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Title:
APPARATUS AND PROCESS FOR THE REVERSIBLE ADSORPTION OF CHLORINATED HYDROCARBONS, IN PARTICULAR TETRACHLOROETHYLENE, ON SUITABLE ADSORBENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1990/010498
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns an apparatus and process for the reversible adsorption of chlorinated hydrocarbons, in particular tetrachloroethylene, on suitable adsorbents such as activated charcoal, molecular sieves, tenax (2,6-diphenyl-p-phenyloxide), etc. The air carrying the chlorohydrocarbons is passed through an adsorption system containing gas-permeable, open-pore substrate elements made of foamed ceramic, glass ceramic foam, ceramic membranes, etc., on which the adsorptive materials have been applied in thin layers. This gives not only a high specific adsorptivity for chlorinated hydrocarbons but also rapid desorption, and almost complete system regeneration is possible. Desorption of the chlorohydrocarbons can be carried out by heating and/or by generating an underpressure, in alternation if necessary.

Inventors:
BOGUSLAWSKI ZIBGIEF (DE)
Application Number:
PCT/CH1990/000056
Publication Date:
September 20, 1990
Filing Date:
March 06, 1990
Export Citation:
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Assignee:
AQUAMOT AG (CH)
International Classes:
B01D15/00; B01D53/02; B01J20/28; (IPC1-7): B01D53/02; B01J20/28
Foreign References:
US4102816A1978-07-25
US4239516A1980-12-16
DE2523079A11976-11-25
US4703032A1987-10-27
DE2804154A
DE8614516U11987-07-02
EP0023054A11981-01-28
EP0189041A11986-07-30
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung und Verfahren zur reversiblen Adsorp¬ tion chlorierter Kohlenwasserstoffe, insbesondere von Perchloraethylen an geeigneten Adsorbentien, insbesondere an Aktivkohle, Molekualrsieben, Te nax (2,6Diphenylpphenylenoxid) u.a., dadurch gekennzeichnet, dass diese Adsorbentien in dünnen Schichten mit geeigneten, die Adsorption gegebenenfalls unter¬ stützenden Bindemitteln, wie z.B. lgO, auf gas durchlässigen, offenporigen Trägerkörpern, z.B. Schaumkeramik, Glaskeramikschaum, Keramikmembra¬ nen, retikulierte Polyurethanschaum u.a. auf¬ gebracht sind.
2. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringung der Adsorbentien so erfolgt, dass die adsorptiv wirksame Schicht eine möglichst grosse Oberfläche und ein dementsprechend grosses Aufnahmevermögen für die Chlorkohlenwasserstof e besitzt, ihre Dicke aber so gering bemessen ist, dass eine rasche thermische Desorption möglich ist.
3. Vorrichtung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption durch Wärmezufuhr und ent¬ sprechende Temperaturerhöhung erfolgt, wτobei die einzelnen Temperaturen unterhalb der Siedepunkte der zugehörigen chlorierten Kohlenwasserstoffe zu liegen kommen, .
4. Vorrichtung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die desorbierten Chlorkohlenwasserstoffe mit 0 Hilfe geeigneter Vorrichtungen, wie Kühlfalle, Vakuumpumpe, aufgefangen und in den Lösungsmittel¬ kreislauf zurückgeführt werden.
5. Vorrichtung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis _., 5 dadurch gekennzeichnet, dass zwei Adsorptionssysteme so angeordnet werden, dass Adsorption und Desorption im Tandembetrieb erfolgen .
Description:
Vorrichtung und Verfahren zur reversiblen Adsorption chlorierter Kohlenwasserstof e insbesondere Perchloräthylen an geeigneten Adsorbentien.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrich¬ tung und Verfahren zur reversiblen Adsorption chlo¬ rierter Kohlenwasserstoffe, insbesondere Perchloräthy¬ len an geeigneten Adsorbentien. Die Erfindung geht von einer Vorrichtung und ei¬ nem Verfahren aus gemäss dem Oberbegriff des Patent¬ anspruches 1.

