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Dokumentenidentifikation DE3883909T2 10.02.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0312516
Titel Luftreinigungsverfahren.
Anmelder Chematur Engineering AB, Karlskoga, SE
Erfinder Dingfors, Kent, S-194 53 Upplands Väsby, SE;
Heinegard, Christer, S-691 36 Karlskoga, SE;
Nilsson, Sven, S-669 00 Deje, SE
Vertreter Gramm, W., Prof.Dipl.-Ing.; Lins, E., Dipl.-Phys. Dr. jur., Pat.-Anwälte; Schrammek, H., Rechtsanw., 38122 Braunschweig
DE-Aktenzeichen 3883909
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, ES, FR, GB, GR, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 07.10.1988
EP-Aktenzeichen 888503356
EP-Offenlegungsdatum 19.04.1989
EP date of grant 08.09.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.02.1994
IPC-Hauptklasse B01D 53/12

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen und zur Rückgewinnung von organischen Lösungsmitteln aus industrieller Ventilationsluft, die mit solchen Substanzen kontaminiert ist. Die Erfindung basiert auf der Adsorption von Lösungsmittel an einem aus makroporösen polymeren Partikeln bestehenden Adsorbens während Durchgangs der Luft durch ein bewegliches, sogenanntes Fließbett der polymeren Partikel. Diese Partikel werden kontinuierlich unter dem Einfluß der Luft in rechtem Winkel zu dem Luftstrom durch das Bett geführt. Die polymeren Partikel werden dann kontinuierlich in eine Desorptionskolonne geführt, in der das Lösungsmittel vom Adsorbens desorbiert wird, mit der Hilfe von Luft abgetrieben und zu einem Kühler gezogen wird, in dem das Lösungsmittel kondensiert wird. Die polymeren Partikel werden kontinuierlich von der Desorptionskolonne durch einen Kühler und zurück zum Adsorptionsbett geführt. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Die Erfindung ist in erster Linie durch eine Kombination der Wahl des Adsorptionsagens und der Konfiguration des Prozesses gekennzeichnet. Wie aus der folgenden Beschreibung deutlich wird, bietet diese Kombination einzigartige Möglichkeiten der Reinigung von industrieller Ventilationsluft.

Bei der Reinigung einer gasförmigen Mischung aus organischen Substanzen ist das verwendete Adsorptionsagens normalerweise Aktivkohle. Aktivkohle hat aber eine Anzahl von ernstzunehmenden Beschränkungen, nämlich:

- Sie ist schwierig zu regenerieren; hohe Temperaturen werden benötigt; und in bestimmten Fällen werden Verbindungen mit hohen Siedepunkten irreversibel adsorbiert, woraus eine Inaktivierung der Kohle resultiert.

- Luft kann wegen des Feuerrisikos in dem Kohlebett, hervorgerufen durch die Oxidation der Kohle durch den Luftsauerstoff bei den für den Desorptionsprozeß erforderlichen Temperaturen, als Desorptionsgas nicht verwendet werden. Folglich wird die Desorption gewöhnlich mit der Hilfe von Dampf oder Stickstoffgas bewirkt. Die Verwendung von Dampf liefert eine Mischung von Lösungsmittel und Wasser aus dem Regenerationsprozeß, die hauptsächlich im Fall von polaren Lösungsmitteln unangenehme Fraktionierungsprobleme erzeugt. Stickstoffgas ist teuer in der Verwendung, hauptsächlich weil es unmöglich ist, relativ große Stickstoffgasverluste zu vermeiden.

- Auch kann Aktivkohle im Fall von hohen relativen Luftfeuchtigkeiten (über ungefähr 70 %) nicht verwendet werden, da das vorhandene Wasser erfolgreich gegen das Lösungsmittel während des Adsorptionsprozesses konkurrieren wird.

- Ferner wird Aktivkohle in bestimmten Fällen die Zersetzung von chlorierten Kohlenwasserstoffen und die Polymerisation von Monomeren, z. B. Styrol, katalysieren, woraus in eine Inaktivierung des Adsorbens resultiert.

Für die Reinigung lösungsmittelhaltiger Luft gedachte Adsorptionsprozesse basieren normalerweise auf festen Adsorptionsbetten, in denen das Solvens adsorbiert wird während es das Bett passiert. Das Bett wird durch Abschalten der Ventilationsluft und Verschiebung zu einem anderen, parallelen Bett, regeneriert. Ein warmes Desorptionsgas bestehend aus Dampf oder Stickstoffgas wird dann durch das Bett geführt, wodurch das Lösungsmittel desorbiert wird. Die Mischung von Desorptionsagens und Lösungsmittel wird dann durch einen separaten Kühler zur Kondensation der Lösungsmittel geführt. Diese Anlagen arbeiten auch diskontinuierlich, wodurch die Verwendung von zwei parallelen, kontinuierlich arbeitenden Anlagen nötig wird, die jeweils alternierend adsorptiv und desorptiv arbeiten. Dies resultiert in großen und teuren Anlagen, und erfordert große Energieeinträge während des Desorptionsprozesses.

