Beschreibung

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Prozessgas aus einem Industrieprozess.

Stand der Technik

Prozessgas kann als Medium bei gewissen Prozesssch ritten zur Herstellung von Erzeugnissen zum Einsatz kommen, um gewisse technische Wirkungen wie eine Trocknung in einem Prozessschritt herbeizuführen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einem Prozessgas ein Gas oder Gasgemisch verstanden, welches dazu dient, eine technische Wirkung auf das herzustellende Erzeugnis zu haben. Je nach Erzeugnis und Industrieprozess kann das Prozessgas dabei ein inertes oder nicht-inertes Gas oder Gasgemisch sein. Insbesondere im Falle von nicht-inertem Prozessgas kommt dabei häufig Luft oder Luft-ähnliche Gasgemische zum Einsatz. In diesem Fall wird dann häufig auch synonym für Prozessgas der Begriff Prozessluft gebraucht. Das Prozessgas kann bei Industrieprozessen aufnehmen, wobei das Prozessgas nach Verlassen des Industrieprozesses in die Umgebung abgegeben wird. Solche Betriebsstoffe können jedoch Schadstoffe bzw. Lösemittel enthalten, die sich negativ auf die Umwelt auswirken. Zur Reduzierung der negativen Umweltauswirkung muss dieses Abgas entsprechend behandelt werden, auch um gegebene gesetzliche Grenzwerte in dem in die Umgebung abzugebenden Abgas einzuhalten. Ist das Prozessgas eine Prozessluft wird das Abgas häufig auch synonym als Abluft bezeichnet. Ein Hauptunterscheidungsmerkmal zwischen einem Abgas und einer Abluft kann dabei insbesondere in einer O2-Konzentration im zu Grunde liegenden Gasgemisch sein. Als Schadstoffe bzw. schadstoffhaltiges Lösemittel sind insbesondere Stoffe zu verstehen, die bei einer gewissen Menge bzw. Konzentration im Gasauslass Pflanzen, Tiere und/oder Menschen in der Umgebung schaden können. Die Schadstoffe können zum Beispiel Lösemittel (z.B. NMP, NEP, TEP, EAA, GBL, etc.), Kohlenwasserstoffe, Stickoxide, Ammoniak, Fluorwasserstoff, etc. sein.

Herkömmliche Vorrichtungen zur Behandlung von Prozessgas enthalten häufig einen

Hauptstromkanal, durch welchen ein Prozessgasstrom geleitet wird. Der

Hauptstromkanal ist typischerweise zwischen einem Auslass zum Ausleiten von zu

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Bestätigungskopiel reinigendem Prozessgas aus dem Industrieprozess und einem Einlass zum Einleiten desselben in einen Kondensator angeordnet, insbesondere verbindet er den Auslass mit dem Einlass. Die im Prozessgas enthaltenen Schadstoffe bzw. Lösemittel können im Kondensator kondensiert und die kondensierten Schadstoffe bzw. Lösemittel so vorzugsweise zumindest teilweise aus dem Prozessgas abgeschieden werden. Ein Teil des behandelten Prozessgases wird häufig aus dem Hauptstrom als Abgas zu einem Abgasauslass in die Umgebung abgezweigt.

Im Stand der Technik sind insbesondere Verfahren mit einem Kondensationsschritt bekannt, wobei Kondensate aus dem Prozessgas abgeschieden werden und Lösemittel dadurch zurückgewonnen werden können.

CA2214542A1 zeigt ein Verfahren, bei dem ein Lösemittel bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien zurückgewonnen werden kann, indem das Lösemittel aus einer lösemittelhaltigen Prozessluft auskondensiert.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Prozessgas, insbesondere zur Rückgewinnung von Lösemitteln, welche in Industrieprozessen wie bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz kommen. Das Verfahren umfasst Kondensationsvorgänge, die auf unterschiedlichen Temperaturniveaus arbeiten, wobei ein lösemittelhaltiges Kondensat aus dem Prozessgas abgeschieden und anschließend einem Rückgewinnungsprozess zugeführt wird. Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Behandlung von Prozessgas aus einem Industrieprozess, insbesondere zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von Prozessgas aus einer Industrieanlage / einem Industrieprozess zu schaffen, das eine erhöhte Einsatzflexibilität unter Vermeidung von extremen Betriebskosten und zu aufwändiger Konstruktionen bei einem starken Reinigungseffekt des Prozessgases bewirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Behandeln von Prozessgas aus einem Industrieprozess mit einem Hauptstrom und einem Nebenstrom gelöst, wobei mindestens ein Teil des Prozessgases mit folgenden Verfahrensschritten behandelt wird: ein erster Kondensationsschritt, bei dem ein erstes Kondensat aus dem Prozessgas abgeschieden wird; ein nach dem ersten Kondensationsschritt stattfindendes erstes Abzweigen, bei dem mindestens ein Teil des Prozessgases aus dem Hauptstrom als Abgas in den Nebenstrom abgezweigt wird; ein im Hauptstrom nach dem ersten Abzweigen stattfindender erster Weiterbehandlungsschritt, bei dem mindestens ein Teil des Prozessgases nach dem ersten Kondensationsschritt weiterbehandelt wird. Die hier offenbarte Erfindung kann dabei sowohl zur Behandlung, insbesondere Aufbereitung oder Reinigung von Prozessgas als auch von Prozessluft vorteilhaft zum Einsatz kommen, so dass im Sinne der Erfindung die Begriffe Prozessgas und Prozessluft bzw. Abgas und Abluft synonym zu verstehen sind.

Der erste Weiterbehandlungsschritt kann auch eine Wärmezuführung, eine Druckabsenkung und/oder eine zweite Zuführung von Umgebungsluft bzw. Prozessgas von außerhalb des Hauptstroms, zum Beispiel aus einem Nebenstrom, umfassen. Besonders bevorzugt erfolgt beim ersten Weiterbehandlungsschritt eine Wärmezuführung, wobei die Wärmeenergie aus dem ersten Kondensationsschritt gewonnen wurde. Die Wärmezuführung beim ersten Weiterbehandlungsschritt kann also als eine Wärmerückgewinnung verstanden werden. Ein Abgas im Rahmen dieser Erfindung kann insbesondere ein aus dem Hauptstrom bzw. aus einem Hauptstromkanal abgeführtes Prozessgas sein. Das Abgas kann beispielsweise in die Umgebung abgeführt aber auch in einen Industrieprozess und/oder zum Weiterbehandeln an mindestens einen weiteren Verfahrensschritt weitergeleitet werden.

Die Erfinder haben nämlich festgestellt, dass es für die Behandlung von Prozessgas vorteilhaft sein kann, einen Teil des Prozessgases zunächst in einem ersten Kondensationsschritt zu behandeln und anschließend in einen Nebenstromkanal abzuzweigen. Der Rest des Prozessgases wird in einem Weiterbehandlungsschritt weiterbehandelt. Der erste Kondensationsschritt kann dabei in einem energetisch günstigeren Bereich erfolgen, wobei ein Wärmetransportmedium zum Abkühlen des Prozessgases eingesetzt werden kann, welches weniger energetisch aufwändig heruntergekühlt wird. Das Behandeln in einem ersten Kondensationsschritt kann die Lösemittelrückgewinnung begünstigen und gleichzeitig die Schadstoffkonzentration des Abgases senken. Der beim ersten Abzweigen in den Nebenstrom abgezweigte Volumenstrom ist typischerweise kleiner als der nach dem ersten Abzweigen in dem Hauptstrom vorhandene Volumenstrom. Vorzugsweise wird das Prozessgas nach dem ersten Kondensationsschritt in mindestens zwei Ströme, beispielsweise in einen Haupt- und in einen Nebenstrom aufgeteilt. Auch bei einer Verzweigung in mehrere Nebenströme ist der abgezweigte Volumenstrom insgesamt, welcher über alle Nebenströme hinweg aufaddiert wird, vorzugsweise kleiner als der vorhandene Volumenstrom, der im Hauptstrom stromabwärts des ersten Abzweigens verbleibt.

„Ein“ und „eine“ sind im Rahmen dieser Offenbarung ohne ausdrücklich gegenteilige Angabe als unbestimmte Artikel und damit immer auch als „mindestens ein“ bzw. „mindestens eine“ zu lesen, es können also nach mehreren ersten Kondensationsschritten auch mehrere zweite Kondensationsschritte vorgesehen sein. Der erste bzw. zweite Kondensationsschritt kann jeweils auch als ein mehrstufiger erster bzw. mehrstufiger zweiter Kondensationsschritt verstanden werden.

Insbesondere können ein erster bzw. zweiter Kondensationsschritt mehrere Kondensationsvorgänge umfassen (siehe unten). Eine Kondensationsstufe kann beispielsweise einen Wärmetauscher bzw. Kühlkörper aufweisen, durch welchen das Prozessgas geleitet wird. Insbesondere können zwei oder mehr Kondensationsstufen hintereinandergeschaltet werden. Beispielsweise können zwei oder mehr unterschiedliche Wärmetauscher bzw. Kühlkörper hintereinander angeordnet werden, die das Prozessgas auf unterschiedliche Temperaturniveaus abkühlen. Ein Kondensationsschritt kann also ein mehrstufiges Abkühlen umfassen.

Richtungsangaben wie „nach“ bzw. „vor“ in dem Verfahren beziehen sich allgemein auf die Strömungsrichtung. Beispielsweise soll die Formulierung „nach dem ersten Kondensationsschritt“ bzw. „vor dem zweiten Kondensationsschritt“ als „stromabwärts von dem ersten Kondensationsschritt“ bzw. „stromaufwärts von dem zweiten Kondensationsschritt“ verstanden werden. Ein Wärmetransportmedium kann insbesondere ein Kühlmedium oder auch ein Kältemittel sein. Beispielsweise kann das Wärmetransportmedium Wasser, Ammoniak, Kohlenstoffdioxid, organische Kältemittel oder anorganische Kältemittel umfassen.

