DE3517105C1 - Verfahren zum Entfernen von Inhaltsstoffen aus einem Gasstrom durch Adsorption an Aktivkohle - Google Patents

Description

• Der Regenerationsschritt besteht nun zunächst darin, den Abtransport der mit Geruchs- oder Schadstoffen
• beladenen Aktivkohle aus dem Bereich der Gaszuführung sicherzustellen. Dies geschieht durch die kontinuierliche Drehbewegung des Zylinders. Sobald die beladene Zone aus dem Hauptgasstrom herausgedreht ist, werden die Heizelemente aktiviert, in der Folge wird die Temperatur der betroffenen Adsorberzone erhöht.
• Ein geringer Teil des gereinigten Gases wird, bedingt durch eine kleinere Gasabfuhröffnung im äußeren Zylinder, über die erwärmten Stäbe und die erwärmte Aktivkohle geleitet. Dieser so erwärmte Gasstrom kann die durch die Temperaturerhöhung desorbierten Geruchs- oder Schadstoffe aufnehmen und durch die Gasabführöffnung 11 abtransportieren.
• Sobald die jetzt gereinigte Zone an der Gasabführöffnung vorbei gedreht ist, werden die Heizelemente wieder abgeschaltet. In der Folge gelangt dann die Zone in den Hauptgasstrom, in dem sie auf Ümgebungstempe,-rotor abgekühlt und somit für den nächsten Adsorbtionsschritt vorbereitet ist. Sie wird erneut in den Einla ßbereich gedreht und die obigen Vorgänge wiederholen sich.
• Wenn die thermische Regenerierung, d.h. die Desorption nicht vollständig war, kann eine Rückaufladüng des gereinigten Gases vor der Hauptgasentnahmeöffnung 12 erfolgen, jedoch wird die Konzentration der Ceruchs- oder Schadstoffe auf jeden Fall geringer sein als im Eingangsstrom. Insgesamt handelt es sich bei dem Verfahren somit um ein Gastrennverfahren, das einen Eingangsgasstrom in einen Reingas- und einen Abfall gasstrom aufteilt. Das Trennvermögen hängt allgemein von mehreren technischen und physikalischen Parametern ab, z. B. der Wahl des speziellen Adsorptionsmittels, der Art und Konzentration der zur adsorbierenden und desorbierenden Substanzen, der Anordnung der Zu- und Abfuhrkanäle, dem Zusammenspiel von Adsorbensmenge, Gasgeschwindigkeit, Konzentrationsverhältnissen usw., der Drehgeschwindigkeit, dem Verhältnis von Reingasstrom zu Abfallgasstrom. Die Wirkungsweise dieser Gasreinigungsanlage ist unabhängig davon, ob die Geruchs- oder Schadstoffe stoßweise oder kontinuierlich anfallen.
• In F i g. 2 ist eine weitere Möglichkeit zum Betrieb des Verfahrens dargestellt. In diesem Fall tritt das Rohgas durch ein zentrales, perforiertes, die Zylinderachse bildendes Rohr 210 ein. Durch den Stutzen 212 wird das Reingas abgeführt und das Desorbat verläßt durch den Stutzen 211 das Gehäuse 201. Man erkennt wieder die Aufheizzone 206 sowie die Desorptionszone 207 sowie die aktiven Heizelemente 203 sowie die Inaktiven Heiz elemente 204. Die aktiven Heizelemente 203 werden bereits vor dem Verlassen der Desorptionszone 207 wieder abgeschaltet, damit eine Kühlung der Schüttung durch das durch das zentrale Rohr 210 zugeführte Gas stattfinden kann. Insbesondere bei der Ausführung nach F i g. 2 können die Dichtlippen zwischen Aufheizzone und Desorptionszone sowie zwischen Abkühlzone 208 und Adsorptionszone 213 entfallen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die Entfernung von Geruchs- oder Schadstoffen aus der Frischluft kleinerer Räume, z. B. aus der Zuluft für den Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen.
• Hierbei wird nur der Reinluftstrom in das Fahrzeuginncre geleitet. Auch in Luftumwälzanlagen der Hausklimatechnik eignet sich das Verfahren zur Entfernung von im System produzierten Geruchs- oder Schadstoffen. Der Abfallgasstrom wird dabei ins Freie geleitet, während die benötigte Frischluft direkt wieder der Raumluft zugemischt werden kann. Das Verfahren ist besonders einfach zu betreiben, da keine aufwendigen Steuer- und Regeleinrichtungen erforderlich sind.
• Nachdem einmal die erforderlichen Parameter wie durchzusetzende Luftmenge, Schadstoffgehalt, Adsorptions- und Desorptionszeit (Drehgeschwindigkeit) usw.
• festgelegt worden sind, was für einen Fachmann aufgrund seines Fachwissens unschwer möglich ist, arbeitet das Verfahren praktisch wartungsfrei.
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Claims (1)