Eine Anzahl von mit festen Aktivkohlebetten verbundene Hindernisse sind durch die Arbeit mit einem Fließbett aus Kohlepartikeln gelöst worden, bei dem die Kohlepartikel mit Dampf oder einem inert Stickstoffgas in einer separaten Desorptionseinheit regeneriert werden. Die Kohlepartikel, die aus speziell ausgewählten sphärischen partikeln bestehen, werden kontinuierlich durch das Adsorptionsbett zur Desorptionseinheit und zurück zum Adsorptionsbett transportiert. Dieses reduziert verglichen mit festen oder stationären Betten die Menge an verbrauchter Energie. Ferner ist die Anlage von einfacherer mechanischer Konstruktion, da es die abwechselnde Rückverteilung von Luft von einem Bett zum anderen überflüssig macht. Das hauptsächliche mit solchen Betten verbundene Hindernis ist, daß es nötig ist, mit relativ dünnen Adsorptionsbetten (25 bis 50 mm) zu arbeiten, wegen des relativ hohen spezifischen Gewichts des Adsorbens und der relativ langsamen Adsorptionskinetik, was bedeutet, daß eine relativ große Anzahl von Betten in Serie eingesetzt werden müssen, um einen vertretbaren Reinigungseffekt zu erzielen. Dampf oder ein Inertgas, wie Stickstoffgas, müssen auch für den Desorptionsprozeß in diesem Fall verwendet werden. Das Lösungsmittelkondensat wird Wasser enthalten, auch wenn Stickstoffgas verwendet wird, da die Kohlepartikel zusätzlich zu dem in der Ventilationsluft vorhandenen Lösungsmittel auch Wasser adsorbieren werden.

Die US-A-4,231 764 offenbart ein Verfahren zum Entfernen von organischen Kontaminationen aus der Luft oder aus Gasen mit Hilfe eines kontinuierlichen Fleißbett-Adsorptionssystems. Ein Hindernis dieses Systems ist, daß das Adsorbens mittels eines heißen Regenerationsgases erhitzt wird, wozu ein hoher Gasstrom erforderlich ist.

Ein hauptsächliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Reinigung gasförmiger Mischungen bereitzustellen, bei dem die zuvor genannten Hindernisse eliminiert sind und bei dem eine direkte Rückgewinnung in Verbindung mit der Desorption von mehreren in der gasförmigen Mischung vorhandenen Lösungsmittelkomponenten möglich ist, wobei diese Komponenten auch frei von Wasser sind. Dieses Ziel wird durch eine Kombination der Auswahl des verwendeten Adsorbens und der Konfiguration des Prozesses erreicht.

Das erfindungsgemäß verwendete Adsorbens besteht aus makroporösen polymeren Partikeln eines vernetzten aromatischen Homooder Copolymers mit einer Partikelgröße zwischen 0,1 bis 0,8 mm und einer Dichte der polymeren Partikel von 0,4 bis 0,6 kg/dm³. Das Adsorbens kann auch funktionelle Gruppen enthalten, um den polymeren Partikeln die gewünschte Affinität zu den in jedem einzelnen Fall betreffenden Lösungsmitteln zu verleihen. Die GB-A-2 091 581 beschreibt die Verwendung von macroporösen polymeren Partikeln in Gas- und Flüssigtrennverfahren.

Die durch die Verwendung von makroporösen polymeren Partikeln erzielten Vorteile, im Vergleich mit herkömmlichen Adsorbentien, wie Aktivkohle, für Zwecke der Luftreinigung sind hauptsächlich, daß die polymeren Partikel im wesentlichen für ihre beabsichtigte Verwendung maßgeschneidert werden können. Dementsprechend können solche physikalischen Parameter wie Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung, Porengröße, Porengrößenverteilung, Dichte und spezifische Oberfläche mit Hilfe von Prozeßparametern in dem Polymerisationsprozeß gesteuert werden. Die chemischen Eigenschaften der Adsorptionsoberfläche können durch die Auswahl der Monomere oder durch chemische Behandlung der polymeren Partikel gesteuert werden.

Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Konzept, daß es durch Optimierung des Adsorbens möglich ist, einen kontinuierlichen Luftreinigungsprozeß aufzubauen oder zu entwerfen, der diese Probleme löst, die bisher unlösbar waren, oder zumindest sehr teurer mit Hilfe herkömmlicher Techniken zu lösen war.

Die wesentlichen Eigenschaften des polymeren Materials zur Durchführung des kontinuierlichen Prozesses sind:

- Porengröße und Porengrößenverteilung Diese sind kritisch für die Kinetik (Schnelligkeit) sowohl des Adsorptions- und des Desorptionsprozesses die in einem kontinuierlichen Bett wesentlich kritischer sind als in einem stationären oder statischen Bett. Die Porengrößenverteilung soll auch so einheitlich wie möglich sein, obwohl die Porengröße ein Optimum hat, da übermäßig große Poren eine niedrigere spezifische Oberfläche und damit eine reduzierte Adsorptionskapazität zur Folge haben, wohingegen übermäßig kleine Poren eine Adsorptions- und Desorptionsrate zur Folge haben, die für ein kontinuierliches Bett viel zu langsam ist, um eine geeignete Alternative zu sein.

- Das polymere Material wird nicht bei den leicht in dem Prozeß auftretenden Temperaturen durch den in der Luft enthalten nen Sauerstoff oxidiert werden. Dieses ermöglicht die Verwendung von Luft im Desorptionsprozeß, was ziemlich einzigartig ist und was bedeutende Vorteile bringt, nicht zuletzt mit Bezug auf die Investitions- und Betriebskosten der Anlagen.

- Das polymere Material soll eine Dichte haben, die auf eine geeignete Verwendung in Fließbettprozessen eingestellt ist.

- Das polymere Material soll eine hohe mechanische Festigkeit haben, so daß es der in dem Fließbett als Folge der Bewegung der Partikel auftretenden Abnutzung widersteht. Diese Eigenschaft ist kritisch für die Verwendungsdauer des Adsorbens.

- Die Hydrophobie der polymeren Partikel soll so sein, daß die Adsorption von Wasser aus der Luft vernachlässigbar ist. Der Reinigungseffekt wird somit unabhängig vom Feuchtigkeitsgehalt der Luft sein. Ferner ermöglicht es die Rückgewinnung von Lösungsmitteln, die praktisch wasserfrei sind.

Ein Prinzip-Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 1 dargestellt.

Das Adsorbens, d. h. die makroporösen polymeren Partikel "schweben" durch eine Adsorptionseinheit oder Kolonne 1 auf einer oder mehreren Ebenen oder Stufen. In der Darstellung von Figur 1 sind zwei solcher Ebenen 2 und 3 gezeigt, wobei jede Ebene eine speziell ausgebildete Fließplatte oder -boden 4, 5 enthält. Die zu reinigende Luft wird mittels eines Hauptgebläses 6 durch die Adsorptionseinheit 1 gezwungen. Wenn das Hauptgebläse 6 gestoppt wird, stoppt auch der Prozeß.

Die Desorptionseinheit umfaßt einen Pufferspeicher 7, in dem Adsorbens über einer Abtreibeinheit 8 gespeichert ist, die einen mit Gasabzweigkästen 9 versehenen speziell ausgebildeten Wärmetauscher (dampfbeheizt) umfaßt.

Wenn sich das Adsorbens durch die Abtreibkolonne bewegt, wird es auf Temperaturen erhitzt, bei denen sich das Lösungsmittel von dem Adsorbens löst und in die umgebende Abtreibluft eintreten kann. Eine Unterdruckregion wird an dem oberen Ende des Pufferspeichers 7 in dem Container mittels eines Transportgebläses 10 aufrecht erhalten. Dieser Unterdruck bewirkt ein Einziehen von Abteibluft von einem Lufteinlaß 11 in dem unteren Ende der Abtreibkolonne 8 und bewirkt ein Aufsteigen der Luft durch das sich abwärts bewegende Adsorbens. Nachdem die Abtreibluft einen unteren Kühler 12 in der Abtreibkolonne und eine Heizgruppe 13 passiert hat, passiert die Luft einen Kondensationskühler 14 über einen Abzweig- oder Anzapfkasten 9 und oberhalb ihrer heißeren Bereiche zurück zu der Abtreibkolonne 8. Das Lösungsmittel läuft von dem Kondensationskühler 14 abwärts in einen Behälter 15.

