DE3925343A1 - Verfahren zur verminderung von gasemissionen, insbesondere geruchsemissionen im sudhaus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Gasemissionen, insbesondere Geruchsemissionen im Sudhaus, gemäß Anspruch 1.

Während des Bierbrauens entstehen im Sudhaus geruchsbe­ lästigende Emissionen. Diese sogenannten Sudhausemis­ sionen von Brauereien stammen überwiegend aus der Wür­ zepfanne, zu einem Teil jedoch auch aus der Maische­ pfanne.

Beim Maischen werden nach R. Meyer-Pittroff und P. Scharf in "Brauwelt" Nr. 11 (1989) Seite 429-435 leicht flüchtige Carbonylverbindungen wie Acetaldehyd, Pro­ pionaldehyd, Isobutyraldehyd und Aceton sowie Phenole ausgetrieben.

Bei den für die Anwohner in der Umgebung der Brauerei bedeutsameren geruchsbelästigenden Emissionen handelt es sich um wasserdampfflüchtige organische Stoffe aus der Würzepfanne, wobei diese in erster Linie dem Hopfenöl zuzuschreiben sind. Die Würzepfannenemissionen umfassen aus chemischer Sicht im wesentlichen Ester, Ketone, Terpene, Alkohole, Aldehyde, Furane und Alkane.

Die mit dem brauereitypischen Würzepfannengeruch hoch­ korrelierenden Verbindungen sind vor allem Myrcen, Ca­ ryophyllen, Humulen, 2-Nonanon, 2-Undecanon und Phenylacetaldehyd, bzw. deren Isomere.

Hinsichtlich weiterer in Würzepfannenemissionen nach­ weisbarer Verbindungen wird vollinhaltlich auf die Pub­ likation von R. Meyer-Pittroff und P. Scharf in "Brau­ welt" Nr. 11 (1989), Seiten 428-435 Bezug genommen.

Für Brauereien gelten die Vorschriften und Grenzwerte der ersten Bundes-Emissionsschutzverwaltungsvorschrift, die emittierte organische Stoffe in drei Klassen im Hinblick auf Abbaubarkeit, Anreicherung, Toxizität sowie Geruchsintensität einteilt. Da in den Sudhausdämpfen, den sogenannten Brüden, organische Stoffe aller drei Klassen vorhanden sind, wurden bereits verschiedene An­ strengungen unternommen, um die in die Umgebung abgege­ bene Luft von aus dem Sudhaus mitgeführten geruchsbelä­ stigenden Verbindungen zu reinigen. So ist es bei­ spielsweise aus der DE-A-30 24 809 bekannt, den Würze­ pfannenbrüden einem Kondensator zuzuführen, in welchem der Brüden kondensiert wird. Der restliche Gasanteil wird dann einem Einspritzkondensator zugeführt, wobei dieser durch das eingespritze Wasser wasserlösliche Be­ standteile direkt niederschlägt. Da jedoch die überwie­ gende Menge der Verbindungen in Würzepfannenemissionen wasserunlöslich ist, wird weiterhin vorgeschlagen, einen Gaswäscher einzusetzen. In diesem Gaswäscher strömt ein nicht näher bezeichnetes Waschmedium in einem geschlos­ senen Kreislauf. Da jedoch, wie bereits erwähnt, die meisten geruchsbelästigenden Verbindungen in Würze­ pfannenemissionen wasserunlöslich sind, besteht bei ei­ nem solchen System der Nachteil, daß zum einen bei entsprechender Abkühlung, z. B. einem Wärmetauscher, ein Teil der geruchsbelästigenden Verbindungen abgeschieden wird und in den Waschkreislauf eindringen und dort bei­ spielsweise zu Ablagerungen bzw. Korrosion führen kann. Zum anderen besteht die Gefahr, daß das Gas kontaminie­ rende Terpenverbindungen und Ketone in neu ankommendem zu reinigendem Gas aufgrund ihres nicht unerheblichen Dampfdruckes sogar wieder aus dem Waschwasserkreislauf in das Gas zurück eingetragen werden können, wenn sich durch Anreicherung der Emissionsverbindungen im Wasch­ wasser ein Konzentrationsgefälle zum zu reinigenden Gas hin ergeben hat.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, beschreiben Meyer- Pittroff und Scharf ("Brauwelt" Nr. 11 (1989) Seiten 428-435) einen Gaswäscher, der dem Würzepfannen-Dunst­ kondensator nachgeschaltet wird. Dieser Gaswäscher nimmt die nichtkondensierbaren Gase auf und muß zum wirksamen Einsatz eine Waschlösung, die den Polyethylenfettsäure­ ester Tween 20 enthält, verwenden.

In dieser Waschlösung wirkt Tween 20 als Tensid, welches abgeschiedene wasserunlösliche Verbindungen, wie z. B. Hopfenölverbindungen vom Terpen- bzw. Ketontyp emul­ giert, so daß die emulgierten wasserunlöslichen Verbin­ dungen der örtlichen Kanalisation zugeführt werden kön­ nen.

Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß an sich unschädliche emittierte Gase, die bei Emission in die Umgebung kaum eine schädliche Wirkung zeigen und im übrigen biologischen Ursprungs sind, mit einem synthe­ tischen organisch-chemischen Mittel aus der Abluft aus­ gewaschen werden, wobei dieses Mittel über die Kanali­ sation in Kläranlagen gelangt und darin als Tensid die Mikrofauna sowie die diversen Mischbiozöonosen empfind­ lich stört.

