CH676675A5 - - Google Patents

Description

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CH 676 675 A5

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Kondensations-Waschverfahren gemäss dem Obergriff des Anspruchs 1.

Von besonderer Bedeutung ist die Erfindung für die vorgeschriebene Beschränkung des Schadstoffgehaltes in Abluft* oder Abgasströmen. Bekanntlich sind inzwischen die Vorschriften zur Verminderung der Emission von Schadstoffen deutlich verschärft worden.

Es existiert eine grosse Anzahl von Prozessen, bei denen Dämpfe von Lösungsmitteln ohne zusätzliche Massnahmen an die Umgebungsluft gelangen würden.

Beispielsweise tritt dieses Problem bei Trocknern von lösungsmittelhaltigen Produkten, Lackieranlagen oder Umfüllstationen auf, bei welchen entweder ein beladener Abluft- oder Abgasstrom oder bei offener Arbeitsweise direkt Dämpfe in die Umgebung gelangen können.

Die Vorschriften schränken nun die Beladung des Abluft- oder Abgasstromes extrem ein, d.h. der be-ladene Abluft- oder Abgasstrom muss vor dem Austritt in die Atmosphäre gereinigt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind eine Reihe von Verfahren bekannt. Hierzu gehören unter anderem die Reinigung durch Adsorption, Absorption, Abkühlung bis zur Kondensation und auch die Verbrennung,

Bei der Kondensation durch Abkühlen des Abluft- oder Abgasstromes gibt es eine indirekte Methode, bei der der zu behandelnde Strom an gekühlten Oberflächen vorbeigeführt wird und die kondensierbaren Dämpfe verflüssigt werden.

Bei der direkten Kühlung wird der Gasstrom mit einer gekühlten Flüssigkeit in direkten Kontakt gebracht, und die Dämpfe kondensieren direkt in die kalte Flüssigkeit hinein. Der Vorteil der direkten Kondensation ist zweifach, einerseits fällt der Wärmewiderstand einer festen Wand zwischen Kühlmedium und Gasstrom weg und zum anderen können die Dampfdrücke der kondensierten Flüssigkeiten heruntergesetzt werden. Der Dampfdruck der einzelnen Komponenten in der Flüssigkeit ist bei gleicher Temperatur geringer, als wenn diese Komponente als reine Flüssigkeit betrachtet wird.

In den meisten Fällen ist nach einer Kondensation, direkt oder indirekt, der zu reinigende Gasstrom noch immer mit Schadstoff in einer Konzentration beladen, die höher als die zugelassene ist. Um die zulässigen Werte zu erreichen oder zu unterschreiten, muss eine oder mehrere Reinigungsstufen dem Kondensationsprozess nachgeschaltet werden.

In vielen Fällen ist eine Vorreinigung durch Auskondensieren eines Teils der Schadstoffe die wirtschaftlichste Lösung, da die Verfahren der Feinreinigung sehr aufwendig sind. Eine Kombination dieser Art ist beispielsweise aus der DÊ-PS 3 210 236 bekannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Kältebedarf für einen Prozess mit Waschkondensation zu reduzieren sowie die Abscheidewirkung in dem Waschkondensationsprozess zu verbessern, um eine Verringerung des Energiebedarfes für die Lösungsmittelabscheidung bzw. Rückgewinnung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe der im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Massnahmen gelöst

Die Ansprüche 2 bis 8 betreffen vorteilhafte Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen der Erfindung, während im Anspruch 9 ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung angegeben ist.

Gemäss der Erfindung erfolgt die Kaltwäsche in mindestens zwei Stufen, wobei der Abluft- bzw. Abgasstrom sukzessive in jeder Waschstufe einer kälteren Waschflüssigkeit ausgesetzt wird. Die grossie Kälteleistung ist in der ersten Waschstufe aufzubringen. Hier wird das zu behandelnde Medium von der hohen Eintrittstemperatur abgekühlt und der grösste Teil der kondensierbaren Komponenten verflüssigt.

