HU192818B

HU192818B - Method and connection arrangement for recovering solvent vapours

Info

Publication number: HU192818B
Application number: HU832437A
Authority: HU
Inventors: Janos Ambrus; Rezsoe Antos; Janos Fueloep; Zoltan Korenyi; Ivanne Pallai; Tiborne Peter; Robert Toeroes; Dezsoene Vasanits; Tibor Virag
Original assignee: Mta Mueszaki Kemiai Kutato Int
Priority date: 1983-07-07
Filing date: 1983-07-07
Publication date: 1987-07-28
Also published as: HUT35184A

Abstract

The cooled mixture of carrier medium solvent vapour mixture is routed through two heat exchangers of a heat pump. The vapour spaces of these two heat exchangers are connected in series. - The heated carrier medium is recycled to the evaporator, through an air heater if necessary, using a fan. The cooling medium is routed through the liquid side of the same heat exchangers and pumped through a liquid storage tank and an expansion valve in a closed circuit.

Description

A találmány tárgya eljárás oldószergőzök visezanyerésére meleg vivőközeggel (hordozóközeggel) való árintkeztetéssel, hűtéssel és a lecsapódott oldószer elvételével, valamint kapcsolási elrendezés az eljárás foganatosítására, amelynek az oldószergőzt kibocsátó elpárologtatója, hűtője és szükség szerint léghevítője van.The present invention relates to a process for recovering solvent vapors by contacting with a hot carrier medium, cooling and removing the condensed solvent, and a circuit arrangement for carrying out the process comprising a solvent vapor evaporator, a condenser and, if necessary, an air heater.

Számos vegyipari és egyéb folyamatnál szabadulnak fel oldószergőzök; ezek között említhetők a szárítókban, pl. a fluid-, a gejzír-, a lebegtetöezárítőban keletkező oldószergőzök, mint pl. a gyógyszergyárakban keletkező aceton, difiles alkohol, etanol, ganapol, metanol stb. Ezekben a folyamatokban gyakran a robbanásveszély kiküszöbölése ill. egyéb technológiai szempontok miatt alacsony Bzinten kell tartani az oldószergőzök koncentrációját. Ilyen esetben rendkívül költséges az oldószerek visszanyerése, ezért) azokat a legtöbb esetben a környezetszennyezésre való tekintet nélkül a levegőbe fúvatják le.Many chemical and other processes release solvent vapors; these may be mentioned in dryers, e.g. solvent vapors from fluid, geyser, float desiccant, such as acetone, diphilic alcohol, ethanol, ganapol, methanol, etc. from pharmaceutical companies. In these processes, it is often the case that the risk of explosion is eliminated. due to other technological aspects, the concentration of solvent vapors should be kept low. In such cases, it is extremely expensive to recover the solvents, which is why they are blown into the air in most cases without regard to environmental contamination.

Az oldószergőz visszanyerésére számos eljárás ismert (Strecb, R.: Satfernung von Gacen und Dömpfen organischer Lősenmittel aus dér Luft; Wasser, Luft und Betrich, 22, 1978., p. 591-2./. Az ismert módszerek; kondenzáltatáe hűtőaggregáttal; katalitikus elégetés; termikus elégetés; abszorpció mosófolyadékkal; adszorpció és termikus égetés kombinációja; abszorpció és adszorpció kombinálása; adszorpció aktívszénen.A number of methods for recovering solvent vapor are known (Strecb, R .: Satfernung von Gacen und Dömpfen organizer Lensenmittel aus Dufluf; Wasser, Luft und Betrich, 22, 1978, pp. 591-2.). incineration; thermal incineration; absorption with wash liquor; combination of adsorption and thermal incineration; combination of absorption and adsorption; adsorption on activated carbon.

