Emissionsquellen reduziert

Dr.-Ing. Lothar Günther

Kontinuierlich arbeitende Adsorptionsanlagen bestehen mindestens aus zwei Adsorptionsbehältern, wobei ein Adsorber auf Adsorption geschaltet ist und der andere regeneriert wird. Bei einer Dampfregeneration erfolgt diese mit den Teilschritten Bedampfen, Trocknen und Kühlen. Die Bedampfung erfolgt allgemein im Gegenstrom zur Beladerichtung. Für die Realisierung der Schritte Trocknen und Kühlen gibt es unterschiedliche Methoden im offenen oder geschlossenen System.

Bei der Adsorberregeneration treten infolge wirtschaftlicher Regenrationszyklen Emissionen auf, die als Emission Cut Back bezeichnet werden.

Der Vorgang des Bedampfens unterteilt sich in zwei Abschnitte:

• Verdrängung der Adsorberluft und

• Desorption des Lösemittels.

Die Verdrängung der Adsorberluft, die mit erheblichen Emissionen verbunden ist, dauert etwa 5 bis 10 Minuten. Die ausgetragene Luftmenge entspricht dem freien Adsorbervolumen. Die Beladung der feuchten Luft mit Lösemittel entspricht der Sättigung bei etwa 20 bis 30 °C. Bei einer verdrängten Luftmenge von 10 m³ können so beispielsweise 1 bis 5 kg Lösemittel ausgetragen werden.

Nach einer Aufheizphase von ca 15 bis 30 Minuten, je nach eingestellter Dampfmenge, entweicht ein Lösemittel/Dampf-Gemisch aus dem Adsorber, das kondensiert wird. Umfangreiche Untersuchungen bei der Dampfregeneration von Lösemittelgemischen haben gezeigt, daß als Maß für die Beendigung der Bedampfungszeit die Desorbattemperatur am Ablauf des Nachkühlers verwendet werden kann. Zwischen Desorbattemperatur und Lösemittelgehalt (als mg CSB/l dargestellt) besteht der in Abbildung 1 dargestellte Zusammenhang. Infolge der unterschiedlichen Desorptionsgeschwindigkeiten der einzelnen Lösemittel ergibt sich im Desorbatkondensator ein sich ständig änderndes Kondensationsverhalten. Erst mit deutlich abnehmender Lösemittelbeladung des Desorbates tritt eine Stabilisierung der Desorbattemperatur ein. Der Gradient der Temperaturstabilisierung kann als direktes Maß für die Beendigung des Bedampfungsschrittes verwendet werden.

Bei der Fahrweise im offenen System kann das Adsorberbett im Gleichstrom oder Gegenstrom zur Bedampfungsrichtung mit der Trocknungs- bzw. Kühlluft beaufschlagt werden. Bei beiden Fahrweisen muß die austretende Trocknungs- und Kühlluft zumindest zeitabhängig zum Rohgas zurückgeführt werden 31, 24. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß bei unvollständiger Desorption Reste an organischen Substanzen mit der Trocknungs- und Kühlluft ausgetragen werden und deren Gehalt immer oberhalb der gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte liegen. Kurzzeitige Peaks von 1 bis 3 g/m³ sind hierbei in Abhängigkeit vom Stoffgemisch sogar üblich. Diese Rückführung von organischen Substanzen wird auch als Emission Cut Back bezeichnet und muß in die Dimensionierung der Adsorber einbezogen werden. Weitaus negativere Folgen auf die Adsorberbelastung durch den Emission Cut Back werden durch den Water Cut Back bei dieser Fahrweise hervorgerufen. Da das heiße Adsorberbett nach Beendigung der Bedampfung feucht ist, werden zu Beginn der Trocknung erhebliche Mengen an Wasser mit zum Adsorptionsprozeß zurückgeführt. Für dessen Abscheidung sind die installierten Entfeuchtungsstufen allgemein deutlich zu gering ausgelegt. Selbst eine Reduzierung der Trocknungsluftmenge hat nicht die gewünschte Wirkung.

Die Trocknung und Kühlung des Adsorberbettes im geschlossenen System beseitigt den Emission und Water Cut Back zuverlässig und schafft die Möglichkeit der besseren Auslastung der installierten Adsorberkapazität. Voraussetzung für die Anwendung dieser Methode ist, daß die Bedampfung ausreichend abgeschlossen ist.

Die bei der Adsorberregeneration auftretenden Emissionsquellen müssen zuverlässig reduziert und beseitigt werden. Dafür wurde ein System der dampfregenerierten Adsorptionsanlagen als Closed Emission Process (CEP) entwickelt. Bei der CEP-Adsorption wird die Adsorberregeneration unter folgenden Bedingungen realisiert:

• Anordnung eines Entlüftungsadsorbers zur Reinigung der Verdrängungsluft bei der Dampfregeneration sowie

• Fahrweise der Trocknung/Kühlung im geschlossenen Kreislauf.

Mit diesem Verfahren wird erreicht, daß das Adsorberbett auch bei Schwankungen in der Rohgasbeladung immer nahezu vollständig gereinigt wird. Dadurch können die Regenerationsschritte Trocknung und Kühlung im Kreislauf gefahren werden, ohne daß die Gefahr der Bildung explosibler Gasgemische besteht. Der Einsatz von Stickstoff für die geschlossene Prozeßführung ist nicht erforderlich. Da das Adsorberbett vollständig getrocknet und gekühlt wird, ist ein Water Cut Back zur Adsorption ausgeschlossen.

Im Entlüftungsadsorber wird ein Zeolith/Molekularsieb zur Adsorption der organischen Bestandteile und des Wassers der Verdrängungsluft eingesetzt. Die Regeneration des Entlüftungsadsorbers erfolgt mit warmer Luft von 60 bis 80 °C. Für die Regeneration sind nur etwa 1% der Rohgasmenge erforderlich, die kontinuierlich dem Rohgas beigemischt werden.

Der Gesamtprozeß ist in ein in der Praxis bereits erprobtes System der adaptiven Anlagensteuerung eingebunden 334.

Weitere Informationen cav-308