Chlorkohlenwasserstoff-Verbindungen, bei denen ein oder mehrere Kohlenwasserstoffatome durch Chloratome ersetzt sind, sind z.B. die Chlormethane, die leicht durch die Haut resorbiert werden und die teilweise narkotisierende Eigenschaften besitzen. Solche Verbin¬ dungen sind u.a. in Wärmeübertragungs- und Schädlings-

bekämpfungsmittel enthalten mit all ihren allseits bekannten irkungen, nicht zuletzt auch die poly- chlorierten Biphenyle, Purane, Dioxine u.v.a.

Kohlenwasserstoffe, bei denen alle H-Atome durch Cl-Atome substituiert sind, bezeichnet man als per¬ chlorierte Verbindungen oder Chlorkohlenwasserstoffe. Zu ihnen gehören Tetrachlorkohlenstoff, Tetrachlor¬ äthylen, Hexachloraethan, Hexachlorbenzol usw.

Obwohl man heute sehr viel zurückhaltender in Anwendung und Umgang mit solchen Substanzen ist, kann man nicht vollständig auf sie verzichten. Insbesondere Tetrachloräthylen, wie auch Perchloräthylen oder kurz PER bezeichnet, sind ausgezeichnete Lösungs- und Ex¬ traktionsmittel für tierische und pflanzliche Fette und Oele. Es sind dies hervorragende Enti'ettungsmittel für Metallteile und Geräte, sowie sehr wirkungsvolle Reinigungsmittel für die chemische Reinigung von Tex¬ tilien. Entsprechend hoch sind Produktion und Einsatz, anteilmässig aber auch die Emission von PER in die Um- weit. Allein in der Bundesrepublik Deutschland schätzt man sie auf jährlich etwa 60 000 T. Als unmittelbare Folge misst man z.B. in Wohnräumen, Supermärkten, Gaststätten oder Gewerbebetrieben, die in unmittelbarer Nähe chemischer Reinigungen liegen, häufig PER-Kon- zentrationen weit über den gesetzlich zulässigen

Höchstwerten. Inzwischen gilt PER auch als krebserzeu-

gende Substanz.

Ziel der vorliegenden Erfindung war es daher, ei¬ ne Vorrichtung und ein bequem und umweltfreundlich zu handhabendes Verfahren zu schaffen, womit sich chlo- rierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere PER, reversibel adsorbieren und nach thermischer Desorption unter weit¬ gehendster Regeneration des adsorptiv wirksamen Sys¬ tems möglichst vollständig wieder in den Lösungsmittel¬ kreislauf zurückführen lassen.

Es sind Verfahren bekannt, bei denen Aktivkohle¬ granulate in einem Schütteϊbett als Adsorbentien für chlorierte Kohlenwasserstof e, auch für Perchloräthy¬ len in chemischen Reinigungsbetrieben, eingesetzt wer¬ den. Ihr Nachteil ist, dass es im Schüttgut zu Rinnen- bildung und damit zu unterschiedlicher Beladung der

Adsorptionsmaterialien kommt. Die Regeneration erfolgt häufig durch Vasserdampf und zwar dann, wenn der CKW praktisch nicht mit Wasser mischbar ist. Sie kann je¬ doch nicht vollständig sein, wenn hiefür nicht extrem lange Zeiträume zur Verfügung stehen, denn tief im Innern der Granulate adsorbierte CKW sind nur schwer zugänglich. Auch ist das Hantieren mit verbrauchten Adsorptionsmaterialien, insbesondere Aktivkohle, prob¬ lematisch wegen der grossen Staubbelastung. Das erfindungsgemässe Verfahren beseitigt diese Nachteile dadurch, dass CKW-geeignete Adsorbentien wie z.B. Aktivkohle, Molekularsiebe, Tenax (2,6-Diphe- nyl-p-phenylenoxid) oder auch deren Mischungen in

dünnen Schichten, mit geeigneten, die Adsorption ge¬ gebenenfalls unterstützenden Bindemittel, wie z.B. AlgO- auf gasdurchlässigen, offenporigen Trägerkör¬ pern wie Schaumkeramik, Glaskeramikschaum, Keramik- Membranen u.a. aufgebracht sind. Sofern die zu adsor¬ bierende Substanz nicht auflösend wirkt und die Tem¬ peraturen nicht zu hoch sind, kann auch retikulier- ter Polyurethanschaum o.a. als Trägermaterial einge¬ setzt werden.

