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Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung unangenehmer Gerüche aus Gasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung unangenehmer Gerüche aus
Gasen, die Merkaptane oder andere schwefelhaltige Verbindungen enthalten, wie sie z. B. bei der Herstellung von Papierpulpe entstehen.
Es wurde bereits vorgeschlagen, unangenehme Gase dieser Art zusammen mit Luft durch Schwarzlaugen zu leiten. Durch dieses Verfahren wird jedoch der unangenehme Geruch des Kondensats nicht beseitigt, da hiebei nur etwa 70 - 800/0 der in den Gasen enthaltenen Merkaptane zerstört werden.
Gemäss dem Verfahren vorliegender Erfindung werden die unangenehmen Gerüche, die bei der Sulfat- und Natronzellstoffherstellung entstehen, dadurch entfernt, dass durch Kühlen auf dem Abströmweg der Gase vom Ort ihrer Entstehung ins Freie zunächst im wesentlichen der gesamte darin enthaltene Wasserdampf kondensiert und von den nicht kondensierbaren Gasen abgetrennt wird, worauf das so erhaltene flüssige Kondensat mit den nicht kondensierbaren Gasen und mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei Normaldruck und bei einer Temperatur, die zwischen der Raumtemperatur und der Siedetemperatur des Wassers gelegen ist,
vorzugsweise bei 30-95 C gemischt wird und daran anschliessend die nicht kondensierbaren Gase aus dem Gemisch abgetrennt und mit einem Oxydationsmittel für die restlichen unangenehmen Substanzen in dem Gas vor ihrem Austritt in die Atmosphäre oxydiert werden. Die Vorteile dieses Verfahrens sind die folgenden :
Die Kondensation ist von Vorteil, da wenn sie unterlassen wird, die Behandlung von Merkaptanen und anderer organischer Schwefelverbindungen, welche die üblen Gerüche verursachen, wegen der grossen Dampfmenge und der geringen Konzentration der Gase sehr schwierig ist. Ausserdem sind andere vorhandene organische Verbindungen, wie z. B. Terpentin, chemisch sehr aktive Stoffe, die sich leicht mit oxydierenden Mitteln umsetzen und daher, wenn sie nicht entfernt werden, überflüssigerweise Oxydationsmittel verbrauchen würden.
Die der Kondensation folgende Reaktion von Luft mit Merkaptanen in Gegenwart von Wasser ist von besonderer Bedeutung und bedingt einen wesentlichen Fortschritt des erfindungsgemässen Verfahrens gegenüber bekannten Verfahren, bei denen zur Entfernung übler Gerüche kein Wasser, sondern nur ein Oxydationsmittel, z. B. Sauerstoff oder Chlor verwendet wird. Es wurde nämlich gefunden, dass Merkaptane in Gegenwart von Wasser mit Luft wahrscheinlich unter Bildung von Alkoholen und Schwefelwasserstoff reagieren. Der Schwefelwasserstoff lässt sich verhältnismässig leicht entfernen.
Einige der Substanzen, die während der Kondensation zusammen mit dem Terpentin abgetrennt werden, bestehen aus Merkaptanen und organischen Schwefelverbindungen von verhältnismässig hohem Molekulargewicht, welche das Kondensatwasser wegen des schlechten Geruches nicht einwandfrei machen. Es treten daher bei Zellstoffabriken zwei verschiedene Probleme auf : Beseitigung von üblen Gerüchen, die durch nicht kondensierbare Gase hervorgerufen werden, und Beseitigung von üblen Gerüchen aus verunreinigten Kondensatwässern.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht demnach
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darin, dass im Verein mit einem sauerstoffhaltigen Gas verunreinigtes Kondensatwasser zur Entfernung von Gerüchen aus den nicht kondensierten Gasen eingesetzt wird, wobei durch dieses Gas auch die Gerüche aus dem Kondensatwasser in einem grossen Ausmass entfernt werden.