Ein Wärmetransportmedium kann in einer Abkühlungsstufe zur Abkühlung des Prozessgases bei einem Kondensationsschritt verwendet werden, wobei Wärme in einer Wärmeverschiebung in der Abkühlungsstufe aus dem Prozessgas entzogen und mittels des Wärmetransportmediums hinwegtransportiert wird. Die Wärmeverschiebung kann dahingehend so verstanden werden, dass die aus einem Medium entzogene Wärmeenergie an einer anderen Stelle bzw. in einem anderen Verfahrensschritt auf ein Medium übertragen wird. Das Wärmetransportmedium kann wie vorstehend beschrieben ein Kühlfluid, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, sein. Das Wärmetransportmedium kann von dem Prozessgas räumlich getrennt sein, beispielsweise kann das Wärmetransportmedium in einem von dem Prozessgas räumlich getrennten Kühlkreislauf zirkulieren. Besonders bevorzugt weisen mehrere Abkühlungsstufen in einem Kondensationsschritt ein jeweiliges Wärmetransportmedium auf, z. B. ein erstes Wärmetransportmedium weist bei der ersten Abkühlungsstufe und ein zweites Wärmetransportmedium bei der zweiten Abkühlungsstufe auf. Optional können die Abkühlungsstufen auch jeweils getrennte Kühlkreisläufe aufweisen. Die bei der Abkühlung aus dem Prozessgas entzogene Wärme kann dann dem Prozessgas in einem Weiterbehandlungsschritt zumindest teilweise wieder zugeführt werden. Die Wärmeverschiebung kann also mittels des Wärmetransportmediums zwischen dem Kondensationsschritt und dem Weiterbehandlungsschritt stattfinden, also Wärmeenergie aus dem Prozessgas von dem Kondensationsschritt zum Weiterbehandlungsschritt übertragen. Das Wärmetransportmedium, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, kann also eine hohe Kühlleistung in der Abkühlungsstufe gewährleisten. Insbesondere kann die Kühlleistung in einem Luft-Wasser-Wärmetauscher höher als ein Luft-Luft- Wärmetauscher sein. Vorzugsweise wird bereits in der ersten Abkühlungsstufe ein Wärmetransportmedium zur Abkühlung des Prozessgases verwendet, wobei die in der ersten Abkühlungsstufe aus dem Prozessgas entzogene Wärme wieder dem Prozessgas in einem Weiterbehandlungsschritt zugefügt wird. Die Wärmeverschiebung kann schlicht mittels eines Umpumpens von Kühlmedien realisiert werden. Optional kann die Wärmeverschiebung auch mittels einer Wärmepumpe oder einer Heatpipe realisiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich vorzugsweise zur Behandlung von Prozessgas, das an einem Industrieprozess beteiligt war, beispielsweise bei der Trocknung einer Beschichtung zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien bzw. Bestandteile davon, insbesondere von Elektroden, Separatoren und/oder Membranen für Sekundärbatterien oder Brennstoffzellen. Vorzugsweise stellt der Hauptstrom einen kontinuierlichen Strömungsfluss des Prozessgases in dem Verfahren dar. Vorzugsweise umfasst der Hauptstrom die Strömung, die aus dem Industrieprozess zum ersten Kondensationsschritt geführt wird, also vorzugsweise den Großteil, besonders bevorzugt den gesamten Gasstrom des zum ersten Kondensationsschritt geführten Prozessgases. Die räumliche Ausdehnung des Hauptstroms umfasst insbesondere auch denjenigen Strömungsraum, in dem der erste Kondensationsschritt stattfindet. In analoger Sprachverwendung ist dies auch der Fall für den Strömungsraum des Nebenstroms, in dem die Strömung beispielsweise im Falle eines Konzentrators oder eines Filters mit einem Feststoff interagiert. Beispielsweise ist dies insbesondere der Fall, in dem ein Adsorber zum Einsatz kommt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der erste Weiterbehandlungsschritt ein Aufheizen und/oder ein Druckabsenken, und/oder ein Zuführen von Gas von außerhalb des Hauptstroms, insbesondere von Luft aus einer Umgebung. Mindestens ein Teil des Prozessgases wird mit folgendem Verfahrensschritt behandelt: ein Rückführen von Prozessgas nach dem ersten Kondensationsschritt in den Industrieprozess. Der Begriff „nach dem ersten Kondensationsschritt“ ist insbesondere als „stromab des ersten Kondensationsschrittes“ zu verstehen, das Prozess kann insbesondere erst nach dem ersten Weiterbehandlungsschritt zurückgeführt werden.

Das Gas von außerhalb des Hauptstroms kann dabei beispielsweise zumindest teilweise Prozessgas aus einem oder mehreren lndustrieprozess/-en sein. Ebenfalls vorstellbar kann das Gas zumindest teilweise aus mindestens einem abgezweigten Nebenstrom stammen, in welchem das im Nebenstrom strömende Gas weiterbehandelt bzw. konditioniert wurde. In bestimmten Fällen, in denen die Umgebungstemperatur und/oder die relative Sättigung der Umgebungsluft unter einem bestimmten Wert liegt, also wenn beispielsweise die Umgebungsluft trocken bzw. heiß und trocken genug ist, kann es bevorzugt sein, Umgebungsluft dem Prozessgas zuzuführen, um beispielsweise die relative Sättigung beim ersten Weiterbehandlungsschritt zu senken.

Der erste Weiterbehandlungsschritt nach dem ersten Abzweigen kann das Prozessgas insbesondere zum Einsatz in einem Industrieprozess vorkonditionieren und das Prozessgas energetisch vorteilhaft wiederverwerten, also beispielsweise über eine Wärmerückgewinnung aus einem Kondensationsschritt das Prozessgas erwärmen. Der Industrieprozess kann dabei vorzugsweise im Sinne einer Rezirkulation des Prozessgases der Industrieprozess sein, aus welchem das Prozessgas dem ersten Kondensationsschritt zugeführt wurde. Es kann jedoch auch sinnvoll sein, das Prozessgas einem weiteren Industrieprozess zuzuführen. Bei einem Betrieb mit vorteilhaften Umgebungslufttemperaturen, welche beim Zuführen von Umgebungsluft in den Hauptstrom eine gewünschte Temperatur und/oder relative Sättigung sich einstellen lässt, kann dieser gewünschte Zustand des Prozessgases optional oder alternativ mittels eines schlichten Zuführens von Umgebungsluft auch ohne ein Aufheizen im ersten Weiterbehandlungsschritt erreicht werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Teil des Prozessgases in einem zweiten Abzweigen, welches nach dem ersten Abzweigen, insbesondere nach dem ersten Weiterbehandlungsschritt stattfindet, aus dem Hauptstrom abgezweigt und dem Abgas zugefügt wird, wobei die relative Sättigung des beim zweiten Abzweigen abgezweigten Abgases niedriger ist als die relative Sättigung des beim ersten Abzweigen abgezweigten Abgases. Insbesondere kann eine Messung der Temperatur und/oder der Sättigung vorgenommen werden, nachdem der Teil des beim zweiten Abzweigen abgezweigten Prozessgases dem Abgas zugefügt wird. Bevorzugt kann anhand der gemessenen Temperatur und/oder Sättigung eine Durchflussmenge des beim zweiten Abzweigen abgezweigten Prozessgases eingestellt werden.

Nach dem ersten Abzweigen kann noch ein gesättigtes Abgas vorliegen. Das Abgas kann insbesondere mit einem Gasgemisch gesättigt sein, beispielsweise ein Gasgemisch, welches Wasserdampf und mindestens einem gasförmigen Lösemittel umfasst. Eine relative Sättigung kann also im Allgemeinen eine relative Sättigung des Wasserdampfs und/oder eine relative Sättigung des gasförmigen Lösemittels umfassen. Das beim ersten Abzweigen abgezweigte Abgas kann also eine hohe relative Sättigung aufweisen. Die Handhabung einer Strömung mit hoher relativer Sättigung kann dabei aufgrund der Gefahr von Kondensatbildung beispielsweise auf der Oberfläche von Leitungen bzw. Kanälen erschwert werden. Beim zweiten Abzweigen wird vorzugsweise Prozessgas aus dem Hauptstrom abgezweigt, welches beispielsweise zuvor beim ersten Weiterbehandlungsschritt erhitzt bzw. aufgeheizt wurde. Nachdem das Prozessgas aufgeheizt wird, kann das aufgeheizte Prozessgas nun eine geringere relative Sättigung als die relative Sättigung des Abgases aufweisen, welches zuvor aus dem Prozessgas beim ersten Abzweigen abgezweigt wurde. Dieses aufgeheizte Teilprozessgasstrom kann dem gesättigten Abgas zugefügt werden und dessen relative Sättigung insgesamt senken. Die Gefahr von Kondensatbildung kann somit reduziert werden. Das Zufügen von Abgas kann auch ein Zu- oder Beimischen umfassen. Insbesondere kann beim Zufügen von abgezweigtem Prozessgas eine homogene Strömungseigenschaft des Abgases einstellen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird mindestens ein Teil des Abgases mit folgenden Verfahrensschritten behandelt: Erstens, ein nach dem ersten Kondensationsschritt stattfindender zweiter Kondensationsschritt, bei dem ein zweites Kondensat aus dem Prozessgas abgeschieden wird. Zweitens, ein nach dem zweiten Kondensationsschritt stattfindender zweiter Weiterbehandlungsschritt, bei dem mindestens ein Teil des Abgases nach dem zweiten Kondensationsschritt weiterbehandelt wird, umfassend ein Aufheizen und/oder ein Druckabsenken und/oder ein Filtern; und/oder drittens, ein nach dem ersten Kondensationsschritt stattfindender Abkonzentrationsschritt mit mindestens einer Abkonzentrationsstufe zur Senkung der Konzentration eines Schadstoffes, und/oder viertens, ein nach dem ersten Kondensationsschritt stattfindendes Filtern des Abgases. Ergänzend bzw. wahlweise kann ein Teil des abgezweigten Abgases nach dem ersten Kondensationsschritt in die Umgebung entlassen werden. Dies kann insbesondere bei wasserbasierten Industrieprozessen der Fall sein. Beim zweiten Kondensationsschritt kann insbesondere ein Kondensat vorzugsweise mithilfe eines Demisters, also eine Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von im Abgas mitschwebenden Wassertröpfchen abgeschieden werden. Das Filtern des Abgases kann auch bevorzugt nach dem zweiten Kondensationsschritt stattfinden.

Der zweite Weiterbehandlungsschritt kann analog zum ersten Weiterbehandlungsschritt auch eine Wärmezuführung, eine Druckabsenkung und/oder eine zweite Zuführung von Umgebungsluft bzw. Prozessgas von außerhalb des Hauptstroms, zum Beispiel aus einem Nebenstrom, umfassen. Besonders bevorzugt erfolgt beim zweiten Weiterbehandlungsschritt eine Wärmezuführung, wobei die Wärmeenergie aus dem zweiten Kondensationsschritt gewonnen wurde. Die Wärmezuführung beim zweiten Weiterbehandlungsschritt kann also als eine Wärmerückgewinnung verstanden werden. Die niedrigste beim zweiten Kondensationsschritt erreichte Temperatur des Abgases kann insbesondere niedriger als die niedrigste bei dem ersten Kondensationsschritt erreichte Temperatur des Prozessgases sein. Für die Rückgewinnung von lösemittelhaltigem Kondensat aus dem Nebenstrom kann es vorteilhaft sein, das Abgas zusätzlich mit dem zweiten Kondensationsschritt zu behandeln, wobei das Prozessgas bei dem zweiten Kondensationsschritt auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt wird als bei dem ersten Kondensationsschritt. Insgesamt betrachtet, kann mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung ein höherer Anteil von Lösemitteln aus dem Prozessgas abscheiden lassen, als dies mit einem einzigen Kondensationsschritt möglich ist. Insbesondere mit TEP/EAA als Lösemittelbestandteile im Prozessgas kann bevorzugt das Abgas beim zweiten Kondensationsschritt auf unter 0 °C, besonders bevorzugt unter -5 °C, -10 °C, -15 °C abgekühlt werden.

Typischerweise erfolgt der Abkonzentrationsschritt im Rahmen der Erfindung als Adsorptionsverfahren mittels eines Adsorptionsrads oder Adsorptionskarusells, wobei Atome oder Moleküle von Flüssigkeiten oder Gasen an eine feste Oberfläche angelagert, also adsorbiert wird. Ein Abkonzentrator kann im Rahmen der Erfindung als eine Vorrichtung aufweisend ein Gehäuse, innerhalb dessen mindestens ein Adsorptionsrad oder Adsorptionskarusells zum Absenken der Schadstoffkonzentration eines Abgases angeordnet ist.

