranstu fe aus ein oder mehreren Gastrennmodulen als Teil der VRU, die oben bereits beschrieben wurde. Hier findet eine weitere Abtrennung von Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen aus der Abluft statt, die dann, gegebenenfalls nach einer weiteren Feinreinigungsbehandlung, als Re tentat oder Reingas in die Atmosphäre abgegeben wird.

Die in der Membranstufe zurückgewonnenen Benzin- und/oder Lösemittel dämpfe werden, wie aus Fig. 1 ersichtlich, als Permeat, d. h. eine mit Kohlenwasserstoffdämpfen angereicherte Phase, über Leitung 14, Vakuumpumpe 15 und Leitung 17 entweder in den Gasspeicher oder in die Rohgasleitung 1 zurückgeführt.

Erfindungsgemäß wird das aus der Kondensations- oder Absorptions anlage 4 über einen Stutzen 6 abgezogene, unter Druck stehende, mit den auskondensierten bzw. ausgewaschenen Benzin- und/oder Lösemittel dämpfen beladene und luftgesättigte Waschmedium über Leitung 7 in eine Entspannungsvorrichtung 8 geführt, in der der Druck entspannt wird, beispielsweise bis auf Atmosphärendruck. Die Entspannungsvor richtung 8 kann z. B. eine Regelarmatur oder eine Blende sein. Das aus der Entspannungsvorrichtung 8 austretende Gemisch aus freigesetz ter Luft und flüssigem Waschmedium mit darin gelöstem Benzin und/oder Lösemittel wird in einen Gas-Separator 9 geführt, in dem die freigesetzte, mit Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen beladene Luft von dem Benzin und/oder Lösemittel enthaltenden Waschmedium abgetrennt wird. Das entspannte Waschmedium mit dem darin gelösten Benzin und/oder Lösemittel wird über Leitung 10 zum Tank gefördert und dort gesammelt. Die freigesetzte, mit Benzin- und/oder Lösemittel dämpfen beladene Luft verläßt den Gas-Separator 9 über einen Stutzen 11 und wird über die Leitung 12 in die Rohgasleitung 1 oder einen Gasspeicher vor dem Verdichter 2 zurückgeführt. In geeigneten Fällen wird das Verfahren im Gas-Separator vorteilhaft mit Unterdruck durchgeführt.

Wie ebenfalls in Fig. 1 schematisch angezeigt, wird die Druckentspan nung in der Vorrichtung 8 über eine Druckkontrolle PC gesteuert. Ebenso wird der Abfluß des entspannten Waschmediums aus dem Gas-Separator 9 über die Leitung 10 in den Tank über einen Niveaustandsschalter LIS gesteuert.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die aus dem Gas-Separator 9 über den Stutzen 11 austretende, mit Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen beladene Luft über die Leitun gen 12 und 13 in die Permeatsaugleitung 14 vor der Vakuumpumpe 15 eingeleitet und über Leitung 17 in die Rohgasleitung 1 oder einen Gasspeicher vor dem Verdichter 2 zurückgeführt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die aus dem Gas-Separator 9 über den Stutzen 11 austretende, mit Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen beladene Luft über die Leitungen 12 und 16 in die Permeatdruckleitung 17 hinter der Vakuumpumpe 15 eingeleitet und in die Rohgasleitung 1 oder einen Gasspeicher vor dem Verdichter 2 zurückgeführt.

Diese vorteilhaften Ausführungsformen, bei denen die mit Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen beladene Luft in verschiedener Weise zur Rohgasleitung 1 zurückgeführt wird, sind in Fig. 1 durch die gestrichelt gezeichneten Leitungen 13 und 16 dargestellt.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt, bei der die Vorgänge der Kondensa tion oder Absorption unter Druck in der Anlage 4 und die Vorgänge der Druckentspannung in der Vorrichtung 8 sowie die Vorgänge der Gas/Flüssigkeitstrennung in dem Gas-Separator 9 in einer integrierten Anlageneinheit durchgeführt werden.

Vorzugsweise besteht das Waschmedium wenigstens zum Teil aus dem in der Kondensations- oder Absorptionsanlage 4 zurückgewonnenen Benzin und/oder Lösemittel.

Claims

1. Verfahren zur verbesserten Rückgewinnung von Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen in mit Druckkondensation und/oder Druckab sorption arbeitenden Anlagen zur Abluftreinigung, bestehend aus einer Kompression der mit Benzin- und/oder Lösemittel dämpfen beladenen Abluft, einer daran anschließenden Konden sation oder Absorption mittels eines geeigneten Waschmediums unter Aufrechterhaltung der Druckverhältnisse, wobei ein Teil der in der Abluft vorhandenen Benzin- und/oder Lösemittel dämpfe in flüssiger Form aus der Abluft zurückgewonnen wird, sowie weiterleiten der so behandelten Abluft mit einem Rest gehalt an Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen unter Druck in eine geeignete weitere Reinigungsstufe, in der eine weitere Abtrennung von Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen aus der Ab luft erfolgt, die, gegebenenfalls nach einer weiteren Fein reinigungsbehandlung, als Reingas in die Atmosphäre abgegeben wird, während die zurückgewonnenen Benzin- und/oder Lösemit telmengen in ein Tanklager zurückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) das aus der Kondensations- oder Absorptionsanlage (4) über einen Stutzen (6) abgezogene, unter Druck stehende, mit den auskondensierten bzw. ausgewaschenen Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen beladene und luftgesättigte Waschmedium über Leitung (7) in eine Entspannungsvorrichtung (8) führt, in der man den Druck entspannt,
b) das aus der Entspannungsvorrichtung (8) austretende Ge misch aus freigesetzter Luft und flüssigem Waschmedium mit darin gelöstem Benzin und/oder Lösemittel in einen Gas- Separator (9) führt, in dem man die freigesetzte, mit Ben zin- und/oder Lösemitteldämpfen beladene Luft von dem Ben zin- und/oder Lösemittel enthaltenden Waschmedium trennt, und
c) die mit Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen beladene Luft über einen Stutzen (11) aus dem Gas-Separator (9) entfernt und über die Leitung (12) in die Rohgasleitung (1) oder einen Gasspeicher vor dem Verdichter (2) zurückführt, wäh rend man das zurückgewonnene flüssige Benzin und/oder Lö semittel zusammen mit dem Waschmedium über Leitung (10) in das Tanklager leitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus dem Gas-Separator (9) über den Stutzen (11) austre tende, mit Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen beladene Luft über die Leitungen (12) und (13) in die Permeatsaugleitung (14) vor der Vakuumpumpe (15) einleitet und über Leitung (17) in die Rohgasleitung (1) oder einen Gasspeicher vor dem Ver dichter (2) zurückführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus dem Gas-Separator (9) über den Stutzen (11) austre tende, mit Benzin- und/oder Lösemitteldämpfen beladene Luft über die Leitungen (12) und (16) in die Permeatdruckleitung (17) hinter der Vakuumpumpe (15) einleitet und in die Rohgas leitung (1) oder einen Gasspeicher vor dem Verdichter (2) zu rückführt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß man im Gas-Separator (9) während der Luftab trennung einen Unterdruck aufrechterhält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Vorgänge der Kondensation oder Absorp tion in der Anlage (4) und die der Druckentspannung in der Vorrichtung (8) und der Gas/Flüssigkeitstrennung in dem Gas- Separator (9) in einer integrierten Anlageneinheit durch führt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Waschmedium wenigstens zum Teil aus dem in der Kondensations- oder Absorptionsanlage (4) zurückgewonne nen Benzin und/oder Lösemittel besteht.