DE2948603A1

DE2948603A1 - Verfahren zur abfuhr von brennbaren loesungsmitteln aus einer trocknungsanlage

Info

Publication number: DE2948603A1
Application number: DE19792948603
Authority: DE
Inventors: Christoph Dr.-Ing. 5810 Witten Pohl
Original assignee: Dipl-Ingrau & Boeing & Co GmbH; Dipl Ing Rau & Boeing & Co 5800 Hagen GmbH; Rau & Boeing & Co Dipl In GmbH
Current assignee: POHL, HANS CHRISTOPH, DR.-ING., 5810 WITTEN, DE
Priority date: 1979-12-03
Filing date: 1979-12-03
Publication date: 1981-06-11
Also published as: DE2948603C2

Description

PATENTANWÄLTE

_η DIPL-ING. ALEX STE N G ER

Kaiser-Friedrich-Ring 70 // DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

D-4000 DÜSSELDORF 11 DIPL-ING. H E I N Z J. RING

Unser Zeichen: 20 025 Datum: 30.November 1979

Diplo-Ing.Rau & Böing GmbH & Co.,Obernahmer Straße 56-64,

5800 Hagen 5

Verfahren zur Abfuhr von brennbaren Lösungsmitteln aus einer Trocknungsanlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abfuhr von brennbaren Lösungsmitteln aus einer Trocknungsanlage,der das mit dem Lösungsmittel behandelte Gut chargenweise oder kontinuierlich zugeführt wird und die zur Verdampfung des Lösungsmittels mit Trägergas beschickt wird,welches den Lösungsmitteldampf aufnimmt und einer thermischen Nachverbrennungsanlage mit einem Zusatzbrenner zuführt, wobei von dem im geschlossenen Kreislauf durch die Trocknungsanlage umgewälzten Trägergas ein Teilstrom abgezweigt wird,der unter Zufuhr von Verbrennungsluft der thermischen Machverbrennung zugeführt wird.

Verfahren der voranstehend beschriebenen Art sind bekannt» Sie werden insbesondere zur Trocknung von Gußkernen eingesetzt,die mit einer Schlichte behandelt werden. Als Lösungsmittel enthält diese Schlichte im wesentlichen Isopropanol. Als Trägergas wird bei den bekannten Verfahren Luft verwendet,die innerhalb der Trocknungsanlage intensiv in Kontakt mit dem zu trocknenden Gut gebracht wird,so dass das Lösungsmittel verdampft und der Lösungsmitteldampf von der Luft aufgenommen wird.

Da es sich in den meisten Fällen um brennbare Lösungsmittel handelt, gibt es für die Konzentration des Lösungsmittels in der als Trägergas fungierenden Luft eine zulässige Obergrenze.Der Höchstwert für die zulässige Konzentration liegt im allgemeinen bei höchstens der

13 0 0 2 4/0172

Telefon (0211) 57 2131 · Telex: 15(842* ■ TelegraauudreMC: Rheinpatent ■ Postscheckkonto Köln (BLZ 370100 50) 227* 10 - SOJ

Hälfte derjenigen Konzentration,die als untere Explosionsgrenze bekannt ist. Für in Trägerluft aufzunehmendes Isopropanol beträgt diese untere Explosionsgrenze 2 Volumenprozent bei 20° CelsiuSo Die zulässige Konzentration nimmt darüber hinaus mit höheren Temperaturen ab ο Hieraus folgt,daß zur Aufnahme einer bestimmten Lösungsmittelmenge ein vergleichsweise großes Luftvolumen aufgewandt werden muß.