Der Transport von polymerem Material jeweils zwischen der Desorptions- und Adsorptionseinheit wird mit Luft bewirkt. Entweder mit Hilfe von den jeweils in der Adsorptions- und Desorptionseinheit vorherrschenden Druckdifferenzen oder durch Durchblasen des Adsorbens von einer Einheit in die andere.

Der Adsorbensstrom durch den Prozeß wird durch Justierung des Stroms von dem Desorber gesteuert.

Die Menge des Adsorbens in der Adsorptionseinheit wird mit Hilfe von "Niveauhalteplatten" am Ende der Fließböden 4 und 5 justiert oder eingestellt.

Das Verfahren zur Reinigung von Lösungsmittel enthält erfindungsgemäß eine Anzahl von Teilerfindungen, von denen jede einzigartig ist und die durch die Kombination eines maßgeschneiderten Adsorbens und Lösungen für individuelle Prozeßstufen möglich gemacht werden, nämlich:

1. Der Aufbau des Fließbetts in Kombination mit der Dichte des polymeren Materials (Dichte = 0,4 bis 0,6 kg/m³) und der Partikelgröße (Durchmesser zwischen 0,1 und 0,8 mm) ermöglicht die Verwendung von relativ dicken und kompakten Betten 150 bis 250 mm. Umgekehrt bedeutet dies, daß die zu reinigende Luft nur ein bis drei in Serie verbundene Betten passieren muß, um ein gutes Reinigungsresultat zu erhalten. Der Aufbau des Fließbetts wird im nachfolgenden genauer beschrieben.

2. Desorption mit Luft und der Aufbau dieses Systems. Weil die Abtreibluft zu dem oberen oberen Ende des Desorptionsturms oder -einheit zurückgeführt wird nachdem das Lösungsmittel ausgekühlt wurde, wird jegliches in der Luft verbleibende Lösungsmittel von dem hereinkommenden "kalten" Adsorbens adsorbiert werden. Die Konzentration von Lösungsmittel in der Abtreibluft wird somit zunehmen, resultierend in einer Zunahme des Auskühleffekts in dem Kühler, bis Gleichgewichtsbedingungen erreicht sind. Die Desorptionseinheit ist demzufolge in Bezug auf Veränderungen in der Lösungsmittelzusammensetzung, Temperatur und Wassertemperatur in dem Kühler selbst regulierend.

3. Die Desorptionseinheit ist so konstruiert, daß es in dem Fall von Lösungsmittelmischungen mit voneinander verschiedenen Siedepunkten möglich ist, das Lösungsmittel in mit hohen Siedepunkten und niedrigen Siedepunkten angereicherten Lösungsmittelfraktionen zu entnehmen. Dies ist in vielen Fällen sehr wichtig, um die Wiederverwendung des Lösungsmittels zu ermöglichen, ohne daß es nötig ist, eine separate fraktionierte Destillation oder Auftrennen des Lösungsmittel mit Hilfe einer Membran einzusetzen. Dies wird durch Aufteilen der Abtreibkolonne in eine Anzahl von Zonen und dem Vorsehen von Abtreibluft-Abzieheinrichtungen und einer Lösungsmittelkühlextraktionseinrichtung stromabwärts von jeder Zone erreicht. Diese Technik basiert im wesentlichen auf der Desorption von Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt in der ersten Zone durch Aufrechterhalten einer relativ niedrigen Temperatur, während die Temperatur in einer nachfolgenden Zone oder Zonen erhöht wird, um so die höhersiedenden Fraktionen abzunehmen. Die für dieses Ende gedachten Vorrichtungen sind im nachfolgenden beschrieben.

Das Hauptkonzept hinter dem "wandernden" Fließbett der vorgenannten Art und ihrer Verwendung zur Reinigung industrieller Luft ist, daß die zu reinigende lösungsmittelkontaminierte Luft für den Aufbau und die Aufrechterhaltung des Fließbetts und zur Führung des Adsorbens durch das genannte Bett verwendet wird. Das Adsorbens wird dann vom Fließbett zu einer Desorptionsstation geführt, in der das adsorbierte Lösungsmittel von dem Adsorbens getrennt und mittels einer Kühlextraktion zurückgewonnen wird. Die für den Aufbau des Fließbetts verwendete Luft ist, nachdem sie das Bett passiert hat, im wesentlichen frei von Lösungsmittel.

Die Schwierigkeiten, auf die man mit Fließbetten der vorgenannten Art gestoßen ist, liegen in der Möglichkeit, das partikulare Adsorptionsmaterial in einer einheitlichen, vorzugsweise kontrollierbaren Geschwindigkeit durch das Bett zu führen. Bettinstabilitäten und in ungleichmäßigen Aufenthaltszeiten resultierende kreisförmige Bewegungen darin können nicht geduldet werden. Somit wird angestrebt, daß das Adsorbens das Bett ruhig und sanft mit einer für die befriedigende Reinigung der das Bett aufbauenden Luft passiert.