Desweiteren schlägt der Artikel von Meyer-Pittroff und Scharf vor, im Anschluß an einen Pfannendunst-Konden­ sator die Geruchsstoffe an Feststoffe wie Aktivkohle, Kieselgel, Aluminiumoxid, Zeolith usw. zu adsorbieren. Der Nachteil dieser Maßnahme besteht jedoch darin, daß zum einen das den Würzepfannendunst- Kondensator ver­ lassende Gas noch relativ hohe Temperaturen aufweist, die zu einer Verschiebung des Adsorptions-/Desorp­ tionsgleichgewichtes an der Oberfläche des verwendeten Adsorbens in Richtung der Desorption führen, so daß eine nur unvollständige Adsorption der Emissions-Verbindungen erreicht werden kann. Wollte man dieses Problem umgehen, so müßte man eine Kette bzw. Kaskade von Aktivkohle- Festbettadsorbern installieren, was wiederum einen grö­ ßeren baulichen Aufwand erfordert.

Zum anderen weist das den Würzepfannendunst-Kondensator verlassende Gas noch große Feuchtigkeitsmengen auf, da feinste Wassertröpfchen als Nebel in der Schwebe gehal­ ten werden. Dieses Wasser schlägt sich dann am Adsorber­ eingang nieder und führt aufgrund der sich durch weitere Abkühlung abscheidenden wasserunlöslichen Verbindungen der Würzepfannenemissionen einerseits zu verschlechter­ tem Eindringen des emissionsbeladenen Gases in das Festbett des Adsorbers, andererseits führt die Beauf­ schlagung des Adsorbers mit Wasser zu einer Einspülung der zum Teil abgeschiedenen Emissionsverbindungen, wel­ che dann die Poren des Adsorbens verstopfen und den Wir­ kungsgrad des Adsorbers sowie dessen Durchflußrate er­ heblich vermindern.

Diese Nachteile treten auch dann auf, wenn eine passive Vorabscheidung - etwa durch anlagenbedingte Gasweg­ strecken und/oder Temperaturgefälle - der Wassertröpf­ chen des Gasstroms erfolgt.

Gemäß Seite 432 bzw. 433 des Artikels von Meyer-Pittroff und Scharf ist das Verbrennen von Geruchsstoffen be­ kannt, jedoch wird dabei der Dampfstrom mit den gas­ förmigen Verunreinigungen der Feuerungsanlage zugeführt, nachdem sein Volumenstrom offensichtlich durch Teilkon­ densation vermindert wurde, und ohne daß in dem anfal­ lenden Kondensat enthaltene Geruchsstoffe vom Abwas­ sersystem ferngehalten werden. Außerdem wird die Feue­ rungsanlage in hohem Maße mit Naßdampf belastet, so daß eine Behinderung der Verbrennung von fossilen Brenn­ stoffen erfolgen kann bzw. die Stöchiometrie der Ver­ brennung ungünstig beeinflußt werden kann.

Ausgehend vom Stand der Technik des Artikels von Meyer-Pittroff und Scharf "Brauwelt" Nr. 11 (1989) Sei­ ten 428-435 ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verminderung von Gasemissionen, ins­ besondere Geruchsemissionen im Sudhaus zu schaffen, welches wenigstens einen Nachteil des Standes der Tech­ nik vermeidet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Dadurch, daß ein Wasserdampf enthaltender Gasstrom einem Kondensator zur Kondensation von Wasserdampf zugeführt wird, erfolgt auch eine teilweise Niederschlagung der überwiegend wasserunlöslichen Verbindungen der Sudhaus­ emissionen in diesem Kondensat.

Da jedoch das Kondensat noch relativ hohe Temperaturen von über 90°C aufweist, und damit die in Sudhausemis­ sionen enthaltenen Hopfenterpene z. B. Myrcen und Caryo­ phyllen auf einer Temperatur nahe ihres Siedepunktes von 167°C bzw. ca. 122⁰C gehalten werden, werden diese Hop­ fenterpene zwar zum Teil als Flüssigkeit niedergeschla­ gen und im Kondensat abgeschieden, jedoch sind die ge­ ruchsbelästigenden Verbindungen noch derart hoch erhitzt, daß sie einen signifikanten Dampfdruck aufwei­ sen, so daß das den Kondensator verlassende Restgas noch zu einem beachtlichen Teil mit gasförmigen Emissionen belastet sein kann.

Dabei ist es eine Hauptaufgabe dieses Kondensators eine Trennung zwischen Gasphase und Kondensat herbeizuführen, obgleich die Gasphase aufgrund der noch relativ hohen Temperatur noch feinverteilte Kondensattröpfchen, im Sinne eines Nebels, enthält.

Als Kondensator kann beispielsweise ein Mischkondensa­ tor, ein Kondensator in Rohrbündelbauart oder ein Plat­ tenkondensator verwendet werden.

Der den Kondensator verlassende Massestrom, der Kon­ densat, Dampf und gasförmige Verbindungen, sowie natür­ lich Luft umfaßt, wird im Anschluß an den Kondensator beschleunigt und mit eingespritztem Wasser beauf­ schlagt.

Diese Vorgehensweise hat zur Wirkung, daß zum einen der den Kondensator verlassende Massestrom weiter abgekühlt wird, so daß der Kondensator kleiner ausgelegt werden kann und damit die Investitionskosten einer solchen An­ lage erheblich herabgesetzt werden können. Zum anderen besteht der Vorteil, daß auf Seiten des eingespritzten Wassers relativ zu der Eingangsseite des Massestromes der beschleunigenden Einrichtung ein Unterdruck ent­ steht, der dazu führt, daß aufgrund der Kühlwirkung des zugeführten Wassers sich an der Phasengrenzfläche der Wassertröpfchen niederschlagende Emissionsbestandteile durch den Unterdruck wieder bevorzugt in die Gasphase gelangen, so daß der überwiegende Teil der Emissions­ bestandteile auf dieser Stufe sich in der Gasphase be­ findet, also bereits hier eine Vortrennung zwischen gasförmiger und flüssiger Phase - im Sinne einer physikalischen Koexistenz beider Phasen, wobei beide Phasen sich gegenseitig durchdringen können - begünstigt wird.

Die endgültige Trennung zwischen flüssiger und gasför­ miger Phase geschieht dann durch tangentiales Einführen des beschleunigten und mit Wasser beaufschlagten Masse­ stromes in einen Fliehkraftabscheider, wobei die gängi­ gen Fliehkraftabscheider verwendet werden können, z. B. ein solcher Zyklon wie in A. J. ter Linden, "Chemie- Ing.-Techn.", Nr. 6 (1953), S. 328-330 beschrieben ist.

