DE1519948A1 - Vorrichtung zur Rueckgewinnung von Loesungsmitteln,insbesondere von Per- und Trichloraethylen,aus Luft - Google Patents

Description

Bremen, den 23. November 1966

Sch/Mk

66.113 AMEG/Differentialrückschlag

AMEG mbH Apparate-Maschinen-Entwicklungs-Gesellschaft mbH 28 Bremen, Schwachhauser Heerstraße

Vorrichtung zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln, insbesondere von Per- und Trichloräthylen, aus Luft Zusatz zu Patent 1 209 105

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln aus Luft, insbesondere von Per- und Trichloräthylen, durch Einschaltung einer Filterkammer mit Aktivkohlefüllung in einen Luftförderkanal für die mit dem Lösungsmittel behaftete Luft zwecks Adsorption des Lösungsmittels aus der Luft an die Aktivkohle und durch nachfolgende Umschaltung der Filterkammer zwecks Desorption des Lösungsmittels aus der Aktivkohle mittels Spüldampf mit Anschluß an einen eigens für die Desorption vorgesehenen Dampferzeuger auf der einen Seite und an einen Kondensator auf der anderen Se£te zwecks anschließender Trennung von Spüldampf und Lösungsmittel durch Kondensation, wobei der Dampferzeuger mit seiner Dampfkammer unmittelbar an die Filterkammer angeschlossen ist nach Patent 1 209 105.

Bei der Vorrichtung nach dem Hauptpatent werden Aktivkohlepartikelchen, die aus der Filterkammer in den Dampfraum des Dampferzeugers fallen, zusammen mit abtropfendem Kondensat von einem Kondensatfänger unterhalb der offenen Unterseite

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der Aktivkohlekammer aufgefangen und abgeleitet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß es zur ordnungsgemäßen Punktion des Gerätes nicht erforderlich ist, das Kondensat mit den herabfallenden Kohlepartikelchen aufzufangen und abzuleiten, es muß nur dafür gesorgt werden, daß keine Kohlepartikelchen auf die Heizflächen des Dampferzeugers fallen. Die Bildung giftiger Phosgengase ist nämlich an die Erhitzung von Lösungsmittel enthaltenden Patikelchen weit über 100° G gebunden. Zur Vermeidung dieser gefährlichen chemischen Umwandlungen kommt es daher nur darauf an, den unmittelbaren Kontakt von aus der Filterkammer herabfallenden Partikelchen mit den auf hoher Temperatur befindlichen Heizflächen des Dampferaaagers zu vermeiden. Dies wird zwar auch durch eine Anordnung nach dem Hauptpatent mit im Dampfraum des Verdampfungsgefäßes angeordnetem Überhitzer und zwischen Überhitzer und Aktivkohlekammer angebrachtem Kondensatfänger wirksam vermieden, kann aber erfindungsgemäß ganz allgemein durch jedwede andersartige Anordnung verhindert werden, bei welcher der oder die Heizkörper des Dampferzeugers gegen unmittelbare Berührung mit aus der Filterkammer herabfallenden Partikelchen geschützt angeordnet sind. Insbesondere kann für die aus der Filterkammer herabfallenden Kondensat- und Aktivkohleteilchen ein durchgehender Fallraum von der Aktivkohlekammer bis zum Wasserspiegel des als Tauchverdampfer ausgebildeten, an die Unterseite der Filterkammer angeschlossenen Dampferzeugers

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führen, welcher frei von Heizkörperflächen ist. Damit wird der Vorteil gewonnen, daß sowohl herabfallende Kondensatteilchen als auch Aktivkohleteilchen vom Wasser des Dampferzeugers aufgenommen werden, ohne gefährlich hohe Temperaturen anzunehmen, und daß bei dem folgenden Verdampfungsprozeß im Kondensat und in den Aktivkohleteilchen vorhandenes Lösungsmittel mit verdampft und in den Rückgewinnungsprozeß eingeschlossen wird.

Vorzugsweise sind im Dampferzeuger Mittel zur Aufrechterhaltung einer Wassersäule über dem getauchten Heizkörper des an die Unterseite der Filterkammer angeschlossenen Dampferzeugers vorgesehen, so dai3 der Wasserspiegel über dem Heizkörper die untere Fallraumbegrenzung bilden kann.