A kondenzációval való oldószergőz viszszanyerés hátránya, hogy azzal csak a hűtó hőmérséklete által meghatározott telítési értékig lehet a vivőközeg oldószergőz tartalmát csökkenteni, és ez a legtöbb esetben nem elegendő, igy pl. a levegő 30 C° hőmérsékleten 200 g/m¹ perklór-etilént tartalmazhat. A hűtőaggregáttal a levegő hőmérsékletét 40 C’-ra lehűtve, a hűtő hidegoldalán levő hőcserélő jegesedik, ezért két hőcserélő váltakozó üzemeltetése ezükséges, de a levegő telítettsége még ezen a hőmérsékleten is 3 g/m³ oldószergőztartalomnak felel meg, a megengedhető mg/m³ nagyságrendű oldószergóztartalommal szemben (Huber, J.: Lösenmittelrückgewinnung bús Abluft; Technische Umweltsmagazin 2. 1979., p. 36.). Ezért a kondenzációt aktivszénen való adszorpcióval kombinálva alkalmazzák. így működik az oldószerrel dolgozó tisztítógépekhez csatlakoztatható adapter (178042.ljsz. magyar szabadalmi leírás), amely főleg hűtőcsőben végbemenő kondenzáció éa részben adszorpció révén 3,19%-oe perklór-etilén visszanyerésére alkalmas.The disadvantage of solvent vapor recovery with condensation is that it can only reduce the solvent vapor content of the carrier medium to a saturation value defined by the temperature of the cooler, which is in most cases insufficient. the air may contain 200 g / m ^{1 of} perchlorethylene at 30 ° C. The cooler groups air temperature cooled to 40 C 'to, in the refrigerator cold side heat exchanger ice approaching, therefore two exchangers alternating operation ezükséges, but the air saturation even equal to 3 g / m ³ oldószergőztartalomnak even at this temperature, the allowable mg / m ³ (Huber, J.: Lönsmittelrückgewinnung bús Abluft; Technische Umweltsmagazin 2. 1979, p. 36.). Therefore, condensation is used in combination with adsorption on activated carbon. This is how the solvent-coupled adapter (U.S. Patent No. 178042), which is mainly used to recover 3.19% of perchlorethylene by condensation in the refrigerator tube and partly by adsorption, works.

A találmány célja az oldószergőzök energiatakarékos visszanyerésére és a környezetszennyezés elkerülésére alkalmas módszer kidolgozása.It is an object of the present invention to provide a method for recovering solvent vapors in an energy efficient manner and avoiding environmental pollution.

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a száritóközegben visszamaradó oldószergőzök további cseppfolyóeltása során felszabaduló rejtelt hő hőszivattyú segítségével hasznosítható a vivőközeg - levegő vagy inért gáz - felmelegítésére és a zárt körben keringetett vivőközeg mentesíti a környeze5 tét &z oldószergőzök szennyező hatásától.The invention is based on the discovery that a hidden heat pump released during further liquefaction of solvent vapors remaining in the desiccant medium can be utilized to heat the carrier medium, air or inert gas, and to release the solvent vapor in a closed-loop carrier medium.

Λ találmány szerinti eljárás lényege, hogy a lehűtött vivőközegoldószergóz keveréket hőszivattyú két sorbakapcsolt gázlerű hőcserélőjébe, majd innen a felmelegedett vi10 vőközeget ventillátorral - szükség szerint léghevítőn át - az elpárologtatóba visszavezetjük. A hűtőközeget a hőszivattyú két sorbakapcsolt - hideg-, ill. melegoldali - hőcserélőjének folyadékterén, valamint folyadék15 szivattyún, folyadéktartályon és expanziós szelepen át zárt körben keringetjük.The process according to the invention consists in returning the cooled carrier solvent / suction mixture to two heat exchanger-connected gaseous heat exchangers of a heat pump, and from there to the evaporator, if necessary via a fan, to return the heated carrier medium vi10. The refrigerant is connected to the heat pump in two series - cold or cold. is circulated through a closed circuit in the fluid compartment of the heat exchanger, as well as in the liquid 15 pump, fluid reservoir and expansion valve.