Das Filtern des Abgases erfolgt besonders bevorzugt nach dem zweiten Kondensationsschritt bzw. nach dem Abkonzentrationsschritt. Dieses Verfahrensschritt kann optional sein, falls die Schadstoffkonzentration bereits nach dem zweiten Kondensationsschritt bzw. nach dem Abkonzentrationsschritt unter den gesetzlichen Emissionsgrenzen liegt.

Ebenfalls vorstellbar ist das Behandeln eines Teils des Abgases mit dem zweiten Kondensationsschritt und eines weiteren Teils des Abgases mit dem Abkonzentrationsschritt. Eine solche Verfahrensanordnung kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn unterschiedliche Schadstoff-Bestandteile im Prozessgas enthalten sind, die sich entweder effektiver mittels eines Kondensationsschrittes oder mittels Adsorption vom Abgas entfernen lassen. Das Prozessgas kann ein Gasgemisch sein, wobei mindestens ein Bestandteil auskondensierbar ist. Insbesondere umfasst ein solcher Bestandteil ein Lösemittel. Ein Lösemittelbestandteil kann beispielsweise N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), N-Ethyl-2- pyrrolidon (NEP), Triethylphosphat (TEP), Ethylacetoacetat (EAA), Dimethylacetamid (DMAc), y-Butyrolacton (GBL), Propylencarbonat (PC) oder auch Wasser, Aceton bzw. Alkohol sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird folgende Verfahrensschritte zum Desorbieren eines Abkonzentrators durchgeführt: erstens wird ein Teil des Abgases abgezweigt, bevor und/oder nachdem er in einer Abkonzentrationsstufe abkonzentriert wird bzw. wurde. Zweitens, ein Aufheizen des abgezweigten Teils des Abgases zu einem Desorptionsgas. Drittens, ein Desorptionsschritt mittels des Desorptionsgases, wobei das Desorptionsgas einen Desorptionsbereich eines Abkonzentrators durchströmt und mindestens ein adsorbierter Schadstoff aufnimmt. Viertens wird das Desorptionsgas nach Durchströmen des Desorptionsbereichs als Konzentratgas abgeführt. Fünftens wird das Konzentratgas zu einem Kondensationsschritt, insbesondere zum ersten Kondensationsschritt und/oder zu einem weiteren Kondensationsschritt, und/oder einem Abkonzentrationsschritt geführt. Der abgezweigte Teil des Abgases kann insbesondere auf eine für die Desorption geeignete Temperatur aufgeheizt werden, also auf eine Desorptionstemperatur, wodurch das Desorptionsgas erzeugt wird.

Der zu desorbierende Abkonzentrator kann bevorzugt der Abkonzentrator sein, der das Abgas reinigt, wobei das Abgas aus dem Hauptstrom zuvor abgezweigt wurde.

Ebenfalls bevorzugt kann der zu desorbierende Abkonzentrator zu einem weiteren Abkonzentrator parallel angeordnet sein, wobei das aus dem Hauptstrom stammende Abgas in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt wird.

Grundsätzlich ist es vorstellbar, dass das Abgas in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt werden und die Teilströme jeweils zu einem Abkonzentrator geführt werden. In diesem Fall stammen die Teilabgasströme aus einem einzigen Hauptstrom, der zuvor mit dem ersten Kondensationsschritt behandelt wurde.

Prinzipiell können auch mehrere Industrieprozesse parallel ablaufen und mehrere zueinander parallel geschaltete erste Kondensationsschritte angeordnet sein. In diesem Fall können mehrere Abgasströme, die jeweils aus einem eigenen Hauptstrom abgezweigt wurde, zu einem Abkonzentrationsschritt geführt werden. Der zu desorbierende Abkonzentrator kann also auch ein weiterer Abkonzentrator sein, der ein Prozessgas behandelt, welches aus einem separaten Industrieprozess stammt.

Der vor der Abkonzentrationsstufe abgezweigte Teil des Abgases kann als sogenanntes Rohgas bezeichnet werden. Der hinter der Abkonzentrationsstufe abgezweigte Teil des Abgases kann wiederum als sogenanntes Reingas bezeichnet werden. Das Desorptionsgas kann also in Form von Rohgas bzw. Reingas abgezweigt werden. Als Desorptionsgas kann auch Frischluft aus einer Umgebung verwendet werden, wobei die Frischluft auf eine Desorptionstemperatur erhitzt wird und dadurch Desorptionsgas erzeugt wird. Da in einer Abkonzentrationsstufe Schadstoff aus dem Abgas entfernt wird, kann die Schadstoffkonzentration des Abgases vor einer Abkonzentrationsstufe höher sein als dahinter. Die Schadstoffkonzentration des Rohgases kann also auch höher als die Schadstoffkonzentration des Reingases sein.

Das Desorptionsgas wird im Verfahren zum Desorbieren eines Abkonzentrators nach dem Aufheizen durch einen Desorptionsbereich des Abkonzentrators geleitet und adsorbierten Schadstoff aufnehmen, bevor das Desorptionsgas aus dem Desorptionsbereich als Konzentratgas abgeführt wird. Wenn Rohgas statt Reingas als Desorptionsgas abgezweigt wird, kann also das Desorptionsgas mehr Schadstoff enthalten und das Konzentratgas entsprechend eine höhere Schadstoffkonzentration aufweisen. Dies kann nämlich von Vorteil sein, wenn das Konzentratgas zu einem Kondensationsschritt, wobei der Kondensationsschritt mittels eines Konzentratgaskondensators erfolgt, weil entsprechend mehr Schadstoff als Kondensat abgeschieden werden kann. Als weiterer Vorteil für die Verwendung von Rohgas als Desorptionsgas könnte ein kleinerer apparativer Aufwand sein. Ein Konzentratgaskondensator kann insbesondere ein Kondensator sein, der vorwiegend bzw. exklusiv Konzentratgas behandelt. Besonders bevorzugt wird das Konzentratgas zum ersten Kondensationsschritt geführt und dem Prozessgas vor dem ersten Kondensationsschritt zugefügt.

In einem alternativen Einsatzszenario kann auch vorteilhafterweise Reingas als Desorptionsgas abgezweigt werden. Das Desorptionsgas kann wie vorstehend erläutert, nun in Form von Reingas statt Rohgas weniger Schadstoff enthalten. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn die Desorptionsfähigkeit des Desorptionsgases gesteigert werden soll. Das Desorptionsgas kann beim Durchströmen des Desorptionsbereichs entsprechend mehr Schadstoff aufnehmen und den Abkonzentrator besser reinigen.

Auch kann in einem weiteren alternativen Einsatzszenario vorteilhaft sein, wenn das Desorptionsgas nach Durchströmen des Desorptionsbereichs als Konzentratgas zu einem Abkonzentrationsschritt geführt wird. Bevorzugt wird das Konzentratgas zum Abkonzentrationsschritt, besonders bevorzugt zur ersten Abkonzentrationsstufe des Abkonzentrationsschrittes geführt. Weil das Desorptionsgas in Form von Reingas statt Rohgas vorliegt, kann die Schadstoffkonzentration des Konzentratgases geringer sein und den Abkonzentrator in der Abkonzentrationsstufe entsprechend weniger belasten.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird folgende Verfahrensschritte durchgeführt: erstens wird ein Konzentratgas nach Durchströmen des Desorptionsbereichs eines Abkonzentrators erzeugt. Zweitens wird das Konzentratgas in einem Kondensationsschritt und/oder Abkonzentrationsschritt behandelt. Drittens wird das behandelte Konzentratgas zum ersten Kondensationsschritt und/oder zu einem Abkonzentrationsschritt, insbesondere zur ersten Stufe des Abkonzentrationsschrittes geführt, und/oder in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt, bevor mindestens einer der Teilströme des behandelten Konzentratgases zu einem Kondensationsschritt und/oder zu einem Abkonzentrationsschritt geführt.

In dieser Ausgestaltung kann das Konzentratgas zunächst in einem Kondensationsschritt behandelt, wobei ein Konzentratgaskondensator verwendet wird. Alternativ wird das Konzentratgas zunächst in einer Abkonzentrationsstufe eines Abkonzentrationsschrittes behandelt. Das behandelte Konzentratgas kann zum ersten Kondensationsschritt geführt, insbesondere kann das behandelte Konzentratgas dem Prozessgas vor dem ersten Kondensationsschritt zugefügt werden. Bevorzugt wird das behandelte Konzentratgas in beispielsweise zwei Teilströme aufgeteilt, wobei ein Teilstrom zum ersten Kondensationsschritt und ein weiterer Teilstrom zu einem anderen Kondensationsschritt, beispielsweise zu einem Kondensationsschritt, wobei ein Konzentratgaskondensator verwendet wird. Ebenfalls vorstellbar ist, dass ein Teilstrom zum ersten Kondensationsschritt und ein weiterer Teilstrom zur ersten Abkonzentrationsstufe des Abkonzentrationsschrittes geführt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Abkonzentrationsschritt mindestens zwei Abkonzentrationsstufen, die in Strömungsrichtung des Abgases hintereinander angeordnet sind, wobei die Abkonzentrationsstufen jeweils einen Abkonzentrator aufweist, wobei ein Konzentratgas einer Abkonzentrationsstufe, welche hinter mindestens einer Abkonzentrationsstufe angeordnet ist, mit folgenden Verfahrensschritten behandelt wird: das Konzentratgas wird mit dem Konzentratgas einer stromauf angeordneten Abkonzentrationsstufe vermischt; und/oder das Konzentratgas wird in einem Kondensationsschritt kondensiert und mittels einer weiteren Konzentratgasleitung nach dem Kondensationsschritt abgeführt; und/oder das Konzentratgas wird zu einer Abkonzentrationsstufe, insbesondere zur vordersten Abkonzentrationsstufe geführt; und/oder das Konzentratgas wird zum ersten Kondensationsschritt geführt.

Diese Ausgestaltung der Erfindung betrifft insbesondere eine vorteilhafte Gasführung des Konzentratgases einer stromab angeordneten Abkonzentrationsstufe zum Desorbieren eines Abkonzentrators. Diese stromab angeordnete Abkonzentrationsstufe ist also in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung des Abgases hinter einer weiteren Abkonzentrationsstufe angeordnet. Beispielsweise in einem zweistufigen Abkonzentrationsschritt betrifft dies die zweite Stufe, in einem dreistufigen Abkonzentrationsschritt betrifft dies die zweite und die dritte Stufe.

Das Konzentratgas der hinteren Abkonzentrationsstufe kann mit dem Konzentratgas einer stromauf angeordneten Abkonzentrationsstufe vermischt, also die zwei Konzentratgasströme zusammengeführt werden. Der Volumenstrom an Konzentratgas kann also erhöht werden, wobei insbesondere die Effektivität eines Behandelns der zusammengeführten Konzentratgasströme erhöht werden kann. Bevorzugt wird das Konzentratgas in einem Kondensationsschritt kondensiert, beispielsweise in einem Konzentratgaskondensator, wobei ein schadstoffhaltiges Kondensat aus dem Konzentratgas ausgeschieden werden kann. Das Verfahren mit einem Kondensationsschritt im Konzentratgaskondensator kann insbesondere den Vorteil haben, wenn mehrere Konzentratgasströme gebündelt werden. Der Konzentratgaskondensator kann entsprechend mehr schadstoffhaltiges Kondensat abscheiden. Gleichwohl kann die Dimensionierung des Konzentratgaskondensators vorteilhaft für eine größere Durchsatzmenge ausgelegt werden.

