DE3644126A1 - Verfahren zur abluftreinigung und rueckgewinnung von loesemitteln aus in der abluft enthaltenden loesemitteldaempfen und von der abluft durchstroemter, ein adsorbens enthaltender behaelter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abluftreinigung und Rückgewinnung von Lösemitteln aus in der Abluft enthalte­ nen Lösemitteldämpfen, bei dem die Abluft einen ein Adsorbens, vorzugsweise Aktivkohle, enthaltenden Behälter durchströmt, und bei dem das Adsorbens in vorbestimmten Intervallen zur De­ sorption der im Adsorbens während der Abluftreinigung abgela­ gerten Lösemitteln von Spüldampf durchströmt wird.

Zum Zwecke der Abluftreinigung entsprechend einschlägiger Immissionsschutzbestimmungen und um die aus der Luft durch Ad­ sorption ausgeschiedene Lösemittelmenge zur Wertstofferhaltung zurückzugewinnen, ist es bekannt, in Behältern von sogenannten Adsorptionsanlagen ein Adsorbens, vorzugsweise Aktivkohle, zu benutzen, um Dämpfe organischer Lösemittel aus der dem Adsor­ bens zugeführten Luft durch Adsorption abzuscheiden.

Zur Desorption der im Adsorbens angelagerten Lösemittelmen­ ge, d. h. zur Austreibung besagter Lösemittelmenge zum Zwecke der Lösemittelrückgewinnung und zur gleichzeitigen Regenera­ tion und Reaktivierung des Adsorbens wird insbesondere Wasser­ dampf angewendet, der, seiner Aufgabe entsprechend, als Spül­ dampf bezeichnet wird. Der Wärmeinhalt des Spüldampfes dient dazu, die in den Poren des Adsorbens durch Adsorption und Ka­ pillarkondensation angelagerte Lösemittelmenge auszutreiben. Eine größere Menge Spüldampf wird dabei als Trägerdampf be­ nutzt, um davon aufgenommene, aus dem Adsorbens gespülte Löse­ mitteldämpfe zu einer Kühlvorrichtung zu transportieren, in der Lösemitteldämpfe und Spüldampf gemeinsam kondensieren, um von dort als Spüldampfkondensat und Lösemitteldesorbat gemischt oder schon weitestgehend getrennt voneinander in eine nachgeschaltete Vorrichtung abzulaufen, die je nach Eigenart des Lösemitteldesorbats entweder als Auffangbehälter oder Trenngefäß ausgebildet sein kann.

Durch Verwendung von Spüldampf zur Desorption einer im Ad­ sorbens angelagerten bestimmten Lösemittelmenge verläuft der Desorptionsprozeß zur Lösemittelrückgewinnung weniger aufwen­ dig, als vergleichsweise die Desorption einer gleichen Lösemit­ telmenge aus einem Adsorbens, vorzugsweise Aktivkohle, mittels Heißgas, einem erfolgreich vorrangig aber zur Rückgewinnung wasserlöslicher Lösemittel angewendeten Verfahrens, das jedoch einen erheblich umfangreicheren apparativen und somit auch grö­ ßeren Investitionsaufwand erfordert.

Ein Nachteil des Verfahrens der Lösemitteldesorption mit­ tels Spüldampf ist die gegebene Temperaturdifferenz zwischen der hohen Spüldampftemperatur während des Desorptionsprozesses und der relativ niedrigen Umgebungstemperatur des Adsorptions­ behälters, die sich durch ständigen Wärmetausch nachteilig auf die Innenwandflächen des Adsorptionsbehälters und den damit in Kontakt stehenden Randbereichen des Adsorbens auswirkt. Auch durch bestmögliche Isolierung des Adsorptionsbehälters läßt sich das nachteilige Temperaturgefälle nicht vermeiden. Durch das Temperaturgefälle kondensiert im Verlauf eines jeden De­ sorptionsprozesses andauernd Spüldampf an den Innenflächen des Adsorptionsbehälters, wodurch auch der damit in Kontakt ste­ hende ringförmig ausgebildete Randzonenbereich des Adsorbens durch vermehrte Befeuchtung und zunehmende Ansammlung konden­ sierter Feuchte nachteilig beeinflußt wird.

