DE542991C - Verfahren zur Wiedergewinnung wertvoller Stoffe, die schwer kondensierbaren Gasen beigemischt sind - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Wiedergewinnung von wertvollen Substanzen aus Mischungen, welche Luft oder andere Gase enthalten, die viel weniger leicht kondensierbar sind als jene Substanzen. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist insbesondere auf die Behandlung von verdünnten Gasmischungen anwendbar, welche durch Verdampfung von Lösungsmitteln in gewissen Industrien, wie z. B. bei der Herstellung von Kunstseide oder Kunstleder, gebildet werden. Man läßt das wertvolle Material von einem aktiven Adsorbens adsorbieren, wie z. B. aktiver Kohle, worauf das adsorbierte Material durch Erhitzen ausgetrieben wird. Wenn das Adsorbens durch direkten Dampf erhitzt wird, bildet sich eine Mischung, welche Wasser und die wiederzugewinnende Substanz enthält. Eine solche Mischung ist wenigstens zu Beginn teilweise dampfförmig und kann natürlich durch Kühlung kondensiert werden, und falls die wertvolle Substanz mit Wasser mischbar ist, sind gewöhnlich weitere Schritte notwendig, um dieselbe vom Wasser zu trennen. In manchen Fällen kann eine Rektifikation mit Vorteil zu diesem Zwecke angewendet werden. Dies gilt besonders dann, wenn direkter Dampf zum Austreiben des bereits von den schwer kondensierbaren Dämpfen befreiten Adsorbates aus dem Adsorbens benutzt wird. In diesem Falle wird der Wasserdampf zugleich mit dem im Wasser löslichen Adsorbat in die als Kolonne ausgebildete Kondensationsapparatur eingeführt und in dieser in bekannter Weise fraktioniert. Hierbei dient lediglich die Wärme des die Adsorber verlassenden Dampfes zur Heizung.

Die beiliegende Zeichnung zeigt schematisch eine Apparatur, welche zur Wiedergewinnung von Äther, Alkohol oder beiden aus einem Luftstrom geeignet ist, welcher durch die Spinnmaschinen bei der Herstellung \^on Kunstseide nach einem gegenwärtig in ausgedehnter Verwendung stehenden Verfahren zirkuliert. Dieser Luftstrom enthält sowohl Alkohol als auch Äther, wobei die Konzentration des letzteren höher ist.

Die Hauptbestandteile der Apparatur, abgesehen von Rohrleitung und Ventilen, 'sind die Adsorber^ und A', die Rektifikationskolonne R und der Kondensator C für den Äther. Die aus den Spinnmaschinen kommende Luft wird mit Hilfe eines Gebläses durch die Wiedergewinnungsanlage hindurchgedrückt.

Die Adsorber können waagerecht liegende Zylinder aus Kesselblech sein, in welchen die Kohle oder ein anderes festes Adsorbens in einer waagerechten Schicht untergebracht ist, und zwar auf einer perforierten Unterlage. Die Schicht des Adsorbens ist auch mit einer perforierten Platte abgedeckt, so daß es durch den raschen Luftstrom, welcher im Verlauf des Verfahrens durch den Adsorber hindurch-

streicht, nicht weggeblasen werden kann, damit sich nicht dünne Schichten oder Kanäle im Adsorbens ausbilden und so die Wirksamkeit der Anlage verringern können. Die Dicke der Schicht des Adsorbens ist vorzugsweise nur ein kleiner Bruchteil des Zylinderdurchmessers, so daß große Gasräume ober- und unterhalb der Adsorbensschicht vorhanden sind. Dies sichert eine gleichmäßige Verteilung des Gasstromes durch das Adsorbens und vermeidet die Notwendigkeit von besonderen Verteilern für das Gas. Eine Kohleschicht von 6o cm (2 Fuß) Dicke, welche in der Mitte eines Zylinders von 3 m (10 Fuß) Durchmesser und 10¹J₂. ta (35 Fuß) Länge untergebracht ist, hat ausgezeichnete Resultate ergeben.