Aus Gründen des Umweltschutzes wird im allgemeinen die Abluft einer Trocknungsanlage einer thermischen Nachverbrennung zugeführt,und zwar dadurch,daß von dem im geschlossenen Kreislauf durch die Trocknungsanlage umgewälzten Trägergas ein Teilstrom abgezweigt und unter Zufuhr von Verbrennungsluft einem Zusatzbrenner zugeführt wird. Unter Berücksichtigung der zur Vermeidung von Explosionsgefahr sehr geringen Konzentration des brennbaren Lösungsmittels in der Trägerluft werden sehr große Nachverbrennungsanlagen benötigt,die ihrerseits eine groß ausgelegte Zusatzbrennereinrichtung benötigen,, Die geringe Konzentration des Lösungsmittels in der Trägerluft ergibt schließlich ganz allgemein ein aufwendiges Verfahren und hohe Investitionen für eine Rückgewinnung des Lösungsmittels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein Verfahren zur Abfuhr von brennbaren Lösungsmitteln aus einer Trocknungsanlage zu schaffen, bei welchem die aus der Trocknungsanlage austretenden Volumenströme bedeutend kleiner sind,bei dem die Konzentration des Lösungsmittels im Trägergas so groß ist,daß eine Kondensation des Lösungsmittels mit geringem Aufwand möglich ist und bei dem die nach der Kondensation im Trägergas verbleibende Lösungsmittelmenge gerade ausreicht, um bei einer Nachverbrennung in einer thermischen Nachverbrennungsanlage gerade so viel Energie zu erzeugen,wie für den Trocknungsvorgang in der Trocknungsanlage benötigt wird.

Diese Aufgabenstellung wird mit der Erfindung dadurch gelöst,daß das Rauchgas der thermischen Nachverbrennung mindestens teilweise zur geregelten Verminderung des Sauerstoffgehalts in den umgewälzten Hauptstrom des Trägergases zurückgeführt wird.

1 30024/0172

Durch diese erfindungsgemäße Weiterbildung des bekannten Verfahrens wird erreicht,daß das das brennbare Lösungsmittel aufnehmende Trägergas durch das Fauchgas inertisiert und hierdurch eine Explosionsgefahr beseitigt wird. Da gleichzeitig eine höhere Konzentration des brennbaren Lösungsmittels im inertisierten Trägergas möglich wird, kann die Trocknungsanlage mit geringeren Trägergassströmen gefahren werden,wodurch sich erheblich niedrigere Anlagen- und Betriebskosten ergeben»Durch die direkte Beheizung der Trocknungsanlage mit dem Rauchgas der thermischen Nachverbrennung ergibt sich für die Wärmezufuhr zur Trocknungsanlage ein besserer Wirkungsgrad,der den Energiebedarf der Trocknungsanlage wesentlich herabsetzt.

Durch die höhere Konzentration des Lösungsmittels im erfindungsgemäß inertisierten Trägergas besteht die Möglichkeit,gemä3 einem weiteren Merkmal der Erfindung den abgezweigten Teilstrom des Trägergases üher eine Anlage zur teilweisen Kondensation des Lösungsmittels zu führen,bevor das Trägergas zur thermischen Nachverbrennung gelangt. Die Kondensation des Lösungsmittels erfolgt in einem derartigen Umfang,daß der im Trägergas verbleibende nicht kondensierte Rest des Lösungsmittels zum Betrieb der Nachverbrennung und damit zur Beheizung der Trocknungsanlage ausreicht,und zwar im wesentlichen ohne Zusatzbrennstoff.Diese erfindungsgemäße Weiterbildung hat den grossen Vorteil,daß nicht nur Betriebsenergie für die Trocknungsanlage eingespart,sondern auch die Umweltbelastung wenter herabgesetzt wird. Da infolge der höheren Konzentration des Lösungsmittels im Trägergas, die etwa bei 10 Volumenprozent liegen kann,der Taupunkt des Lösungsmittels bei etwa 20 Celsius liegt,kann die Kondensationsanlage ohne Kältemaschine und damit mit geringem Aufwand und geringem Energiebedarf betrieben werden;bei den bekannten Verfahren mit einer maximal zulässigen Konzentration von etwa 2 Volumenprozent lag der Taupunkt des Lösungsmittels bei minus 15°Celsius,weshalb ein großer Bau- und Energieaufwand für eine Kältemaschine oder für eine Adsorptionsanlage mit Regeneration betrieben werden mußte,sofern eine Rückgewinnung des Lösungsmittels überhaupt durchgeführt werden sollte.

