DE2942959C2

DE2942959C2 - Verfahren zur Rückgewinnung adsorbierbarer Stoffe

Info

Publication number: DE2942959C2
Application number: DE2942959A
Authority: DE
Inventors: Günter Ing.(grad.) 5750 Menden Staschik; Karl Dipl.-Phys. 4600 Dortmund Winter
Original assignee: Rekuperator KG Dr-Ing Schack & Co 4000 Duesseldorf De; Rekuperator Kg Dr Ing Schack & Co 4000 Duesseldorf
Current assignee: Rekuperator KG Dr-Ing Schack & Co 4000 Duesseld
Priority date: 1979-10-24
Filing date: 1979-10-24
Publication date: 1986-07-17
Also published as: DE2942959A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur wasserarmen Rückgewinnung von an Aktivkohle adsorbierten Stoffen durch Desorption mit einem ψα Kreislauf geführten, gasförmigen inerten Desorptionsmittel.

In der Rückgewinnungstechnik wird überlicherweise als Desorptionsmittel Wasserdampf verwendet, der zusammen mit dem Desorbat im Kondensator kondensiert. In einem zweiten Verfahrensschritt muß dann das zurückgewonnene Desorbat vom Wasser getrennt werden. Dies ist besonders bei der Rückgewinnung von organischen Lösemitteln von Bedeutung, da diese in aller Regel nur wasserfrei der gewünschten Wiederverwendung zugeführt werden können. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, mit parzieller Kühlung eine wasserarme Rückgewinnung zu erreichen, wobei auch Rauchgas als Desorptionsmittel eingesetzt wurde (DE-AS 22 31 640). Dieser Vorschlag führte zu einer Kondensation oberhalb des Wassertaupunktes, der je nach Brennstoff im Bereich von 30⁰C bis 7O⁰C liegt; dabei haben viele Lösemittel jedoch noch so hohe Dampfdrücke, daß ein Ablassen des noch lösemittelhaltigen Desorptionsmittels sowohl den Bemühungen zur Reinhaltung der Luft zuwider läuft als auch wirtschaftliche Verluste mit sich bringt. Aus diesem Grunde wird bei dem genannten Verfahren das nicht vollständig auskondensierte Desorptionsmittel mit seiner Restbeladung an Desorbat dem Adsorbereingang wieder zugeführt Diese Verfahrensweise ist jedoch auf Anlagen mit mehreren Adsorbern beschränkt.

Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben, das diese Nachteile vermeidet, eine nahezu wasserfreie Rückgewinnung des Desorbats erlaubt und wirtschaftlich durchführbar ist

Dazu wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß das aus dem zu desorbierenden mit Aktivkohle gefüllten Adsorber austretende Desorptionsmittel mit dem Desorbat in einem, in den Desorptionskreislauf dem Adsorber nachgeschalteten adsorptiven Trockner von Wasserdampf befreit und danach im Kondensator bis zur Kondensation des restlichen Desorbats gekühlt wird. Eine Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß im adsorptiven Trockner an sich bekannte Molekularsiebe eingesetzt sind, wobei ein Verhältnis der Volumina von Aktivkohle zu Molekularsieben im Bereich von 3 :1 bis

6 :1, vorzugsweise bei 4 :1 gewählt wird.

Das Befreien des gasförmigen Desorptionsmittels von besonders bei der Einleitung der Desorption anfallenden dampfförmigen Wassers beruht auf Untersuchungen über dessen Herkunft; dabei wurde gefunden, daß es praktisch vollkommen aus der von der atmosphärischen Feuchte herrührenden Wasserbeladung der Aktivkohle stammt Dieses Wasser wird mit steigender Temperatur ebenso ausgetrieben wie die anderen an

ίο Aktivkohle adsorbierten Stoffe.

Um eine Abscheidung des Wasserdampfs vor der Kondensation zu erreichen wird erfindungsgemäß die adsorptive Trocknung verwendet, wobei Molekularsiebe mit einer Porenweite kleiner 0,5 nm, besonders um

is 03 nm den Vorteil selektiver Wasseraufnahme haben. Eine unerwünschte Beladung, etwa mit organischen Stoffen, ist wegen der Größe dieser Moleküle ausgeschlossen oder — bei kleinen Molekülen wie Methan oder Formaldehyd — wegen fehlender Polarität bei der Abscheidung des polaren Wassers ohne Bedeutung. Es wurde weiter erkannt, daß die Temperatur des Desorptionsmiuels vor Eintritt in den Trockner als Maß für die Desorptionsgeschwindigkeit und für das Fortschreiten der Desorption genommen werden kann: Steigt diese Temperatur, wird - bei noch nicht beendeter Desorption — der Adsorber zu schnell durchströmt Bei beendeter Desorption ist eine weitere Durchströmung im Grundsatz überflüssig. Daher kann mit dieser Temperatur der Volumenstrom des gasförmigen Desorptions- mittels geregelt werden. Mit der Verringerung dieses Volumenstroms jedoch verringert sich auch die dem Wärmetauscher abgenommene Wärmeleistung. Dies würde ein ungewolltes Ansteigen der Temperatur der Wärmetauscherflächen zur Folge haben. Die Tempera tür dieser Flächen muß jedoch wegen der im Desorp tionskreislauf immer noch vorhandenen organischen Stoffen begrenzt bleiben: Ein zweiter, von der Temperatur des gasförmigen Desorptionsmittels gesteuerter, auf die Brennerleistung wirkender Regler besorgt dies.