Nimmt der Feuchtegehalt des Adsorbens zu, vermindert sich dadurch sein Wirkungsgrad zur Abscheidung von Lösemittel­ dämpfen aus Luft, und damit verschlechtert sich auch der Wir­ kungsgrad der zur Abluftreinigung eingesetzten Abluftreini­ gungsanlage, mit der die vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte durch den vermehrten Feuchtegehalt im Adsorbens nicht mehr vor­ schriftmäßig eingehalten werden können. Ergeben sich in einem aus irgendeinem Adsorbens bestehenden Filterbett eines Adsorp­ tionsbehälters Durchgangszonen mit höherem Feuchtegehalt, wie sie durch das erwähnte Temperaturgefälle in der ringförmig aus­ gebildeten Randzone des Adsorbens in Kontakt mit den Innenwand­ flächen eines Adsorptionsbehälters herkömmlicher Bauart entste­ hen, läßt sich solche feuchte Ansammlung im Randzonenbereich des Adsorbens selbst durch Heißlufttrocknung des Adsorbens im Anschluß an den Desorptionsprozeß nicht annähernd ausreichend vermindern, um für den nächstfolgenden Adsorptionsprozeß die Voraussetzung für die Aufrechterhaltung eines optimalen Wir­ kungsgrades des Adsorbens zur Abluftreinigung zu schaffen.

Für jeden einem Desorptionsprozeß nachfolgenden Adsorp­ tionsprozeß ergibt sich deshalb der Nachteil, daß im ringför­ mig ausgebildeten feuchten Randzonenbereich des Adsorbens aus der dort durchströmenden Luft Lösemitteldämpfe nicht mehr vor­ schriftsmäßig durch Adsorption abgeschieden werden. Das vermin­ dert unausbleiblich den Wirkungsgrad des Adsorbens und ver­ schlechtert dadurch die Einsatzfähigkeit der Adsorptionsanlage zur Abluftreinigung. Da erfahrungsgemäß der Feuchtegehalt im besagten Randzonenbereich des Adsorbens im Laufe der Zeit zu­ nimmt, wodurch sich der für die einwandfreie Abluftreinigung kritische ringförmige Randzonenbereich vergrößert, erhöht sich damit die Gefahr, daß sich der Wirkungsgrad der Adsorptionsan­ lage so verschlechtert, daß sie ihre Aufgabe, Luft den ein­ schlägigen Immissionsschutzbestimmungen entsprechend zu reini­ gen, nicht mehr ordnungsgemäß erfüllen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu verhindern, daß sich im Adsorbensinhalt eines Adsorptionsbehälters, der zur Luftreinigung eingesetzt ist, Durchgangszonen mit höherem Feuchtegehalt und schlechterem Wirkungsgrad zur Abscheidung von Lösemitteldämpfen aus Luft ausbilden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß In­ nenwandflächen des Behälters vor Beginn eines jeden Desorp­ tionsprozesses auf eine Temperatur erwärmt werden, die höher als die Temperatur des verwendeten Spüldampfes, jedoch nicht weniger als 100°C, ist.

Indem die Innenwandflächen des Adsorptionsbehälters vor Beginn eines jeden Desorptionsprozesses auf eine Temperatur von mehr als 100°C gebracht werden, wird jegliche Kondensat­ bildung an den Innenflächen unterbunden. Gleichbleibend troc­ kene Innenwandflächen des Adsorptionsbehälters und optimal ver­ minderte Feuchteansammlung im damit in Kontakt stehenden Rand­ zonenbereich des Adsorbens haben den Vorteil, daß die Lei­ stungsfähigkeit der Adsorptionsanlage im Einsatz zur Abluft­ reinigung zur Verhinderung jeglicher Lösemittelemission zum Zwecke des Immissionsschutzes konstant auf bestmöglichem Stand gehalten wird. Außerdem wird die Haltbarkeit korrosionsgefähr­ deter Adsorptionsbehälter erheblich verlängert.