1. Patentanspruch: Kontinuierliches Verfahren zum Entfernen von Inhaltsstoffen aus einem Gasstrom durch Adsorption an Aktivkohle, dadurch gekennzeichn e t, daß man einen Gasstrom quer zur Rotationsachse durch einen rotierenden Zylinder mit einem perforierten Zylindermantel, der mit Aktivkohle gefüllt ist leitet, wobei man einen lagekonstanten Teil der Aktivkohlefüllung durch Heizelemente erwärmt, den durch diesen Teil des Adsorptionsmittels hindurchgehenden Gasteilstrom, der die desorbierten Schadstoffe enthält, ableitet und aus dem durch den nicht erwärmten Teil der Aktivkohlefüllung hindurch gehenden Gasteilstrom die Schadstoffe durch Adsorption entfernt.

   Es ist bekannt, daß Geruchs- oder Schadstoffe durch Adsorption an Aktivkohle gebunden werden können.

   Mit solchen Inhaltsstoffen beladene Gase können dadurch gereinigt werden, daß man sie durch eine Schüttung von Aktivkohle strömen läßt.

   Die so erzielbare Reinigungswirkung läßt aufgrund der begrenzten Rückhaltefähigkeit des Adsorbens (= Kapazität) mit der Zeit nach, so daß entweder die Aktivkohle ausgetauscht werden muß oder aber regeneriert werden muß. Um eine quasi kontinuierliche Entfernung der Inhaltsstoffe aus dem Gasstrom sicherzustellen, werden im allgemeinen mehrere Adsorber benutzt, von denen ein Teil desorbiert wird, während an einem anderen Teil die Adsorption stattfindet (z. B. Perry, Chemical Engineers' Handbook, 5. Auflage New York 1973, Seiten 16-4 bis 16-10). Derartige, zyklisch arbeitende Verfahren sind zwar außerordentlich wirksam, erfordern jedoch einen hohen bau- und regeltechnischen Aufwand sowie verhältnismäßig große Bauvolumina.

   Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein kontinuierliches Verfahren zum Entfernen von Inhaltsstoffen aus einem Gasstrom durch Adsorption an Aktivkohle zu finden, das mit einem Minimum an bau- und regeltechnischem Aufwand betrieben werden kann.

   Diese Aufgabe wird durch das in dem Patentanspruch beschriebene Verfahren gelöst Das Verfahren beruht also darauf, daß man den zu reinigenden Gasstrom quer zur Rotationsachse durch eine in einem rotierenden Zylinder mit perforiertem Zylindermantel befindliche Aktivkohleschüttung leitet, wobei ein lagekonstanter Teil der Aktivkohleschüttung durch Heizelemente erwärmt ist. Aus diesem Teil der Schüttung werden durch den eingeleiteten Gasstrom die adsorbierten Inhaltsstoffe wieder ausgetrieben, während in dem kalten Teil der Schüttung die Inhaltsstoffe aus dem Gasstrom adsorbiert werden. Die beiden Teilströme werden voneinander getrennt gehalten, so daß ein von Inhaltsstoffen befreiter Teilstrom und ein mit Inhaltsstoffen angereicherter Teilstrom entstehen.

   Durch die Rotation des Zylinders gelangt der desorbierte Teil der Aktivkohleschüttung in den Adsorptionsteil und kann dort erneut Schadstoffe aufnehmen. Gleichzeitig gelangt ein beladener Abschnitt der Aktivkohleschüttung durch die Zylinderdrehung in die Aufheizzone und wird dort von seinen Inhaltsstoffen befreit.

