NO780555L - Fremgangsmaate til drift av adorpssjonsfilter - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til drift av et adsorpsjonsfilter.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for adskillelse av damp- eller gassformede forurensninger fra en luft-eller gasstrøm med et adsorpsjonsfilter, ved hvilket det etter oppnåelsen av en bestemt fylling desorberer de i filteret adsorberte forurensninger med en ved hjelp av støkiometrisk forbrenning fremstilt gass som blir tilført i kretsløp gjennom adsorpsjonsfilteret, og hvor forurensningene med den fra kretslø-pet unnvikende overskuddsgass tilføres et brennkammer og der forbrennes med det for en fullstendig forbrenning tilstrekkelige luftoverskudd.

Det er kjent fremgangsmåteer som fjerner brennbare damp- eller gassformede forurensninger fra en luft- eller gass-strøm, lagrer disse i et adsorpsjonsfilter og ved hvilke etter fylling av dette adsorpsjonsfilter de lagrede forurensninger desorberes og deretter forbrennes. Således er det fra tysk patent nr. 1.195.892 kjent en fremgangsmåte ved hvilken et adsorpsjonsfilter skiller ut forurensninger fra en luftstrøm. Etter oppnåelse av en bestemt fylling blir disse forurensninger des-orbert ved oppvarming av adsorpsjonsfilteret og med en luftstrøm tilført en etter adsorpsjonsfilteret koblet brenner. Ufordelaktig er her at for det første desorbsjonsenergien, som på grunn av kjølingen fra luftstrømmen bare tildels fører til en virksom temperaturøkning må innføres av en energibærer, f. eks. olje eller gass, og dens forbrenning eller ved hjelp av elektrisitet utenfra i systemet, og for det andre at det kan opptre driftstil-stander ved hvilke blandingen av luft og desorbat er antennelses-fårlig eller til og med kan eksplodere. Det sistnevnte blir unn-gått i tysk patent nr. 2.030.153 ved at desorpsjonen utføres med en varm inert gass og at den for forbrenningen nødvendige luft først innblandes i en separat desorbat-etterforbrenningsinnret- ning til blandingen av inertgass og desorbat. Ulempen ved denne fremgangsmåte er at likeledes ved fremgangsmåten i henhold til tysk patent nr. 1.195.892 desorpsjonsenergien må tilføres systemet utenfra og at forbrenningsvarmen fra desorbatet forblir ubenyttet. Dette forsøker man å unngå i tysk patent nr. 1.619.850 ved at det for desorpsjon settes et gasskretsløp i drift i hvilket til å begynne med sirkuleres oppvarmet luft. Etter begynnelsen av desorpsjonen dannes desorbat, som forbrennes i en kontaktovn og derved forbruker kretsløpgassens oksygen. Samtidig oppvarmer forbrenningsvarmen fra desorbatet kretsløp-gassen, den innledede desorpsjon akselereres og den økede dann-else av desorbat forlanger en tilførsel av forbrenningsluft.

En tilsvarende andel kretsløpgass blir derved avgitt til omgivelsen. Ufordelaktig ved denne metode er at det på grunn av des-orbatets forbrenning ved det vanligvis understøkiometriske forhold mellom desorbat og oksygen kan danne seg sterkt luktende ufullstendig oksyderte forbrenningsprodukter som aldehyder eller fettsyrer, som med den som ekvivalent for volumøkningen av kretsløpgassen på grunn av temperaturøkningen, desorbatdannelsen og forbrenningslufttilførselen utslusede og til omgivelsen av-gitte overskuddsgass når ut.

Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte av den ovenfor anførte type ved hvilken desorpsjonsenergien i det vesentlige kommer fra selve desorbatforbrenningen. Videre er det en oppgave å unngå opptreden av krakkingsprodukter eller av produkter med ufullstendig oksydasjon.

Dertil blir ifølge oppfinnelsen foreslått at den for desorpsjonen nødvendige varmeenergi tilføres den i kretsløpet førte inertgass fra brennkammerets avgass over en av begge gass-strømmer gjennomstrømmet og disse to gasstrømmer adskillende varmeveksler. Videre blir det foreslått at temperaturen til avgassen fra brennkammeret måles og at målestørrelsen brukes som reguleringsstørrelse for tilførsel av hjelpebrennstoff til brennkammerets brenner.