Die adsorptiv wirksamen Partikel mit ihrer po¬ rösen Struktur und der dementsprechend grossen Ober¬ fläche werden nur an ihrer Unterseite in der Binde¬ mittelschicht fest verankert, der obere Teil dagegen bleibt leicht zugänglich. Hierdurch wird ein über- raschend grαsses Aufnahmevermögen für chlorierte Kohlenwasserstoffe erreicht, wie sich bei Labor¬ tests zeigte.

Die Vorrichtung und das Verfahren mit den oben genannten und im Patentanspruch 1 aufgeführten Merk- malen soll nachfolgend für die reversible Adsorption von PER in einem chemischen Reinigungsbetrieb als Beispiel und anhand einer Zeichnung näher beschrieben werden.

PER-haltige Abluft wird mit Hilfe eines Venti-

lators 1 aus der Reinigungsmaschine 2 abgesaugt. Sie strömt alsdann durch einen Grobfilter 3 . wo sie von Feststoffpartikelchen befreit wird,in das offenporige, gasdurchlässige Adsorptionssystem des Keramikfilters 4, Daselbst werden die chlorierten Kohlenwasserstoffe adsorptiv entfernt. Die restliche Luft wird in die Reinigungsmaschine 2 zurückgeführt, wodurch ein ge¬ schlossener Kreislauf entsteht. Mit 5 ist eine Pumpe angedeutet und mit 6 einen Heissluftventilator für eine PER-Recyclierung.

Die thermische Desorption erfolgt in einem ei¬ genen, geschlossenen Kreislauf jeweils dann, wenn der Abluftkreislauf nicht in Betrieb ist, also z.B. wäh¬ rend der Arbeitsphase der Reinigungsmaschine 0 Mit Hilfe eines Heissluftventilators 6 wird erhitzte Luft durch das Adsorptionssystem geleitet, wodurch die CKW desorbiert und mitgeführt werden. Nach Ab¬ kühlung kondensieren sie und gelangen zurück in den PER Vorratstank 7 und stehen alsdann als Reinigungs- mittel wieder voll zur Verfügung. Besonders zu erwäh¬ nen ist, dass die für die Desorption nötige Tempera¬ tur auch unterhalb des jeweiligen CKW-Siedepunktes - bei PER 121° C - liegen, d.h. der Energieaufwand für den Recycling-Prozess kann niedrig gehalten werden,

Alternativ oder ergänzend hierzu kann eine Vor¬ richtung, bestehend aus Vakuumpumpe und Kältefalle, so vorgesehen werden, dass die desorbierten Chlor¬ kohlenwasserstof e aufgefangen und in den Lösungs-

mittelkreislauf zurückgeführt werden. Hierbei ist es besonders wichtig, harte, starre und damit im Vakuum nicht verformbare Trägerkörper aus vorzugsweise ke¬ ramischen Materialien einzusetzen. Auch kann ein Ventil so eingebaut sein, dass der im Prinzip geschlossene Abluftkreislauf zur Atmosphäre hin zu öffnen ist, so dass gereinigte Abluft entweichen kann, Schliesslich können auch zwei Adsorptionssysteme so angeordnet wer¬ den, dass Adsorption und Desorption im Tandembetrieb erfolgen können.

Da PER jedoch auch in nicht unerheblichen Mengen nach Ende eines Maschinenganges beim Oeffnen der Trom¬ mel entweichen und dann zu einem weiteren Teil aus den gereinigten Kleidungsstücken emittiert wird, kann zu- sätzlich eine Gesamtraum-Luftentsorgung installiert werden, bestückt mit einem Adsorptions- und Filter¬ system gemäss Anspruch 1, An dieses System lassen sich verschiedene Absaugvorrichtungen in Form von Punkt¬ entsorgungen anschliessen, z.B. an der Automatentür, dem Bügeltisch, einem geschlossenen Schrank als Zwisch¬ enlager für die frisch gereinigte Kleidung usw. Das adsorptiv wirksame Filtersystem wird ebenfalls - wie unter Anspruch 3 bis 5 aufgeführt -, in gew τ issen Zeit¬ intervallen automatisch unter Kondensation und Rückge- winnung von PER regeneriert.