Durch das tangentiale Einführen des beschleunigten und mit Wasser beaufschlagten Massestromes in den Flieh­ kraftabscheider wird die flüssige Phase aufgrund der auftretenden Zentrifugalkräfte an die Innenwände des Fliehkraftabscheiders geschleudert und läuft dann nach unten ab, während die Gasphase eine komplexe Strömung, wie sie beispielsweise in A. J. ter Linden, "Chemie- Ing.-Techn.", Nr. 6 (1953), S. 328-330 beschrieben ist, ausbildet und in der Regel den Fliehkraftabscheider nach oben heraus verläßt. Hinsichtlich der Einzelheiten des Strömungsverlaufes der Gasphse, sowie weiterer gasdyna­ mischer Parameter, wie sie in einem Fliehkraftabscheider auftreten können, wird vollinhaltlich auf A. J. ter Linden, "Chemie-Ing.-Techn.", Nr. 6 (1953), S. 328-330 Bezug genommen.

Die im Fliehkraftabscheider abgeschiedene flüssige Pha­ se, die mit durch den Beschleunigungs- und Beauf­ schlagungsschritt im wesentlichen frei ist von Verbin­ dungen aus Würzepfannenemissionen kann dann - im Regel­ falle ohne zusätzliche Reinigungsmaßnahmen - dem örtli­ chen Kanalisationsnetz zugeführt werden. Selbstver­ ständlich kann bei Bedarf diese flüssige Phase mit geeigneten Maßnahmen wie Filtrierung über Adsorbentien oder Rieselfilter, ggf. auf biologischer Basis oder durch ähnliche Maßnahmen gereinigt werden.

In der Gasphase am Ausgang des Fliehkraftabscheiders befindet sich nun der überwiegende Teil der vormals in dem Brüden enthaltenen Emissionsverbindungen. Damit ist eine nahezu vollständige Abtrennung der geruchsbelästi­ genden Brüdenverbindungen von ihrer wäßrigen Begleit­ phase gelungen und diese liegen nun in der leicht weiter zu verarbeitenden bzw. zu reinigenden Gasphase vor.

Die Maßnahmen des Anspruchs 2, den Gasstrom aus einer Maische- bzw. Würzepfanne durch einen Ventilator im Dampfraum abzuziehen und dann einem Kondensator zuzu­ führen hat den Vorteil, daß einerseits eine günstige und gleichmäßige Druckführung in der Kondensatorzuleitung möglich ist und andererseits eine kontinuierliche Ent­ fernung von Hopfenterpenen oder anderen geruchsbelästi­ genden Substanzen aus dem Dampfraum der Maische- oder Würzepfanne abzuziehen, so daß sich eine brautechnisch günstige Verschiebung des Flüssig/Gas-Gleichgewichtes dieser geruchsbelästigenden Verbindungen in die Gasphase ergibt, weil ständig das Flüssig/Gas-Gleichgewicht der geruchsbelästigenden Pfannenemissionen durch konti­ nuierliche Entfernung der gasförmigen Emissionsverbin­ dungen aufgrund ihres unter den Bedingungen des Würze­ kochens starken Dampfdruckes in die Gasphase verschoben wird.

Die Maßnahme des Anspruchs 3 hat den Vorteil, daß ein Kondensator in Plattenbauart erheblich kostengünstiger ist als die bisher üblichen Kondensatoren in Rohrbündel­ bauart.

Die Tatsache, daß der Massestrom gemäß Anspruch 4 den Kondensator mit einer Temperatur von über 90°C verläßt, hat den Vorteil, daß hier ein erster Trennschritt bezüg­ lich der Verbindungen der Würzepfannenemissionen er­ reicht wird. Der überwiegende Teil der geruchsbelästi­ genden Verbindungen befindet sich am Kondensatorausgang in der Gasphase , insbesondere weil am Kondensator nur relativ geringe Drücke vorherrschen, so daß der Dampf­ druck der Hopfenölverbindungen bewirkt, daß die über­ wiegend auf Terpen bzw. Ketonbasis aufgebauten Verbin­ dungen des Hopfenöls größtenteils in gasförmigen Aggre­ gatzustand vorliegen.

Gemäß Anspruch 5 wird der den Kondensator verlassende Massestrom mit einer Wasserstrahlpumpe beschleunigt und mit eingespritztem Wasser beaufschlagt. Die Verwendung einer Wasserstrahlpumpe im Anschluß an einen Kondensator hat mehrere Vorteile. Diese dient nämlich in erster Li­ nie dazu, die bereits am Kondensatorausgang erhaltene Überführung der geruchsbelastenden Verbindungen in die Gasphase trotz Abkühlung aufrecht zu erhalten. Die Me­ chanismen dieser Wirkung sind noch nicht abschließend geklärt, jedoch besteht beispielsweise die Möglichkeit, daß die Wasserstrahlpumpe aufgrund des relativ zum Kon­ densatorausgang gebildeten Unterdruckes auf der Seite des Wasseraustritts der Wasserstrahlpumpe ein solcher Unterdruck erzeugt wird, der ausreicht, um nicht nur bereits als Gas vorliegendes Emissionsmaterial in der Gasphase zu halten, sondern auch an dem erheblich käl­ teren eingeführten Wasser niedergeschlagene vorwiegend flüssige Hopfenölverbindungen wieder in die Gasphase zu überführen, so daß im Ausgang der Wasserstrahlpumpe eine physikalische Koexistenz von Flüssigkeitsteilchen und Gasteilchen auftreten, wobei eine gegenseitige Pha­ sendurchdringung stattfindet bzw. stattfinden kann. Im nachgeschalteten Fliehkraftabscheider werden die beiden Phasen dann tatsächlich physikalisch voneinander derart getrennt, daß der überwiegende Teil der Emissionsver­ bindungen in der Gasphase vorliegt, während die abge­ schiedene, überwiegend Wasser enthaltende Flüssigkeit nur noch einen sehr geringen Anteil an verunreinigenden Verbindungen enthält.