A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege, hogy a hűtővel hőszivattyú két hőcserélője van sorbakapcsolva, amelyek ventillátoron - és adott esetben léghevítőn át elpárologtatóhoz vannak csatlakoztatva. A hőszivattyú hőcserélőinek folyadékterei egymással folyadékszivattyún, folyadéktartályon és expanziós szelepen át zárt áramlási körré vannak összekapcsolva.The point of the circuit arrangement according to the invention is that the radiator is connected in series to two heat exchangers of the heat pump, which are connected to the evaporator via a fan and optionally an air heater. The fluid fields of the heat pump heat exchangers are interconnected through a fluid pump, fluid reservoir, and expansion valve to form a closed flow loop.

A találmány szerinti eljárás egy póldaképpeni foganatosítási módját a találmány szerinti kapcsolási elrendezés működésével kapcsolatban ismertetjük. A kapcsolási elren30 dezést az 1. ábra szemlélteti.An exemplary embodiment of the method of the invention is described in connection with the operation of the circuit arrangement of the invention. The circuit layout is illustrated in Figure 1.

Az oldószert tartalmazó elegyet, amelyből az oldószert vissza kívánjuk nyerni, az 1 vezetéken át folyamatosan a 2 elpárologtatóba vezetjük. A 2 elpárologtatóban az elegy35 gyei a felmelegített vivőközeg keveredik, és az oldószergőzöket magával ragadva, a 3 csővezetéken ét a 4 hűtőbe áramlik. A 4 hűtőt - előnyösen hálózati - vízzel hűtjük, amelyet az 5 csöcsonkon vezetünk be és a 6 csóceonkon át távozik. A 4 hűtőben kicsapódik ás cseppfolyós állapotban távozik a 7 csövön át az oldószer nagy része.The solvent-containing mixture from which the solvent is to be recovered is fed continuously through line 1 to evaporator 2. In the evaporator 2, the mixture 35 mixes with the heated carrier medium and entrains the solvent vapor and flows it through the conduit 3 to the condenser 4. The cooler 4 is cooled, preferably by mains water, which is introduced through the mouthpiece 5 and discharged through the mouthpiece 6. In the condenser 4, most of the solvent is precipitated and liquid is discharged through the conduit 7.

A vivőközeg a maradék oldószergőzökkel a 4 hűtőből a 8 csővezetéken át a hószivaty45 tyűba áramlik. A hőszivattyú áll a 9 és a 10 hőcserélőkből, valamint a 11 folyadékszivatytyúbol, a 21 folyadéktartályból és a 22 expanziós szelepből. A 9 és 10 hőcserélők gáztereit a 12 csővezeték köti össze egymással, mig a folyadéktereit összekötő csővezetékek közül a 13 csővezeték a 9 hőcserélő folyadékterének kilépöcsonkját a 11 folyadékszivattyú szívóoldalával, a 14 csővezeték pedig a 11 folyadékszivattyú' nyomó oldalát a 10 hőcserélő folyadékterének belépőcsonkjával kapcsolja össze. Végül a 15 csővezeték a 10 hőcserélő folyadékterének kilépöcsonkját köti össze a 9 hőcserélő folyadékterének belépőcsonkjával a 21 folyadéktartályon és a 22 expanziós szelepen ét.The carrier medium flows with residual solvent vapor from the condenser 4 through the conduit 8 to the snow pump 45. The heat pump comprises heat exchangers 9 and 10, as well as a fluid pump 11, a fluid reservoir 21 and an expansion valve 22. The gas spaces of the heat exchangers 9 and 10 are interconnected by the pipeline 12, of the pipelines connecting the fluid spaces, the outlet nozzle of the heat exchanger fluid space 9 to the suction side of the fluid pump 11 and the heat pump fluid side Finally, the pipeline 15 connects the outlet of the fluid space of the heat exchanger 10 to the inlet of the fluid space of the heat exchanger 9 on the fluid reservoir 21 and the expansion valve 22.

A hőszivattyú hidegoldali 9 hőcserélőjében lecsapódnak a maradék oldószergőzök és az Így visszanyert oldószer a 16 csövön át távozik. A felszabaduló rejtett hő által felme65 legítetl hőcserélő folyadékot a ] 1 folyadék-25 szivattyú a 9 hőcserélő folyadékteréből a melegoldali 10 hőcserélő folyadékterébe szállítja ahol az étáramló vivőközeget felmelegíti.The coolant heat exchanger 9 of the heat pump condenses residual solvent vapors and removes the solvent thus recovered through the conduit 16. The heat exchanger fluid, which is deactivated by the hidden heat released, is conveyed by the liquid pump 25 from the fluid space of the heat exchanger 9 to the fluid space of the hot side heat exchanger 10 where it heats the food flow carrier.

A felmelegedett vivőközeg a 17 csővezetéken és a 18 ventillátoron ét a 19 léghevítőbe jut, amelyben eléri a szárításhoz szükséges hőmérsékletet. Végül a 20 csövön ét a 2 elpárologtatóba áramlik viasza. A vivőközeg zárt teréből a környezetbe oldószer nem kerül.The heated carrier medium passes through the conduit 17 and the fan 18 into the air heater 19 where it reaches the temperature required for drying. Finally, wax flows through tube 20 into evaporator 2. No solvent is released from the enclosed space of the vehicle.

Laboratóriumi körülmények között az 1 vezetéken 5 liter/h denaturált szeszt vezettünk be a 2 elpárologtatóba, amely gejzír rendszerű ezáritó. A 2 elpárologtatóban 17 kg üveggyöngy volt, amely a szilárd fázist szimulálta. A 20 csövön át lépett be a 2 elpárologtatóba a vivőközeg, amely 91 kg/h mennyiségű, 63,8 C° hőmérsékletű nitrogéngáz volt.Under laboratory conditions, 5 liters / h of denatured alcohol were introduced into condenser 2, a geyser-based desiccant. The evaporator 2 contained 17 kg of glass beads which simulated the solid phase. Through the tube 20, the carrier medium, 91 kg / h of nitrogen at 63.8 ° C, entered the evaporator 2.

A nitrogéngázból és oldószergőzből álló gázkeverék 24 C° hőmérsékleten hagyja el a 2 elpárologtatót és a 3 csővezetéken át a 2 m’ felületű 4 hűtőbe áramlik, amelynek hűtőfolyadék-terébe az 5 csőcaonkon át 2 liter/p mennyiségű, 12,1 C° hőmérsékletű hálózati vizet vezettünk be, és amely a 6 csőcaonkon át 27.5 C° hőmérsékleten távozott. A 4 hűtőben lecsapódott oldószergőzök a 7 csövön ét cseppfolyós állapotban távoznak, mennyiségük 2,6 liter/h.The gas mixture of nitrogen gas and solvent vapor leaves evaporator 2 at 24 ° C and flows through conduit 3 to condenser 4 with a surface area of 2 m ' into the coolant space of 2 l / p at 12.1 ° C. water was introduced and passed through the nozzle 6 at a temperature of 27.5 ° C. The solvent vapors condensed in the refrigerator 4 are discharged from the tube 7 in a liquid state at a rate of 2.6 liters / h.

A 4 hűtőből távozó vivőközeg a 8 csővezetéken ét a 9 hőcserélőbe áramlik, itt lehűl és a benne levő maradék oldószergőzök lecsapódva, cseppfolyós állapotban,The carrier fluid leaving the condenser 4 flows through the conduit 8 to the heat exchanger 9, where it cools and the residual solvent vapor condenses in a liquid state,

1,95 liter/h mennyiségben a 16 csővön kerülnek elvezetésre. Az oldószergőzből felszabaduló rejtett hő a 9 hőcserélőben 59 C°-ra melegíti fel a hőcserélő folyadékot, amelyet a 9 és a 10 hőcserélők folyadékterei között a 13, 14 és 15 csöveken, valamint a 21 folyadéktartályon és a 22 expanziós szelepen ét a 11 folyadekezivattyú keringtet. A szérítókőzeg a 10 hőcserélőben 54,7 C’ hőmérsékletre melegszik fel, miközben a hőcserélő folyadék -10 C’ hőmérsékletre lehűlve áramlik vissza a 9 hőcserélő folyadékterebe a 15 csövön át.1.95 liters / h are discharged through the 16 pipes. The latent heat released from the solvent vapor in the heat exchanger 9 heats the heat exchange fluid, which is circulated between the fluid spaces of the heat exchangers 9 and 10 through the tubes 13, 14 and 15, the fluid reservoir 21 and the expansion valve 22. . The lubricating fluid in the heat exchanger 10 heats up to 54.7 ° C, while the coolant is cooled back to -10 ° C and flows back into the heat exchanger fluid space 9 through the pipe 15.

A vivőközeg, a példa szerinti esetben nitrogóngáz, a 10 hőcserélőből a 17 csővezetéken és a 18 ventillátoron át a 19 léghevitőbe áramlik, ahol hőmérséklete 54,7 C®-rólThe carrier medium, in this case nitrogen gas, flows from the heat exchanger 10 through the duct 17 and the fan 18 to the air heater 19 at a temperature of 54.7 ° C.

63,8 C°-ra emelkedik és a 2 elpárologtatóba 50 lép be.It rises to 63.8 ° C and enters 50 evaporators.

A találmány szerinti rendszer fö előnyei abban foglalhatók össze, hogy a rendszer energiafelhasználása a hőszivattyú teljesítménytényezőjének megfelelő mértekben 505 -80%-kal kisebb, mint közvetlen hűtéssel; emellett 91%-os oldószer visszanyerés érhető el. A vivőközeg zárt körben kering, miáltal a gyulladás és a robbanás veszélye elkerülhető, mert a környezetbe oldószer nem kerül 10 és a csíramentesség biztosítható - pl. gyógyszeripari termékeknél. A zártkörű üzemeléssel lehetővé vélik inért vivőközeg alkalmazása és ezáltal az oldószergőz koncentrációjának növelése, ami a ventilláció energia igé15 nyét jelentősen csökkenti.The main advantages of the system according to the invention can be summarized in that the power consumption of the system is 505-80% less than the direct cooling by the power factor of the heat pump; in addition, 91% solvent recovery is achieved. The carrier fluid circulates in a closed circuit, thereby avoiding the risk of inflammation and explosion, since no solvent is released into the environment 10 and germ-proofing is ensured, e.g. pharmaceutical products. In closed operation, it is possible to use an inert carrier and thereby to increase the concentration of solvent vapor, which significantly reduces the energy requirement for ventilation.

Claims

1. A process for recovering solvent vapors by contacting with a warm carrier medium, cooling the gas mixture and removing the condensed solvent vapor, characterized in that the cooled gas-vapor mixture is heated to two heat exchangers and connected we return it to the evaporator.

2. The method of claim 1, wherein the refrigerant is sealed through two fluid inlets of the heat pump, the heat pump, the fluid reservoir, and the expansion valve, through two fluidly connected heat and heat side heat exchangers in series.

We circulate it in 35 turns.

A circuit arrangement for carrying out the process according to claim 1 or 2, having an evaporator and a condenser and, if necessary, an air heater connected thereto.

40, characterized in that two heat exchangers (9, 10) of the heat pump are connected in series with the radiator (4), which are connected to the evaporator (2) via a fan (18) and optionally an air heater (19).

The circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the fluid beds of the heat exchanger heat exchangers (9, 10) are interconnected via a fluid pump (11), a liquid container (21) and an expansion valve (22) into a closed flow circuit.