Dieses Erfordernis wurde erfindungsgemäß durch Teilung der Fließbetten in eine Mehrzahl von zueinander parallelen Zonen erreicht, wobei jede oberhalb einer in der Richtung der Führung durch das Bett verlaufenden Stange gebildet ist und die einen V-förmigen oder gekrümmten (z. B. sinusförmigen) Querschnitt hat und die entlang ihres tiefsten Bereichs mit einem Einlaßschlitz, optional einem justierbaren Einlaßschlitz, für die zu reinigende und gleichzeitig das Fließbett aufbauende Luft versehen ist.

Die Figuren 3 und 4 stellen schematisch zwei verschiedene Varianten der verschiedenen Zonen der erfindungsgemäßen Fließbetten dar, wobei die Zonen entweder Seite an Seite oder eine über der anderen angeordnet sind.

Figur 2 ist ein schematischer Querschnitt der Fließbettvariante, in der die Zonen in horizontal benachbarter Beziehung angeordnet sind, wohingegen Figur 3 ein Längsschnitt derselben Anordnung ist. Figur 4 ist ein Querschnitt einer Fließbettvariante, in der die Zonen übereinander angeordnet sind.

Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Anordnung enthält eine Einlaßkammer 16, die mit einem Einlaß 17 für zu reinigende Luft versehen ist, und eine Fließkammer 18. Die Fließkammer 18 ist mit einem Auslaß 19 für gereinigte Luft versehen.

Der Einlaß und die Fließkammern sind durch sich schräg erstreckende, zueinander gewinkelten Platten 20, 21 voneinander getrennt, die in Paaren zusammenwirken, um tiefe Kanäle zu bilden, wobei jeder einer der verschiedenen Zonen des Fließbetts entspricht. Am Boden der Kanäle ist ein Schlitz 22 angeordnet, durch den Fließbettluft (fluidizing air) aus der Kammer 16 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zugeführt werden kann, wobei der Druck in der Kammer 16 auf einem höheren Wert als der Druck in der Fließkammer 18 gehalten wird. Einrichtungen zur Justierung der Breite des Schlitzes 22 können vorgesehen werden.

Die Art, auf die das partikuläre Adsorbens dem Fließbett an seiner Einlaßseite zugeführt und an seiner Auslaßseite zurückgewonnen wird, ist in den Zeichnungen nicht dargestellt. Die Bewegungsrichtung des Adsorbens durch die Kammer wird durch den Pfeil A angezeigt. Die Luftbewegung wird ebenso durch Pfeile angezeigt. Die Schlitze 22 sind breiter als der Durchmesser des partikulären Adsorbens. Demzufolge müssen bestimmte Maßnahmen getroffen werden, um zu vermeiden, daß das Adsorbens im Fall eines Betriebsstillstands in die Kammer 16 hinabfällt. Dementsprechend sind bei einer Variante der Erfindung längliche, gewinkelte Tröge 23 unterhalb der jeweiligen Schlitze 22 angeordnet. Mit dieser Anordnung wird, sollte ein Stillstand eintreten, ein aus Adsorbens bestehender Verschluß gebildet, der den Schlitz 22 vollständig und auch den Trog 23 teilweise füllt, wobei dieser Verschluß von dem Schlitz und dem Trog weggeblasen wird, sobald der Kammer 16 frische Fließbettluft zugeführt wird.

Es liegt auch innerhalb des Rahmens des Erfindungsgedankens die Zonen in zueinander übergeordnetem Verhältnis anzuordnen, auf eine Art, wie schematisch in Figur 4 dargestellt. Die Anordnung ist ausschließlich im Querschnitt in dieser Figur dargestellt.

Im Fall der Variante von Figur 4 sind die Zonen durch gegeneinander geneigte Platten 53 und 54 gebildet, wobei der Einlaßschlitz mit dem Bezugszeichen 55 und die Schutzvorrichtung gegen eine Unterbrechung in dem Prozeß mit dem Bezugszeichen 56 bezeichnet wurde. Die Schutzvorrichtung dieser Ausführungsform umfaßt eine längliche Kante. Der die Kante passierende Luftstrom ist in der Figur gezeigt. Die Einlaßkammer 16 und der Lufteinlaß 17 haben beide dieselbe Funktion wie die Einlaßkammer und der Lufteinlaß der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsform und sind dementsprechend mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet. Andererseits liegen die Fließbetten dieser Variante vollständig innerhalb der durch die jeweiligen Platten 53 und 54 gebildeten Kanäle, wobei diese Kanäle sich in eine gemeinsame, mit einem Hauptauslaß 19 versehene Auslaßkammer 18 öffnen.