I enkelttrekk forløper den sykliske metode i fire under en syklus etter hverandre følgende fremgangsmåtetrinn. Syklusen begynner med adsorpsjonsfasen i hvilken den gjennom adsorpsjonsfilteret strømmende luft (henholdsvis den gjennom adsor<p>sjonsfilteret strømmende gass) renses i adsorpsjonsfilte ret, og hvor det sorberende materiale i adsorpsjonsfilteret fyl-les. Som sorbens benyttes fordelaktig aktivkull som ved løs-ning av luktproblemer har vist seg hensiktsmessig i praksis. Fremgangsmåten er imidlertid ikke bare beg ir sn s s t til aktivkull. Etter oppnåelse av en bestemt fylling følger deretter desorpsjonsfasen, i hvilken desorbatet drives ut og tilføres brennkammeret. Deretter kan det følge en regenerasjonsfase i hvilken fremdeles i sorbenset forblivende tungtkokende eller av andre grunner vanskelig desorberbare stoffer drives ut, og hvor det dessuten på grunn av varmepåvirkning og eventuelt også på grunn av en mild oksydasjon igjen fremstilles en til den opprinnelige porestruktur for sorbenset svarende porestruktur. Dessuten blir i den fjerde fase adsorpsjonsfilteret kjølt. Etter forlø-pet av denne kjølefase er filteret klart til igjen å kobles over i driftsfasen "adsorpsjon".

Fremgangsmåtetorløpet ifølge oppfinnelsen blir nærmere forklart ved hjelp av et skjematisk diagram som er fremstilt på tegningen. Under adsorpsjonsfasen strømmer gassen gjennom ledningen 1 med den åpnede skyver 1.1 til adsorberen 2, og gassen blir i sorbenset 2.1 renset for damp- eller gassformede forurensninger, i den grad disse er adsorberbare, og strømmer ut i renset tilstand gjennom ledningen 3 med den åpnede skyver 3.1

og strømmer til slutt gjennom ledningen 10.1, f. eks. til skor-stenen, som fører den rensede avgass ut i den frie atmosfære. Etter oppnåelsen av en bestemt fylling av sorbenset 2.1 blir

ved lukking av skyverne 1.1 og 3.1 koblet om til desorpsjons-fase. Derved blir også kretsløpviften 5 satt i drift. Den i kretsløpet værende gass strømmer etter åpning av ventilene 4.1 og 4.2 fortrinnsvis i motstrømsretning til gasstrømretningen under adsorpsjonsfasen. Derved blir den ført gjennom varmeveksleren 6. Dette kretsløp blir gjennom ledningen 4.3 tilført en oksygenfattig, og under visse omstendigheter til og med en oksy-genfri beskyttelsesgass, f. eks. fra en separat beskyttelsesgass-danner. Ved. tilsvarende dimensjoner av brennkammeret er det også mulig å benytte den oksygenfattige brennkammer-avgass som beskyttelsesgass. Dette kan foregå på den måte at den på figuren stiplet inntegnede ledning 9.1 med ventilen 9.2 overfører brennkammeravgassen til beskyttelsesgassinnføringen 4.3. Etter tenning av brenneren 8.1 i brennkammeret 8 blir varmeveksleren til-

ført varme br ennkamme r avga s s er, hvis varme ved varmeovergang over varmevekslerflaten til varmeveksleren 6 delvis overføres til den i kretsløpet sirkulerende gass og oppvarmer denne. Ved hjelp av den inntredende temperaturøkning ved desorpsjon av de i sorbenset lagrede forurensninger opptrer en volumøkning av den i kretsløpet værende gass og dermed en overstrømning av en del av den med desorbat fylte inertgass gjennom ledningen 4.4 til brennkammeret 8. Ved den med desorbatet i tillegg til varmeverdien for hjelpebrennstoffet i brennkammeret innførte forbrenningsvarme øker temperaturen i brennkammeravgassen, og derved er avgasstemperaturen et mål for luftoverskuddet ved hvilket forbrenningen forløper. Derfor er det mulig å benytte denne temperatur som måles ved avgassutløpet fra brennkammeret 8 med termoføleren 11 som reguleringsstørrelse for tilførsel av hjelpebrennstoff. Dertil blir termofølerens måieverdi bearbei-det i en ikke vist reguleringsinnretning og en tilsvarende innstillingsverdi går til ventilen 12.1 i ledningen 12 gjennom hvilken hjelpebrennstoffet tilføres brenneren 8.1. Blir denne regulering også utvidet til tilførsel av forbrenningsluft til brenneren 8.1, går det fra reguleringsinnretningen en til måle-verdien svarende innstillingsverdi til reguleringsskyveren 13.1