In einer nachgeschalteten Waschstufe wird das Medium einer kälteren Waschflüssigkeit ausgesetzt. Die Menge der verflüssigbaren Bestandteile ist jedoch bedeutend geringer als in der ersten Waschstufe, Die für die Waschflüssigkeit dieser Waschstufe aufzubringende Kälteleistung, die beispielsweise in einer konventionellen Kälteanlage aufgebracht werden kann, kann damit auf die in diesem Abschnitt benötigte Leistung abgestimmt werden. Es kann vorteilhaft sein, weitere Waschstufen dieser Art bei jeweils tieferer Temperatur nachzuschalten.

Bei den in Serie angeordneten Waschstufen sind mit abnehmenden Temperaturen jeweils immer kleinere Kälteleistungen aufzubringen. Enthält das zu behandelnde Medium mehrere kondensierbare Komponenten, kann die Trennwirkung der Kaltwäsche in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung noch dadurch erhöht werden, dass in einer parallel geschalteten Rektifizierkolonne die mit allen kondensierten Komponenten angereicherte Waschflüssigkeit rektifiziert und von den leichter flüchtigen Komponenten befreit wird. Als Waschflüssigkeit kann dann eine oder mehrere der schwerer flüchtigen Komponenten verwendet werden. Aufgrund der Herabsetzung des Partialdruckes der leichter flüchtigen Komponenten über einer Lösung können damit die Restkonzentrationen der leichter flüchtigen Komponenten im zu behandelnden Medium weiter herabgesetzt werden, als dieses bei der Abkühlung mittels einer Waschflüssigkeit, in der alle Komponenten enthalten sind, möglich wäre.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

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CH 676 675 A5

In Fig. 1 ist in einem Fliessschema eine Anlage zur Durchführung eines Kondensations-Waschverfah-rens dargestellt.

Fig. 2 zeigt ein Fliessschema für ein gegenüber Fig. 1 abgewandeltes Verfahren und in Fig. 3 ist ein Fliessschema dargestellt für eine weitere Variante eines Kondensations-Waschver-fahrens.

In der in Fig. 1 dargestellten Anlage soll im Ausführungsbeispiel das Benzin aus der mit Benzin be-ladenen Abluft aus einer nicht dargestellten Tankaniage mit Benzin als Waschflüssigkeit entfernt werden.

Die Anlage weist einen aus drei Stufen A, B und C bestehenden Waschkondensator 1 auf. Aufgrund des nach oben abnehmenden Gasvolumens sowie der geringeren Waschflüssigkeitsbelastung sind die Querschnitte der oberen Waschstufen kleiner als jeweils die darunterliegende. In den Waschstufen sind Einbauten 2 angeordnet, wie sie z.B. in den CH-PS 547 120 und 642 564 beschrieben und dargestellt sind. Gegebenenfalls können auch Füllkörperschüttungen eingesetzt werden. Weiterhin weisen die einzelnen Stufen jeweils einen Flüssigkeitsverteiler 3 und unterhalb der Stufen B und C eine Flüssigkeitsauffangvorrichtung 4 auf.

Den Waschstufen A bis C sind Wärmetauscher 5 bis 7 zugeordnet, in welchen die Waschflüssigkeit, im vorliegenden Fall Benzin, gekühlt wird, wie an späterer Stelle im einzelnen noch erläutert wird.

Im Strömungsweg der Waschflüssigkeit ist eine Pumpe 8 angeordnet. Während der Wärmetauscher 5 von Kühlwasser aus einem Kühlturm 9 durchströmt wird, bilden die Wärmetauscher 6 und 7 Verdampfer von üblichen Kälteanlagen, wobei die Kälteanlage 10 eine Hochdruckkälteanlage ist, deren Kondensationswärme von dem Kühlturm 9 aufgenommen wird und die Kälteanlage 11 eine Niederdruckkälteanlage ist, deren Kondensationswärme von der Hochdruckkälteanlage 10 aufgenommen wird.