Ebenfalls vorstellbar wäre eine stärkere Abkühlung des Konzentratgaskondensators, welcher für kleinere Durchsatzmengen an Konzentratgas ausgelegt wird. Durch eine stärkere Abkühlung im Kondensationsschritt mittels des Konzentratgaskondensators kann der schadstoffhaltige Anteil im abgeschiedenen Kondensat erhöht und die Rückgewinnung von lösemittelhaltigem Schadstoff verbessert werden. Aufgrund der kleineren Dimensionierung des Konzentratgaskondensators kann der energetische Aufwand reduziert werden.

Ebenfalls bevorzugt wird das Konzentratgas zu einer Abkonzentrationsstufe eines Abkonzentrationsschrittes, besonders bevorzugt zur vordersten Abkonzentrationsstufe des Abkonzentrationsschrittes geführt, also zur ersten Abkonzentrationsstufe in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung des Abgases. Die vorderste Abkonzentrationsstufe kann insbesondere zum Abkonzentrieren einer höheren Schadstoffkonzentration ausgelegt sein, weshalb das Konzentratgas vorteilhafterweise bevorzugt dorthin geführt wird.

Ebenfalls besonders bevorzugt wird das Konzentratgas zum ersten Kondensationsschritt geführt. Dabei kann das Konzentratgas dem Prozessgas noch vor dem ersten Kondensationsschritt zugefügt und die Schadstoffkonzentration des Prozessgases noch vor dem ersten Kondensationsschritt erhöht werden. Das Abscheiden von möglichst viel Schadstoffen im ersten Kondensationsschritt kann somit vorteilhaft ausgestaltet werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Konzentratgas lösemittelhaltigen Schadstoff enthält, welcher mittels eines Kondensationsschrittes zurückgewonnen werden kann. Insbesondere kann wie vorstehend beschrieben beim Abkühlen mit dem ersten Kondensationsschritt eine Wärmerückgewinnung gekoppelt sein. Dadurch, dass das Konzentratgas zum ersten Kondensationsschritt geführt wird, kann ein Teil der Wärmeenergie aus dem Konzentratgas zurückgewonnen werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Abkonzentrationsschritt mindestens zwei Abkonzentrationsstufen, die in Strömungsrichtung des Abgases hintereinander angeordnet sind, wobei die Abkonzentrationsstufen jeweils einen Abkonzentrator aufweist, wobei ein Konzentratgas einer Abkonzentrationsstufe, welche stromauf einer weiteren Abkonzentrationsstufe, im Falle von drei Abkonzentrationsstufen oder mehr als die vorderste Abkonzentrationsstufe angeordnet ist, mit folgenden Verfahrensschritten behandelt wird: das Konzentratgas wird mit dem Konzentratgas einer stromab angeordneten Abkonzentrationsstufe vermischt; und/oder das Konzentratgas wird in einem Kondensationsschritt kondensiert, bevor sie mittels einer weiteren Konzentratgasleitung nach dem Kondensationsschritt abgeführt wird; und/oder das Konzentratgas wird zu einer Abkonzentrationsstufe, insbesondere zur vordersten Abkonzentrationsstufe geführt; und/oder das Konzentratgas wird zum ersten Kondensationsschritt geführt.

Diese Ausgestaltung der Erfindung betrifft insbesondere eine vorteilhafte Gasführung zum Desorbieren in einer Abkonzentrationsstufe, welche in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung des Abgases die vorderste Abkonzentrationsstufe ist. Das Abgas wird also beim Behandeln in dem Abkonzentrationsschritt zuerst mit dieser vordersten Abkonzentrationsstufen behandelt, bevor das Abgas stromab in einer weiteren Abkonzentrationsstufe behandelt wird.

Die Gasführung des Konzentratgases in dieser Ausgestaltung kann in analogerweise wie die vorstehend beschriebene Gasführung des Konzentratgases der stromab angeordneten Abkonzentrationsstufe erfolgen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird insbesondere beim Betriebsstart bzw. einer Betriebsunterbrechung bzw. beim Betriebsende des Industrieprozesses mindestens ein Teil des Prozessgases, vorzugsweise vollständig, nach dem ersten Kondensationsschritt, insbesondere nach dem ersten Weiterbehandlungsschritt gefiltert und/oder gespült und anschließend als Abgas in die Umgebung geführt, wobei Frischluft aus der Umgebung gleichzeitig zum Industrieprozess geführt wird.

Eine Betriebsunterbrechung kann beispielsweise erfolgen, wenn ein Betriebsparameter zur Veranlassung einer Betriebsunterbrechung überschritten wird. Das Abgas wird vorzugsweise nach dem ersten Kondensationsschritt zunächst gefiltert, bevor das Abgas in die Umgebung entlassen wird. Ebenfalls vorstellbar wird das Abgas nach dem ersten Kondensationsschritt beim ersten Weiterbehandlungsschritt aufgeheizt, das Aufheizen wird allerdings im Falle eines Einsatzes mit einem Aktivkohlefilter typischerweise auf unter 50 °C begrenzt, bevor das Abgas gefiltert und in die Umgebung ausgeleitet wird. Das gleichzeitige Einleiten von Frischluft aus der Umgebung kann insbesondere kompensatorisch, also in einem ähnlichen Volumenstromverhältnis, zum Ausleiten von Frischluft erfolgen. Die Industrieanlage, in der der Industrieprozess erfolgt, kann also mit diesem Verfahren mit Frischluft gespült werden und die relative Sättigung in der Industrieanlage unter einem bestimmten Niveau gehalten werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Behandlung von Prozessgas aus einem Industrieprozess, vorzugsweise zum Ausführen eines vorstehenden Verfahrens.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Vorrichtung für die Behandlung von Prozessgas aus einem Industrieprozess anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Behandlung von Prozessgas aus einem Industrieprozess, insbesondere zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Auslass zum Ausleiten von Prozessgas aus einem Industrieprozess, einem Heizelement zur Erwärmung des Prozessgases, einem Einlass zum Einleiten von Prozessgas in einen ersten Kondensator, welcher ein erstes Kühlaggregat zum Abkühlen von Prozessgas, eine erste Abzweigstelle zum Abzweigen zumindest eines Anteils von Prozessgas als Abgas in einen Nebenstromkanal, aufweist, wobei das Heizelement hinter der ersten Abzweigstelle angeordnet ist.

Das Heizelement kann in dieser Ausgestaltung ein mit dem ersten Kühlaggregat verbundener Wärmetauscher sein, welcher wie vorstehend beschrieben beispielsweise mittels eines Kühlmittels zur Erzielung einer Wärmeverschiebung betrieben wird. Das Heizelement kann aber auch ein elektrisches Heizelement sein, welches optional auch ergänzend zu einem Wärmetauscher als Heizelement eingesetzt werden kann. Das Heizelement kann vorzugsweise im ersten Kondensator angeordnet werden. Jedoch kann das Heizelement auch mit einer Wärmequelle außerhalb des ersten Kondensators verbunden sein und auch außerhalb des ersten Kondensators angeordnet werden.

Ein Haupt- bzw. Nebenstromkanal kann im Rahmen der Erfindung als einen Strömungskanal verstanden werden, durch welchen eine Gasströmung durchgeleitet werden kann. Auch kann ein Kanal eine Gas- bzw. Luftleitung sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine zweite Abzweigstelle auf, mit welcher Prozessgas zur Senkung der relativen Sättigung des Abgases in den Nebenstromkanal abgezweigt wird, wobei die erste Abzweigstelle hinter dem Kühlaggregat und die zweite Abzweigstelle hinter dem Heizelement angeordnet ist.

Die zweite Abzweigstelle kann vorzugsweise zur Erzielung einer kompakten Baugröße im ersten Kondensator angeordnet sein. Es kann allerdings auch von Vorteil sein, das Prozessgas zum Heizelement außerhalb des ersten Kondensators zu führen und dort mittels der zweiten Abzweigstelle Abgas in den Nebenstromkanal abzuzweigen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Nebenstromkanal zum Einleiten mindestens eines Teils des Abgases mit: einem hinter dem ersten Kondensator angeordneten Einlass zum Einleiten in einen zweiten Kondensator, wobei ein zweites Kondensat aus dem Abgas abgeführt wird; und/oder einem hinter dem ersten Kondensator angeordneten Einlass zum Einleiten in einen Abkonzentrator zur Senkung der Konzentration eines Schadstoffes; und/oder einem hinter dem ersten Kondensator angeordneten Einlass zum Einleiten in einen Filter, insbesondere in einen Aktivkohlefilter, anschließbar.

Im Rahmen dieser Ausgestaltung kann das Abgas ein aus dem Hauptstromkanal abgeführtes Prozessgas sein. Das Abgas kann beispielsweise an der ersten Abzweigstelle und/oder auch an einer zweiten Abzweigstelle aus dem Hauptstromkanal in den Nebenstromkanal abgezweigt sein. Ein Teil des Abgases kann aber auch aus einem Prozessgas, beispielsweise von einer anderen zum ersten Kondensator parallel betriebenen Industrieanlage bzw. Kondensator abgeführt worden sein.

Vorzugsweise ist der Nebenstromkanal mit dem Einlass des zweiten Kondensators angeschlossen. Der zweite Kondensator ist besonders bevorzugt in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung des Abgases stromab des ersten Kondensators angeordnet. Im Falle eines mehrstufigen Abkonzentrationsschrittes können mehrere Abkonzentratoren hintereinander angeordnet sein. In einem solchen Fall kann der Nebenstromkanal zwischen zwei Abkonzentratoren angeordnet sein, wobei ein im vorderen Abkonzentrator behandeltes Abgas durch den Nebenstromkanal zum hinteren Abkonzentrator geführt werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung zum Desorbieren eines Abkonzentrators weist die Vorrichtung eine Abzweigvorrichtung zum Abführen eines Teils des Abgases auf, wobei der abgezweigte Teil des Abgases zu einem Heizaggregat geführt wird, in welchem Desorptionsgas zum Desorbieren des Abkonzentrators (80, 81 , 85) erzeugt wird.

Die Abzweigvorrichtung kann vorzugsweise in Form eines Kastens bzw. einer Kammer zum Umlenken von einer Strömung, ein Ventil oder eine Klappe gestaltet sein.

Vorzugsweise kann die Abzweigvorrichtung in einem Abkonzentrator angeordnet sein, beispielsweise als Ventil bzw. Kasten innerhalb eines Abkonzentrators angeordnet sein. Die Abzweigvorrichtung kann insbesondere ein Teil des Abgases abzweigen bzw. umlenken, wobei der abgezweigte Teil des Abgases in einen separaten Gaskanal zum Heizaggregat geführt wird. Im Heizaggregat wird der abgezweigte Teil des Abgases vorzugsweise auf eine Desorptionstemperatur aufgeheizt, wobei Desorptionsgas erzeugt wird. Das Desorptionsgas kann vorzugsweise mittels einer Desorptionsgasleitung das Heizaggregat verlassen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Abkonzentrator mit wenigstens einen Adsorptions- und einen Desorptionsbereich, eine Konzentratgasleitung zum Führen von Konzentratgas aus dem Desorptionsbereich zu einem Einlass zum Einleiten von Konzentratgas in den ersten Kondensator und/oder in einen Konzentratgaskondensator und/oder in einen Adsorptionsbereich eines Abkonzentrators auf.