i forbrenningslufttilførselen 13.

Til karakterisering av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan det benyttes følgende eksempel: Avgasstrømmen fra en tørkeinnretning i et lakeringsanlegg i en bilfabrikk med en størrelse på 50.000 m pr. time og med en temperatur på 80 C inneholder foruten oppløsningsmidler også andre organiske stoffer, såsom mykgjørere eller lignende til den flytende lakk til-satte fordampbare stoffer i en gjennomsnittlig konsentrasjon på 1,89 g/m<J.>Disse stoffer blir drevet ut i tørkeinnretningen og når sammen med de fra denne bortførte avgasser til ett av'to parallelt koblede adsorpsjonsfiltre, som forblir så lenge i ad-sorps jonsf ase til fyllingen av sorbenset har nådd en bestemt verdi. Dette tidspunkt kan bestemmes ved overvåking av konsen-trasjonen av organiske stoffer i den rensede avgass i en til-strekkelig nøyaktig grad for praktiske behov. Denne adsorpsjons-fase varer ved det betraktede adsorpsjonsfilter ca. 9 timer. Deretter blir det koblet om til desorpsjonsfasen. Deretter blir de to skyvere i gasstilførselsledningen og i gassbortførings- ledningen lukket og ventilene i kretsløpet åpnet, kretsluftvif-ten satt igang og oksygenfattig beskyttelsesgass innført i kretsløpet. Etter noen minutter er det oppnådd en tilstrekke-lig forinertsiering, og brennkammerets brenner blir antent og bragt til full ytelse.

Derved innstiller det seg et hjelpebrennstofforbruk på 360 kg pr. time fyringsolje EL. Brennkammeret når etter få minutter den for -desorbatf orbrenningen nødvendige brennromtempe-ratur på 8 50°C, og de varme brennkammeravgasser strømmer gjennom varmeveksleren og avgassledningen til avgasskorstenen. På grunn av varmeovergangen i varmeveksleren oppvarmes kretsløpgassen til ca. 220°C, strømmer til adsorpsjonsfilteret og begynner å desor-bere. Derved blir først hovedsakelig vann drevet ut, og krets-løpgassen forlater adsorpsjonsfilteret med en temperatur på ca. 90°C. Såvel den temperaturbetingede volumøkning som også volum-økningen på grunn av uttredende vanndamp fortynner det eventuelt enda tilstedeværende oksygen. Etter utdrivning av vann har man inerte betingelser. Denne tilstand er nådd ca. 15 minutter etter tenning av brenneren. Deretter øker temperaturen til den fra adsorpsjonsfilteret uttredende kretsløpgass. Samtidig går i økende grad organiske stoffer ut av sorbenset og blir med overskuddsgass overført fra kretsløpet til brennkammeret. Den ekstra varmeverdi lar brennkammeravgasstemperaturen øke, et sig-nal til struping av tilførselen av hjelpebrennstoff. Øker brennkammeravgasstemperaturen også etter avsperring av hjelpebrenn-stofftilførselen, blir ekstra forbrenningsluft innført i brenn-rommet. Dermed kan forbrenningen ved et luftoverskuddstall på ca. 1,4 holdes stasjonær. Ca. 1 time etter desorpsjonsbegynnel-sen er dette tidspunkt nådd. Temperaturen til kretsløpgassen er derved ved utgangen fra varmeveksleren steget til ca. 3 50°C og ved utgangen fra adsorpsjonsfilteret til ca. 170°C, mens temperaturen til brennkammeravgasser. bare ligger uvesentlig over 850°C. Etter ca. 2 timer, regnet fra begynnelsen av desorpsjonsfasen, begynner temperaturen til brennkammeravgassen igjen å synke, da desorbatdannelsen svekkes. Fra dette tidspunkt blir tilleggslufttilførselen strupet og tilførsel av hjelpebrennstoff igjen åpnet.