Zweckmäßigerweise wird die Erwärmung der Innenwandflächen auf den Kontaktbereich mit dem Adsorbens beschränkt, wodurch die Erwärmung dort erfolgt, wo sie zur Trockenhaltung des Ad­ sorbens notwendig ist.

Vorzugsweise wird die Temperatur der Innenwandflächen wäh­ rend des Desorptionsprozesses und einer sich daran anschließen­ den Trocknungsphase vor Beginn erneuter Einleitung von Abluft in den Behälter konstant gehalten. Dies kann durch entsprechen­ de Meßfühler, die auf Regeleinrichtungen für die Zuleitung ent­ sprechender Wärme an die Wandungen des Behälters wirken, erfol­ gen. So kann zur Erwärmung der Innenwandfläche der Behälter ein strömbares Wärmeträgermedium verwendet werden, das mit der der Innenwandfläche abgekehrten Außenfläche des Behälterman­ telswand in Kontakt gebracht wird. Als Wärmeträgermedium kann z. B. auch ein Wärmeträgeröl eingesetzt werden. Mit besonderem Vorteil wird als Wärmeträgermedium Hochdruckdampf verwendet, wobei der zur Erwärmung der Innenfläche verwendete Hochdruck­ dampf mit besonderem Vorteil nach dem Erwärmungsvorgang als Spüldampf für den Desorptionsprozeß benutzt wird.

Die Erwärmung der Innenwandflächen des Adsorptionsbehäl­ ters kann auch durch elektrische Widerstandsheizelemente erfol­ gen, die an dem Behälter angebracht werden.

Ein bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbarer Adsorptionsbehälter, für den auch selbständiger Schutz beansprucht wird, ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß sein die Innenwandfläche aufweisender Mantel als Wärmetau­ scher ausgebildet ist. So können zum Beispiel um den Mantel des Adsorptionsbehälters gelegte Rohrschlangen, Rohrleitungen oder sonstige Hohlkörper zur Durchleitung eines Wärmeträgerme­ diums vorgesehen sein.

Bei einer bevorzugten Ausführung ist der Mantel doppelwan­ dig ausgebildet, wobei der freie Ringraum zwischen den Wänden Anschlüsse zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums aufweist.

Adsorptionsbehälter sind normalerweise an den Innenwandflä­ chen mit einer Korrosionsschutzschicht versehen, die beispiels­ weise aus thermisch ausgehärteten Duroplasten, vorzugsweise auf der Basis von Phenolformaldehydharzkombinationen besteht. Durch Wasserdampfdiffusion sind die Korrosionsschutzschichten normalerweise gefährdet und können sich nach einer gewissen Betriebszeit ablösen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird Kondensatbildung und somit Wasserdampfdiffusion durch die Korrosionsschutzschicht verhindert, so daß die Haltbarkeit korrosionsgefährdeter Adsorptionsbehälter erheblich verlängert wird.

Um die Erfindung zu verdeutlichen und zu veranschaulichen, ist ein Adsorptionsbehälter im Schnitt in einer unmaßstäbli­ chen Zeichnung vereinfacht dargestellt. Die Zeichnung zeigt den Adsorptionsbehälter 1 mit einem zylindrisch vertikal ange­ ordneten Körper, der im mittleren Teil an und ausgefüllt ist mit dem Adsorbens 2, vorzugsweise Aktivkohle, die auf einem Siebboden 3 ruht. Die zu reinigende Abluft wird über den obe­ ren Stutzen 4 dem Adsorbens 2 von oben zugeführt und auf der der Zuführungsseite gegenüberliegenden Seite des Adsorbens wieder aus dem Behälter 1 abgeführt. Die Durchströmungsrich­ tung des Behälters mit Abluft kann auch umgekehrt sein.