Zur Oxydation der restlichen riechenden Gase wird vorzugsweise Chlor verwendet. Auf Grund der vorhergehenden Verfahrensstufen ist der Verbrauch an diesem Oxydationsmittel gering.
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Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen VerfahrensKühlkammer zum Kondensieren und Abtrennen von Wasserdampf aus den Abgasen, eine Belüftungskam- mer mit Mischvorrichtung, eine Leitung für die getrennte Überführung des flüssigen Kondensats und der nicht kondensierbaren Gase aus der Kühlkammer in die Belüftungskammer, eine Dampfzuführung für die
Belüftungskammer, getrennte Leitungen für die Ableitung der nicht kondensierbaren Gase und der Flüssig- keit aus der Belüftungskammer und gegebenenfalls ein Rohr mit Zuleitung für die nicht kondensierbaren
Gase aus der Belüftungskammer und für ein Oxydationsmittel.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus dem folgenden oder können von dem Fachmann . aus der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung entnommen werden.
Es zeigen Fig. 1 ein ausführliches Arbeitsschema für die Behandlung von Gasen aus dem Digestor.
Fig. 2 schematisch eine andere Ausführungsform einer Belüftungsvorrichtung und ihrer Verbindungen in vergrössertem Massstab, Fig. 3 ein ausführliche Strömungsschema der Gase aus dem Regenerierungsko- cher.
Bei der dargestellten Ausführungsform für Ganzzeug-Holländer, die aber auch zur Desodorierung in der Ölindustrie verwendet werden kann, gelangen die Gase gemäss Fig. 1 beispielsweise aus einem Digestor
10 in einen Gasentlüfter und Abblasbehälter 11 und dann in eine Kammer 12, in welcher in üblicher
Weise eine Wärmeregenerierung erfolgt.
Das hier erhaltene verunreinigte Kondensatwasser fliesst durch ein Ableitrohr 15 in einen Sammelbe- hälter 16.
Die nicht kondensierbaren Gase, die von der Wärmeregenerierungskammer 12 kommen, werden durch ein Rohr 15a geleitet, in das bei 18 durch ein Luftgebläse oder eine Pumpe 19 Luft eingeführt wird, und die mit Luft behandelten Gase treten in eine Belüftungskammer 20 ein, in die bei 21 Dampf eingeleitet werden kann, um die gewünschte Reaktionstemperatur einzustellen. Der Dampf kann vorteilhafterweise der Dampfleitung zwischen dem Blasebehälter und der Wärmeregenerierungskammer 12 entnommen wer- den.
Mittels einer Pumpe 17 wird das verunreinigte Wasser aus dem Behälter 16 in die Belüftungskammer
20 eingeführt, wo die Schwefelverbindungen, die in den nicht kondensierbaren Gasen und in dem verun- reinigten Wasser mitgeführt werden, in einem einzigen Arbeitsgang in weniger riechende Substanzen übergeführt werden. Auf diese Weise wird kein frisches Wasser benötigt, um die unangenehmen Gase, die von dem Digestor kommen, zu behandeln.
Gase aus der Belüftungskammer 20, die einige restliche Geruchsstoffe enthalten, werden am oberen
Teil bei 22 abgeleitet und durch ein Rohr 23 in einen Chlorierungsturm 24 in der Nähe der Eintrittsöff- nung 25, durch die Chlorgas in den Turm gelangt, eingeleitet.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Turm leer angegeben, aber wenn es erwünscht ist, kann er beispielsweise mit gebrochenen Ziegelsteinen angefüllt sein, um einen guten Kontakt der strö- menden Gase, nämlich der Abgase und des Chlorgases, zu gewährleisten.
Von dem Turm gehen die Gase durch einen horizontalen Abfluss 26 in einen Endberieselungsturm 27, der an beiden Enden offen ist, so dass Gase am oberen offenen Ende entweichen, wobei sie durch einen
Wassersprühnebel, der von einem Zerstäuber 28 geliefert wird, fliessen.