Denne tilstand forblir ca. ytterligere 2 timer, hvor-etter desorpsjonen er avsluttet. Da det som sorbens er benyttet aktivkull og da det på grunn av mykgjørere ved en slik desorpsjon vil innstille økende irreversibel restfylling, blir det til desorpsjonsfasen sluttet en reaktiveringsfase. Derved blir forbrenningslufttilførselen strupet slik at forbrenningen for-løper ved et luftoverskuddstall rundt 1,2. Den nu til ca.

1200°C oppvarmede brennkammeravgass oppvarmer nu gassen i krets-løpet over varmeveksleren til temperaturer opptil 620°C. Et-

ter oppnåelsen av denne temperatur blir denne driftstilstand bibeholdt i ca. 30 minutter. Deretter slukkes brenneren. Temperaturen til kretsløpgassen begynner å synke, hvorved varmeveksleren fremdeles virker som varmeveksler, men i motsatt ret-ning. Forbrenningsluften, som i mellomtiden har avkjølt brennkammeret, strømmer gjennom varmeveksleren isteden for avgassen og er nå istand til å overta varmeenergi fra kretsløpet. Be-skyttelsesgassgeneratoren som fremdeles er i drift, mater beskyttelsesgass til kretsløpet, og denne beskyttelsesgass kompen-serer nu den på grunn av temperatursynkingen opptredende volum-reduksjon av gassen i kretsløpet og forhindrer således en inn-trengning av oksygenholdig luft i det fremdeles varme system. Etter ca. 1 time er kjølefasen i det vesentlige avsluttet, slik at alt i alt etter ca. 6 timer adsorpsjonsfilteret igjen er klart til omkobling til adsorpsjonsfasen. Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen lykkes det på en forbløffende enkel måte,

men likevel på en virkningsfull måte og dermed en økonomisk måte, å rense aviuftstrømmer eller avgasstrømmer fra forurensninger i damp- eller gassform ved hjelp av et adsorpsjonsfilter, hvorved adsorpsjonsfilteret desorberes syklisk, eventuelt også reakti-veres, og hvor det etter en kjølefase igjen kan benyttes til ad- ' sorpsjon. Derved er fremgangsmåten ikke begrenset til anvend-else av et adsorpsjonsfilter. Skal f. eks. en kontinuerlig an-kommende avluft- eller avgasstrøm renses, kan selvfølgelig et tilsvarende antall adsorpsjonsfiltre kobles parallelt og gene-rer ingssyklusene kan tidsmessig forskyves i forhold til hverandre.

Claims (4)

1.F remgangsmåte for adskillelse av damp- eller gassformede forurensninger fra en luft- eller gasstrø m med et adsorpsjonsfilter, ved hvilket etter oppnåelse av en bestemt fylling de i filteret adsorberte forurensninger desorberes med en ved

støkiometrisk forbrenning fremstilt inertgass, som føres i kretsløp, gjennom adsorpsjonsfilteret, hvor forurensningene med den fra kretsløpet unnvikende overskuddsgass tilføres et brennkammer og der forbrennes med det for en fullstendig forbrenning tilstrekkelige luftoverskudd, karakterisert ved at den for desorpsjonen nødvendige varmeenergi tilføres den i kretsløp førte inertgass fra brennkammerets avgass over en av begge gasstrømmer gjennomstrømmet og disse to gasstrømmer adskillende varmeveksler.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturen til brennkammerets avgass måles og at målestørrelsen benyttes som reguleringsstørrelse for til-førsel av hjelpebrennstoff.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakter i-: sert ved at temperaturen til brennkammerets avgass måles og at målestø rrelsen benyttes som reguleringsstørrelse for regulering av tilførsel av hjelpebrennstoff og forbrenningsluft.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og ett av de følgende krav, karakterisert ved at det for oppfylling og inertgjørelse av gasskretslø pet tas ut en delgasstrøm fra brennkammerets avgasstrøm og mates til gasskretsløpet.