Vorzugsweise werden wenigstens zwei Adsorber benutzt, so daß der eine zur Adsorption dient, während der andere vom adsorbierten Stoff befreit, gekühlt und zur Wiederverwendung hergerichtet wird. Der Gasstrom wird dann von dem beladenen Adsorber auf den frischen umgestellt und ersterer entladen, so daß eine kontinuierliche Behandlung des Gasstromes mit den beiden abwechselnd wirkenden Adsorbern stattfindet.

Angenommen, der Adsorber^' habe die praktische Grenze seiner Aufnahmefähigkeit erreicht und der Adsorber A sei in Benutzung. Die Ventile 1 und 3 sind geöffnet, während alle anderen Ventile geschlossen sind. Die Mischung aus Luft, Alkohol und Äther strömt von oben nach unten durch die Adsorptionsschicht in A, und die von Alkohol und Äther befreite Luft entströmt hinter dem Ventil 3 an der in der Abbildung angedeuteten Stelle. Die Ventile 8, 10, 12 und 13 werden dann geöffnet, so daß, wie aus der Zeichnung ersichtlich, durch das Ventil 8 Dampf in das System eintritt und dem Adsorber A' zugeleitet wird. In diesem Zeitpunkte ist der obere Gasraum des Adsorbers Ä mit Luft erfüllt, welche Lösungsmitteldämpfe enthält, während der untere Gasraum mit Luft, frei von jenen Dämpfen, erfüllt ist. Wie bereits erwähnt, weisen diese Luftströme ein großes Volumen auf, und wenn die große Luftmenge aus denselben nach der Rektifizierkolonne geleitet würde, entständen bei letzterer große Störungen. Demgemäß sind Hilfsmittel vorgesehen, durch welche ein großer Teil dieser Luft von der Rektifizierkolonne ferngehalten wird, wobei jedoch trotzdem ihr Gehalt an wertvollen Dämpfen wiedergewonnen wird. Ferner wird die Entfernung der Luft aus den Gasräumen ohne wesentlichen Gehalt an wertvollen Dämpfen bewirkt, wie es sonst der Fall wäre, wenn die Luft lediglich mittels eines durch die Adsorptionsschicht strömenden Dampfes fortgeblasen würde.

Zu diesem Zwecke wird der Dampf durch die Gasräume des beladenen Adsorbers hindurchgeschickt, jedoch derart, daß er nicht aus dem oberen in den unteren Raum durch das Adsorptionsmittel hindurchströmt. Die Strömung wird durch das Ventil 10 überwacht. Ist dieses geöffnet, dann strömt die unterhalb des Adsorptionsmittels befindliche Mischung von Dampf, Luft und Lösungsmitteldämpfen durch diesen Nebenschluß und nicht durch die Adsorptionsschicht, weil letztere einen größeren Widerstand darbietet. Es wurde gefunden, daß auf diese Weise eine größere Luftmenge entfernt werden kann, ohne daß das Adsorptionsmittel so weit erhitzt wird, daß es beträchtliche Mengen des adsorbierenden Stoffes abgibt.