Die Erfindung wird nun näher, mit Bezug zu einer in Figur 5 dargestellten beispielhaften Ausführungsform erläutert. Diese beispielhafte Ausführungsform dient der Reinigung von Luft, die eine Mischung von zwei Lösungsmitteln mit voneinander verschiedenen Siedepunkten enthält. Das Beispiel illustriert, wie die Fraktionierung des Lösungsmittels in der Mischung bewirkt werden kann.

Die besondere Variante der Erfindung in Bezug auf die Reinigung von industrieller Luft, die eine Mischung von zwei voneinander verschiedenen Lösungsmitteln mit voneinander verschiedenen Siedepunkten enthält, wird nun unter Bezug auf die Anordnung der allgemein in Figur 5 dargestellten vorrichtung näher beschrieben.

Diese Anordnung enthält einen Behälter 24, in den zwei Lösungsmittel enthaltende Ventilationsluft, z. B. von einem Fahrzeuglackierwerk abgezogene Luft, in Richtung des Pfeils 25 eingeführt wird. Der Behälter 24 enthält zwei Fließbetten 26, 27 mit macroporösem, partikulären polymeren Material, das als Adsorbens für die Lösungsmitteln fungiert. Das fluidisierte polymere Material in den Betten kann auf eine an sich bekannte Art zur Wanderung oder Bewegung in Richtung der Pfeile 28 und 29 bewegt werden, wodurch das Material von dem oberen Bett durch einen Durchlaß 30 zu dem unteren Bett überführt wird. Material kann kontinuierlich durch einen Auslaß 31 von dem unteren Bett 26 abgezogen werden, wobei dieses Material regeneriert und durch einen Einlaß 32 zu dem oberen Bett 27 zurückgeführt wird.

Die Ventilationsluft wird unter dem Einfluß eines durch das Gebläse 33 erzeugten Unterdrucks zum Passieren des Behälters 24 bewegt.

Die durch den Auslaß 34 des Gebläses 33 gelieferte Luft ist als Resultat des Passierens der Betten 26 und 27 sauber.

Das teilweise mit Lösungsmittel gesättigte Adsorbens wird durch eine Rohrleitung 35 von dem Auslaß 31 zu einem aufnehmenden Trichter- oder Pufferspeicher 36 geführt, von dem Material einem Behandlungsturm 37 zugeführt wird. Der Turm 37 ist in eine Vorheizzone 38, zwei Desorptionszonen 39 und 40 und eine Kühlzone 41 unterteilt. Jede der Zonen 38, 39, 40 enthält einen flachen Wärmetauscher, um das in die jeweilige Zone eintretende Material auf die vorgesehene Temperatur aufzuheizen. Das polymere Material wird somit zwischen den flachen Wärmetauschern fortbewegt, denen das gewünschte Heizmedium durch jeweilige Einlässe zugeführt und durch jeweilge Auslässe abgeführt wird. Die Kühlzone 41 enthält einen entsprechend aufgebauten Kühler.

Nachdem es in der Zone 38 auf eine geeignete Temperatur vorgeheizt wurde, wird das polymere Material in die erste Desorptionszone 39 eingeführt, in der das Material auf eine Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, um das Lösungsmittel mit dem niedrigesten Siedepunkt zu desorbieren. Der resultierende Lösungsmitteldampf wird durch eine Rohrleitung 42 zu einer Kondensationskühleranordnung 43, in der der Dampf kondensiert wird, so daß er ein Lösungsmittelkondensat bildet, das in dem Behälter 44 gesammelt und zurückgewonnen wird, geführt. Der Kühlmitteleinlaß und -auslaß des Kondensationskühlers sind durch jeweils in und von der Anordnung gerichtete Pfeile dargestellt. Dampf, der in dem Kondensationskühler 43 nicht kondensiert wurde, wird über eine Drossel 45 an einen Ort Stromaufwärts des Vorheizers zu dem Behandlungsturm 37 zurückgeführt, um wieder an dem Desorptionsprozeß teilzunehmen. Dieses garantiert, daß praktisch das gesamte Lösungsmittel zurückgewonnen wird, und daß im wesentlichen kein Lösungsmittel in die Umgebung leckt.

Das polymere Material gelangt von der Zone 39 in die zweite Desorptionszone 40, in der das Material weiter auf eine Temperatur erhitzt wird, was in der Desorption des Lösungsmittels mit dem höchsten Siedepunkt resultiert. Ähnlich dem in Stufe 39 stattfindenden Prozeß wird der in der Zone 40 erzeugte Lösungsmitteldampf durch eine Rohrleitung 46 zu einem Kühler 47 geführt, in dem der Dampf gekühlt wird, um ein Kondensat zu bilden, das in einen Behälter 48 gelangt, von dem es zurückgewonnen wird. Nicht kondensierter Dampf wird über eine Drossel 49 an einen Ort stromaufwärts des Vorheizers 38 dem Behandlungsturm auf die gleiche Art, wie mit Bezug auf Zone 38 beschrieben zurückgeführt.

Das während seiner Passage durch die Desorptionszonen 39 und 40 regenerierte und in der Kühlzone 41 gekühlte polymere Material wird in dem Behälter 50 gesammelt und zu dem Einlaß 32 des oberen Fließbetts 27 durch eine Rohrleitung 51 zurückgeführt.

Die zur Durchführung des Prozesses benötigte Luft wird an einem Ort, an dem der Behandlungsturm 37 in den Behälter 50 entleert wird, wie durch die Pfeile 52 angedeutet, eingezogen. Das Bezugszeichen 35 bezeichnet eine Pumpe zur Rückführung von Luft zu der Fließkammer 24, die aus dem Pufferspeicher 36 leckt. Dies verhindert, daß Luft von der Desorptionsanlage 36, 37 in die Umgebung leckt.

Wie aus dem Vorhergehenden deutlich wird, wird die lösungsmittelkontaminierte Ventilationsluft durch Mittel der Erfindung fraktioniert. Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert die Möglichkeiten der direkten Wiederverwendung der betreffenden Verfahrensbestandteile stark, ohne daß separate oder einzelne Frationierungsprozesse nötig sind.

Das zuvor genannte Verfahren kann besonders vorteilhaft verwendet werden, wenn z. B. von einer zuvor genannten Anlage Ventilationsluft abgezogen wird, die sowohl niedrigsiedende und hochsiedende Substanzen enthält, wie Ethylacetat und Xylol zum Beispiel. Diese Substanzen sieden bei Temperaturen von ungefähr 75º C und 145º C und Ventilationsluft, die diese Substanzen enthält, kann effizient in einer erfindungsgemäßen Reinigungsanlage gereinigt werden, während ermöglicht wird, die beiden Lösungsmittelkomponenten wiederzuverwenden.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Entfernen und zur Rückgewinnung von organischen Lösungsmitteln aus kontaminierter industrieller Ventilationsluft, aus der die organischen Lösungsmittel, während die Luft ein mobiles, sogenanntes Fließbett oder Wirbelbett passiert, von einem partikulären, regenerierbaren Adsorbens adsorbiert werden, dessen Partikelgröße, Porenvolumen und Dichte bezüglich der Konstruktion des Fließbettes gewählt werden, während die Porengröße der Partikel, die Porengrößenverteilung, die spezifische Oberfläche und die chemischen Eigenschaften der Oberflächen der Partikel bezüglich der von den Partikeln zu adsorbierenden organischen Lösungsmittel gewählt werden, das Verfahren ferner, nach dem Kontakt mit der industriellen Ventilationsluft, das Zuführen des Adsorbens über einen optionalen Pufferspeicher zu einer Abtreibkolonne umfaßt, in der das Adsorbens durch Zufuhr von Hitze regeneriert wird und von der der resultierende Lösungsmitteldampf zu einem Kühler geleitet wird, um ein Lösungsmittelkondensat zu erhalten, das zurückgewonnen wird; Verwenden eines Adsorbens in Form eines partikulären, makroporösen Polymers und Einführen des Adsorbens in einen Kreislauf zwischen dem Fließbett zur Adsorption von Lösungsmitteln aus der industriellen Ventilationsluft und der Abtreibkolonne, in der das makroporöse Polymer, während es die Abtreibkolonne passiert, desorbiert wird; Erhitzen der Polymerpartikel und der Luft, die im Gegenstrom zum Polymer durch die Abtreibkolonne geführt wird, indem die Polymerpartikel und die Luft im Gegenstrom zwischen den erhitzten Oberflächen eines Wärmetauschers geführt werden, und Entfernen der in der Abtreibkolonne erzeugten Lösungsmitteldämpfe zusammen mit der Luft; Abziehen des resultierenden Lösungsmittel-Luft-Gemisches von der Abtreibkolonne nach dem Passieren von einer oder mehreren voneinander verschiedenen Zonen, in denen das makroporöse Polymer so weit erhitzt wird, daß es Temperaturen erreicht, die der Desorption von Lösungsmitteln mit voneinander verschiedenen Siedepunkten entsprechen; Zuführen von aus den entsprechenden Zonen abgezogenem Lösungsmittel-Luft-Gemisch zu einem entsprechenden Kühler, in dem die Lösungsmitteldämpfe kondensiert und die Lösungsmittel zurückgewonnen werden, während zurückbleibende, nicht kondensierte Lösungsmitteldämpfe enthaltende Luft an einem Punkt, an dem das Adsorbens noch kalt ist, in die Abtreibkolonne zurückgeführt wird; und Ansaugen der von der Abtreibkolonne als Transportmedium für die Lösungsmitteldämpfe zugeführten Luft durch den Abtreibkolonnenauslaß, durch den die in der Abtreibkolonne desorbierten Polymerpartikel diesen verlassen, wodurch die Luft die Polymerpartikel kühlt, die die Abtreibkolonne verlassen, um dem Fließbett wieder zugeführt zu werden, während die Luft zur gleichen Zeit fortschreitend erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem saubere und kontaminierte Luft zusammen mit den Lösungsmitteldämpfen durch Ansaugen durch das Fließbett und die Abtreibkolonne gezogen wird.

