DE9403167U1 - Device for adsorbing organic solvents from air - Google Patents

Device for adsorbing organic solvents from air

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Description

Michael Schulte, Gebrauchsmusiere%a[4m| vom lCT.(9ft94·· Seite 001Michael Schulte, Gebrauchsmusiere%a[4m| from lCT.(9ft94·· Page 001

BeschreibungDescription

Luftfilter zur Adsorption und Desorption von organischen Stoffen { z.B. Lösemitteln ) mit veränderlicher Luftgeschwindigkeit und spezielle Anordnung der Beheizung um auf zusätzliche Wärmeträger wie z.B. Luft oder Dampf überwiegend verzichten zu können.Air filters for adsorption and desorption of organic substances { e.g. solvents ) with variable air speed and special heating arrangement in order to largely dispense with additional heat carriers such as air or steam.

Im Verwendungsprozeß organischer Lösemittel ebenso wie bei Sanierungsmaßnahmen werden zur Emissionsminderung Filteranlagen eingesetzt, in denen Adsorptionsmedien (Aktivkohle, Moiekularsiebe oder andere Stoffe ) die Luftinhaltsstoffe anlagern.In the use process of organic solvents as well as in remediation measures, filter systems are used to reduce emissions in which adsorption media (activated carbon, molecular sieves or other substances) collect the air constituents.

Gesetzliche Vorgaben oder Bestimmungen regeln die zugelassenen, erlaubten Restkonzentrationen der zu emitierenden Stoffe.Legal requirements or regulations regulate the permitted residual concentrations of the substances to be emitted.

Um bereits bei der Adsorption eine an die jeweilige Konzentration angepaßte Verweilzeit am Adsorptionsmedium zu erreichen und die Luft nicht durch den Ventilator zu erwärmen, ist ein Ventilator der Anlage nachgeschaltet, der mit unterschiedlichen Luftgeschwindigkeiten arbeitet.In order to achieve a residence time on the adsorption medium that is adapted to the respective concentration during adsorption and to avoid heating the air by the fan, a fan is connected downstream of the system that operates at different air speeds.

Da nach abgeschlossener Desorption das Adsorptionsmedium gekühlt und mit Frischluft getrocknet werden muß, führt die hier erfindungsgemäß vorgesehene Luftführung durch nur das desorbierte Kohlebett allein dazu, daß eine höhere Luftgeschwindigkeit erreicht wird und der Trocknungsvorgang schnell abgeschlossen werden kann.Since the adsorption medium must be cooled and dried with fresh air after desorption has been completed, the air flow provided here according to the invention through only the desorbed carbon bed leads to a higher air velocity being achieved and the drying process being able to be completed quickly.

Im Laufe der Adsorption wird eine Anreicherung der zurückgehaltenen Stoffe erreicht; in Abhängigkeit von den zugelassenen Restkonzentrationen der emitierten Stoffe findet dabei eine Sättigung des Adsorptionsmediums statt und eine Desorption oder der Austausch des Adsorptionsmediums wird erforderlich.During the adsorption process, an enrichment of the retained substances is achieved; depending on the permitted residual concentrations of the emitted substances, a saturation of the adsorption medium takes place and a desorption or replacement of the adsorption medium becomes necessary.

Um die adsorbierten organischen Stoffe vom Adsorptionsmedium wieder zu entfernen, wird derzeit die dazu benötigte Energie mittels eines Trägermediums ( Heißluft oder Direktdampf) zugeführt.In order to remove the adsorbed organic substances from the adsorption medium, the energy required for this is currently supplied by means of a carrier medium (hot air or direct steam).

Michael Schulte, Gebrauchsmu^eampek&uig vom 1(T,&euro;2f|.<34·· Seite 002Michael Schulte, Utility Model from 1(T,&euro;2f|.<34·· Page 002

Ziel der Erfindung ist der mögiichsi vollständige Verzicht auf Verwendung eines zur Desorption bisher eingesetzten Trägermediums bei der Wärmeübertragung.The aim of the invention is to completely dispense with the use of a carrier medium previously used for desorption in heat transfer.

Da die adsorbierten Stoffe ( organischen Lösemittel ) bei Temperaturerhöhung in Abhängigkeit vom Dampfdruck selbstätig in den Kondensationsbereich übertreten und der Übertritt in den Kondensationsbereich möglicherweise durch einen erzeugten Unterdruck noch beschleunigt werden kann, können durch die erfindungsgemäße Anlage erhebliche Mengen an Energie eingespart werden.Since the adsorbed substances (organic solvents) automatically pass into the condensation area when the temperature increases depending on the vapor pressure and the transition into the condensation area can possibly be accelerated by a generated negative pressure, considerable amounts of energy can be saved by the system according to the invention.