So durchgeführt bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren eine erheblich niedrigere Umweltverschmutzung,da die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aus der Trocknungsanlage austretenden Rauchgasmengen bei nur

1 30024/0172

29Λ8603

5 bis 10% der Rauchgasmengen liegen,die bei den bekannten Verfahren üblich sind.

Um den gesamten Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens weiterhin zu verbessern,wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der der thermischen Nachverbrennung zugeführte Teilstrom des Trägergases und/oder die Verbrennungsluft durch die Rauchgase der Nachverbrennung vorgewärmt.

Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen,die Menge des abgezwejgfen Teilstromes des Trägergases und/oder die Menge der Verbrennungsluft in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im geschlossenen Kreislauf bzw. im Rauchgas zu regeln.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Trocknungsanlage dargestellt,anhand der das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden soll.

Die Trocknunganlage besitzt einen Trockner l,dem das mit Lösungsmittel behandelte Gut G entweder kontinuierlich oder chargenweise über Schleusen zugeführt wird. Durch den Trockner 1 wird Trägergas T im geschlossenen Kreislauf mittels einer Umwälzpumpe 2 umgewälzt. Das in innigen Kontakt mit dem behandelten Gut G gebrachte Trägergas T nimmt das verdampfende Lösungsmittel auf,so daß das Gut G getrocknet und zugleich von Lösungsmittel befreit wird.

Aus dem im geschlossenen Kreislauf durch den Trockner 1 umgewälzten Trägergas T wird ein Teilstrom t abgezweigt,der durch einen Wäscher geschickt wird.Dieser Wäscher 3 besitzt einen mit Wasser betriebenen Wärmetauscher 3a und einen mit Sole betriebenen Wärmetauscher 3b,die die Temperatur des Trägergas-Teilstromes t derart herabsetzen,daß ein Großteil des im Teilstrom t des Trägergases aathaltenen Lösungsmittels kondensiert wird.Das kondensierte Lösungsmittel wird einem Lösungsmittel-Sammelbehälter.4 zugeführt.

1 30024/0172

Der aus dem Wäscher 3 austretende Trägergas-Teilstrom t wird mittels einer Pumpe 5 über einen Vorwärmer 6 der Brennkammer 7 einer thermischen Nachverbrennungsanlage zugeführt,die mit einem Zusatzbrenner 8 ausgerüstet ist» Dieser Zusatzbrenner 8 wird bei Bedarf mit Erdgas E betrieben»

Der für die Nachverbrennung benötigte Sauerstoff wird der Brennkammer 7 in Form von Verbrennungsluft V zugeführt. Auch diese mittels eines Gebläses 9 aus der Atmosphäre angesaugte Verbrennungsluft V wird über einen Luftvorwärmer 10 geführt,bevor sie in die Brennkammer 7 bzw. den Zusatzbrenner 8 gelangt.

Das durch die thermische Nachverbrennung entstehende Rauchgas R wird mindestens teilweise zur geregelten Verminderung des Sauerstoffgehaltes in den umgewälzten Hauptstrom des Trägergases T zurückgeführt, so daß es das Trägergas T inertisiert. Der Sauerstoffgehalt im ständig umgewälzten Hauptstrom des Trägergases T und im Trockner 1 wird ständig durch Sauerstoff-Fühler 11 und 12 überwacht,welche zugehörige Ventile 13 bzw.I¹Ia und I¹Ib steuern. Durch einen Temperaturfühler 15 wird weiterhin die Temperatur im Trockner 1 ermittelt und ein Ventil 16 gesteuert,welches durch Mengenregelung des dem Trockner 1 zugeführten heißen Rauchgases R die Temperatur im Trockner 1 innerhalb enger Grenzen konstant hält_o