Vorzugsweise weist der Abkonzentrator einen Adsorptions-, einen Desorptions- und einen Kühlbereich zum Kühlen eines Teilbereichs des Adsorptionsrads auf. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Vorrichtung mindestens zwei bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases hintereinander angeordneten Abkonzentratoren, welche jeweils wenigstens einen Adsorptions- und einen Desorptionsbereich aufweisen, eine zweite Konzentratgasleitung zum Abführen von Konzentratgas aus dem Desorptionsbereich eines stromab angeordneten Abkonzentrators, auf, wobei die zweite Konzentratgasleitung zum Einleiten des Konzentratgases mit: einem Einlass zum Einleiten in einen Adsorptionsbereich eines Abkonzentrators; und/oder einer ersten Konzentratgasleitung eines stromauf angeordneten Abkonzentrators zum Vermischen mit dessen Konzentratgas; und/oder dem Einlass zum Einleiten in den ersten Kondensator und/oder einem Einlass zum Einleiten in einen Konzentratgaskondensator anschließbar ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird eine weitere Konzentratgasleitung zum Einleiten eines in einem Kondensator und/oder Abkonzentrator behandelten Konzentratgases mit einem Einlass zum Einleiten in den ersten Kondensationsschritt und/oder einem Einlass zum Einleiten in einen Abkonzentrator, und/oder einem Aufteiler, wobei das behandelte Konzentratgas in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt, bevor mindestens einer der Teilströme des behandelten Konzentratgases mit einem Einlass zum Einleiten in einen Kondensator und/oder in einen Abkonzentrator geführt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Vorrichtung, mindestens zwei bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases hintereinander angeordneten Abkonzentratoren, welche jeweils wenigstens einen Adsorptions- und einen Desorptionsbereich aufweisen, einer ersten Konzentratgasleitung zum Abführen von Konzentratgas aus dem Desorptionsbereich eines stromauf angeordneten Abkonzentrators, im Falle von mindestens drei Abkonzentratoren des vordersten Abkonzentrators, auf, wobei die erste Konzentratgasleitung zum Einleiten des Konzentratgases mit: einem Einlass zum Einleiten in den Adsorptionsbereich eines Abkonzentrators; und/oder einem Einlass zum Einleiten in einen Konzentratgaskondensator; und/oder der zweiten Konzentratgasleitung eines stromab angeordneten Abkonzentrators zum Vermischen mit dessen Konzentratgas; und/oder dem Einlass zum Einleiten in den ersten Kondensator anschließbar ist. Die Erfindung ist grundsätzlich für beliebige Industrieanlagen und Industrieprozesse einsetzbar, die Prozessgas benutzen. Die oben zum technischen Hintergrund beispielhaft angegebenen Anwendungen sind auch für die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren zutreffend. Vorteilhafterweise können die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Behandeln eines zirkulierend geführten Prozessfluids bzw. von Prozessluft eines Trockners, insbesondere einer Zirkulations- oder Umluft eines Trockners verwendet werden, insbesondere aus dem Prozessluft einer Fertigungsanlage zur Herstellung von Elektroden einer Batterie. Dies geschieht typischerweise in einer Fertigungsanlage zur Herstellung eines elektrischen Stromspeichers, welches aus einer Trocknungsanlage abgeführt wird, in der Elektroden nach einem Beschichtungsvorgang getrocknet werden.

Ausführungsbeispiele

Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird. Darüber hinaus wird klargestellt, dass sich die erfindungsgemäßen Problemlösungsvorschläge auf verschiedene unterschiedliche Industrieprozesse anwenden lassen, in denen beispielsweise ein Inertgas als Prozessgas zur Anwendung kommt. Nachfolgend wird beispielhaft konkret Prozessluft aus einem Industrieprozess zur Herstellung von Elektroden einer Batterie erfindungsgemäß behandelt.

Figurenliste

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Kondensator zur Behandlung von Prozessluft aus einem Industrieprozess zur Trocknung einer Elektrodenbeschichtung;

Fig. 1a eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von Prozessluft gern. Fig. 1 ;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von abgezweigter Abluft mittels eines Abkonzentrators;

Fig. 2a eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von abgezweigter Abluft gern. Fig. 2; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von abgezweigter Abluft mittels zwei Abkonzentratoren;

Fig. 3a eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von Prozessluft gern. Fig. 3;

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von Prozessluft aus einem Industrieprozess zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien.

Das Bezugszeichen 1 kennzeichnet eine beispielhafte Elektrodenbeschichtungsanlage, in der Elektroden zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien in einem Elektrodenbeschichtungsprozess S1 beschichtet werden. Dabei kann beispielsweise eines der obengenannte Lösemittel Verwendung finden, insbesondere kann als Lösemittel auch eine Mischung von beispielsweise TEP und EAA eingesetzt werden. Eine Prozessluft A aus dem Elektrodenbeschichtungsprozess S1 wird aus einem Auslass 4a von einem Gebläse 61 in den Hauptstromkanal 5a zu einem ersten Kondensator 2 befördert. Das Gebläse 61 kann auch optional zwischen dem Kondensator 2 und einem ersten Luftheizer 12 angeordnet sein. Eine Temperatur der Prozessluft A beträgt typischerweise ca. 120 °C, beispielsweise in einem Bereich zwischen 100 bis 150 °C beim Eintritt in den ersten Kondensator 2. In einem ersten Kühlaggregat 6 wird die Prozessluft A sukzessive vorzugsweise auf ca. 15 °C als Zieltemperatur heruntergekühlt. Das erste Kühlaggregat 6 weist optional einen drei- oder mehrstufigen Wärmetauscher 6a auf, in dem der Prozessluft Wärme entzogen wird. Im Ausführungsbeispiel wird die Prozessluft A im dreistufigen Wärmetauscher 6a nach der ersten Stufe auf 60 °C, nach der zweiten Stufe auf 30 °C, nach der dritten Stufe auf 15 °C heruntergekühlt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Prozessluft A auf bis zu ca. 10, 11 , 12, 13 oder 14 °C als Zieltemperatur herunterzukühlen. In der ersten Stufe des Wärmetauschers 6a wird die Prozessluft beispielsweise von 120 °C beim Eintritt auf typischerweise ca. 60 °C, in der zweiten Stufe auf beispielsweise ca. 40 °C und schließlich in der dritten Stufe auf die Zieltemperatur heruntergekühlt. Die in der ersten Stufe entzogene Wärme wird über eine Wärmeverschiebevorrichtung 15 an ein erstes Heizelement 18 übertragen, welches als Wärmetauscher ausgebildet ist. Die Wärmeverschiebevorrichtung 15 kann alternativ oder ergänzend auch beispielsweise eine Wärmepumpe, Wärmeleiter, oder dergleichen aufweisen. Ein Wärmeleiter kann beispielsweise als ein „Heat-Pipe“ ausgeführt sein, wobei Wärmeenergie mittels eines gut wärmeleitenden Feststoffes transportiert wird. Vorzugsweise wird bei der Wärmeverschiebevorrichtung 15 Wärmetransportmedium umgewälzt, wobei Wärmeenergie von dem ersten Kühlaggregat 6 zum ersten Heizelement 18 transportiert wird. Das erste Heizelement 18 dient dazu, die im Wärmetauscher 6a entnommene Wärme der Prozessluft A wieder zurückzuführen. Die in der zweiten und dritten Stufe entzogene Wärme wird weiterhin optional über separate Wärmeverschiebevorrichtungen einem weiteren nicht dargestellten Prozess zugeführt, beispielsweise kann eine Einkopplung der Wärme in den Elektrodenbeschichtungsprozess S1 vorgenommen werden.

Der Wärmetauscher 6a weist für jede Stufe jeweils einen Kühlkörper mit vorzugsweise vertikal verlaufenden Kühlrippen auf, durch den die Prozessluft A geleitet wird. Durch die Abkühlung entsteht das erste Kondensat 16 an der Oberfläche der Kühlrippen, welches dann durch die Schwerkraft in einen unterhalb des ersten Kühlaggregats 6 angeordneten Auffangbehälter abgeleitet wird. Infolge der Abkühlung in dem ersten Kühlaggregat 6 tritt bisweilen eine Aerosolbildung auf. Dabei entstehen Aerosole, die mit dem Hauptstrom 5 durch den ersten Kondensator 2 mittransportiert werden. Hinter dem ersten Kühlaggregat 6 ist daher vorzugsweise ein erster Abscheider 7 angeordnet, welcher als „Demister“ bzw. Prallabscheider aus einem Drahtgeflecht zur Abscheidung von feinen Tröpfchen ausgebildet ist. Die Prozessluft A durchströmt den ersten Abscheider 7, wodurch nochmals erstes Kondensat 16 anfällt und durch die Schwerkraft in den unterhalb des ersten Kühlaggregats 6 angeordneten Auffangbehälter abgeleitet wird.

Das abgeschiedene erste Kondensat 16 beinhaltet ein erstes Lösemittel 16a, welches beispielsweise eine Mischung aus TEP und EAA zusammen mit verschiedenen Beiprodukten mit ähnlichen Kondensationseigenschaften aufweisen kann. Das erste Kondensat 16 wird aus dem Auffangbehälter in einen ersten Kondensatsammler 13 außerhalb des ersten Kondensators 2 abgepumpt und in einer Kondensatwiederaufbereitungsanlage 14a zur Rückführung in den Elektrodenbeschichtungsprozess 1a aufbereitet, vorzugsweise destilliert, wobei in der Kondensatwiederaufbereitungsanlage 14a das erste Kondensat 16 in seine jeweiligen Lösemittelbestandteile (TEP und EAA) getrennt und angereichert wird. Hinter dem ersten Abscheider 7 wird ein Teil der Prozessluft A aus dem Hauptstrom 5 an einer ersten Abzweigstelle 9 durch ein Ventil einer Umleitvorrichtung abgezweigt und als Abluft B in den Nebenstromkanal 31a zu einem zweiten Kondensator 3 um- bzw. abgeleitet. Der im Nebenstromkanal 31a geführte Teil der Prozessluft wird dabei im Weiteren vorzugsweise auch als Abluft B bezeichnet. Ein weiterer Teil der im Hauptstrom 5 befindlichen Prozessluft A, welche bereits mittels des Heizelements 18a aufgeheizt wurde, wird mit einer Hilfsleitung 46, die an einer zweiten Abzweigstelle 9a stromab der ersten Abzweigstelle 9 angeschlossen ist, in den Nebenstromkanal 31a abgezweigt und der im Nebenstromkanal 31a befindlichen Abluft zugeführt bzw. beigemischt. Die Menge der über die Hilfsleitung 46 abgezweigten Prozessluft A wird mittels eines Ventils der Umleitvorrichtung 8 eingestellt. Anstelle zumindest eines der Ventile kann mindestens an einer Abzweigstelle genauso eine Klappe oder eine Drossel vorgesehen sein. Beispielsweise kann an der ersten Abzweigstelle eine Drossel und an der zweiten Abzweigstelle ein einstellbares Ventil zum Einstellen der relativen Sättigung der Abluft B verwendet werden. Durch die Zuführung eines Anteils von (wieder) aufgeheizter Prozessluft A kann insbesondere die relative Sättigung der Abluft B im Nebenstromkanal 31a gesenkt bzw. die Temperatur der Abluft B im Nebenstromkanal 31a erhöht werden und deren Handhabung bzw. Weiterbehandlung erleichtern. Beispielsweise kann eine unerwünschte Kondensation dadurch verhindert werden. Auf diese Weise kann zusätzlich Prozessluft A an der zweiten Abzweigstelle 9a abgezweigt werden und der zuvor an der ersten Abzweigstelle 9 Abluft B beigemischt werden. Die Temperatur der Abluft B kann durch die Beimischung beispielsweise von 15 °C auf ca. 20 °C angehoben werden. Während die an der ersten Abzweigstelle 9 in der kältesten Zone des Kondensators 2 abgezweigte Abluft B nahezu zu 100% wasserdampf- und/oder lösemittelgesättigt ist, ist die relative Sättigung der an der zweiten Abzweigstelle 9a abgezweigten Prozessluft A signifikant niedriger, während ihre Temperatur vergleichsweise höher ist. Daher weist die aus den beiden Teilströmen gebildete Abluft B eine reduzierte relative Sättigung des Wasserdampfs und gegebenenfalls zuzüglich des Lösemittels von vorzugsweise maximal 80% oder weniger auf. Der Volumenstrom an der zweiten Abzweigstelle 9a kann vorzugsweise mittels einer Regeleinheit eingestellt werden, wobei eine Messung der Temperatur, Sättigung und/oder Lösemittelkonzentration vorgenommen wird.

Ein zweites Kühlaggregat 32 stellt eine wesentliche Komponente des zweiten Kondensators 3 dar und weist einen zumindest zweistufigen Wärmetauscher 32a auf, in dem der Abluft B Wärme, insbesondere weitere Wärme entzogen wird. In der ersten Stufe wird die Abluft B beispielsweise von 20°C auf -5 °C und in der zweiten Stufe auf - 20 °C heruntergekühlt. Optional können unter Umständen weitere Stufen hinzugefügt werden, um die Abluft B auf eine Zieltemperatur unter 0 °C abzukühlen. Dadurch, dass die Abluft B auf <0 °C abgekühlt wird, kann es besonders bevorzugt sein, ein weiteres parallel angeordnetes zweites Kühlaggregat einzusetzen. Das weitere zweite Kühlaggregat kann beispielsweise das Kühlen der Abluft B bei einem Enteisungsvorgang des zweiten Kühlaggregats 32 übernehmen. Die in der ersten Stufe entzogene Wärme wird über eine Wärmeverschiebevorrichtung 34 an ein zweites Heizelement 19 übertragen, welches als Wärmetauscher ausgebildet ist. Der Abluft B im Nebenstrom 31 wird über das zweite Heizelement 19 die zuvor entnommene Wärme zumindest anteilig wieder zugefügt. Die in der zweiten Stufe entzogene Wärme wird bei Bedarf über eine separate Wärmepumpe einem weiteren nicht dargestellten Prozess zugeführt. Sowohl die Abscheidung eines zweiten Kondensats 17 als auch die Ausgestaltung eines zweiten Wärmetauschers 32a und eines zweiten Abscheiders 33 (Demister) erfolgen vorzugsweise analog wie bei dem ersten Kondensator 2. Das zweite Kondensat weist ein zweites Lösemittel 17a auf, wobei das zweite Lösemittel 17a eine beliebige Zusammensetzung (von z.B. TEP und EAA) aufweisen kann. Das zweite Kondensat 17 wird ebenfalls wie das erste Kondensat 16 aus dem in Fig. 1 nicht gezeigten Auffangbehälter in den zweiten Kondensatsammler 37 außerhalb des zweiten Kondensators 3 abgepumpt und in einer Kondensatwiederaufbereitungsanlage 14b zur Rückführung in den Elektrodenbeschichtungsprozess 1a aufbereitet, insbesondere destilliert, in welcher Kondensatwiederaufbereitungsanlage 14b das zweite Kondensat 17 in ihre jeweiligen Lösemittelbestandteile (z.B. TEP und EAA) getrennt und angereichert wird.

Hinter dem zweiten Abscheider 33 wird die Abluft B des Nebenstroms 31 von dem zweiten Heizelement 19 mit der rückgewonnenen Wärme aus dem zweiten Wärmetauscher 32a auf 10 °C aufgeheizt. Ein zweiter Luftheizer 35 ist hinter dem zweiten Kondensator 3 angeordnet, über den die Abluft B anschließend weiter auf 15 °C aufgeheizt wird, bevor die Abluft B in eine zweite Weiterbehandlungsvorrichtung 39 geführt wird. In der zweiten Weiterbehandlungsvorrichtung 39 wird die Abluft B im Beispiel nach Fig. 1 durch einen Aktivkohlefilter 36 gefiltert, bevor sie schließlich durch einen Luftauslass 21 in die Umgebung 11 entlassen wird. Nun zurück zum Prozessluftkreislauf des Hauptstroms 5: Hinter dem Abscheider ? wird die Prozessluft A im Hauptstrom 5 durch das erste Heizelement 18 von ca. 15 °C auf ca. 60 °C wieder aufgeheizt. Im Beispiel nach Fig. 1 wird die Prozessluft A, welche den ersten Kondensator 2 verlässt, mittels des Hauptstromkanals 5a zur weiteren Konditionierung zu einem ersten Luftheizer 12 geführt.

Der Hauptstromkanal 5a des Beispiels nach Fig. 1 weist darüber hinaus ein zweites und drittes Ventil 23a, 23b auf. Diese Ventile 23a, 23b werden dabei vorzugsweise von einer zweiten Steuereinheit 22 gesteuert bzw. geregelt, welche mit der ersten Steuereinheit 10 kommunizieren kann. Alternativ können die Ventile auch manuell eingestellt werden. Das zweite Ventil 23a ist dabei vorzugsweise dafür vorgesehen, eine Luftmenge aus der Umgebung 11 durch einen Lufteinlass 20 zu regeln und dabei, eine Durchflussmenge zum Hauptstromkanal 5a einzustellen. Im Normalbetrieb kann der Lufteinlass 20 gesperrt bleiben. Als Lufteinlass können dabei auch sogenannte „Web-Slots“ in der Elektrodenbeschichtungsanlage 1 angeordnet werden, sodass eine durch die Web-Slots dem Elektrodenbeschichtungsprozess 1a zugeführte Luftmenge vorzugsweise einer in den Nebenstrom 31 abgezweigten Luftmenge entspricht. Web- Slots sind typischerweise Schlitze im Gehäuse, durch welche beispielsweise eine beschichtete Folie durchgeführt wird. Jedoch kann insbesondere bei einer Betriebsunterbrechung das dritte Ventil 23b auch komplett geschlossen werden; und die Prozessluft A vollständig mittels eines nicht-dargestellten Ventils zu einem nichtdargestellten Filter, insbesondere zu einem Aktivkohlefilter geführt und dabei gefiltert werden, bevor die Prozessluft A als Abluft B in die Umgebung entlassen wird. Gleichzeitig wird das zweite Ventil 23a geöffnet, wobei Frischluft aus der Umgebung für die abgeführte Abluft B kompensatorisch zum Industrieprozess geführt wird. Dieses Verfahren kann beispielsweise auch beim Betriebsstart und/oder beim Betriebsende zur Anwendung kommen.

Die aus der Umgebung 11 zugeführte Frischluft und die Prozessluft A aus dem Kondensator 2 werden mittels des Hauptstromkanals 5a durch den ersten Luftheizer 12 geleitet, in dem die Luft für den Elektrodenbeschichtungsprozess 1a vor- bzw. aufgeheizt und schließlich wieder in die Elektrodenbeschichtungsanlage 1 geführt wird.

Fig. 1a zeigt schematisch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von Prozessluft aus einem Industrieprozess zur Herstellung von Lithium- lonen-Batterien. In dem Verfahren gemäß Fig. 1a findet ein Elektrodenbeschichtungsprozess S1 statt, wobei vorzugsweise ein Lösemittel oder Lösemittelgemisch, beispielsweise eine Kombination von TEP und EAA (im Weiteren als TEP/EAA-Lösemittel bezeichnet) verwendet wird. Die Prozessluft wird dafür verwendet, um die nasse TEP/EAA-Lösemittel enthaltene Elektrodenbeschichtung zu trocknen, insbesondere das Lösemittel aus mindestens einer Beschichtungslage auszutreiben.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Prozessluft A in einem Hauptstrom 5 zu einem ersten Kondensationsschritt S41 geführt. Vor dem Kondensationsschritt S41 wird die Prozessluft A vorzugsweise gefiltert. Ein Filtrationsschritt S4a dient dabei der Trennung der Prozessluft A von groben Partikeln, die bei dem Elektrodenbeschichtungsprozess S1 entstanden und/oder aus diesem von der strömenden Prozessluft A mitgerissen bzw. mitgeführt worden sind. In dem ersten Kondensationsschritt S41 wird die Prozessluft A von beispielsweise ca. 120 °C beim Eintritt in den ersten Kondensationsschritt S41 sukzessiv bis auf bis zu ca. 15 °C herunter gekühlt. Damit wird ein erstes Kondensat 16 aus der Prozessluft A abgeschieden, welches einem ersten Rückgewinnungsprozess S42 zugeführt wird. Bei dem ersten Kondensationsschritt S41 kann die Prozessluft A so gereinigt werden, dass die Konzentration an TEP/EAA Lösemittel in der Prozessluft A von typischerweise ca. 4000 ppm beim Eintritt in den ersten Kondensationsschritt auf beispielsweise ca. 300 ppm beim Austritt reduziert werden kann (d.h. um einen Faktor größer 10 vermindert). Bei dem Rückgewinnungsprozess S42 wird das erste Kondensat 16 gesammelt und außerdem vorzugsweise mit einem nicht dargestellten Destinations- und Kondensat- Wiederaufbereitungsprozess behandelt. Dabei wird das erste Kondensat 16, welches beispielsweise TEP/EAA-Lösemittel enthält, in ein erstes angereichertes Kondensat 16a überführt. Bei Bedarf kann das TEP/EAA-Lösemittel im Rückgewinnungsprozess S42 auch in die unterschiedlichen Lösemittelbestandteile (TEP und EAA) getrennt werden. Vorzugsweise werden das angereicherte Kondensat 16a und/oder die Lösemittelbestandteile nachfolgend dem Elektrodenbeschichtungsprozess S1 wieder zugeführt.

Nachdem die Prozessluft A im Hauptstrom 5 mit dem ersten Kondensationsschritt S41 behandelt wurde, wird aus dem Hauptstrom 5 über ein erstes Abzweigen S44 Abluft B in einen Nebenstrom 31 abgezweigt, der dann zu einem zweiten Kondensationsschritt S51 geführt wird. Der in den Nebenstrom 31 abgezweigte Volumenstrom entspricht typischerweise ca. 10% des vorhandenen Volumenstroms, der in dem Hauptstrom 5 nach dem ersten Abzweigen S44 verbleibt und zu einem ersten Weiterbehandlungsschritt S45 geführt wird.