Die Erfindung besteht aus der Verwendung geeigneter, mit Adsorptionsmedien gefüllten Behälter, die wahlweise mit weiteren Behältern in Reihe geschaltet sind { ansaugen über A weiter über Ventil 3 in den Behälter 1 und über Ventil 5 zum Behälter 2 und von dort über Ventil 8 vom Ventilator nach außen transportiert ) und bei denen zur Temperaturerhöhung und Desorption der zuvor adsorbierten Stoffe eine direkte Wärmeübertragung stattfindet. ( FIG. 2 und FlG. 3 )The invention consists of the use of suitable containers filled with adsorption media, which are optionally connected in series with other containers (suction via A, further via valve 3 into container 1 and via valve 5 to container 2 and from there via valve 8 transported to the outside by the fan) and in which a direct heat transfer takes place to increase the temperature and desorb the previously adsorbed substances. ( FIG. 2 and FIG. 3 )

Je nach Art der anlagenspezifisch adsorbierten Stoffe erfolgt die Wärmeübertragung in konstruktiv individuell festzulegenden Abständen um eine gleichmäßige Erwärmung des als Adsorptionsmedium ausgebildeten Behälterinneren zu erzielen. ( FIG. 2 und FIG. 3 )Depending on the type of substances adsorbed in the specific system, heat transfer takes place at intervals that are individually determined by the design in order to achieve uniform heating of the interior of the container, which is designed as an adsorption medium. ( FIG. 2 and FIG. 3 )

Die Annordnung der zur Wärmeübertragung eingesetzten Beheizung ist abhängig von den zu desorbierenden, zuvor angelagerten Stoffen und Stoffverbindungen.The arrangement of the heating used for heat transfer depends on the previously deposited substances and material compounds to be desorbed.

Da das Adsorptionsmaterial nur eine geringe Wärmeübertragung zulässt, ist der Abstand von einer Wärmeübertragungsquelle zur anderen konstruktiv so zu wählen und festzulegen, daß dabei das zwischen!iegende Adsorptionsmedium auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt werden kann.Since the adsorption material only allows a low level of heat transfer, the distance from one heat transfer source to the other must be selected and determined in such a way that the adsorption medium in between can be heated to the required temperature.

Der mit Adsorptionsmedium gefüllte Behälter kann in Verbindung mit der erfindungsgemäß gewählten Art der Wärmeübertragung rund oder eckig sein und sowohl aus Metall, als auch aus anderen geeigneten Materialien bestehen oder mit speziellen Beschichtungen versehen sein.The container filled with adsorption medium can be round or square in connection with the type of heat transfer selected according to the invention and can consist of metal as well as other suitable materials or be provided with special coatings.

Während der Temperaturerhöhung werden die zuvor adsorbierten Stoffe in Gasform überführt und durch eine mit Ventil 2 oder 7 zu verbindende Rohrleitung zum Kondensator entweichen.During the temperature increase, the previously adsorbed substances are converted into gaseous form and escape to the condenser through a pipe connected to valve 2 or 7.

Michael Schulte, Gebrauchsmu^ei^^ekluuig yb*i|i 10*.&bgr;^.^4·· Seite 003Michael Schulte, Gebrauchsmu^ei^^ekluuig yb*i|i 10*.&bgr;^.^4·· Page 003

Zwecks Verbesserung des Stofftransportes während der Desorption kann zur Unterstützung des Desorptionsvorgangs an der Austrittsöffnung über Ventil 2 und 7 ein Unterdruck erzeugt werden.In order to improve the transport of substances during desorption, a negative pressure can be generated at the outlet opening via valves 2 and 7 to support the desorption process.

Die entweichenden, desorbierten Gase werden in geschlossenen Rohrleitungen zu einem Kondensator geleitet, der die gasförmigen Stoffe kondensieren läßt und so die Voraussetzung schafft, daß verflüssigte Stoffe anschließend in geeigneten Behältern zur Verwendung wieder zur Verfügung stehen.The escaping, desorbed gases are led through closed pipes to a condenser, which condenses the gaseous substances and thus creates the conditions for the liquefied substances to be subsequently available for use again in suitable containers.