Die im oberen Gasraum des Adsorbers befindliche Mischung verläßt durch das Ventil 12 den Zylinder und tritt in die Rohrleitung, welche zur Rektifizierkolonne führt. Diese Rohrleitung ist zunächst durch Ventil 14 abgeschlossen, so daß die Gasmischung durch Ventil 13 in jene Rohrleitung strömt, welche mit Lösungsmitteldämpfen beladene Luft zu dem Adsorber A führt. Hierdurch wird die Wiedergewinnung der adsorbierbaren Anteile jener Mischung gewährleistet. Unter gewissen Bedingungen ist es nicht erwünscht, die den Adsorber verlassende Mischung während der Reinigungsoperation direkt der Rohrleitung zuzuführen, welche die mit Lösungsmitteldämpfen beladene Luft zu den Adsorbern leitet. In diesem Falle wird vorzugsweise ein Kühler eingeschaltet, um einen Teil des enthaltenen Wasserdampfes zu kondensieren. Es ist klar, daß die Entfernung der Gasmischung bzw. Luft aus den Gasräumen oberhalb und unterhalb der Adsorptionsschicht auch dadurch erzielt werden könnte, daß man sowohl im oberen als auch im unteren Gasraum Dampfein- und -auslasse vorsieht, so daß die Gasräume ausgeblasen werden, ohne daß Dampf durch die Adsorptionsschicht hin- X05 durchtritt. Das oben beschriebene Verfahren "ist jedoch einfach und wirksam. Die Gasräume können auch dadurch von Luft befreit werden, daß man den Adsorber evakuiert. Saugt man die Luft aus dem Gasraum unterhalb der Adsorptionsschicht heraus, so würde keine Luft entfernt, welche nicht durch die Adsorptionsschicht hindurchgetreten wäre und ihren Gehalt an wertvollen Dämpfen in der Hauptsache dort abgegeben hätte. Die n₅ durch Evakuierung abgezogenen Gase können dem Adsorber wieder zugeleitet werden oder auch in das Freie strömen, falls sie hinreichend frei von wertvollen Stoffen sind.

Wenn das Luftkissen im unteren Raum durch Verdrängung mittels Wasserdampfes entfernt worden ist und die Ätherdämpfe aus

dem Adsorbens herauszutreten beginnen, werden die Ventile io und 13 geschlossen und 14 geöffnet, und die Mischung aus Dampf und Lösungsmitteldämpfen, welche nur noch eine geringe Menge Luft enthält, wird durch Kondensatoren, Rektifikatoren und evtl. andere Trennungsapparate geführt. Die Bauart dieser Apparate hängt in weiten Grenzen von der Art der wiederzugewinnenden Dämpfe ab. In der Zeichnung ist eine Apparatur dargestellt, welche zur Wiedergewinnung von Alkohol und Äther geeignet ist. Diese Apparatur zeigt als neues Merkmal Anordnungen, durch welche die Mischung unter hinreichend vollständiger Abtrennung von Wasser, Alkohol und Äther rektifiziert werden kann, wobei lediglich die Wärme des die Adsorber verlassenden Dampfes benutzt wird.

Zu diesem Zwecke wird die heiße Mischung durch eine Rohrschlange geleitet, welche in dem Kessel einer wirksamen Rektifizierkolonne eingebaut ist. Ein Teil der Mischung wird in der Schlange verflüssigt, und sowohl Flüssigkeit als auch Dampf werden durch das Ventil 17 in die Kolonne an einer geeigneten Stelle eingeführt, welche vorzugsweise etwas oberhalb ihres Bodens liegt. Ein an der Spitze der Kolonne befindlicher Kondensator liefert den nötigen Rückfluß für die Rektifikation und läßt nur Äther und die geringe Luftmenge aus der Kolonne austreten. Aus dem Kessel der Kolonne wird heißes Wasser abgezogen und den Dampfkesseln wieder zugeführt. Der Alkohol kann von einer Stelle der Kolonne abgezogen werden, welche in mittlerer Höhe liegt. Die Mischung von Äther und Luft, welche durch den Rückflußkondensator strömt und die Kolonne durch Rohrleitung X verläßt, wird in den Kondensator C geleitet, der auf niedrige Temperatur gekühlt ist, um den größten Teil des Äthers zu kondensieren, so daß dieser abgezogen werden kann. Die mit etwas Ätherdampf beladene Luft wird den Speiseleitungen der Adsorber

45" durch die Rohrleitung Z wieder zugeführt. Es sind zahlreiche Abänderungen möglich und auch notwendig, je nach den Anforderungen der besonderen Installationen. So kann z. B. das aus dem Adsorptionsmittel mit Dampf abgetriebene Gas erst durch einen Kondensator geleitet, in dem sich mehr oder weniger Wasserdampf verflüssigt, und erst die Restdämpfe aus diesem Kondensator einer Rektifiziereinrichtung zugeführt werden. Die aus den Adsorbern strömende Mischung kann größere oder geringere Beträge an Dampf aufweisen, als für die Heizung der Rektifikationskolonne notwendig sind. In diesen Fällen kann die überschüssige Wärme vernichtet bzw. zusätzliche Heizung aus Hilfsheizquellen in bekannter Weise vorgesehen werden. An Stelle einer einzigen Rektifizierkolonne können natürlich auch zwei oder mehrere Anwendung finden.