3. Vorrichtung zum Entfernen und zur Rückgewinnung organischer Lösungsmittel aus kontaminierter industrieller Ventilationsluft im Einklang mit dem Verfahren nach Anspruch 1, mit einer Adsorptionskammer oder -behälter (24), ein oder mehrere in Serie angeordnete Fließbetten (26, 27) enthaltend, in denen die zu reinigende kontaminierte industrielle Luft als Antriebsmedium verwendet wird und darin in Kontakt mit einem partikulären, makroporösen, polymeren Material gebracht wird, das die jeweiligen Fließbetten bildet und in der Lage ist, die betreffenden, lufttransportierten Lösungsmittel zu adsorbieren, und das Fließbett der Vorrichtung so aufgebaut ist, daß das polymere Material dieses transversal zur Zufuhrrichtung der kontaminierten Luft durchläuft; die Absorptionskammer mit einem Auslaß (34) für die saubere Luft und einem Polymerpartikel-Auslaß (31) versehen ist, wobei der letztgenannte Auslaß (31) mit einer freistehenden Abtreibkolonnen-Einheit zur Desorption des polymeren Materials verbunden ist; die Abtreibkolonnen-Einheit einen oberen Pufferspeicher (36) für die zu desorbierenden polymeren Partikel und mehrere aufeinanderfolgend unterhalb des Pufferspeichers angeordnete Desorptionskammern (39, 40) aufweist, die jeweils einen flachen Wärmetauscher enthalten, dem ein Heizmedium separat zugeführt wird, und zwischen den Wärmetauschern Schlitze für das Passieren des polymeren Materials angeordnet sind; ein Lufteinlaß stromabwärts der Desorptionskammern, in der Bewegungsrichtung der polymeren Partikel gesehen, vorgesehen ist, wobei die Luft mittels eines mit dem Pufferspeicher verbundenen Gebläses (33) durch die Kammern gezogen wird; stromabwärts von jeder einzelnen Desorptionskammer, in Bewegungsrichtung der Luft gesehen, ein entsprechender Auslaß (42, 46) angeordnet ist, der dafür vorgesehen ist, von den polymeren Partikeln gelieferte, mit Lösungsmittel vermischte Luft abzuziehen, und jeder der Auslässe mit einem entsprechenden Kühler (43, 47) zur Kondensation und Rückgewinnung von Lösungsmitteln verbunden ist; die jeweiligen Kühler mit Auslässen versehen sind, um Luft oberhalb der Auslässe, in der Fließrichtung der polymeren Partikel gesehen, zu der Abtreibkolonne zurückzuführen; die Abtreibkolonne stromabwärts der Desorptionskammern (39, 40) mit einer Kühlkammer (41) für die desorbierten polymeren Partikel und einem Polymerpartikel-Auslaß versehen ist, der wiederum mit den Fließbetten (26, 27) verbunden ist und der Lufteinlaß der Abtreibkolonne stromabwärts der Kühlkammern für die desorbierten polymeren Partikel angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Gebläse, das Luft durch die Abtreibkolonne zieht, an seiner Auslaßseite mit dem Einlaß (25) der Adsorptionskammer (24) verbunden ist, um den Fließbetten kontaminierte industrielle Ventilationsluft zuzuführen.







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