Im Strömungsweg des als Waschflüssigkeit dienenden Benzins ist ausser der Förderpumpe 8 ein Wärmetauscher 13 angeordnet sowie eine zweistufige Rektifizierkolonne 14, ein Flüssigkeitsverteiler 15 und im Kopfteil ein Flüssigkeitsverteiler 16 für die Aufgabe des Rücklaufs aus einem Kondensator 17. Weiterhin sind in der Rektifizierkolonne 14 in den Austauschabschnitten Einbauten 18 in üblicher Weise angeordnet.

Zur Beheizung der Kolonne 14 ist in bekannter Weise ein Verdampfer 19 vorgesehen.

Im Strömungsweg der die Waschstufe C des Waschkondensators 1 verlassenden gereinigten Abluft ist eine thermische Nachverbrennungseinrichtung 20, ein nachgeschalteter Wärmetauscher 21 zur Nutzung der Verbrennungswärme und ein Ventilator 22 zur Abführung der gereinigten Abluft in die Atmosphäre angeordnet.

Der Betrieb der Anlage erfolgt in der nachstehenden Weise, wobei die Benzinabscheidung durch zwei Effekte bewirkt wird, und zwar erstens durch Kondensation und zweitens durch den Wascheffekt des Benzins, d.h. die dampfförmigen, leichter siedenden Komponenten gehen bei der Kondensation in die höher siedenden flüssigen Komponenten in Lösung und verbessern hierdurch den Wascheffekt.

Die mit Lösungsmitteln, d.h. Schadstoffen in bezug auf die Umgebungsluft beladene Abluft, im vorliegenden Ausführungsfall die benzinhaltige Abluft, wird in den unteren Abschnitt A des Waschkondensators 1 durch eine Leitung 23 aus einem nicht dargestellten leeren Tank eingeleitet

Als Waschflüssigkeit wird der vorhandene Vergaserkraftstoff, im Ausführungsbeispiel Benzin verwendet und mittels der Pumpe 8 durch eine Leitung 24, nach Erwärmung im Wärmetauscher 13 in die Rektifizierkolonne 14 eingeleitet und aufbereitet. Die leichter flüchtigen Komponenten werden von der Waschflüssigkeit abgetrennt, im Rücklaufkondensator 17 kondensiert und teilweise als Rücklauf wieder in die Rektifizierkolonne 14 zurückgeführt. Die Restmenge der kondensierten, leichter flüchtigen Komponenten werden durch eine Leitung 25 entnommen und dem dem Waschkondensator 1 durch Leitung 26 entnommenen Benzin zugegeben und direkt in einen nicht dargestellten, zu füllenden Tank gepumpt.

Die durch eine Entlüftungsleitung 27 entnommenen, nicht kondensierten, leichter flüchtigen Komponenten werden der zu reinigenden Abluft in Leitung 23 beigemischt.

Die aus schwerer flüchtigen Komponenten des Benzins bestehende Waschflüssigkeit wird der Rektifizierkolonne 14 als Sumpfprodukt entnommen. Eine Teilmenge wird im Verdampfer 19, der mittels eines Wärmeträgers 28, z.B. erwärmten Thermoöl im Wärmetauscher 21, beheizt wird, verdampft und wieder in die Rektifizierkolonne 14 zurückgeführt.

Das Waschbenzin wird nun in den Wärmetauschern 13, 5 und dem Verdampfer 6 der Hochdruckkälteanlage 10 gekühlt und bei beispielsweise 0°0 durch den Verteiler 3 dem Abschnitt A des Waschkondensators 1 aufgegeben. Zur Förderung der Waschflüssigkeit ist eine Pumpe 12 angeordnet

Die verbleibende Waschflüssigkeit, die mengenmässig - wie bereits erwähnt - wesentlich geringer als die dem Abschnitt A zugeführte ist, wird zu einem Teil im Verdampfer 7 der Niederdruck-Kälteanlage 11 weitergekühlt und zu einem Teil, zusammen mit nicht im Verdampfer 7 gekühlter Waschflüssigkeit durch den Verteiler 3 auf den Abschnitt B im Waschkondensator 1 aufgegeben.

Die restliche im Verdampfer 7 gekühlte Waschflüssigkeit wird durch Verteiler 3 auf den Abschnitt C des Waschkondensators 1 aufgegeben. Die den Waschkondensator 1 verlassende, gereinigte Abluft weist einen unterhalb der Explosionsgrenze liegenden Restgehalt an Benzin auf. In der thermischen Verbrennungseinrichtung 20 oder auch in einem Biobeet findet die Restreinigung der Abluft statt, deren Abwärme, wie vorstehend beschrieben, zur Beheizung der Rektifizierkoionne 14 genutzt wird.

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Im Anhang ist ein Zahlenbeispiel für eine Wäsche benzinhaltiger Abluft, wie sie in einer Anlage gemäss Fig. 1 durchgeführt werden Lann, angegelen.

In Fig. 2 ist ein Anlagenschema für einen Waschprozess dargestellt, in welchem die Wäsche im Waschkondensator 1 mittels Kondensat vorgenommen wird, welches in einem Kreislauf zirkuliert.

Zur Vermeidung von Wiederholungen sind die mit Fig. 1 übereinstimmenden Anlagenelemente mit den gleichen Ziffern bezeichnet. Das als Waschmittel verwendete Kondensat wird dem untersten Abschnitt A als Sumpfprodukt entnommen und mittels einer Pumpe 30 durch die Kühlstufen geführt und in anatoger Weise zu Fig. 1 den einzelnen Abschnitten A bis C des Waschkondensators 1 aufgegeben.

Der Überlauf aus dem Sumpf des Waschkondensators 1 wird als zurückgewonnenes Kondensat aus der Anlage durch eine Leitung 26 abgezogen und in einen nicht dargestellten Benzintank eingeleitet.

Damit keine kondensierten Wasseranteile mit der Waschfiüssigkeit im Kreis gefahren werden, ist unterhalb des Waschkondensators 1 ein Wasserabscheider 31 angeordnet, aus weichem das Wasser durch eine Leitung 32 abgezogen wird.

Eine weitere Variante einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist in Fig. 3 dargestellt.

Auch hier sind wieder mit Fig. 1 bzw. Fig. 2 übereinstimmende Anlagenelemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Reinigung einer Abluft oder eines Abgases von einem lösungsmittelhaltigen Mehrstoffgemisch, beispielsweise Isopropanolazeton. Isopropanol ist die schwerer flüchtige Waschflüssigkeit für das leichter flüchtige Azeton. Das Kondensat aus der ersten Waschstufe A wird mittels einer Pumpe 33 durch den Wärmetauscher 13 in die Rektifizierkolonne 14 eingeleitet. Hierin wird das leichter flüchtige Azeton abgetrennt, im Rücklaufkondensator 17 kondensiert, zum einen Teil in die Rektifizierkolonne 14 als Rücklauf rezirkuliert und zum andern Teil durch eine Leitung 34 aus der Anlage abgezogen. Das als Sumpfprodukt entstehende Isopropanol wird in der gleichen Welse wie das Benzin in Rg. 1 als Waschfiüssigkeit für den Waschkondensator 1 in mehreren Kühf-stufen aufbereitet.

Das überschüssige Sumpfprodukt des Waschkondensators 1, das aus Isopropanol und Spuren von Azeton besteht, kann durch Leitung 35 aus der Anlage abgezogen werden.

Die Isopropanolgemisch enthaltende Abluft oder Abgas wird durch eine Leitung 36 in den Waschkondensator 1 eingeleitet. Die gereinigte, durch eine Leitung 37 aus dem Waschkondensator 1 abgezogene Abluft oder Abgas kann in dergleichen Weise wie in Fig. 1 noch weiter behandelt werden.

Zahlenbeispiel für einen in Fig. 1 dargestellten Waschkondensator zur Abscheidung von Benzin aus benzinhaltiger Abluft.

Rohgas: Volumen

Temperatur Menge

Zusammensetzung:

Benzin C4+C5

Benzol

MTBE

H20

Luft

600 m3/h 300°G 1626 kg/h

515 kg/h 15 kg/h 628 kg/h 12 kg/h 456 kg/h

Taupunkt des Gases über dem -2°C Kondensat ca.