Nachdem der Adsorber A' hinreichend von Dampf durchströmt ist, wird er gekühlt, so daß er für eine neue Adsorption bereit ist. Bei gewissen aktiven Kohlen ist eine Trocknung nicht notwendig, da sie auch in wassergesättigtem Zustande wirksam sind; aber nachstehend beschriebenes Verfahren ist wünschenswert, bei dem die Kohle bis zu einem gewissen Grade getrocknet wird. Es besteht darin, daß die befreite Luft, welche aus dem Adsorber A strömt, durch die Adsorptionsschicht in Ä geführt wird. Wenn nur zwei Adsorber verwendet werden, ist es notwendig, daß die Dämpfung nur von solcher Dauer ist, daß das Adsorbens hernach gekühlt werden kann, bevor der zweite Adsorber gesättigt ist. Dies ist leicht zu bewerkstelligen, da ein frischer Adsorber über eine längere Zeitperiode verwendet werden kann, z. B. während zweier Stunden, bevor irgendwelche Dämpfe nicht mehr zurückgehalten werden. Wenn das Dämpfen beendet ist, werden die Ventile 3, 8 und 12 geschlossen und die Ventile 4, 5 und 16 geöffnet. Die Luft strömt dann durch die beiden Adsorber hintereinander, bevor sie in das Freie gelangt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Adsorber stärker mit wertvollen Dämpfen beladen werden können, ohne daß ein nennenswerter Verlust an diesen eintritt. Das Bestreben der Lösungsmitteldämpfe, die Adsorptionsschicht zu durchströmen und zu verlassen, ist natürlich am größten gegen Ende der Adsorptionsperiode. Während dieser Zeit werden die ausströmenden Dämpfe durch einen anderen Adsorber, welcher von Lösungsmitteldämpfen befreit worden war, hindurchgeschickt. Wenn der erste der beiden Adsorber nahe seinem Sättigungspunkt ist, erreicht der zweite das Maximum seiner Aktivität, da er während dieser Zeit vollständig durch den Luftstrom gekühlt wurde. Infolgedessen werden irgendwelche Lösungsmitteldämpfe, die den ersten Adsorber verlassen, in dem zweiten zurückgehalten, so daß kein Verlust eintritt. Am Ende des Kreislaufes werden die Ventile so no gestellt, daß die mit Lösungsmitteldämpfen beladene Luft dem Adsorber A' zugeführt wird, während der Adsorber A gedämpft und das darin adsorbierte Material in der oben beschriebenen Weise wiedergewonnen wird.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Wiedergewinnung wertvoller Stoffe (z.B. Äther), die schwer kondensierbaren Gasen (z. B. Luft) beigemischt sind, durch Adsorption in einem festen Adsorbens, Austreiben der adsor-

   bierten Dämpfe durch Erhitzen und Kondensieren der Dämpfe, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Erhitzung des Adsorbens das System von den schwer kondensierbaren Gasen befreit wird (z. B. durch Evakuieren oder Verdrängen der Gase mittels Dampfes, welcher nicht durch die Adsorptionsschicht hindurchstreicht) und die genannten Gase von der Kondensationsapparatur ferngehalten werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Apparatur entfernten Gase mit einer zweiten Menge Adsorbens behandelt werden, um auch die in diesen Gasen befindlichen Dämpfe wiederzugewinnen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 unter Benutzung von direktem Dampf zum Austreiben des bereits von den schwer kondensierbaren Dämpfen befreiten Adsorbates aus dem Adsorbens, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf zugleich mit dem im Wasser löslichen Adsorbat in die als Kolonne ausgebildete Kondensationsapparatur eingeführt und in dieser in bekannter Weise fraktioniert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen