Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abgasen mit einem Abgasbehandlungssystem und ein entsprechendes Abgasbehandlungssystem. Offenbart wird zudem die Verwendung eines entsprechenden Abgasbehandlungssystems zur Verringerung der Konzentration an organischen Verbindungen in einem Abgasstrom.

In vielen Bereichen der Technik, insbesondere in der Chemieindustrie, lässt es sich in vielen Fällen nicht vermeiden, dass erhebliche Mengen an Abgasen produziert werden, welche in die Umwelt eingeleitet werden müssen. In vielen Fällen umfassen diese Abgase leichtflüchtige organische Verbindungen (sogenannte "volatile organic compounds" VOC) sowie Riechstoffe. Viele der auftretenden VOC werden, insbesondere in hohen Konzentrationen, als umweit- und/oder gesundheitsschädlich angesehen oder stellen, ähnlich wie die Riechstoffe, zumindest eine potenzielle Quelle für ungewollte Geruchsbelästigungen dar. Über diese Faktoren hinaus, können hohe VOC-Konzentrationen im Abgas zudem ein Sicherheitsrisiko darstellen, da diese bei Kontakt mit einer Zündquelle abbrennen und/oder sogar explodieren können. Vor diesem Hintergrund bestehen in vielen Ländern Vorschriften über die maximal zulässigen Konzentrationen an VOC und/oder Riechstoffen in Abgasströmen. Insbesondere im Zuge des zunehmenden Bewusstseins für die Relevanz eines nachhaltigeren Wirtschaftens und einer Schonung der Umwelt verschärfen sich diese Vorgaben in den letzten Jahren in vielen Ländern, wobei sich viele Unternehmen auch selbst ambitionierte Ziele hinsichtlich der Abgasbelastung der Umwelt setzen.

Ein Beispiel für eine Industrie, in der die Belastung von Abgasen mit VOC und/oder Riechstoffen regelmäßig besonders ausgeprägt ist, ist die Kautschuk verarbeitende Industrie, beispielsweise die Reifenfertigung. Bei den Prozessschritten der Kautschukverarbeitung, insbesondere dem Mischen der zumeist komplexen Kautschukzusammensetzungen, aber auch beim Vulkanisieren dieser Kautschukmischungen zu Vulkanisaten können große Mengen an VOC freigesetzt werden, wobei insbesondere hohe Konzentrationen an Ethanol regelmäßig ein großes Sicherheitsrisiko darstellen.

Ein aus dem Stand der Technik bekanntes und in vielen Industriebereichen etabliertes Verfahren zur Abgasbehandlung ist die sogenannte thermische Nachverbrennung (im Englischen auch als "regenerative thermal oxidizer" bezeichnet; RTO). In diesem Verfahren wird das zu behandelnde Abgas zumeist mit einem Heizelement vorgeheizt, um dessen Bestandteile teilweise zu oxidieren, bevor es in eine Verbrennungskammer geführt wird, in der die VOC verbrannt werden, wobei typischerweise die Abwärme des Verbrennungsprozesses verwendet werden kann, um das zum Vorheizen verwendete Heizelement zu temperieren. Diese Systeme erreichen regelmäßig hohe Aufreinigungsgrade, wobei häufig bis zu 99,5% der VOC entfernt werden können.

Obwohl mit RTO-Anlagen in vielen Fällen zufriedenstellende Aufreinigungsgrade erreicht werden können, wird diese Technologie zuweilen auch als nachteilig empfunden. Dies gilt insbesondere deshalb, weil für den Betrieb der Verbrennungskammer zumeist Brenner eingesetzt werden, welche mit einem zumeist fossilen Brennstoff betrieben werden müssen. Entsprechend wird das RTO-Verfahren regelmäßig nicht als besonders energieeffizient angesehen und erfordert in vielen Fällen wegen der teilweise hohen Verbrennungstemperaturen zudem aufwändige apparative Einrichtungen beziehungsweise Sicherheitsvorkehrungen. Die relativ hohen Betriebskosten von RTO-Anlagen verschlechtern mittelbar ebenfalls die Kosteneffizienz der Herstellungsprozesse.

Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik auszuräumen oder zumindest zu verringern. Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Behandlung von Abgasen und ein zugehöriges Abgasbehandlungssystem anzugeben, mit dem VOC-haltige Abgase zuverlässig und mit hoher Reinigungseffizienz aufbereitet werden können.

Hierbei war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das anzugebende Verfahren ohne den Einsatz von hohen Temperaturen beziehungsweise Verbrennungsschritten ausführbar sein sollte.

Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass mit dem anzugebenden Verfahren auch Riechstoffe zuverlässig aus dem Abgasstrom entfernt werden können sollten.

Insoweit war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit der Entfernung von VOC und/oder Riechstoffen verbundenen Prozesskosten und den hierfür nötigen apparativen Aufwand im Abgasbehandlungssystem möglichst zu minimieren, wobei insbesondere der Energieverbrauch und der Bedarf an fossilen Brennstoffen reduziert werden sollte.

Es war dabei eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das anzugebende Verfahren insbesondere für die Aufbereitung von solchen Abgasströmen geeignet sein sollte, die im Bereich der Kautschuk verarbeitenden Industrie, insbesondere bei der Herstellung von vulkanisierbaren Kautschukmischungen, auftreten.

Hierbei war es wünschenswert, dass das anzugebende Verfahren und das zugehörige Abgasbehandlungssystem leicht mit anderen Verfahren der Abgasaufbereitung kombinierbar sein sollten, um gegebenenfalls die Effizienz weiter steigern zu können.

Zudem war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das anzugebende Abgasbehandlungssystem einen möglichst geringen Raumbedarf aufweisen sollte sowie einfach zu installieren und zu warten sein sollte. Hierbei war es wünschenswert, dass das anzugebende Verfahren besonders leicht auf die Abgasbehandlung großer Volumina an Abgas auslegbar sein sollte.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr gefunden, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben überraschenderweise lösen lassen, wenn bei einer spezifischen Zusammensetzung des Abgasstroms, welcher in der Gasphase Wasser und organische Verbindungen umfasst, die Kombination aus einem vorgeschalteten Kondensator zum Abscheiden eines Kondensats mit einer nachgeschalteten Plasmabehandlung kombiniert wird.

In einem entsprechenden Verfahren lässt sich eine ausgezeichnete Effizienz der VOC- und/oder Riechstoff-Entfernung erreichen, wobei der Energiebedarf, insbesondere der Verbrauch an fossilen Brennstoffen, und die Treibhausgasemission signifikant reduziert ist. Das hierfür benötigte Abgasbehandlungssystem setzt auf vergleichsweise kleine Komponenten, und ist wegen der Einfachheit der eingesetzten Teile und des Verzichts auf tatsächliche Verbrennungsvorgänge einfach zu installieren und zu warten, wobei es sich leicht in bestehende Prozesslinien integrieren lässt.

Die vorstehend genannten Aufgaben werden entsprechend durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.

Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Abgasbehandlungssystems und Verwendungen ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter Verfahren.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abgasen mit einem Abgasbehandlungssystem, umfassend die Verfahrensschritte: a) Einleiten eines Abgasstroms in ein Abgasbehandlungssystem, wobei der Abgasstrom in der Gasphase Wasser und zumindest eine organische Verbindung umfasst, b) Einbringen des Abgasstroms in einen Kondensator und Abscheiden eines Teils der Gasphase als Kondensat zum Erhalt eines vorbehandelten Abgasstroms, und c) Behandeln des vorbehandelten Abgasstroms mit einem nichtthermischen Plasma oder Bestandteilen eines nichtthermischen Plasmas zum Erhalt eines behandelten Abgasstroms.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Abgasstrom, welcher in der Gasphase neben Wasser auch zumindest eine organische Verbindung umfasst, in ein erfindungsgemäßes Abgasbehandlungssystem eingebracht. In diesem Abgasbehandlungssystem durchläuft der Abgasstrom zunächst einen Kondensator. In diesem Kondensator wird die Temperatur des Abgasstromes derart verringert, dass es zu einer Kondensation von Bestandteilen im Abgasstrom, insbesondere von Wasser, kommt. Hierbei nutzt das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise aus, dass das im Vergleich zu den VOC besonders leicht zu kondensierende Wasser die VOC zumindest teilweise löst, sodass diese zu einem großen Teil mit dem kondensierten Wasser in die flüssige Phase übergehen, welche als Kondensat des Kondensators erhalten wird. Hierdurch kommt es zu einer effizienten Vorabscheidung von VOC aus dem Abgasstrom, sodass ein vorbehandelter Abgasstrom erhalten wird. Erst dieser vorbehandelte Abgasstrom wird hinter dem Kondensator in spezifischer Weise weiter behandelt, nämlich mit einem sogenannten nichtthermischen Plasma. Typisch ist insoweit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der behandelte Abgasstrom in die Umwelt abgegeben wird, bevorzugt über einen Schornstein.

Das Konzept eines nichtthermischen Plasmas (NTP), welches auch als Nichtgleichgewichtsplasma bezeichnet wird, ist dem Fachmann dabei bekannt. Entsprechende Systeme für die Behandlung von Abgasen mit nichtthermischem Plasma sind dabei kommerziell am Markt erhältlich. Nichtthermische Plasmen befinden sich in einem thermischen Ungleichgewicht, was zumeist über die Art der Plasmaerzeugung realisiert wird. Gegenüber den auch zum Zwecke der Abgasreinigung am Markt verfügbaren Systemen, welche auf dem Einsatz von nichtthermischen Plasmen basieren, kann durch die erfindungsgemäße Kombination mit dem Kondensator eine große Effizienzsteigerung erreicht werden, wobei die verringerte Konzentration an VOC im vorbehandelten Abgasstrom es ermöglicht, kleinere Plasmabehandlungsvorrichtungen einzusetzen und den Energiebedarf zu reduzieren, ohne hinsichtlich der erwünschten Aufreinigungsleistung Abstriche machen zu müssen. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis kann die Behandlung direkt durch Wechselwirkung mit dem nichtthermischen Plasma erfolgen, aber auch lediglich durch die Einwirkung von aktiven Plasmabestandteilen, welche in einem nichtthermischen Plasma erzeugt und dann mit dem vorbehandelten Abgasstrom kontaktiert werden.

Wie vorstehend erläutert, kommt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches auf die Kombination eines Kondensators mit einem nichtthermischen Plasma setzt, der Anwesenheit von Wasser im Abgasstrom eine große Bedeutung zu, da dies nach Einschätzung der Erfinder für die Erfindung wesentlich ist. Die Effizienz der Entfernung von VOC durch das Auskondensieren von Wasser im Kondensator ist nach Einschätzung der Erfinder dann besonders hoch, wenn der Abgasstrom möglichst gesättigt mit Wasser ist. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Abgasstrom in der Gasphase einen relativen Gehalt an Wasser im Bereich von 40 bis 100 %, bevorzugt im Bereich von 60 bis 100 %, besonders bevorzugt im Bereich von 80 bis 100 %, aufweist, angegeben als relative Luftfeuchte, d.h. als relativer Gehalt der Masse an Wasser pro Volumen der Gasphase bezogen auf die maximal mögliche Masse an Wasser in der Gasphase bei vollständiger Sättigung. Hierbei bezieht sich die Angabe des relativen Gehaltes an Wasser in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis nur auf den gasförmigen Teil des Wassers, wobei nicht ausgeschlossen ist, dass je nach Art des Abgasstromes zusätzlich auch kleine Wassertropfen im Abgasstrom vorliegen können, wobei hierdurch nach Einschätzung der Erfinder die Effizienz der VOC-Entfernung weiter gesteigert werden kann.

Als organische Verbindungen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entfernt werden können, kommen im Prinzip alle typische VOC infrage. Den Erfindern ist es insoweit jedoch gelungen, ausgewählte organische Verbindungen zu identifizieren, mit denen sich im erfindungsgemäßen Verfahren besonders gute Ergebnisse und hohe Abscheidungsraten im Kondensator erreichen lassen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für die Entfernung von Ethanol geeignet ist. Bevorzugt ist also ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Abgasstrom in der Gasphase als organische Verbindung zumindest einen Alkohol, bevorzugt Methanol, Ethanol oder Propanol, besonders bevorzugt Ethanol, umfasst.

Die Erfinder haben gefunden, dass das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise besonders für die Behandlung von Gasphasen geeignet ist, die einen hohen Gehalt an organischen Verbindungen aufweisen. Bei diesen Abgasströmen zeigen sich die durch die Kombination des Kondensators mit dem nichtthermischen Plasma erzielbaren Effizienzsteigerungen besonders deutlich, wobei ein hoher Gehalt an organischen Verbindungen in der Gasphase zudem eine Kondensation der organischen Verbindungen im Kondensator befördern kann. Bevorzugt ist insoweit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Abgasstrom in der Gasphase einen relativen Gehalt an zumindest einer organischen Verbindung, bevorzugt an einem Alkohol, im Bereich von 0,03 bis 0,825 %, bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 0,7 %, besonders bevorzugt im Bereich von 0,33 bis 0,625 %, aufweist, angegeben als relativer Gehalt der organischen Verbindung pro Volumen der Gasphase. Die Konzentration von organischen Verbindungen in der Gasphase kann beispielsweise analog DIN ISO 16000-6:2020-08, DIN CEN/TS 13649:2015-03 oder DIN EN 12619:2013-04 und unter Einsatz kommerziell erhältlicher Prüfgeräte bestimmt werden, wobei die Bestimmung bevorzugt gemäß der DIN ISO 16000-6:2020-08 erfolgt.

Es kann als Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gesehen werden, dass mit diesem neben VOC auch sonstige Riechstoffe zuverlässig entfernt werden können. Bevorzugt ist daher ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Abgasstrom in Verfahrensschritt a) in der Gasphase zumindest einen Riechstoff umfasst. Ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen, gehen die Erfinder davon aus, dass die Kondensation des Wassers, welche einen Teil der gasförmigen organischen Verbindung mitnimmt, hierbei auch bereits vor der Behandlung mit dem nichtthermischen Plasma einen großen Teil der vorhandenen Riechstoffe mit entfernt, sodass die absolute Reduktion, die durch das nichtthermische Plasma erreicht werden muss, geringer ausfallen kann.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen sich besonders ausgeprägt in solchen Fällen, in denen es zu einer spürbaren Kondensation im Kondensator kommt. Hierfür ist es zielführend, wenn eine hinreichend große Differenz zwischen der Temperatur des in den Kondensator eingespeisten Abgasstromes und der Temperatur des Kondensators besteht, wobei es den Erfindern gelungen ist, Bereiche für diese Temperaturen anzugeben, mit denen sich eine vorteilhafte Energieeffizienz bei gleichzeitig guter Aufbereitungsleistung erreichen lässt. Bevorzugt ist nämlich ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Abgasstrom in Verfahrensschritt a) eine mittlere Temperatur im Bereich von 30 bis 60 °C, bevorzugt im Bereich von 30 bis 50 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 40 °C, aufweist. Bevorzugt ist gleichfalls ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Kondensator dazu eingerichtet ist, die Temperatur des Abgasstroms auf eine Temperatur im Bereich von 3 bis 20 °C, bevorzugt im Bereich von 5 bis 15 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 7 bis 12 °C, zu reduzieren.

In der Zusammenschau der vorstehenden Informationen, insbesondere der Vorteilhaftigkeit von hohen Wasserkonzentrationen im Abgasstrom in Kombination mit der ausgezeichneten Abscheidungsleistung für Ethanol und den als effizient identifizierten Temperaturen des Abgasstromes ergibt sich ein erfindungsgemäßes Verfahren, welches besonders geeignet für die Aufbereitung von Abgasströmen ist, wie sie im Bereich der Kautschuk verarbeitenden Industrie auftreten, insbesondere bei Mischungsprozessen zur Herstellung von Kautschukmischungen. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren für den Einsatz in diesen Verfahren besonders prädestiniert. Bevorzugt ist daher ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Abgasstrom Abgase eines Kautschukverarbeitungsprozesses umfasst, bevorzugt Abgase aus einem Mischungsprozess zur Herstellung von Kautschukmischungen, insbesondere vulkanisierbaren Kautschukmischungen.

In den Experimenten der Erfinder wurde vorteilhafterweise gefunden, dass im Wesentlichen alle Arten von Kondensatoren für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren prinzipiell geeignet sind. Dabei konnte jedoch identifiziert werden, dass insbesondere der Einsatz von Rohrbündel- und/oder Plattenwärmetauschern in besonders leistungsfähigen Verfahrensführungen resultiert. Bevorzugt ist also ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Kondensator einen Wärmetauscher umfasst, bevorzugt einen Rohrbündelwärmetauscher oder Plattenwärmetauscher, besonders bevorzugt einen Rohrbündelwärmetauscher. Es kann als Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gesehen werden, dass das aus dem Kondensator erhaltene Kondensat neben Wasser auch organische Verbindungen in der flüssigen Phase umfasst. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, das Kondensat einer Wiederaufbereitung zuzuführen und die organischen Verbindungen, beispielsweise Ethanol zurückzugewinnen, um diese in anderen Verfahren einzusetzen, gegebenenfalls unmittelbar als Gemisch aus organischer Verbindung und Wasser, beispielsweise als Lösungsmittel für andere chemische Reaktionen. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Kondensat über ein Fluidleitungssystem aus dem Kondensator entfernt wird, wobei das Kondensat bevorzugt einer Wiederaufbereitung zugeführt wird.

Der Fachmann versteht, dass die vorstehenden Ausführungen bedeuten, dass das Behandeln des vorbehandelten Abgasstroms in Verfahrensschritt c) das Oxidieren der zumindest einen organischen Verbindung im vorbehandelten Abgasstrom umfasst, wobei das Oxidieren durch Bestandteile des nichtthermischen Plasmas erfolgt, bevorzugt durch plasmaaktivierte Sauerstoffspezies. Für die meisten Fälle relevant ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der vorbehandelte Abgasstrom mit einem nichtthermischen Plasma behandelt wird, welches von einer Plasmaerzeugungseinheit erzeugt wird. Hinsichtlich der Behandlung des vorbehandelten Abgasstromes mit dem nichtthermischen Plasma und der dafür eingesetzten Plasmaerzeugungseinheit ist es nach Einschätzung der Erfinder besonders vorteilhaft, wenn ein nichtthermisches Plasma eingesetzt wird, welches durch elektrische Entladung zwischen zwei Elektroden erzeugt wird.

Ganz besonders bevorzugt ist hierbei der Einsatz von sogenannten Plasmainjektoren. Entsprechende nichtthermische Plasmainjektoren sind aus dem Stand der Technik bekannt und kommerziell verfügbar. Diese Plasmainjektoren injizieren die Bestandteile des nichtthermischen Plasmas in den Fluidstrom des vorbehandelten Abgases, in dem diese wiederum zu einer Oxidation der ungewünschten Bestandteile führen. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Plasmaerzeugungseinheit einen oder mehrere Plasmainjektoren umfasst, die dazu eingereicht sind, den vorbehandelten Abgasstrom mit einem nichtthermischen Plasma oder Bestandteilen eines nichtthermischen Plasmas zu kontaktieren, wobei der vorbehandelte Abgasstrom bevorzugt an den Plasmainjektoren vorbei geleitet wird.

Es kann als ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gesehen werden, dass dieses in vielen Fällen nicht auf den Einsatz von Filtereinheiten angewiesen ist, die der Entfernung von Partikeln dienen, da diese zumeist ohnehin weitgehend im Kondensat des Kondensators aufgefangen werden können. Trotzdem kann es für bestimmte Anwendungen vorteilhaft sein, vor dem Kondensator einen entsprechenden Partikelfilter vorzuschalten, beispielsweise um ein Zusetzen des Kondensators sicher zu verhindern und dadurch die Lebenszeit zu erhöhen. Bevorzugt ist demgemäß zum einen ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Abgasstrom vor dem Einbringen in den Kondensator mit einem Filter, bevorzugt einem Partikelfilter, gefiltert wird. Bevorzugt ist alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der vorbehandelte Abgasstrom und der behandelte Abgasstrom nicht gefiltert werden.

Zum Zwecke einer möglichst kontrollierten Verfahrensführung und einer fortgesetzten Kontrolle, ob das behandelte Abgas den gesetzlichen Erfordernissen entspricht, schlagen die Erfinder vor, den Gehalt der organischen Verbindung im behandelten Abgasstrom zu bestimmen und die Verfahrensparameter der Abgasaufbereitung gegebenenfalls im Lichte der bestimmten Werte anzupassen. Bevorzugt ist also ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Gehalt an der organischen Verbindung im behandelten Abgasstrom mit einer Sensoreinheit bestimmt wird. Wie vorstehend erläutert, ist die Anwesenheit von Wasser im Abgasstrom für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich, wobei insbesondere mit hohen Wassergehalten, d.h. hohen relativen Luftfeuchten, ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden. Hierdurch ist bedingt, dass die Aufreinigungseffizienz für solche Abgase verringert sein kann, die nur geringe Mengen an Wasser umfassen. Um dieses Problem zu adressieren und/oder sogar die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens auf andere, trockene Abgasströme zu erweitern, schlagen die Erfinder vor, gezielt Befeuchtungseinrichtungen vorzusehen, die dazu eingerichtet sind, im Abgasstrom den gewünschten Feuchtigkeitsgrad herzustellen. Hierdurch ist auch bei solchen Abgasströmen, welche bereits gewisse Mengen an gasförmigem Wasser umfassen, in vorteilhafter Weise eine Verbesserung der Aufreinigungseffizienz erzielbar, wobei auch das Einsprühen von Wassertropfen in den Abgasstrom eine zusätzliche Effizienzsteigerung bedingen kann. Insbesondere für Abgasströme aus solchen Prozessen, die nicht im Bereich der Kautschukfertigung liegen, ist deshalb ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, wobei der Abgasstrom vor oder während des Verfahrensschritts a) mit Wasserdampf versetzt wird, bevorzugt durch eine Befeuchtungseinrichtung, um den Gehalt an Wasser im Abgasstrom zu erhöhen.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Abgasbehandlungssystem, insbesondere für den Einsatz in einem erfindungsgemäßen Verfahren, umfassend: i) einen Kondensator zum Abscheiden eines Kondensats aus der Gasphase eines Abgasstroms mit einem Abgaseinlass und einem Abgasauslass, und ii) eine fluidleitend mit dem Abgasauslass des Kondensators verbundene Plasmaerzeugungseinheit zur Erzeugung eines nichtthermischen Plasmas. Das Abgasbehandlungssystem ist für den Einsatz in einem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet. Der Fachmann versteht, dass die vorstehenden Ausführungen zu bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens dementsprechend ebenfalls für das erfindungsgemäße Abgasbehandlungssystem gelten. Entsprechend bevorzugte Ausgestaltungen des Abgasbehandlungssystems werden nachfolgend adressiert.

Erfindungsgemäß umfasst das Abgasbehandlungssystem einen Kondensator und eine mit dem Kondensator verbundene Plasmaerzeugungseinheit. Wie vorstehend erläutert, ist es in einigen Fällen vorteilhaft, vor dem Kondensator einen Partikelfilter vorzusehen. Bevorzugt ist daher ein erfindungsgemäßes Abgasbehandlungssystem, wobei das Abgasbehandlungssystem zusätzlich umfasst: iii) einen Filter, bevorzugt einen Partikelfilter, wobei der Filter bevorzugt vor dem Abgaseinlass des Kondensators angeordnet ist, wobei besonders bevorzugt zwischen dem Kondensator und der Plasmaerzeugungseinheit keine Filter angeordnet sind.

Um den Wassergehalt, das heißt die relative Luftfeuchtigkeit, von trockenen Abgasströmen zu erhöhen und hiermit die Effizienz des erfindungsgemäßen Abgasbehandlungssystems zu steigern, ist ein erfindungsgemäßes Abgasbehandlungssystem bevorzugt, wobei das Abgasbehandlungssystem zusätzlich umfasst: iv) eine Befeuchtungseinrichtung zur Befeuchtung eines in den Kondensator eingebrachten Abgasstroms.

Bevorzugt ist ebenfalls ein erfindungsgemäßes Abgasbehandlungssystem, wobei der Kondensator ein Fluidleitungssystem zur Entfernung von Kondensat aus dem Kondensator umfasst. Grundsätzlich müssen an die Umgebung abgegebene Abgasströme die geltenden gesetzlichen Bestimmungen, beispielsweise

Grenzwertvorgaben von VOC und/oder weiteren Riechstoffen, erfüllen., Um Überschreitungen der Grenzwerte zu vermeiden, ist daher ein erfindungsgemäßes Abgasbehandlungssystem bevorzugt, wobei das Abgasbehandlungssystem zusätzlich umfasst: v) eine Sensoreinheit, bevorzugt einen Sensor zur Bestimmung des Gehaltes an organischen Verbindungen, wobei die Sensoreinheit bevorzugt fluidleitend mit dem Abgasauslass der Plasmaerzeugungseinheit verbundenen ist, wobei die Sensoreinheit besonders bevorzugt am Abgasauslass der Plasmaerzeugungseinheit angeordnet ist.

Um eine effiziente Ableitung des Abgasstroms aus dem

Abgasbehandlungssystem zu ermöglichen, ist ein erfindungsgemäßes Abgasbehandlungssystem bevorzugt, wobei das Abgasbehandlungssystem zusätzlich umfasst: vi) einen fluidleitend mit einem Abgasauslass der Plasmaerzeugungseinheit verbundenen Schornstein.

Offenbart wird zudem die Verwendung eines erfindungsgemäßen Abgasbehandlungssystems, zur Verringerung der Konzentration an organischen Verbindungen in einem Abgasstrom, bevorzugt in einem Abgasstrom eines Kautschukverarbeitungsprozesses.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Abgasbehandlungssystems in einer bevorzugten Ausführungsform. Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Abgasbehandlungssystem 10 zur Behandlung von Abgasen. Das Abgasbehandlungssystem 10 umfasst einen Kondensator 12 sowie eine Plasmaerzeugungseinheit 20. Durch einen Abgaseinlass 16 des Kondensators 12 kann, wie in Fig.1 durch gestrichelte Pfeile illustriert, ein Abgasstrom eingeleitet werden. Falls erforderlich, kann der Abgasstrom vor Eintritt in den Kondensator 12 durch einen Partikelfilter gefiltert werden (nicht gezeigt).

Der Abgasstrom umfasst im gezeigten Beispiel Abgase aus einem Mischungsprozess zur Herstellung von vulkanisierbaren Kautschukmischungen. Er weist in der Gasphase einen relativen Gehalt an Wasser von etwa 85 % auf (relative Luftfeuchte) und umfasst zumindest einen Riechstoff sowie Ethanol als organische Verbindung mit einem relativen Gehalt von etwa 75 %, angegeben als relativer Gehalt der Masse des Ethanols pro Volumen der Gasphase bezogen auf die maximal mögliche Masse des Ethanols in der Gasphase bei vollständiger Sättigung.

Zum Abscheiden eines Kondensats aus der Gasphase des Abgasstroms, ist der Kondensator 12 dazu eingerichtet, die Temperatur des Abgasstroms auf eine Temperatur von etwa 8 °C zu reduzieren. Hierzu umfasst der Kondensator 12 einen Wärmetauscher 14, beispielsweise einen Rohrbündelwärmetauscher. Der Kondensator 12 kann überdies eine Befeuchtungseinrichtung zur Befeuchtung des Abgasstroms umfassen (nicht gezeigt), um die Effektivität des Abgasbehandlungssystems zu steigern. Die Ableitung des Kondensats aus dem Inneren des Kondensators 12 erfolgt über ein Fluidleitungssystem 22 in eine Aufbereitungseinheit (nicht gezeigt). Der derartig vorbehandelte Abgasstrom verlässt den Kondensator 12 über einen Abgasauslass 18 und wird an einer Plasmaerzeugungseinheit 20 vorbeigeführt, die als Plasmainjektor ausgeführt ist.

Die Plasmaerzeugungseinheit 20 ist dazu eingerichtet, ein nichtthermisches Plasmas durch eine elektrische Entladung zwischen zwei Elektroden zu erzeugen und ist mit dem Kondensator 12 fluidleitend verbunden, so dass der vorbehandelte Abgasstrom in dem in Fig. 1 schraffierten Bereich behandelt wird.

Die Plasmaerzeugungseinheit 20 umfasst für die Behandlung des vorbehandelten Abgasstroms mehrere Plasmainjektoren, an denen der vorbehandelte Abgasstrom vorbeigeleitet wird. Die Plasmainjektoren kontaktieren den vorbehandelten Abgasstrom mit dem nichtthermischen Plasma oder Bestandteilen des nichtthermischen Plasmas, um aus dem vorbehandelten Abgasstrom einen behandelten Abgasstrom zu erhalten. Der behandelte Abgasstrom wird nach Durchlauf der Plasmainjektoren mit einer fluidleitend mit der Plasmaerzeugungseinheit 20 verbundenen Sensoreinheit bezüglich seines Gehaltes an organischen Verbindungen geprüft (nicht gezeigt). Der behandelte Abgasstrom wird abschließend über einen Schornstein 24 an die Umwelt abgegeben.

Bezugszeichenliste

10 Abgasbehandlungssystem

12 Kondensator

14 Wärmetauscher 16 Abgaseinlass

18 Abgasauslass

20 Plasmaerzeugungseinheit

22 Fluidleitungssystem

24 Schornstein