Da kein zusätzlicher Wärmeträger eingesetzt werden muß, kann bei der Textilreinigung, Textilausrüstung und Oberflächenbehandlung zum Zecke der Kondensation des desorbierten Lösemittelgases der vorhandene Kondensator der Destilliereinrichtung verwendet werden.Since no additional heat transfer medium has to be used, the existing condenser of the distillation device can be used for the purpose of condensing the desorbed solvent gas during textile cleaning, textile finishing and surface treatment.

Da bei Beginn der Desorption und Beginn der Erwärmung zunächst das im Behälter befindliche Luftvolumen verdrängt werden muß, ist eine temperaturgesteuerte Überwachung ( FIG. 1 Thermostat ) eingerichtet, mit der die entweichende Luft aus dem mit Wärme versorgten Behälter solange in den bereitstehenden zusätzlichen Adsorptionsbehälter entweicht damit dort die vorhandenen Lösemittelanteile adsorbiert werden, bis eine eingestellte Temperatur von beispielsweise 600C überschritten wird. Erst dann öffnet die Desorptionsverbindung ( FIG. 1 Ventil 2 oder 7 ) zum Kondensator.Since the volume of air in the container must first be displaced at the start of desorption and heating, a temperature-controlled monitoring system ( FIG. 1 thermostat ) is set up, with which the escaping air from the container supplied with heat escapes into the additional adsorption container provided so that the solvent components present are adsorbed there until a set temperature of, for example, 60 0 C is exceeded. Only then does the desorption connection ( FIG. 1 valve 2 or 7 ) to the condenser open.

Bei der beabsichtigten Desorption von brennbaren Stoffen kann vor oder mit Beginn der Erwärmung - jedoch vor Erreichen eines durch Temperaturerhöhung verursachten explosiven Gemisches - der Sauerstoffanteil im zu desorbierenden Behälter zunächst z.B. durch Einlaß von Stickstoff über eine anzubringende Zuleitung minimiert werden; alternativ kann ein Vaccuum erzeugt werden.When desorbing combustible substances, the oxygen content in the container to be desorbed can be minimized, e.g. by introducing nitrogen via a supply line, before or at the start of heating - but before an explosive mixture is reached due to an increase in temperature; alternatively, a vacuum can be created.

Claims (12)