   Anhand der schematisch dargestellten F i g. 1 und 2 wird das Verfahren näher erläutert In F i g. 1 ist das Gehäuse 1 dargestellt, in dem sich der mit Aktivkohle gefüllte Zylinder mit perforiertem Zylindermantel 2 befindet Der Zylinder rotiert in Pfeil.

   richtung um die Rotationsachse 9. Innerhalb desZylin ders ist eine Vielzahl von Heizelementen 3 und 4 zur Aufheizung der Aktivkohlefüllung angeordnet. Das zu reinigende Gas tritt durch die Leitung 10 ein, während durch die Leitungen 11 und 12 Gas aus dem Gehäuse abgeführt werden kann. Der Freiraum zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse ist durch z. B. Gummilippen 5 so unterteilt und abgedichtet, daß über die Zuleitung 10 eingebrachtes Gas nicht direkt zu den Gasabführungen 11 und 12 gelangen kann, sondern durch das Adsorberbett fließen muß. Das Gehäuse ist durch die Dichtlippen 5 in Aufheizzone, Desorptionszone, Abkühlzone und Adsorptionszone 13 geteilt. Die Heizelemente 3, die sich in Aufheizzone 6 und Desorptionszone 7 befinden, sind aktiv d. h. sie heizen die Aktivkohlefüllung an dieser Stelle, während die Heizelemente 4 in den übrigen Zonen nicht aktiv sind. Die zwischen Aufheizzone und Desorptionszone befindliche Dichtlippe kann auch entfallen.

   Das Rohgas tritt durch die Leitung 10 in das Gehäuse 1 und durch die perforierte Zylinderwand 2 in die Aktivkohleschüttung ein. Ein Teilstrom des Gases fließt durch die nicht aufgeheizte, mit den inaktiven Heizelementen 4 versehene Schüttung und wird dabei von den Inhaltsstoffen befreit und tritt durch die Leitung 12 als Reingas aus. Ein weiterer Teil des eingehenden Gases fließt durch die durch die aktiven Heizelemente 3 aufgeheizte Schüttung und desorbiert dort die Aktivkohle von den zuvor adsorbierten Inhaltsstoffen. Dieser Teilstrom, der die desorbierten Inhaltsstoffe enthält, tritt durch die Leitung 11 aus dem Gehäuse aus. Da zum Desorbieren der Aktivkohle bei erhöhter Temperatur eine verhältnismäßig geringe Menge an Gas erforderlich ist, kann dieser Teilstrom wesentlich geringer gehalten werden als der zu reinigende Teilstrom. Der Zylinder rotiert langsam in Pfeilrichtung um die Rotationsachse 9. Sobald ein inaktives Element in die Aufheizzone 6 gelangt, wird das Heizelement aktiviert und heizt die Füllung an dieser Stelle auf. Die Drehgeschwindigkeit und damit die Verweildauer der Aktivkohlefüllung in der Aufheizzone 6 ist so gewählt, daß die Füllung bei Eintritt in die Desorptionszone 7 die zur Desorption erforderliche Temperatur besitzt. Die Aktivkohle wird nun in der Desorptionszone desorbiert. Kurz vor dem Ende der Desorptionszone oder spätestens mit dem Eintritt der Heizelemente in die Abkühlzone werden die Heizelemente wieder abgeschaltet und die Aktivkohleschüttung kühlt sich auf die Adsorptionstemperatur ab. Begünstigt wird diese Abkühlung durch den durch den Stutzen 10 eingetretenen bereits gereinigten Teilgasstrom. Die Aktivierung der Heizelemente in der Aufheiz- und Desorptionszone kann durch eine geeignete Beschaltung, z. B. im Falle von elektrischen Heizelementen durch entsprechende Schleifkontakte, erreicht werden.

   Der Reinigungsprozeß läuft demnach wie folgt ab: Im ersten Verfahrensschritt werden die in dem zugeführten Gas enthaltenen Inhaltsstoffe (Geruchs- oder Schadstoffe) bei Umgebungstemperatur in einer Zone um den Einlaßkanal 10 herum adsorbiert. Der größte Teil des gereinigten Gases durchströmt das Adsorberbett in Richtung auf den Auslaßkanal 12 und kann dort entnommen werden.