Der zur Lösemitteldesorption notwendige Spüldampf kann un­ ten in den Stutzen 10 geleitet werden und wird dem Adsorbens in den Phasen des Desorptionsprozesses im Gegenstrom zur hier angedeuteten, während des Desorptionsprozesses jedoch ge­ stoppten Strömungsrichtung der zu reinigenden Abluft zuge­ führt.

Die als ringförmiger Bereich dargestellte Randdurchgangs­ zone 5 des Adsorbens kann durch Erwärmung vor erhöhter Feuch­ tigkeitsansammlung bewahrt werden. Dazu ist der Behältermantel 6 mit seiner innenseitig aufgebrachten Korrosionsschutzschicht 7, der den Füllraum des Adsorbens umschließt, über den Bereich des Füllraumes beidseitig hinausgehend von einem ringförmig angeordneten Hohlraum 8 umschlossen, der von einem Wärmeträger­ medium durchströmt wird, das bei 11 zuströmt und bei 12 wieder abströmt. Der Hohlraum 8 ist nach außen durch einen Isolierman­ tel 9 gegen Wärmeverluste geschützt. In dem Hohlraum 8, der sich zwischen dem Behältermantel und dem Isoliermantel 9 er­ gibt, können auch Rohrleitungen oder andere Leitsysteme für eine gleichmäßige Verteilung der zugeführten Wärmeenergie auf den Behältermantel 6 untergebracht werden.

Mit 13 ist ein hier schematisch angedeuteter Leitungsweg be­ zeichnet, über den ein als Wärmeträgermedium verwendeter Hoch­ druckdampf nach der Erwärmung der Innenwandfläche des Behälter­ mantels 6 dem Stutzen 10 zugeleitet werden kann, um dann als Spüldampf Verwendung zu finden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Abluftreinigung und Rückgewinnung von Lö­ semitteln aus in der Abluft enthaltenen Lösemitteldämpfen, bei dem die Abluft einen ein Adsorbens, vorzugsweise Aktivkohle, enthaltenden Behälter durchströmt, und bei dem das Adsorbens in vorbestimmten Intervallen zur Desorption der im Adsorbens während der Abluftreinigung abgelagerten Lösemittel von Spül­ dampf durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Innenwandflächen des Behälters (1) vor Beginn eines jeden Desorptionsprozesses auf eine Temperatur erwärmt werden, die höher als die Temperatur des verwendeten Spüldampfes, jedoch nicht weniger als 100°C, ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandflächen des Behälters (1) im Kontaktbereich mit dem Adsorbens (2) erwärmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Temperatur der Innenwandflächen während des De­ sorptionsprozesses und einer sich daran anschließenden Trock­ nungsphase vor Beginn erneuter Einleitung von Abluft in den Be­ hälter (1) konstant gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Erwärmung der Innenwandflächen des Behäl­ termantels (6) ein strömbares Wärmeträgermedium verwendet wird, das mit der der Innenwandfläche abgekehrten Außenfläche des Behältermantels (6) in Kontakt gebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträgermedium Hochdruckdampf verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erwärmung der Innenwandflächen verwendete Hochdruck­ dampf nach dem Erwärmungsvorgang als Spüldampf für den Desorp­ tionsprozeß genutzt wird.

7. Behälter zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sein die Innenwandfläche aufweisender Mantel (6) als Wärmetauscher ausgebildet ist.

8. Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er doppelwandig ausgebildet ist, und daß der freie Ringraum (8) zwischen den Wänden Anschlüsse (11, 12) zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums aufweist.

9. Behälter nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß er seinen Mantel (6) umschließende Rohrschlangen zur Durch­ leitung eines Wärmeträgermediums aufweist.

10. Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an seinem Mantel (6) außen elektrische Widerstandsheizelemente angeordnet sind.

11. Behälter nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß seine Innenwandflächen eine Korrosionsschutz­ schicht (7) aufweisen.

12. Behälter nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er einen äußeren Isoliermantel (9) aufweist.