Michael Schulte, Gebrauchsmu^eijanqielc&inf yoip iCf.04^4·· Seite 006 Schutzansprüche:Michael Schulte, Gebrauchsmu^eijanqielc&inf yoip iCf.04^4·· Page 006 Protection claims: 1. Vorrichtung zur Adsorption organischer Lösemittel aus Luft dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei oder mehrere hintereinander in Reihe angeordnete Adsorptionsbehälter nacheinander durchströmt werden und zu einem festgelegten - evtl. meßtechnisch { M ) überwachtem Zeitpunkt - einer oder mehrere Adsorptionsbehälter desorbiert werden, wobei der während der Adsorption in Reihe geschaltete letzte Adsorptionsbehälter nicht desorbiert wird.1. Device for adsorbing organic solvents from air, characterized in that at least two or more adsorption containers arranged one behind the other in series are flowed through one after the other and at a fixed point in time - possibly monitored by measurement technology {M) - one or more adsorption containers are desorbed, whereby the last adsorption container connected in series during the adsorption is not desorbed. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Beginn der Desorption das aus den zu desorbierenden Behältern entweichende Luftvolumen in Abhängigkeit von der eingestellten Temperatur dem nicht zu desorbierenden Adsorptionsbehältnis ( FIG. 1 Ventil 3 und 5 ) zugeführt wird.2. Device according to claim 1, characterized in that at the start of the desorption, the volume of air escaping from the containers to be desorbed is fed to the adsorption container not to be desorbed (FIG. 1 valve 3 and 5) depending on the set temperature. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das im zu desorbierenden Behälter vorhandene Luftvolumen durch evakuieren entfernt und über die Verbindungsieitung ( FIG. 1 Ventil 3 und 5 ) zu dem nicht zu desorbierenden Adsorptionsbehältnis geführt wird.3. Device according to claim 1, characterized in that the volume of air present in the container to be desorbed is removed by evacuation and is led via the connecting line (FIG. 1 valve 3 and 5) to the adsorption container not to be desorbed. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das im zu desorbierenden Behälter vorhandene Luftvolumen mittels Inertgas verdrängt und über die Verbindungsleitung ( FIG. 1 Ventil 3 und 5 ) zu dem nicht zu desorbierenden Adsorptionsbehältnis geführt wird.4. Device according to claim 1, characterized in that the air volume present in the container to be desorbed is displaced by means of inert gas and is led via the connecting line (FIG. 1 valve 3 and 5) to the adsorption container not to be desorbed. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Adsorptionsmaterials durch in das Adsorptionsmedium eingebettete Beheizung erfolgt.( FIG. 2 und FIG.3 )5. Device according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the heating of the adsorption material takes place by heating embedded in the adsorption medium. (FIG. 2 and FIG.3) 6. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine indirekte Beheizung mittels einer Rohranordnung handelt, in der Dampf, Heißwasser, Thermalöl oder ein anderes Medium eingesetzt wird.6. Device according to claim 5, characterized in that it is an indirect heating by means of a pipe arrangement in which steam, hot water, thermal oil or another medium is used. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer Rohranordnung die Wärme mittels dem Anlagenbau angeglichener Heizstäbe direkt zugeführt wird. { FIG. 2 und FIG. 3 )7. Device according to claim 5, characterized in that instead of a pipe arrangement, the heat is supplied directly by means of heating rods adapted to the plant construction. { FIG. 2 and FIG. 3 ) Michael Schulte, Gebrauchsmu^eBanmekfung &ggr;&ogr;&psgr; 40.·0&iacgr;|.#4·- Seite 007Michael Schulte, Gebrauchsmu^eBanmekfung &ggr;&ogr;&psgr; 40.·0&iacgr;|.#4·- Page 007 8, Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung entsprechend der möglichen Wärmeübertragung des Adsoprtionsmediums angeordnet ist und eine gleichmäßige Erwärmung auch ohne Verwendung zusätzlicher Wärmeträger im Adsorptionsmedium stattfindet.8, Device according to claim 6 or 7, characterized in that the heating is arranged according to the possible heat transfer of the adsorption medium and a uniform heating takes place even without the use of additional heat carriers in the adsorption medium. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die desorbierten Gase über ( FIG.1 Ventil 2 oder 7 ) einer nachgeschaiteten Einrichtung zugeführt werden, in denen die Gase kondensieren und die entsprechend den Vorschriften insbesondere Wasserhaushaltsgesetz über geeignete Schutzeinrichtungen ( Auffangwannen ) verfügt, ohne das die Adsorptionseinheit selbst einer entsprechenden Schutzeinrichtung bedarf.9. Device according to claim 8, characterized in that the desorbed gases are fed via (FIG.1 valve 2 or 7) to a downstream device in which the gases condense and which has suitable protective devices (collecting trays) in accordance with the regulations, in particular the Water Resources Act, without the adsorption unit itself requiring a corresponding protective device. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß nach annähernd abgeschlossener Desorption - dann, wenn keine Flüssigkeit mehr kondensiert - eine begrenzte Menge an Frischdampf eingeleitet wird ( FIG. 1 über Ventil 10 oder 11 ) und die im desorbierten Behältnis vorhandenen Gase in den Kondensationsbereich transportiert um so nur eine begrenzte, geringe Menge an Kontaktwasser anfallen zu lassen.10. Device according to claim 9, characterized in that after almost completed desorption - when no more liquid is condensing - a limited amount of fresh steam is introduced (FIG. 1 via valve 10 or 11) and the gases present in the desorbed container are transported into the condensation area in order to allow only a limited, small amount of contact water to accumulate. 11, Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Frischdampf innerhalb des Behälters durch Erwärmung einer im unteren Teil des Behälters befindlichen Wasservorlage direkt erzeugt werden kann. ( FIG. 1 Vorlagebehälter mit Heizvorrichtung 10 oder 11 )11, Device according to claim 8, characterized in that the fresh steam can be generated directly within the container by heating a water reservoir located in the lower part of the container. (FIG. 1 reservoir with heating device 10 or 11) 12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bei der die angesaugte Luft in Abhängigkeit von der zu erwartenden oder gemessenen Konzentration an Stoffen mit unterschiedlichen Luftgeschwindigkeiten durch die in Reihe geschalteten Behälter gesaugt wird um eine angepasste Verweilzeit der Luft an dem Adsorptionsmedium zu erzielen.12. Device according to claim 1, in which the sucked-in air is sucked through the containers connected in series at different air speeds depending on the expected or measured concentration of substances in order to achieve an adapted residence time of the air on the adsorption medium.
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