Gleichzeitig wird bei dieser Anordnung das die geruchs­ belästigenden Verunreinigungen enthaltende Gas durch Verwirbeln mit dem Wasserstrahl, der die Wasserstrahl­ pumpe auf der Pumpenunterdruckseite verläßt, derart ge­ kühlt wird, daß das Gas nach Abtrennen der Flüssigkeit in einem Fliehkraftabscheider hinreichend gekühlt ist, um einem Adsorbens zugeführt zu werden, ohne daß eine Verschiebung des Adsorptions-/Desorptionsgleichgewichtes in Richtung der Desorption erfolgt.

Außerdem liefert eine Wasserstrahlpumpe in einfacher Weise und in kontinuierlichem Betrieb diejenige kineti­ sche Energie, die erforderlich ist, um in der Gasphase noch schwebende Nebeltröpfchen mit einer solchen Ge­ schwindigkeit in den Fliehkraftabscheider einzuschießen, daß eine zentrifugale Abtrennung von der Gasphase mög­ lich ist.

Durch die Wasserstrahlpumpe werden gleichzeitig feine Nebeltröpfchen aufgrund der Adhäsion dieser Tröpfchen in den Wasserstrahl inkorporiert, zumindest erfolgt jedoch eine Agglomerisation, so daß Tröpfchen mit größerer Masse entstehen, die dann im nachgeschalteten Flieh­ kraftabscheider aufgrund der größeren Masse besser abge­ schieden werden können als feine und feinste Tröpfchen.

Ein weiterer vorteilhafter Effekt der Verwendung einer Wasserstrahlpumpe ist es, aufgrund des im Überschuß zu­ geführten Wassers das Kondensat, welches noch zu einem geringen Anteil mit unvermeidbar abgeschiedenen ge­ ruchsbelästigenden Verbindungen kontaminiert sein kann nochmals derartig zu verdünnen, daß einerseits extrem geringe Konzentrationen an geruchsbelästigenden Verbin­ dungen z. B. aus einer Maische- bzw. Würzepfanne in dem im Fliehkraftabscheider abgeschiedenen Restwasser ver­ bleiben. Hierbei leistet vermutlich die innige Vermi­ schung von bereits kondensierten Hopfenölverbindungen mit Wasser, wie sie beim Durchtritt durch die Wasser­ strahlpumpe auftritt, eine unterstützende Wirkung in dem Sinne, daß die molekular stark unterschüssigen an sich wasserunlöslichen Hopfenölverbindungen aufgrund der Vermischung in der Wasserstrahlpumpe emulgiert werden. Diese Emulsion, die wohl eher als eine Art Mikroemulsion zu bezeichnen ist, wird dann im Fliehkraftabscheider endgültig abgeschieden, wobei jedoch in der Regel nur ein erheblich kleinerer Anteil der Hopfenölverbindungen in das abgeschiedene Wasser gelangt; denn der überwie­ gende Anteil der Hopfenölverbindungen befindet sich in der Gasphase.

Es ist jedoch auch weiterhin denkbar, daß man bewußt die umgekehrten Verhältnisse schafft, nämlich den überwie­ genden Teil der Emissionsverbindungen in die flüssige Phase zu drängen, z. B. dadurch, daß hierfür geeignete Druck- und Temperaturverhältnisse zwischen Wasser­ strahlpumpenausgang und Kondensatorausgang eingestellt werden. So kann z. B. die Temperatur des Massestromes am Kondensatorausgang durch geeignete Kühlung so tief ge­ senkt werden, ggf. bei gleichzeitiger Druckerhöhung, so daß der Dampfdruck der den Geruch verursachenden Hopfen­ ölverbindungen oder anderer geruchsintensiver Verbin­ dungen gegenüber dem Kondensatorinnendruck vernach­ lässigbar ist, und hierdurch die geruchsbelästigenden Emissions-Verbindungen in der flüssigen Phase gehalten werden. Die Wasserstrahlpumpe hat dann die Aufgabe das Gas/Wasser- Gemisch noch inniger miteinander zu vermi­ schen und dadurch die in der Regel wasserunlöslichen Verbindungen mit zusätzlichem Wasser aus der Einspeisung der Wasserstrahlpumpe zu emulgieren bzw. das Gas noch mit kaltem Wasser zu waschen, so daß noch gasförmige Verbindungen an dem in der Wasserstrahlpumpe verwirbel­ ten Wasser niedergeschlagen werden, so daß in diesem Falle das Gas/Flüssigkeits-Gleichgewicht in Richtung der Flüssigkeit verschoben wird.

Dieses die Emissionsverbindungen enthaltende Wasser wird außerdem in der Wasserstrahlpumpe weiter beschleunigt und einem Fliehkraftabscheider, z. B. einem Zyklon, zu­ geführt. Das darin abgeschiedene nunmehr geruchsbela­ stete Wasser kann dann durch gängige Maßnahmen, wie Filtrieren über Adsorbentien, Ultrafiltration, Extra­ hieren mit organischer Phase, reverser Osmose usw. auf­ gereinigt bzw. entsorgt werden.

Der Vorteil der Maßnahmen gemäß Anspruch 6 liegt darin begründet, daß das die geruchsbelästigenden Verbindungen enthaltende Gas jetzt über ein Adsorbens geleitet werden kann, wobei die gasförmigen Verunreinigungen an dieses Adsorbens gebunden werden und so die Maische- bzw. Wür­ zepfannenemissionsverbindungen im Adsorbens zurückge­ halten werden und auf der Ausgangsseite des Adsorbers ein im wesentlichen unbelastetes Gas austritt, welches dann z. B. über einen Schornstein in die Umgebung aus­ geleitet werden kann.