Zweckmäßig bildet der Fallraum zwischen der Aktivkohlekammer und dem Wasserspiegel des Dampferzeugers nr einen Teil des Dampfraumes, während in einem außerhalb des Fallraumes liegenden Teil des Dampfraumes Heizkörper zur Überhitzung des Spüldampfes untergebracht sind. Dieser Überhitzer kann in an sich bekannter Weise auch senkrecht unter der öffnung der Aktivkohlekammer liegen, wobei der Dampfraum oberhalb des Überhitzers gegen den Fallraum durch dachförmig abfallende Leitflächen abgegrenzt ist, auf denen das herabfallende Kondensat und die Aktivkohleteilchen zum Wasserspiegel des Dampferzeugers geführt werden. Der Überhitzer kann aber auch in einem Teil des Dampfraumes liegen, der seitlich zum Dampfraumbereich, der

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senkrecht unter der öffnung der Filterkammer liegt, angeordnet ist. Insbesondere bei einer solchen seitlichen Anordnung der Überhitzer und des ganzen Dampferzeugers läßt sich eine besonders einfache und wirtschaftliche Gesamtanlage dadurch erzielen, daß zwei Aktivkohlekammern wechselweise in den Dampfstrom eines gemeinsamen Dampferzeugers eingeschaltet werden. Dabei liegt zweckmäßig die obere öffnung des Dampferzeugers zwischen den beiden Fa,llräumen unter den beiden Filterkammern.

Die Anordnung zum wechselweisen Betrieb der beiden Filterkammern im Adsoprtions- und Desorptionsbetrieb läßt sich erfindungsgemäß mit besonders einfacher und wirtschaftlicher Gestaltung dadurch erzielen, daß zwischen den gemeinsamen Dampfkondensator und die Dampfaustrittsseiten der beiden Filterkammern eine auf den Differenzdruck zwischen den Filterkammern ansprechende Ventileinrichtung zur Umschaltung vorgesehen ist, die den Dampfauslaßkanal des im Adsorptionsbetrieb befindlichen Filters zum Kondensator öffnet und gleichzeitig den Dampfaus3aßkanal des im Desaptionsbetrieb befindlichen Filters zum Kondensator sperrt. Des weiteren läßt sich die Wärmewirtschaftlichkeit dadurch erhöhen, daß das Speisewasser für den Dampferzeuger im Kondensator für den Spüldampf vorgewärmt wird, indem das Kühlsystem des Kondensators in die Speisewasserleitung für den Dampferzeuger eingeschaltet ist.

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Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht darin, daß der Dampfraum des Dampferzeugers an die Oberseite der Filterkammer angeschlossen ist. Dadurch ergibt sich auch noch der Vorteil, daß Dampfrichtung und Kondensatfallrichtung in der Filterkammer übereinstimmen.

In der Zeichung ist die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine Zwillingsanordnung zweier wechselweise im Adsaptinns- und Desorptionsbetrieb arbeitenden Aktivkohleeinheiten in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Teilansicht einer Aktivkohleeinheit nach der Erfindung in einer anderen Ausführungsform und

Fig. 3 eine Zwillingsanordnung mit Bedampfung der Filterkammern von oben.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Zwillingsanordnung werden zwei Aktivkohleeinrichtungen wechselweise im Adsorptionsund Desaptionsbetrieb gefahren, um Lösungsmittel, insbesondere Per- und Trichloräthylen, aus der Luft zurückzugewinnen, wie sie in chemischen Reinigungsanlagen zur Metallentfettung, Textilreinigung und in chemischen Extraktionsanlagen vorliegt.

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Von den beiden Aktivkohlekammern 1 und 2 arbeitet jeweils eine, beispielsweise die linke Kammer 1, im Adsorptions-, und die andere, beispielsweise die Kammer 2, im Desorptionsbetrieb. Beim Adsorptionsbetrieb wird die zu reinigende Luft, aus welcher das Lösungsmittel zurückgewonnen werden soll, mit Hilfe eines Gebläses J angesaugt, über eine Eintrittsöffnung 4a in die linke Aktivkohlekammer gedrückt und über eine Austrittsöffnung 5 gereinigt in den Raum zurückgeblasen. Beim Desorptionsbetrieb in der rechten Kammer 2 wird SpUldampf aus einem Dampferzeuger β über eine Dampfeintrittsöffnun^ 7b in die rechte Kammer 2 geführt und tritt über eine Leitung 8b, mit Lösungsmittel beladen, aus. Über ein Differenzdruckventil 9 und eine'Leitung 10 wird dieses Dampfgasgemisch einem Ge^enstromkondensator 11 zugeführt, aus dem das flüssige Gemisch von Dampfkondensat und Lösungsmittelkondensat über eine Leitung 12 einem Trennbehälter 15 für Wasser und Lösungsmittel zufließt. Aus diesem Trennbehälter wird das spezifisch leichtere Dampfkondensat an einer höher gelegenen Stelle 14 und das spezifisch schwerere Lösungsmittelkondensat am Boden bei 15 entnommen. Das Dampfkondensat fließt über eine Leitung 16 ab, während das Lösungsmittel über eine Leitung 17 zur erneuten Verwendung einem Sammelgefäß zugeführt werden kann.