Die Prozessluft A wird nach dem ersten Abzweigen S44 in einem ersten Weiterbehandlungsschritt S45 konditioniert, indem die Prozessluft A insbesondere zuerst erwärmt oder erhitzt, anschließend gegebenenfalls mit Luft aus der Umgebung ergänzt und anschließend vorzugsweise weiter aufgeheizt wird. Dabei wird insbesondere die relative Sättigung der Prozessluft A abgesenkt. Nach dem ersten Weiterbehandlungsschritt S45 wird ein Teil der Prozessluft A in einem zweiten Abzweigen S44a aus dem Hauptstrom 5 abgezweigt und der zum zweiten Kondensationsschritt S51 geführten Abluft B zugefügt. Insbesondere kann die relative Sättigung der zum zweiten Kondensationsschritt S51 geführten Abluft B insgesamt gesenkt werden, indem ein Teil nach dem ersten Weiterbehandlungsschritt S45 behandelte Prozessluft A, die eine geringere relative Sättigung aufweist, der Abluft B beigemischt wird. Der beim zweiten Abzweigen S44a abgezweigte Volumenstrom entspricht typischerweise weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 5% des vorhandenen Volumenstroms, welcher in dem Hauptstrom 5 nach dem zweiten Abzweigen S44a verbleibt.

Die im Hauptstrom 5 verbleibende Prozessluft A wird nach dem zweiten Abzweigen S44a wieder dem Elektrodenbeschichtungsprozess S1 zugeführt. Der Hauptstrom 5 wird dabei auch Rezirkulationsstrom oder „Make Up Air“ genannt.

Nach dem ersten Abzweigen S44 wird die Abluft B zum zweiten Kondensationsschritt S51 geführt. Die Abluft B weist vorzugsweise eine Temperatur von 20 °C beim Eintritt in den zweiten Kondensationsschritt S41 auf. Darin wird die Abluft B sukzessiv bis auf beispielsweise -20 °C herunter gekühlt, wobei ein zweites Kondensat 17 aus der Abluft B abgeschieden und einem zweiten Rückgewinnungsprozess S52 zugeführt. In dem zweiten Kondensationsschritt S51 kann die Abluft B so gereinigt werden, dass eine Konzentration an TEP/EAA Lösemittel (oder anderen Lösemitteln, z.B. NMP, GBL, etc.) in der Prozessluft von typischerweise ca. 300 ppm beim Eintritt auf typischerweise ca. 50 ppm beim Austritt reduziert werden kann. Bei dem Rückgewinnungsprozess S52 wird das zweite Kondensat 17 gesammelt und außerdem mit einem nicht dargestellten Destinations- und Kondensatwiederaufbereitungsprozess behandelt. Dabei wird das zweite Kondensat 17 zu einem zweiten angereicherten Kondensat 17a aufbereitet, welches insbesondere TEP/EAA-Lösemittel enthält, insbesondere in die jeweiligen Lösemittelbestandteile (TEP und EAA) getrennt und dem Elektrodenbeschichtungsprozess S1 wieder zugeführt.

Die in dem Nebenstrom 31 befindliche Abluft B wird nach dem zweiten Kondensationsschritt S51 mit einem zweiten Weiterbehandlungsschritt S54 behandelt. Die Abluft B wird zunächst auf 20 °C temperiert, anschließend gefiltert und schließlich über einen Auslassschritt S55 in eine Umgebung entlassen. Das Filtern in dem zweiten Weiterbehandlungsschritt S54 stellt nämlich sicher, dass die Lösemittelbestandteile in der Abluft B so entfernt werden, damit die gesetzlichen Emissionsgrenzen eingehalten werden können.

Fig. 2 zeigt schematisch eine alternative Ausführung zur Behandlung von Abluft mittels eines Abkonzentrators 80 in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Abluft in einem ersten und zweiten Abzweigen aus dem Hauptstrom 5 abgezweigt wurde.

Abweichend zu Fig. 1 wird der Nebenstromkanal 31a mit einem Einlass 80i des Abkonzentrators 80 angeschlossen. Dabei wird die Abluft B zum Abkonzentrator 80 geführt. Der Abkonzentrator 80 ist beispielhaft als eine Adsorptionsvorrichtung ausgebildet, wobei der Abkonzentrator 80 im Rahmen der Erfindung zum Beispiel als Filter, als elektrostatischer Abscheider oder als sorptiver Abscheider ausgeführt sein bzw. funktionieren kann. Wie in Fig. 2 angedeutet, hat der beispielhafte sorptive Abkonzentrator 80 einen Adsorptionsbereich 80a, einen Kühlbereich 80b und einen Desorptionsbereich 80c. Im Abkonzentrator 80 befindet sich wenigstens ein Adsorber 80d, der so drehbar / verschiebbar ist, dass sich seine Abschnitte abwechselnd im Adsorptionsbereich 80a oder im Desorptionsbereich 80c befinden. Der Adsorptionsbereich 80a ist zwischen einem Einlass 80i und einem Auslass 80ii angeordnet, sodass der sich im Adsorptionsbereich 80a befindende Abschnitt des Adsorbers 80d Schadstoffe, insbesondere Lösemittel aus der vom Einlass 80i zum Auslass 80ii durchströmenden Abluft B adsorbiert. Im Kühlbereich 80b wird der sich in den Adsorptionsbereich 80a bewegenden Abschnitt des Adsorbers 80d abgekühlt, um die Adsorptionswirkung zu verstärken.

Die im Adsorptionsbereich 80a adsorbierten Schadstoffe können dann durch Drehen / Verschieben des Adsorbers 80d im Desorptionsbereich 80c wieder vom Adsorber 80d desorbiert und aus dem Abkonzentrator 80 entfernt werden. Zum Desorbieren der adsorbierten Schadstoffe vom Adsorber 80d wird eine Desorptionsluft C verwendet, die den Desorptionsbereich 80c durchströmt. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Desorptionsluft C die Abluft B verwendet, welche mittels einer Abzweigvorrichtung 87 über eine Desorptionsluftleitung 31 b stromab des Abkonzentrators 80 aus dem Nebenstrom 31 abgezweigt wird und anschließend mittels eines Desorptionsluftheizers 84 auf eine Desorptionstemperatur erhitzt wird. Wie in Fig. 2 dargestellt, durchströmt die Abluft B zunächst den Kühlbereich 80b des Abkonzentrators 80, um den sich in den Adsorptionsbereich 80a bewegenden Abschnitt des Adsorbers 80d abzukühlen, bevor ein Teil der Abluft B abgezweigt und zum Desorptionsluftheizer 84 geführt wird. Nach dem Erwärmen im Desorptionsluftheizer 84 durchströmt die Desorptionsluft C den Desorptionsbereich 80c des Abkonzentrators 80, wodurch sich die adsorbierten Schadstoffe von dem Desorptionsbereich 80c des Adsorbers 80d abgelöst bzw. desorbiert werden. Nach Durchströmen des Desorptionsbereichs 80c wird die Desorptionsluft C als Konzentratluft D abgeführt. Die Konzentratluft D wird anschließend mittels einer Konzentratluftleitung 31c aus dem Desorptionsbereich 80c in den Hauptstromkanal 5a geleitet und vorzugsweise zum ersten Kondensator 2 geführt. Die Anschlussstelle zwischen der Konzentratluftleitung 31c und dem Hauptstromkanal 5a dient also als Einlass zum Einleiten von Konzentratluft D in den ersten Kondensator.

Hinter dem Abkonzentrator 80 ist vorzugsweise ein Aktivkohlefilter 36 angeordnet, mit dem die Abluft B gefiltert wird, bevor sie zum Auslass 21 in die Umgebung 11 abgeführt wird.

Fig. 2a veranschaulicht beispielhaft ein Verfahren S8 zur Reinigung von Abluft mittels eines einstufigen Abkonzentrationsschrittes.

Nachdem ein Teil der Prozessluft A in den jeweiligen Verfahrensschritten S44, S44a des ersten und zweiten Abzweigens aus dem Hauptstrom 5 abgezweigt wurde, wird die Abluft B in einem Abkonzentrationsschritt S80 mittels eines Abkonzentrators 80 behandelt, wobei Schadstoffe aus der Abluft B adsorbiert und die Konzentration des Schadstoffes abgesenkt wird.

Das Verfahren S8 zur Reinigung von Abluft B mittels eines einstufigen Abkonzentrationsschrittes weist folgende Verfahrensschritte auf:

S80: Die Abluft B wird mittels eines einstufigen Abkonzentrationsschrittes gereinigt, die Schadstoffkonzentration wird dabei abgesenkt.

S80b: Ein Teil der Abluft wird zunächst mittels des Kühlbereichs 80b Wärmeenergie aufnehmen und dabei den Kühlbereich 80b des Adsorbers 80d kühlen, wobei insbesondere die Temperatur des Teils der Abluft infolge des Wärmeübergangs aus dem Kühlbereich 80b von ca. 20 bis 30 °C auf ca. 100 bis 140 °C erhöht wird.

S82; Die Abluft B wird mittels eines Aktivkohlefilters gefiltert, wobei die Schadstoffkonzentration abgesenkt wird.

S83: Die gefilterte Abluft B wird in die Umgebung abgeführt.

Zunächst werden die Verfahrensschritte zum Desorbieren eines Abkonzentrators 80 mittels eines sogenannten Rohgasreinigungsverfahrens S8a erläutert. Beim Rohgasreinigungsverfahren S8a wird ein Teil der Abluft B vor Durchströmen des Adsorptionsbereichs 80a zum Desorbieren des Abkonzentrators abgezweigt.

Im Gegenzug kann auch alternativ ein Reingasreinigungsverfahren durchgeführt werden. Beim Reingasreinigungsverfahren wird ein Teil der Abluft B zum Desorbieren abgezweigt, welcher mittels des Adsorptionsbereichs 80a behandelt worden ist. In diesem Fall kann nach Durchströmen eines Adsorptionsbereichs 80a des Abkonzentrators 80 die durch den Abkonzentrator 80 behandelte Abluft B als sogenanntes Reingas bezeichnet werden.

Das Rohgasreinigungsverfahren S8aweist folgende Verfahrensschritte auf: S87: Ein Teil der Abluft B wird aus dem Nebenstrom 31 zum Desorbieren des Abkonzentrators 80 abgezweigt.

S84: Der abgezweigte Teil der Abluft B wird mittels eines Heizelements, gemäß Fig. 2 in Gestalt eines Desorptionsluftheizers 84 aufgeheizt und als Desorptionsgas C zum Desorptionsbereich S80c geführt.

S80c: Nach dem Aufheizen im vorherigen Verfahrensschritt wird die Desorptionsluft C in einem Desorptionsschritt S80c den im Adsorber 80d adsorbierten Schadstoff beim Durchströmen des Desorptionsbereichs 80c des Abkonzentrators 80 desorbieren und als Konzentratluft D abgeführt.

S41a: Die schadstoffhaltige Konzentratluft D wird nach dem Desorptionsschritt S80c zum Behandeln mit dem ersten Kondensationsschritt S41 geführt und der Prozessluft A im Hauptstrom 5 beigemischt, bevor die Prozessluft A im ersten Kondensationsschritt S41 behandelt wird.

Nachdem die Abluft B wie vorstehend beschrieben mittels des Abkonzentrators 80 behandelt und ein Teil davon im Verfahrensschritt S81 abgezweigt wurde, wird der verbleibende Teil in einem weiteren Verfahrensschritt S82 gefiltert und anschließend in die Umgebung abgeführt (S83).

Fig. 3 zeigt schematisch eine weitere alternative Ausführung zur Behandlung von Abluft einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung der aus dem Hauptstrom 5 abgezweigten Abluft mittels zwei hintereinander angeordneten Abkonzentratoren.