Auch in dem aus der Brennkammer 7 austretenden Rauchgas R wird ständig durch einen Sauerstoff-Fühler 17 der Sauerstoff-gehalt ermittelt. Dieser Sauerstoff-Fühler 17 steuert ein Ventil l8,das in der die Verbrennungsluft V dem Zusatzbrenner 8 zuführenden Leitung angeordnet ist. Durch einen Temperaturfühler 19 wird weiterhin die Temperatur im Rauchgas R ermittelt» Dieser Temperaturfühler 19 steuert einerseits ein Ventil 20,welches die Zufuhr von Erdgas E zwischen Null und einem Maximalwert regelt und bei Bedarf ein Ventil 21 öffnet,das im Luftvorwärmer 10 erwärmte Verbrennungsluft V in die Atmosphäre abläßt,wodurch bei Bedarf eine Temperaturverminderung des Rauchgases R erzielt werden kann ,ebenso wie ein Schutz des Wärmeaustauschers gegen überhitzung.
Außer zwei Ventilen 22a und 22b,welche die Menge des aus dem umge-

1 30024/0172

wälzten Hauptstrom des Trägergases T abgezweigten Teilstromes t bestimmen,besitzt die in der Zeichnung dargestellte Anlage noch einen Temperaturfühler 23,welcher unter Berücksichtigung der Temperatur im Trägergas-Teilstrom t nach Verlassen des Wäschers 3 die Kühlmittelmenge und damit die Kühlwirkung des Wärmetauschers 3b verändert.Selbstverständlich besitzt die Anlage noch eine weitere Anzahl von Meß-,Regel- und Sicherheitsvorrichtungen,die jedoch der besseren Übersichtlichkeit wegen auf der Zeichnung nicht dargestellt sind.

Das in der voranstehend beschriebenen Weise aus der Brennkammer 7 in den umgewälzten Hauptstrom des Trägergases T zurückgeführte Rauchgas R inertisiert das Trägergas T derart,daß nicht nur eine Explosionsgefahr vermieden wird,sondern die Konzentration des Lösungsmittels im Trägergas T derart angehoben werden kann,daß sich die insgesamt umgewälzten Trägergasmengen erheblich verkleinern« Durch die Einführung des Rauchgases R in den Trockner 1 wird dieser und mit ihm das behandelte Gut G unmittelbar beheizt,wodurch sich eine erhebliche Verbesserung des Beheizungswirkungsgrades ergibt. Die durch die Inertisierung des Trägergases T erhöhte Konzentration des Lösungsmittels im Trägergas-Teilstrom t erlaubt eine Rückgewinnung durch Kondensation des Lösungsmittels mit geringerem Anlagenaufwand und Energiebedarf. Das in dem den Wäscher 3 verlassenden Teilstrom t enthaltene Lösungsmittel dient schließlich dem Betrieb der Brennkammer 7,so daß bei normalem Betrieb der Trocknungsanlage auf Zufuhr von Erdgas E im wesentlichen verzichtet werden kann.

1 30024/0172

Claims

Patentansprüche:

(lw Verfahren zur Abfuhr von brennbaren Lösungsmitteln aus einer Trocknungsanlage,der das mit dem Lösungsmittel behandelte Gut chargenweise oder kontinuierlich zugeführt wird und die zur Verdampfung des Lösungsmittels mit Trägergas beschickt wird, welches den Lösungsmitteldampf aufnimmt und einer thermischen Nachverbrennungsanlage mit einem Zusatzbrenner zuführt,wobei von dem im geschlossenen Kreislauf durch die Trocknungsanlage umgewälzten Trägergases ein Teilstrom abgezweigt wird,der unter Zufuhr von Verbrennungsluft der thermischen Nachverbrennung zugeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas der thermischen Nachverbrennung mindestens teilweise zur geregelten Verminderung des Sauerstoffgehalts in den umgewälzten Hauptstrom des Trägergases zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezweigte Teilstrom des Trägergases über eine Anlage zur teilweisen Kondensation des Lösungsmittels zur thermischen Nachverbrennung geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet,daß der der thermischen Nachverbrennung zugeführte Teilstrom des Trägergases und/oder die Verbrennungsluft durch die Rauchgase der Nachverbrennung vorgewärmt werden.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet,daß die Menge des abgezweigten Teilstromes des Trägergases und/oder der Verbrennungsluft in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im geschlossenen Kreislauf bzw. im Rauchgas regelbar ist.

130024/0172

ORIGINAL INSPECTED