Nach einer gewissen Zeit, je nach den Betriebsverhältnissen, z. B. nach ein oder zwei Stunden, in der sich erfahrungsgemäß die Aktivkohle la in der Filterkammer 1 soweit mit Lösungs-

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mitteln angereichert hat, daß eine Fortsetzung des Adsorptionsbetriebes unwirtschaftlich wäre und in der gleichzeitig in der rechten Pilterkammer aus der Aktivkohle 2a das adsorbierte Lösungsmittel soweit ausgespült worden ist, daß eine Fortsetzung des Desorptionsvorganges unwirtschaftlich wäre, werden die Rollen der beiden Filterkammern durch Umschaltung der linken Kammer von Adsorptions- auf Desorptions- und der rechten Kammer von Desorptions- auf Adsorptionsbetrieb vertauscht. Für diese Umschaltung sind Klappen 18 und 19 vorgesehen, die zur Umschaltung um etwa 90° entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt werden. Durch die Klappe 18 wird die Lufteintrittsoffnung 4b der Kammer 2, die beim Desorptionsbetrieb in der Kammer 2 geschlossen war, zum Gebläse 3 hin geöffnet und die Lufteintrittsoffnung 4a zur Filterkammer 1 geschlossen. Durch die Klappe 19 wird die Dampfeintrittsöffnung 7a zur Filterkammer 1, die beim Adsorptionsbetrieb in der Filterkammer 1 geschlossen war, geöffnet und die Luftaustrittsöffnung 5 zur Kammer 1 geschlossen.

Die Umschaltung der Dampfaustrittskanäle 8a und 8b der Filterkammern 1 und 2 wird automatisch durch den Differenzdruck zwischen den beiden Kammern vollzogen, der auf das als Differenzdruckventil ausgebildete Ventil 9 einwirkt und dieses Ventil so verstellt, daß die Verbindung des Kanals 8b zur Leitung 10 gesperrt und die Verbindung des Austrittskanals 8a zur Leitung 10 geöffnet wird. Das Differenzdruckventil 9 wird einerseits durch den Druck der Gebläseluft von z. B. 0,03 atü, der nunmehr über den Anschluß 8b auf das

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Differenzdruckventil einwirkt und über den Anschlußkanal 8a vom Druck des Dampfgasgemisches in der Filterkammer 1, der etwa 0,2 bis 0,3 atü beträgt, beaufschlagt.

Das Speisewasser für den Dampferzeuger 6 wird im Kondensator 11 vorgewärmt. Der Kondensator besteht zu diesem Zweck aus einer Schlange von konzentrisch einander umschließenden Rohren. Die innere Rohrschlange ist an die Wasserleitung 21 mit einem Absperrventil 22 angschloseen und wird vom Kühlwasser mit einer Eintrittstemperatur von etwa 17° C im Gegenstrom zu dem zu kondensierenden Dampfgasgemisch, daß die äußere Rohrschlange durchströmt, durchflossen. Das Kühl- und Speisewasser tritt aus dem Kondensator mit einer Temperatur bis nahezu 100⁰C aus und gelangt über eine Speiseleitung 23 mit einem Magnetventil 24 in den Dampferzeuger 6. Das Magnetventil 24 wird in Abhängigkeit vom Wasserstand 25 im Dampferzeuger 6 betätigt, so daß im Dampferzeuger über dem getauchten elektrischen Heizkörper 26 ständig eine Wassersäule 27 aufrechterhalten wird. Zu diesem Zweck ist an den Dampferzeuger 6 ein Wasserstandsregler 28 angeschlossen, der das Magnetventil 24 über einen vom Flüssigkeitsstand betätigten Schaltkontakt steuert.

Wird das Magnetventil 24 nach Einspeisung von Wasser bis zum Erreichen des gewünschten Wasserspiegels im Dampferzeuger geschloseen, so öffnet ein Überströmventil 29 eine Abzweigleitung 30 zu einem überlauf, um die Wasserströmung im Kondensator 11 aufrechtzuerhalten. Das überlaufende Wasser

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kann wieder verwendet werden. Der im Dampferzeuger gebildete Dampf wird durch einen Überhitzer J51 im Dampf raum des Dampferzeugers auf etwa l4o bis 150⁰C überhitzt, so daß die Desorption mit trockenem Heißdampf erfolgt.

Die Aktivkohlefüllung la bzw. 2a ruht auf einer Lochplatte Ib bzw. 2b, welche somit beim Desorptionsbetrieb den Dampfraum des Dampferzeugers nach oben hin begrenzt. Von der Lochplatte herabfallende, mit Lösemittel behaftete Aktivekohleteilchen dürfen, wenn es sich z. B. um chlorierte oder fluorierte Kohlenwasserstoffe handelt, bei denen gefährliche chemische Umwandlungen zu befürchten sind, auf keinen Fall bis zur kritischen Temperatur, bei der die chemische Umwandlung des benutzten Lcamgsmittels stattfindet, erhitzt werden. Es muß daher verhindert werden, daß diese aus der Filterkamraer herabfallenden Kohleteilchen die Heizflächen der Heizkörper 26 und Jl im Dampferzeuger berühren. Ein unmittelbarer Kontakt mit den Heizflächen des Heizkörpers 26 iat dadurch ausgeschlossen, daß dieser Heizkörper ständig von einer Wassersäule 27 bedeckt ist, so daß in den Dampferzeuger gelangende Kohleteilchen in das etwa auf 100⁰C erhitzte Wasser gelangen. In den Kohleteilchen befindliches Lösemittel wird zusammen mit dem Wasser verdampft und in den Rückgewinnungsprozeß geführt.

Ein Kontakt mit den Heizflächen des Überhitzers 31 ist im dar.gesta.lten Beispiel nach Fig. 1 dadurch ausgeschlossen, daß der Überhitzer ^l in einem Teil 32 des Dampfraumes liegt,

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der seitlich zum Dampfraumbereich 33* der senkrecht unter der Lochplatte 2b legt, angeordnet ist. Für die aus der Filterkammer herabfallenden Aktivkohleteilchen und Kondensatteilchen

ist damit ein durchgehender Fallraum 33 geschaffen, der von der Aktivkohlekammer bis zum Wasserspiegel 25 des Tauchverdampfers führt und frei von Heizkörperflächen ist. Der unter der Lochplatte Ib bzw. 2b befindliche Fallraum 33a bzw. 33b wird nach unten durch eine zum Dampferzeuger 6 abfallende Führungsfläche Ic bzw. 2c begrenzt, über welche Kondensat und Aktivkohleteilchen in den Dampferzeuger abfließen, ohne mit den Heizkörpern des Dampferzeusers in Berührung zu kommen.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei welcher unmittelbar unter der Lochplatte y\ einer Aktivkohlekammer 35 ein Dampferzeuger 36 mit getauchtem Heizkörper 26 und im Dampfraum liegenden Uber-hitzer 31 vorgesehen 1st. Über den getauchten Heizkörper 26 wird wie im ersten Ausführungsbeispiel, ständig eine Wassersäule 27 aufrechterhalten« wodurch ein wirksamer Schutz gegen gefährliche Erhitzungen von herabfallenden Aktivkohleteilchen erreicht ist. Der senkrecht unter der Durchtrittsplatte 3^ im Dampfraum des Dampferzeugers liegende Überhitzer 31 ist gegen die Lochplatte 3* durch dachförmig abfallende Leitflächen 37 abgeschirmt. Durch diese Leitflächen 37 wird der Dampfraum des Dampferzeugers in zwei Räume 38 und 39 unterteilt. Der über der Mitte des Wasserspiegels 25 im Dampferzeuger liegende Raum 38 enthält den Überhitzer 31, während der diesen Raum glockenförmig überdeckende Dampfräumteil 39

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einen durchgehenden Fallraum für Kondensat und Aktivkohleteilchen bildet, der von der Lochplatte ^4 bis zum Wasserspiegel 25 reicht.

Fig. J zeigt eine Ausführungsform, bei der der Dampfraum des Dampferzeugers 40 nicht an die Unterseite, sondern an die OberaöLte der Filterkammern angeschlossen wird, während die zu reinigende Luft die Filterkammern von unten nach oben durchströmt. Entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Herabfallende Kondensat- und Aktivkohleteilchen können über den Kondensator 11 zum Trenngefäß 13 abfließen. Aktivkohleteilchen lassen sich auch darch ein die Leitung zum Kondensator eingeschaltetes Filter oder Fangsieb zurückhalten. Das ihnen anhaftende Lösungsmittel wird durch den Dampf mitgenommen und dem Kondensator und Trennbehälter zugeführt.

Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich. Insbesondere könnten die durchgehenden Fallräume für die Aktivkohle und Kondensatteilchen statt zum Wasserspiegel des Dampferzeugers auch zu einer anderen Stelle, beispielsweise zu einem Gefäß führen, das hinter dem Magnetventil 24 in die Speiseleitung des Dampferzeugers eingeschaltet ist.

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Claims (11)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln aus Luft, insbesondere von Per- und Trichloräthylen, durch Einschaltung einer Filterkammer mit Aktivkohlefüllung in einen Luftförderkanal für die mit dem Lösungsmittel behaftete Luft zwecks Adsorption des Lösungsmittels aus der Luft an die Aktivkohle und durch nachfolgende Umschaltung der Filterkammer zwecks Desorption des Lösungsmittels aus der Aktivkohle mittels Spüldampf mit Anschluß an einen eigens für die Desorption vorgesehenen Dampferzeuger auf der einen Seite und an einen Kondensator auf der anderen Seite zwecks anschließender Trennung von Spüldampf und Lösungsmittel durch Kondensation, wobei der Dampferzeuger mit seiner Dampfkammer unmittelbar an die Filterkammer angeschlossen ist (nach Patent 1 209 105), dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Heizkörper (9» H) des Dampferzeugers (6) gegen unmittelbare Berührung mit aus der Filterkammer (2) herabfallenden Partikelchen geschützt angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die aus der Filterkammer herabfallenden Kondensat- und Aktivkohleteilchen ein durchgehender Fallraum (5Ja, 53b Fig. 1 und 39 Fig. 2) von der Aktivkohlekammer bis zum Wasserspiegel (25) des an die Unterseite der Filterkammer angeschlossenen Tauchverdampfers (6 Fig. 1 und 37 Fig. 2) führt, welcher frei von Heizkörperflächen ist.

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3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (28) zur Aufrechterhaltung einer Wassersäule (25) über dem Heizkörper (27) des an die Unterseite der Filterkammer angeschlossenen Verdampfergefäßes vorgesehen sind und daß der Wasserspiegel über dem getauchten Heizkörper (26) die untere Pallraumbegrenzung darstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fallraum (33, 39) nur einen Teil des Dampfraumes zwischen Wasserspiegel (25) des Verdampfungsgefaßes (6, 36) und Aktivkohlekammer einnimmt, und daß in dem außerhalb des Fallraumes liegenden Teil (32, 38) des Dampfraumes ein an sich bekannter Dampfüberhitzer (31) untergebracht ist.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzer (3I) in an sich bekannter Weise senkrecht unter dem Durchtrittssieb (34) der Filterkammer (35) liegt, und daß dabei der Dampfraum (38) oberhalb des Überhitzers (31) gegen den Fallraum (39) durch dachförmig abfallende Leitflächen (37) abgegrenzt ist.

β. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ^kennzeichnet, daß der Überhitzer in einem Teil des Dampfraumes liegt, der seitlich zum Dampfraumbereich (32), der senkrecht unter dem Durchtrittssieb (Ib, 2b) legt, angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Aktivkohlekammern (1, 2) wechselweise in den Dampfstrom eines gemeinsamen Verdampfungsgefaßes (6) angeschlossen

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung des Dampferzeugers (6) zwischen den Fallräumen (33a, 33b) unter den beiden Pilterkammerη (1, 2) liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den gemeinsamen Dampfkondensator (11) und die Dampfaustrittsseiten der beiden Filterkammern (1, 2) eine auf den Differenzdruck zwischen den Filterkammern ansprechende Ventileinrichtung (9) vorgesehen ist, die den Dampfauslaßkanal (8a) des im Desorptionsbetrieb befindlichen Filters (1) zum Kondensator (11) öffnet und gleichzeitig den Dampfauslaßkanal (8b) des im Adsorptionsbetrieb befindlichen Filters (2) zum Kondensator schließt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisewasser für den Dampferzeuger (6) im Kondensator (11) für den Spüldampf vorgewärmt wird, indem das Kühlsystem des Kondensators in die Speisewasserleitung (23) für den Dampferzeuger eingeschaltet ist.

11.Vorrichtung nach Anspruch 1, 7* 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum (38) des Dampferzeugers (6) an die Oberseite der Filterkammer (^ 4 ) angeschlossen ist (Fig. 3).

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Abgrenzung des Schutzumfanges:

Eine Anordnung mit im Dampfraum des Verdampfungsgefäßes angeordneten Überhitzer und zwischen dem Erhitzer und der Aktivkohlekammer angebrachtem Kondensatfänger ist Gegenstand des Hauptpatentes.

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