Als Adsorbentien können die gängigen zur Gasreinigung üblichen Adsorbentien wie Aktivkohle, Kieselgel, Alumi­ niumoxid, Zeolith, Natriumaluminiumsilikat Molekular­ siebe usw., verwendet werden.

Solche Adsorbentien werden bevorzugt in Festbettadsorber eingefüllt. Dabei sind Batterien von solchen Adsorbern entweder in Hintereinanderschaltung oder in Parallel­ schaltung denkbar.

Es ist ebenfalls möglich, das geruchsbeladene Gas mit einem oder mehreren Adsorptions-Oxidations-Adsorbern zu reinigen, wobei in der Regel eine katalytische Oxidation erfolgt.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung und insbeson­ dere die katalytische Oxidation ist besonders dann von Interesse, wenn es sich bei den Verbindungen des Gases nicht um Emissionen aus einem Sudhaus handelt, sondern es kann auch überall dort angewandt werden, wo konden­ sierbarer Dampf mit gasförmigen Verunreinigungen, bei­ spielsweise Geruchsstoffen, vorliegt, die weder in das Abwassersystem noch in die Atmosphäre gelangen sollen bzw. dürfen.

Aktivkohle gemäß Anspruch 7 zu verwenden, zeichnet sich dadurch aus, daß es das am billigsten verfügbare tech­ nische Adsorbens mit hoher Wirkung und großer Adsorp­ tionskapazität ist.

Ferner kann Aktivkohle leicht z. B. mit einem Heiß­ dampf/Inertgasgemisch aus N und CO bei 550°C regene­ riert werden. Dabei Aktivkohle als Adsorbens einer gro­ ßen Zahl von Regenerationszyklen zugängig, was dieses Material wirtschaftlich besonders interessant macht. Außerdem kann Aktivkohle auch durch Verbrennen kosten­ günstig und wirksam entsorgt werden.

Das den Fliehkraftabscheider verlassende Gas in den Feuerraum einer Brenneranlage gemäß Anspruch 8 einzu­ leiten hat den Vorteil, daß bei einer dort herrschenden Temperatur von über 800°C nach R. Meyer-Pittroff und P. Scharf, "Brauwelt" Nr. 11 (1989) Seite 432-433, eine Kontaktzeit von nur 0,3 Sekunden dafür ausreicht, daß keine anlagenspezifischen Gerüche mehr auftreten.

Gegebenenfalls kann bei Bedarf das dem Brenner zugelei­ tete Gas noch über Adsorbentien vorgereinigt bzw. ge­ reinigt werden.

Ferner ist es unter Umständen vorteilhaft, daß das den Fliehkraftabscheider verlassende Gas in den Feuerraum eingebracht wird, ohne daß es direkt mit der Flamme in Kontakt tritt, so daß der Verbrennungsvorgang im Feuer­ raum und insbesondere die Stöchiometrie der Verbrennung nicht gestört werden.

Weiterhin erfordert die Ableitung des den Fliehkraftab­ scheider verlassenden Gases in den Feuerraum keine zu­ sätzliche Ableitvorrichtung in die Umgebung, da die Ka­ mineinrichtung der Brenneranlage mitbenutzt wird.

Im allgemeinen wird bei Einleitung der abgetrennten Gase in den Feuerraum einer Brenneranlage - um einen konti­ nuierlichen Betrieb der Würzepfannenvorrichtung zu ge­ währleisten - bei Bedarf noch ein Adsorber als Bypass geschaltet damit nach Auschalten der Flamme noch ver­ bleibende Emissionen über den Adsorber geleitet und hierdurch gereinigt werden können.

Die Maßnahmen des Anspruchs 9 sind dann besonders vor­ teilhaft, wenn relativ hitzestabile kontaminierende und gegebenenfalls geruchsbelästigende Verbindungen in der Gasphase enthalten sind, da nämlich die Zone hinter der Flamme der heißeste Bereich im Feuerraum ist, so daß auch hier eine Zersetzung der gasförmigen Verbindungen, insbesondere der Hopfenölbestandteile erfolgt, so daß keine Geruchsbelastungen der Kamingase auftreten.

Da hierbei in Strömungsrichtung der Rauchgase eingelei­ tet wird, erfolgt noch eine längere Kontaktzeit mit dem hocherhitzten Feuerraum bzw. mit dem ebenfalls erhitzten Rauchzug und dem Kamin, so daß eine größere Gewähr dafür besteht, daß auch relativ hitzestabile Emissionsver­ bindungen zu niedermolaren Molekülen abgebaut werden.

Auch hier ist durch die Ausleitung des den Fliehkraft­ abscheider verlassenden Gases durch den Feuerraum in die Kamineinrichtung der Brenneranlage keine gesonderte Ausleiteinrichtung in die Umgebung erforderlich.

Selbstverständlich kann ggf. auch in diesem Falle eine adsorptive bzw. chemisorptive Behandlung des den Flieh­ kraftabscheider verlassenden Gases erfolgen, bevor in den Feuerraum eingeleitet wird.

Eine Trocknung des den Fliehkraftabscheider verlassenden Gases gemäß Anspruch 10 hat den Vorteil, daß der Feuer­ raum einer Brenneranlage nicht mit Wasser beaufschlagt wird, welche dann unter Umständen einen ungünstigen Einfluß auf die Verbrennung und auch hinsichtlich Kor­ rosion, beispielsweise einer Stahlbaufeuerungsanlage, nehmen kann.

Zum Trocknen des den Fliehkraftabscheider verlassenden Gases können die gängigen chemischen und physikalischen Verfahren zum Trocknen eines Gases verwendet werden.

Die Trocknung des Gases durch Erwärmung gemäß Anspruch 11 hat den Vorteil, daß dieses Trockenverfahren schnell und in der Regel kostengünstig durchzuführen ist.

Unter Trocknung eines Gases durch Erwärmung wird hierbei verstanden, eventuell gebildetes Kondenswasser wieder in die Gasphase zu überführen.

Eine Trocknung in diesem Sinne gemäß den Ansprüchen 12 und 13 ist wirtschaftlich, da in einem Sudhaus naturge­ mäß eine Menge Abwärme, wie z. B. am Kondensator auf­ tritt, und diese kann dann zum Erwärmen des Gases und damit zu seiner Trocknung verwendet werden. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine brautechnische Würzepfanne mit nachgeschalteter Einrichtung zur Verminderung von Gasemissionen.

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine brautechnische Würzepfanne bei der die Gasemissionen dem Feuer­ raum einer Brenneranlage, mit der die Würzepfanne erwärmt wird, zugeleitet wird.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Würzepfanne, wie sie üblicher­ weise in Brauereien verwendet wird, bezeichnet. In der Würzepfanne 1 wird die abgeläuterte Maische 2 durch eine als Brenneranlage 3 dienende Stahlbaufeuerung erwärmt und je nach Biersorte mit ca. 80 g Hopfen pro hl Würze versetzt, wobei der zugegebene Hopfen aufgrund seiner Inhaltsstoffe dem entstehenden Bier während dieser Heißwasserextraktion seine herbe Geschmacksnote ver­ leiht.

Eine unangenehme Begleiterscheinung der Bierherstellung ist es jedoch, daß gerade bei der Hopfenzugabe ein beachtlicher Teil der Hopfenöle aufgrund ihrer Wasser­ dampfflüchtigkeit in die über der Würze 2 stehende Dampfphase gelangen. Der aus dieser Dampfphase entste­ hende geruchsbelastete, Wasserdampf enthaltende Gasstrom wird im folgenden kurz Brüden genannt und ist mit dem Bezugszeichen 4 versehen.

Ferner werden sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 Gas­ ströme mit einem dünnen Pfeil, Wasserströme mit einem dicken Pfeil und Abwasserströme mit einem dicken kontu­ rierten Pfeil versehen.

Messungen von K. Müller und R. Meyer-Pittroff, "Braue­ rei-Journal" 1. Juni 1989, Seite 330, zeigen, daß beim Würzekochen die Emissionskonzentrationen zwischen 50 und 300 mg Gesamtkohlenstoff pro m³ Brüden 4 betragen. Dabei wurde die höchste Konzentration beim Würzekochen während der Hopfengaben gemessen.

Der Brüden 4 wird über eine Rohrleitung 5 von einem Ventilator 6 angesaugt und über eine Rohrleitung 7 einem Kondensator 8 zugeführt. Der Kondensator 8 weist eine Vielzahl Platten 9 auf, die dem am Kondensatoreingang 10 eintretenden Brüdenstrom 11 einen Strömungswiderstand entgegensetzen und ihn hierbei abkühlen. Die Kühlung erfolgt dabei durch die Einspeisung von Kühlwasser in die Kühlleitung 12, die dann je zwei Platten 9 mit Kühlwasser versorgt, wobei die Platten 9 des Kondensa­ tors 8 im Gegenstrom in bezug auf den Brüdenstrom 11 gekühlt werden und das erwärmte Kühlwasser im oberen Teil 14 des Kondensators aus dem Kühlwasserausgang 16 austritt. Der in Plattenbauart gefertigte Kondensator 8 ist dabei so ausgelegt, daß das abgekühlte geruchsbe­ lastete, Wasserdampf enthaltende Gas des Brüdenstromes 11 nach Kondensation am Kondensatorausgang 17 eine Tem­ peratur von ca. 92°C aufweist.

Diese nur relativ geringe Abkühlung von etwa 20°C hat den Vorteil, daß zu diesem Zeitpunkt die Hopfenölver­ bindungen, insbesondere die Hopfenterpene Myrcen, Caryo­ phyllen und Humulen sowie die Ketone 2-Nonanon und 2-Undecanon sowie der Aldehyd Phenylacetaldehyd, die zusammen die hauptsächliche geruchsbelästigende Wirkung der Hopfenöle im Brüden 4 ausmachen, sich nahezu voll­ ständig in der Gasphase befinden.

Außerdem können aufgrund der nur geringen erforderlichen Abkühlwirkung die Kosten für den Kondensator 8 drastisch vermindert werden, da er entsprechend kleiner ausgelegt werden kann als dies bislang üblich war, wenn der Brüden 4 nur durch Kondensation aufbereitet wurde.

Der am Kondensatorausgang 17 ankommende kondensierte Brüdenstrom 18 kann am besten als Nebel charakterisiert werden, wobei die einzelnen Wassertröpfchen zwar abge­ schieden sind, jedoch noch fein verteilt in der Gasphase schweben, jedoch existiert an dieser Stelle bereits auch als Flüssigkeit abgeschiedenes Wasser, wodurch eine ge­ wisse Volumenkontraktion auftritt, die einen entspre­ chenden Druckabfall bewirkt, so daß das Dampfdruck­ gleichgewicht der im Brüden 4 enthaltenen Hopfenölver­ bindungen auf Seiten der Gasphase liegt.

Der kondensierte Brüdenstrom 18 wird dann der Ansaug­ leitung 19 einer Wasserstrahlpumpe 20 zugeführt. Die Wasserstrahlpumpe 20 wird mit Wasser von ca. 15°C am Eingang 21 ihres Düsenrohres 22 gespeist. Dabei verläßt der kondensierte Brüdenstrom 18 den Kondensator 8 über die Ansaugleitung 19 als Massestrom 23. Dieser Masse­ strom 23 wird aufgrund der Wirkung der Wasserstrahlpumpe 20 in den Unterdruckraum 24 der Wasserstrahlpumpe 20 gerissen und dort mit eingespritztem Wasser beauf­ schlagt. Hierbei erfolgt eine nach noch nicht abschlie­ ßend geklärten Mechanismen verlaufende Trennung der ge­ ruchsbelastenden Verbindungen von dem flüssigen Teil des Massestromes 23. Jedoch dürfte es eine große Rolle spielen, daß im Unterdruckraum 24 der Wasserstrahlpumpe 20 eine Verschiebung des Gas/Flüssigkeit-Gleichgewichtes der geruchsbelastenden Verbindungen in die Gasphase er­ folgt. Hierbei sollte es auch möglich sein, daß sich bereits abgeschiedene Hopfenölflüssigkeit, die sich auf kalten Wassertröpfchen, die über das Düsenrohr 22 in den Unterdruckraum 24 der Wasserstrahlpumpe 20 eingedüst werden, abscheiden. Da aber im Unterdruckraum 24 ein Unterdruck herrscht, könnte auch in diesem Falle eine Verschiebung des Dampfdruckgleichgewichtes dieser Emis­ sionsverbindungen des Massestromes 23 in die Gasphase erfolgen, so daß der den Unterdruckraum 24 verlassende Massestrom 25 im wesentlichen eine physikalische Ko­ existenz von Hopfenölverbindungen in der Gasphase und Wasser enthält. Dieser Massestrom 25 wird über ein Aus­ leitrohr 26 tangential in einen Fliehkraftabscheider 27 eingeleitet. Dabei verleiht das in den Eingang 21 der Wasserstrahlpumpe 20 eingeleitete Wasser dem Massestrom 25 eine derart große kinetische Energie, daß eine end­ gültige physikalische Trennung der gasförmigen und der flüssigen Phase im Fliehkraftabscheider 27 erfolgen kann. Aufgrund der Zentrifugalwirkung wird die im we­ sentlichen Wasser enthaltende Flüssigkeit spiralförmig nach unten aus dem Fliehkraftabscheider 27 über eine Leitung 28 in ein Vorratsgefäß 29 abgeschieden. Das Vorratsgefäß 29 ist mit einem Überlauf 30 versehen, der den Inhalt des Vorratsgefäßes 29 über eine Rohrleitung und einen Gully 32 dem örtlichen Kanalisationsnetz zu­ führt. Dies ist ohne weiteres möglich, da das im Flieh­ kraftabscheider 27 verlassende Abwasser unter den ange­ gebenen Bedingungen praktisch frei von Hopfenölverun­ reinigungen ist.

Selbstverständlich kann die den Fliehkraftabscheider 27 verlassende Flüssigkeit bei Bedarf nachgereinigt werden.

Dies kann beispielsweise durch Filtration über Adsorben­ tien, Ultrafiltration, reverse Osmose, usw. geschehen. Eine solche Vorgehensweise kann beispielsweise dann er­ forderlich sein, wenn zwischen Kondensatorausgang 17 und Unterdruckraum 24 der Wasserstrahlpumpe 20 umgekehrte Bedingungen herrschen, nämlich starke Abkühlung des Massestromes 23 und Druckerhöhung im Bereich der Ansaug­ leitung 19 oder des Kondensators 8, z. B. durch Erhöhen der Förderleistung des Ventilators 6, so daß das Dampf­ druckgleichgewicht der geruchsbelästigenden Verbindungen in Richtung der flüssigen Phase verschoben wird. Sodann scheiden sich die Emissionsverbindungen an dem in die Wasserstrahlpumpe 20 eingedüsten Wasser ab und werden in der Wasserstrahlpumpe 20 durch das das Düsenrohr 22 verlassendes Wasser als Flüssigkeit emulgiert, im Zyklon als Fliehkraftabscheider 27 als geruchsbelastetes Wasser abgeschieden. Dieses kann dann wie z. B. oben beschrie­ ben nachgereinigt bzw. entsorgt werden.

Der Zyklon als Fliehkraftabscheider 27 wandelt den ein­ geführten Massestrom 25 nach Abscheiden der Flüssigkeit in einen Gasstrom 33 um, der über eine Rohrleitung 34 einem Adsorber 35 zugeführt wird. Der Adsorber 35 ist mit einer als Adsorbens dienenden Aktivkohle 36 be­ schickt. Der Gasstrom 33 enthält nunmehr im wesentlichen sämtliche gasförmigen geruchsbeläsigenden Verunreini­ gungen, die durch Hopfenextraktion ursprünglich in den Brüden 4 gelangten. Diese Verbindungen vom Terpen- bzw. Ketontyp werden beim Passieren des Adsorbers 35 an der Oberfläche der Aktivkohle 36 adsorbiert, so daß am Aus­ gang 37 des Adsorbers 35 praktisch vollständig gereinig­ tes Gas, insbesondere Luft zu Verfügung steht, die un­ terstützt durch einen Ventilator 38 unmittelbar in die Umgebung bzw. über Dach ausgeleitet wird.

Der Adsorber 35 hält dabei sämtliche geruchsbelästigen­ den Verbindungen, insbesondere die Terpen- und Keton­ verbindungen des Hopfenöls zurück.

Solche mit Aktivkohle 36 beschickte Adsorber 35 können nach den üblichen bekannten Verfahren z. B. mit N₂, CO₂ und Dampf bei 550°C, regeneriert bzw. entsorgt werden.

Im übrigen können bei Bedarf zwei Adsorber 35 im An­ schluß an den als Fliehkraftabscheider 27 verwendeten Zyklon parallel geschaltet werden, damit ein kontinuier­ licher Betrieb auch dann gewährleistet werden kann, wenn ein Adsorber 35 regeneriert bzw. gewartet werden muß.

Desweiteren ist es denkbar, mehrere Adsorber 35, die mit unterschiedlichen Adsorbentien beschickt sind, hinter­ einander zu schalten, falls es erforderlich ist eine bestimmte Verbindung abzutrennen, die beispielsweise nicht an der Oberfläche des ersten Adsorbens bindet und sich demzufolge auf diesem auch nicht abtrennen ließe.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie das Ausführungsbeispiel der Fig. 1, jedoch um 200 erhöht.

Diese bekannten Teile werden in der nachfolgenden Figu­ renbeschreibung nicht näher erläutert.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird ebenfalls ein geruchsbelasteter, Wasserdampf enthaltender Gasstrom - im folgenden Brüden 204 genannt - über eine Rohrleitung 205 und einen Ventilator 206 über eine weitere Rohrlei­ tung 207 einem Kondensator 208 in Plattenbauweise zuge­ führt, wobei der Brüdenstrom 211 nach dem Gegenstrom­ prinzip bis auf ca. 92°C abgekühlt wird und das Kühl­ wasser über den Kühlwasserausgang 216 den Kondensator 208 verläßt.

Der am Kondensatorausgang 217 austretende Massestrom 232 wird einer Wasserstrahlpumpe 220 zugeführt, deren Ausleitrohr 226 wieder tangential in einen Zyklon als Fliehkraftabscheider 227 einmündet, wobei die Wasser­ einspeisung über das Düsenrohr 222 der Wasserstrahlpumpe 220 dem aus dem Unterdruckraum 224 der Wasserstrahlpumpe 220 austretenden Massestrom 225 genügend kinetische Energie verleiht, um nachdem im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 beschriebenen Mechanismus im Zyklon als Flieh­ kraftabscheider 227 in eine flüssige Phase, welche der örtlichen Kanalisation zugeführt werden kann und in einen Gasstrom 233 getrennt zu werden. Der Gasstrom 233 wird über eine Rohrleitung 234 einem Gaserhitzer 240 zugeführt. Der Gaserhitzer 240 kann beispielsweise elektrisch oder durch den Abgriff einer Abwärme des Sudhauses beheizt werden. Dies geschieht im Ausfüh­ rungsbeispiel der Fig. 2 durch bei der Kondensation im Kondensator 208 erwärmtes Kühlwasser, welches dem Gas­ erhitzer 240 über eine Rohrleitung 241 zugeführt wird.

Die Beheizung des Gasstromes 233 hat den Zweck, daß sich aufgrund der Abkühlung in der Rohrleitung 234 eventuell niedergeschlagenes Wasser bildet, wobei dieses durch Aufheizen in dem Gaserhitzer 240 wieder in die Dampf­ phase gebracht wird, so daß der nachgeschaltete Venti­ lator 380 im wesentlichen kondensatfreies, jedoch noch geruchsbelastetes Gas über eine Rohrleitung 242 in den Feuerraum 243 einer als Brenneranlage 203 dienenden Stahlbaufeuerung eingeleitet wird. Da der Feuerraum 243 Temperaturen von über 800°C aufweist, zersetzen sich mit dem Gasstrom 233 in den Feuerraum 243 eingetragene Hop­ fenölverbindungen nach Meyer-Pittroff und Scharf, da die Verweildauer im Feuerraum 243 sicherlich über 0,3 Sekun­ den beträgt, was als minimale Kontaktzeit zur thermi­ schen Zersetzung von Emissionsverbindungen aus Würze­ pfannenemissionen angesehen wird.

Damit werden an die Umwelt lediglich die Rauchgase der Brenneranlage 203 abgegeben, ohne daß diese noch mit störenden geruchsbelästigenden Hopfenölverbindungen be­ lastet sind.

Um Kondensationen in der unter Umständen relativ langen Rohrleitung 242 aufzufangen und um zu vermeiden, daß in der Rohrleitung 242 kondensiertes Wasser in den Feuer­ raum 243 der als Brenneranlage 203 dienenden Stahlbau­ feuerung eingeschleppt wird, ist an der tiefsten Stelle der Rohrleitung 242 ein Kondensatablaßventil 244 vorge­ sehen, durch das bei Bedarf Kondensat abgelassen werden kann.

Das vorliegende Verfahren zur Verminderung von Gasemis­ sionen eignet sich gut zur Reduzierung von Geruchsemis­ sionen im Sudhaus, die während des Bierbrauprozesses auftreten. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren für Brauereien beliebiger Größen ausgelegt werden, und ist auch zur Verminderung von Gasemissionen bei sogenannten Gasthausbrauereien geeignet.

Claims (13)

1. Verfahren zur Verminderung von Gasemissionen, ins­ besondere Geruchsemissionen im Sudhaus,

• a) bei dem ein geruchsbelasteter, Wasserdampf ent­ haltender Gasstrom (4; 204) zur Kondensation von Wasserdampf einem Kondensator (8;208) zugeführt wird,
• b) bei dem der den Kondensator (8; 208) verlassende Massestrom (23; 223) beschleunigt, mit einge­ spritztem Wasser beaufschlagt und einem Flieh­ kraftabscheider (27; 227) zugeführt wird,
• c) bei dem die im Fliehkraftabscheider (27; 227) abgeschiedene Flüssigkeit entsorgt wird, und
• d) bei dem das den Fliehkraftabscheider (27; 227) verlassende Gas, gegebenenfalls nach Reinigung, in die Umgebung ausgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom dem Kondensator (8; 208) mittels eines Ventilators (6; 206) aus einer Maische- oder Würzepfanne (1; 201) zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Kondensator (8; 208) ein Platten­ kondensator verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Massestrom (23; 223) den Kondensator (8; 208) mit einer Temperatur von über 90°C verläßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Massestrom (23; 223) mit einer Wasserstrahlpumpe (20; 220) beschleunigt sowie mit eingespritztem Wasser beaufschlagt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das den Fliehkraftabscheider (27; 227) verlassende Gas über wenigstens ein Adsor­ bens (36) geleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens (36) Aktivkohle ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das den Fliehkraftabscheider (227) verlassende Gas in den Feuerraum (243) einer Brenneranlage (203) eingeleitet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in Strömungsrichtung der Rauchgase hin­ ter der Flamme in den Feuerraum (243) eingeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das den Fliehkraftabscheider (227) verlassende Gas vor dem Eintritt in den Feuerraum (243) der Brenneranlage (203) getrocknet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung des Gases durch Erwärmung er­ folgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung durch Abwärme des Sudhauses er­ folgt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeenergie zur Trocknung durch Kondensa­ tion von Dampf aus einer Gasströmung des Sudhauses zur Verfügung gestellt wird.