Der zweite Abkonzentrator 85 ist stromab des ersten Abkonzentrators 81 angeordnet. Die Wirkungsweise des ersten und zweiten Abkonzentrators 81 , 85 erfolgt analog zum vorstehend beschriebenen Abkonzentrator 80. Hervorzuheben ist in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere die Anordnung der Desorptions- und der Konzentratluftleitungen.

Ein Teil der Abluft B wird mittels einer Abzweigvorrichtung 87a abgezweigt und zum Desorptionsluftheizer 84a geführt. Ein Teil der Abluft B durchläuft nach Eintritt im Abkonzentrator 81 den Kühlbereich 81 b, den Desorptionsluftheizer 84a und des Desorptionsbereichs 81c, bevor die Desorptionsluft C als Konzentratluft D aus dem Desorptionsbereich 81c mittels einer ersten Konzentratluftleitung 31 cc abgeführt wird. Der weitere Verlauf der Konzentratluftleitung 31 cc erfolgt analog zum in Fig. 2 beschriebenen Verlauf der Konzentratluftleitung 31c. Die Konzentratluftleitung 31 cc wird an einer Anschlussstelle am Hauptstromkanal 5a angeschlossen, also an einem Einlass zum Einleiten von Konzentratluft D in den ersten Kondensator 2, wobei Konzentratluft in den Hauptstromkanal 5a geleitet und zum ersten Kondensator 2 geführt wird.

Die Wirkungsweise der Abkonzentratoren 81 , 85 erfolgt analog zum in Fig. 2 dargestellten Abkonzentrator 80. Ein Teil der Abluft B wird zum Desorptionsluftheizer 84aa abgezweigt. Die Luftführung verläuft analog wie im vorstehenden Beispiel, wobei der abgezweigte Teil der Abluft B mittels des Desorptionsluftheizers 84aa auf eine Desorptionstemperatur erhitzt wird und als Desorptionsluft in eine zweite Desorptionsluftleitung 31 bbb zum Desorptionsbereich 85c geführt wird. Nach Durchströmen des Desorptionsbereichs 85c wird die Desorptionsluft C als Konzentratluft D abgeführt. Die Konzentratluft D wird anschließend mittels einer zweiten Konzentratluftleitung 31ccc aus dem Desorptionsbereich 85c zur Behandlung mit einem Konzentratluftkondensator 86 geführt, wobei ein schadstoffhaltiges Kondensat aus der Konzentratluft D ausgeschieden und eine behandelte Konzentratluft D' erzeugt wird.

Eine weitere Konzentratluftleitung 31ddd ist mit einem Auslass des Konzentratluftkondensators 86 angeschlossen und ist ferner an einem Einlass 31 e zum Einleiten von behandelter Konzentratluft D‘ in den ersten Abkonzentrator 81 angeschlossen. Der Einlass 31 e ist als schlichte Anschlussstelle zwischen der weiteren Konzentratluftleitung 31ddd und dem Nebenstromkanal 31a beispielhaft dargestellt.

Der Nebenstromkanal 31a ist mit der zweiten Abzweigvorrichtung 87b und einem Einlass 85i des zweiten Abkonzentrators 85 angeschlossen. Durch den Nebenstromkanal 31a wird die Abluft B zum Adsorptionsbereich 85a des zweiten Abkonzentrators 85 geführt. Nach Durchströmen des Adsorptionsbereichs 85a des zweiten Abkonzentrators 85 wird die Schadstoffkonzentration der Abluft B (beispielsweise die NMP-Konzentration) weiter auf unter 50 ppm, besonders bevorzugt auf unter einem ppm abgesenkt. Idealerweise wird beispielhaft an dieser Stelle bereits die gesetzlichen Emissionsgrenzen eingehalten werden können, sodass hinter dem zweiten Abkonzentrator 85 ferner bereits der Auslass 21 zum Ausleiten von Abluft B in die Umgebung angeordnet wird. Optional kann außerdem ein Aktivkohlefilter zwischen dem Auslass 21 und dem zweiten Abkonzentrator 85 angeordnet werden, um gegebenenfalls die Schadstoffkonzentration der Abluft B vor dem Abführen in die Umgebung 11 noch weiter zu senken. Dies kann beispielsweise der Fall sein, falls Alterungseffekte bei den Abkonzentratoren einsetzen und die tatsächliche Abkonzentrationsleistung von der ursprünglich beabsichtigten abweicht.

Als alternative Ausführungsform werden mehrere ersten Kondensatoren 2 mit einem jeweiligen Hauptstrom parallel betrieben, wobei die aus dem jeweiligen Hauptstrom abgezweigten Abluftströme in den Nebenstromkanal 31a zusammengeführt werden. Die in diesem Nebenstromkanal 31a enthaltene Abluft B wird dann zum ersten Abkonzentrator 81 geführt.

Fig. 3a veranschaulicht beispielhaft gern. Fig. 3 ein Verfahren S9 zur Reinigung der Abluft mittels zwei hintereinander angeordneten Abkonzentrationsstufen sowie zwei Rohgasreinigungsverfahren S8b und S8c zum Desorbieren eines Abkonzentrators.

Nachdem ein Teil der Prozessluft A wie in Fig. 2a in den jeweiligen Verfahrensschritten S44, S44a des ersten und zweiten Abzweigens aus dem Hauptstrom 5 abgezweigt wurde, wird die Abluft B zum Verfahrensschritt S81 und S81 b geführt.

Das Verfahren S9 zur Reinigung der Abluft B weist folgende Verfahrensschritte auf:

S87a: Aus dem Nebenstrom 31 wird in einem Verfahrensschritt S87a Desorptionsluft C‘ aus einem Teil der Abluft B stromauf der ersten Abkonzentrationsstufe abgezweigt. Der Anteil am abgezweigten Volumenstrom in diesem Verfahrensschritt entspricht typischerweise 15 % des nach dem Abzweigen verbleibenden Volumenstroms.

Als alternative Ausführungsform werden mehrere ersten Kondensatoren mit einem jeweiligen Hauptstrom parallel betrieben, wobei die aus dem jeweiligen Hauptstrom abgezweigte Abluftströme in einen Nebenstrom 31 zusammengeführt werden. Aus diesem zusammengeführten Nebenstrom 31 wird dann der Verfahrensschritt S81 ausgeführt. S81 : Die Abluft B wird in einer ersten Abkonzentrationsstufe mittels des Abkonzentrators 81 gereinigt, wobei die Schadstoffkonzentration von ca. 1000 ppm auf ca. 50 ppm abgesenkt wird.

S85: Die Abluft B wird in einer zweiten Abkonzentrationsstufe mittels des Abkonzentrators 85 gereinigt, wobei die Schadstoffkonzentration von ca. 40 ppm auf unter einem ppm weiter abgesenkt wird. Optional könnte die Abluft B zusätzlich nach der zweiten Abkonzentrationsstufe mittels eines Aktivkohlefilters gefiltert.

S83: Die nach zwei Abkonzentrationsstufen gereinigte Abluft B wird in die Umgebung abgeführt.

Das Rohgasreinigungsverfahren S8b zum Desorbieren des ersten Abkonzentrators weist folgende Verfahrensschritte auf:

S81 b: Ein Teil der Abluft B wird zu einem Kühlbereich des Abkonzentrators 81b geführt, wobei die Desorptionsluft C‘ auf bis zu 200 °C, insbesondere bis zu 180 °C, vorzugsweise auf ca. 100 bis 140 °C aufgeheizt wird.

S87a: Aus einem weiteren Teil der Abluft B wird Desorptionsluft C stromauf der zweiten Abkonzentrationsstufe abgezweigt. Der Anteil am abgezweigten Volumenstrom in diesem Verfahrensschritt entspricht typischerweise 15 % des Volumenstroms der Abluft B, die im Verfahrensschritt S81 abkonzentriert wird.

S84a: Der abgezweigte Teil der Abluft B wird mittels eines Desorptionsluftheizers weiter auf eine Desorptionstemperatur von ca. 180 bis 200 °C aufgeheizt und als Desorptionsluft C zum Desorptionsbereich 81c geführt.

S81c: Nach dem Aufheizen wird die Desorptionsluft C in einem Desorptionsschritt S81c im Adsorber 81 d adsorbierten Schadstoff beim Durchströmen des Desorptionsbereichs 81c desorbieren und als Konzentratluft D abgeführt.

S41a: Die Konzentratluft D wird zum Behandeln mit dem ersten Kondensationsschritt S41 geführt. Alternativ könnte in diesem Verfahrensschritt die Konzentratluft D beispielsweise in zwei Teilströme aufgeteilt, bevor die Teilströme jeweils zu einem separaten Kondensationsschritt geführt werden.

Das Rohgasreinigungsverfahren S8c zum Desorbieren des zweiten Abkonzentrators weist folgende Verfahrensschritte auf:

S85b: Ein Teil der Abluft B wird zu einem Kühlbereich des Abkonzentrators 85b geführt.

S87b: Ein Teil der Abluft B wird zum Desorbieren des Abkonzentrators abgezweigt. Der Anteil am abgezweigten Volumenstrom in diesem Verfahrensschritt entspricht typischerweise 18 % des Volumenstroms der Abluft B, die im Verfahrensschritt S85 abkonzentriert wird.

S84aa: Der abgezweigte Teil der Abluft B wird mittels eines Desorptionsluftheizers weiter auf c.a. 200 °C aufgeheizt und als Desorptionsluft zum Verfahrensschritt S85c geführt.

S85c: Nach dem Aufheizen wird die Desorptionsluft C in einem Desorptionsschritt S85c den im Adsorber 85d adsorbierten Schadstoff beim Durchströmen des Desorptionsbereichs 85c desorbieren und als Konzentratluft D abgeführt.

S86: Die Konzentratluft D wird zu einem Kondensationsschritt mit einem

Konzentratluftkondensator 86 geführt, wobei ein schadstoffhaltiges Kondensat abgeschieden wird. Eine behandelte Konzentratluft D' wird nach Durchströmen des Konzentratluftkondensators 86 erzeugt.

S86a: Die mit dem Konzentratluftkondensator 86 behandelte Konzentratluft D‘ wird zum Behandeln mit der ersten Abkonzentrationsstufe (S81 ) des Abkonzentrationsschrittes geführt.

Ergänzend sei abschließend darauf hingewiesen, dass die Abkonzentrationsschritte/- stufen (S80; S81 , S85) bzw. die Abkonzentratoren (80; 81 , 85) der vorliegenden Erfindung nicht auf die in den Figuren 2, 2a und 3, 3a schematisch dargestellten Radoder Scheibenkonzentratoren, insbesondere Zeolith-Räder beschränkt sind. Vielmehr können auch einzelne Abkonzentrationsstufen/-schritte bzw. Abkonzentratoren in anderen, dem Fachmann bekannte Konfigurationen vorgesehen oder ausgeführt sein, wie beispielsweise als Karussell-Konzentratoren ausgebildete Ausführungen, ohne nennenswerten Einfluss auf die Verwirklichung der hier offengelegten Erfindung zu haben. Karussell-Konzentratoren sind beispielsweise aus WO 2020/126551 A1 sowie US 10,682,602 B2 bekannt sind, auf deren Beschreibungsinhalt bezüglich möglicher alternativer oder ergänzender Ausführungen von Abkonzentratoren hiermit explizit Bezug genommen wird.