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Benzinzusammensetzung:

vor Rektifizierkolonne

C4/C5-Gehaltca.

nach Rektifizierkolonne

C4

C5

C6

C7

C8

Rest

10% Gew.

0,3% Vol. 1 % Vol. 23,7% Vol. 40% Vol. 34% Vol. 1% Vol.

1. Waschstufe

Gaseintritt Temperatur

Taupunkttemperatur ca.

Benzinaustrittstemperatur

Benzinbeladung

Gasaustritt

Temperatur ca.

Benzinbeladung

Benzinaufgabe

Temperatur

Wärmeabfuhr

30°C 28°C 23°C

2000 g/Nm3 0°C

150 g/Nm3 8775 kg/h —2°C

115400 kcal

2. Waschstufe

Gaseintritt

Temperatur ca.

Benzinaustrittstemperatur

Benzinbeladung

Gasaustritt

Temperatur

Benzinbeladung

Benzinaufgabemenge

Benzintemperatur

Wärmeabfuhr

0°C —2°C

150 g/Nm3

—20°C 45 g/Nm3 720 kg/H -21 °C 7122 kcal/h

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3. Waschstufe

Gaseintritt Temperatur

Benzinaustrittstemperatur

Benzinbeiadung

Gasaustritt

Temperatur

Benzinbeladung

Benzinaufgabe

Benzintemperatur

Wärmeabfuhr

Benzinzufuhr in Anlage

Benzinrückgewinnung

Benzinrückführung

—20°C —22°C 45 g/Nm3

—35°C

17,6 g/Nm3 365 kg/h —36°C

2760 kcal/h 9750 kg/h 1150 kg/h 10 900 kg/h

Claims (9)

Patentansprüche

1. Kondensations-Waschverfahren, in welchem durch Einbringung von Kälte Lösungsmitteldämpfe aus Abgasströmen abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der zu behandelnde Abgasstrom einer ersten Waschstufe zugeführt und dort im Gegenstrom mit einer kalten Waschfiüssigkeit behandelt und dadurch unter den Taupunkt abgekühlt wird, so dass der grösste Teil des bzw. der Lösungsmittel kondensiert, dass sodann der Abgasstrom in mindestens einer nachgeschalteten Waschstufe in der gleichen Weise wie in der ersten Waschstufe, jedoch mit einer kälteren Waschfiüssigkeit als in der vorgeschalteten Waschstufe weiter behandelt wird, wobei die Waschfiüssigkeit parallel zu den Waschstufen in hintereinandergeschalteten Wärmetauscherstufen gekühlt wird, und die zu kühlende Waschflüs-sigkeitsmenge in Richtung zu tieferen Temperaturen abnimmt, derart, dass der ersten Waschstufe bei der höchsten Kühltemperatur die grösste Waschmittelmenge zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Wärmetauscherstufen Kältemittel aus Kälteanlagen zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Waschfiüssigkeit das Kondensat aus dem gereinigten Abgasstrom verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Waschfiüssigkeit ein fremdes Lösungsmittel oder ein verfahrensmässig gebildetes Lösungsmittel verwendet wird, welches einen höheren Siedepunkt als die abzutrennenden Lösungsmittel aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beladene Waschfiüssigkeit einer Rektifizierkolonne zugeführt wird, in welcher die leichten flüchtigen Komponenten abgetrennt werden und die mit schwerer flüchtigen Komponenten angereicherte Flüssigkeit erneut als Waschfiüssigkeit eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 zur Behandlung der Abgasströme aus Tanklagern für Flüssigkeitsgemische, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsgemisch aus den Tanklagern als Waschfiüssigkeit benutzt wird,

7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschfiüssigkeit nach Durchlaufen der Waschstufen auch die abgetrennten leichter flüchtigen Komponenten beigefügt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gereinigte Abgas anschliessend einer thermischen Nachverbrennung zugeführt und die anfallende Wärme über einen Wärmeträger zur Beheizung der Rektifizierkolonne zugeleitet wird.

9. Anwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 6 zur Behandlung der Abluft aus Benzin-Tanklagern.

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