Nach Beendigung der Desorption wird der Desorptionskreislauf zweckmäßigerweise zur Kühlung des Adsorbers benutzt Dazu wird der Brenner abgeschaltet, während das Desorptionsmittel im Kondensator weiterhin gekühlt wird. Dieses Vorgehen hat ein überraschen- des Ergebnis: Das Aktivkohlebett des Adsorbers ist durchgeheizt und praktisch völlig trocken; trockene Aktivkohle neigt zur Entzündung. Wird nun der inerte Desorptionsmittelkreislauf zur Kühlung beibehalten, kann eine Entzündung mangels Sauerstoff nicht erfolgen. Die

so Wärmeenergie wird mit dem Desorptionsmittel aus dem Adsorber in den Trockner und aus diesem in den Kondensator übertragen und von dort aus dem System abgeführt Bei der Überführung in den Trockner wird dieser jedoch desorbiert: Das adsorptiv im Trockner gespeicherte Wasser wird als Dampf freigesetzt und in die Aktivkohle zurückgeführt Dabei mag ein Teil des Wassers auskondensieren; dies ist unerheblich, da der Rest des nicht kondensierten Wassers die Aktivkohle über die für die Selbstentzündung kritische Grenze von etwa 2% Wassergehalt hinaus befeuchtet. Dieser mit der Kühlung des Adsorbers zwangsläufig verbundene Vorgang leitet die Desorptionsphase mit nahezu wasserfreier Rückgewinnung des Desorbats in die Adsorptionsphase über, wobei bei Beginn dieser Adsorptions- phase die Aktivkohle gekühlt und trocken ist, die absolute Trockenheit der Aktivkohle jedoch gebrochen ist, so daß Entzündungen der Aktivkohle, die bei absoluter Trockenheit häufig beobachtet werden, unterdrückt

Das sich im Desorptions-Kreislauf befindende gasförmige Desorptionsmittel wird vom Gebläse 6 gefördert und strömt durch den Wärmetauscher 4, in dem es sich aufheizt, den Behälter 1 mit der Aktivkohle 2, den Trockner 7 mit dem Adsorptionsmaterial 8 und den Kondensator 5 zum Gebläse zurück.

Nach der Aufheizung in dem Wärmetauscher 4 gelangt es heiß in die im Behälter 1 befindliche Aktivkohle 2, die dabei ih; e Beladung entsprechend dem Temperaturanstieg abgibt, wobei zuerst neben einigen sehr flüchtigen organischen Stoffen im wesentlichen aufgenommenes Wasser freigesetzt wird. Entsprechend der Aufheizung der Aktivkohle und dem Verbrauch von Desorptionswärme kühlt sich das gasförmige Desorptionsmittel ab, es verläßt zumindest in der Anfangsphase der Desorption den Behälter 1 mit einer niedrigen Temperatur und gelangt so in den Trockner 7 mit seiner Adsorptionsmittelschicht 8, die bei dieser Temperatur des Desorptionsmittels vorzugsweise das freigesetzte Wasser aufnimmt. Mit fortschreitender Desorption verringert sich der Wasseranfall und es verstärkt sich der Anfall organischer Stoffe; dabei erhöht sich auch die Temperatur des aus dem Behälter 1 austretenden gasförmigen Desorptionsmittels, dessen Temperatur mit dem Temperaturfühler 9.1 des Temperaturreglers 9 gemessen wird. Oberschreitet diese Temperatur einen vorgegebenen, im Bereich von 50° C bis 90⁰C — insbesondere um 70⁰C — liegenden Wert, wirkt der Regler 9 auf das Ventil 10 ein und drosselt den Volumenstrom des gasförmigen Desorptionsmittels, wodurch der Anstieg der Temperatur zumindest verlangsamt wird Durch diese Drosselung wird aber auch die Wärmeabnahme am Wärmetauscher 4 verringert Um eine Überhitzung zu vermeiden wird daher die Temperatur des aus dem Wärmetauscher 4 austretenden gasförmigen Desorptionsmiitels mit dem Temperaturfühler 12.1 des Reglers 12 abgefühlt, der bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur auf das Ventil 13 in der Brennstoffzuführung einwirkt und die Brennstoffzuführung drosselt.

Das gasförmige Desorptionsmittel mit dem in ihm enthaltenen Desorbat gelangt nach Verlassen des Trockners 7 in den Kondensator 5, wo es gekühlt wird und in dem die desorbierten organischen Stoffe als Kondensat anfallen. Das gasförmige Desorptionsmittel verläßt den Kondensator 5, strömt dem Gebläse 6 zu, von dem es unter Druckerhöhung wieder dem Wärmetauscher 4 zugeführt wird.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur wasserarmen Rückgewinnung von an Aktivkohle adsorbierten Stoffen durch Desorption, mit einem im Kreislauf geführten, gasförmigen, inerten Desorptionsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem zu desorbierenden, mit Aktivkohle gefüllten Adsorber austretende Desorptionsmittel mit dem Desorbat in einem, im Desorptions-KreisIauf dem Adsorber nachgeschalteten adsorptiven Trockner vom Wasserdampf befreit und danach im Kondensator bis zur Kondensation des restlichen Desorbats gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im adsorptiven Trockner an sich bekannte Molekularsiebe eingesetzt sind, wobei ein Verhältnis der Volumina von Aktivkohle zu Molekularsieben im Bereich von 3 :1 bis 6 :1, vorzugsweise bei 4 :1 gewählt wird.