Das von dem Sprühstrahl mitgeführte kondensierte Material gelangt in einen teilweise gefüllten Behälter 29. von dem geruchloses Wasser durch einen Überlauf 30 entnommen wird.
Das Wasser für den Zerstäuber 28 kann in befriedigender Weise aus dem belüfteten, kondensierten
Wasser der Kammer 20 entnommen werden, indem die Ableitung 31 direkt mit dem Ansaugteil der Pumpe 38 verbunden wird.
Wenn dieses Wasser in der Leitung 31 eine Desodorierung erfordert, kann es durch einen Scrubber oder lose gepackten Turm 32 geführt werden, wobei es durch einen Zerstäuber 33 in einen unteren Behälter 34 gelangt.
Während des Durchganges kann es beispielsweise mit Chlorgas, das durch eine Eintrittsöffnung 35 in den Turm 32 gelangt, chloriert werden.
Der Turm 32 ist vorzugsweise unterhalb des unteren Endes des Turmes 24 einem verengten Teil 36 angeschlossen.
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Der untere Behälter 34 hat sich als zufriedenstellende Wasserquelle für den Zerstäuber 28 erwiesen und kann das Wasser durch ein Rohr 37 abgeben, wobei es durch eine Pumpe 38 durch das Rohr 37 getrie- ben wird. Dem in dem Rohr 37 fliessenden Wasser kann frisches Wasser bei 39 zugesetzt werden.
Die Temperatur der Belüftungskammer 20 beträgt vorzUgSWeis8 30 - 950C. In den Chlorierung- turm 24 wurden kontinuierlich etwa 03 5 - 2 kg und sodann weitere 0, 1 - 0, 3 kg Chlor pro Tonne Pulpe eingeleitet, um den Geruch beim Abblasen aus dem Digestor zu beseitigen, das in Chargen zugesetzt wird, wenn das Abblasen in Chargen erfolgt.
In dem Chlorierungsturm 24 soll die Temperatur gewöhnlich zwischen 30 und 700 liegen, um zu verhindern, dass das Turmmaterial angegriffen wird.
Der schwere Strom weisser Abgase, die in dem Chlorierungsturm gebildet werden, hat entweder gar keinen Geruch mehr oder allenfalls nur einen schwach süssen Geruch, der in einer Entfernung von 18 bis
30 m verschwindet.
Fig. 2 zeigt im einzelnen eine Belüftungsvorrichtung, die zum Behandeln der Gase und des verun- reinigten Wassers in einem einzigen Arbeitsgang als höchst wirksam befunden wurde.
Die in Fig. 2 dargestellte Belüftungsvorrichtung mit abgeänderten Leitungen kann eine Zuführung 58 für das zu behandelnde Material besitzen, ein Luftgebläse 59, eine Zuführung 60 für Sauerstoff, ein Ge- häuse 61, eine Welle 62, die durch einen Motor oberhalb des Gehäuses angetrieben wird und Scheiben 63 trägt, die sich mit ihr drehen, vorzugsweise mit einer Umfangsgeschwindigkeit von wenigstens 20 m in der Sekunde. Eine Kondensatzuführung 64 bringt Kondensat auf die rotierenden Scheiben, so dass das Kon- densat durch die von dem Gehäuse 61 gebildete Kammer gesprüht wird.
Das Kondensat, das von der oberen Scheibe 63 gegen die innere Wand des Gehäuses 61 geschleudert wird, fliesst in eine ringförmige Rinne 66a an dieser Wand und fördert das Kondensat durch radiale Ab- flussrohre 67 auf die nächste Scheibe 63. Diese Scheibe schleudert das Kondensat wieder gegen die Wand, von wo es über eine zweite Rinne mit radialen Abflussrohren auf eine dritte Scheibe gelangt. Selbstverständlich kann die Anzahl der Scheiben zwecks grösserer Wirksamkeit erhöht werden.
Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung geht das Ablaufwasser durch einen Niveaubehälter 68 und kann durch eine Endbrause 65 geleitet werden, um die entweichenden Gase zu waschen.
Diese Gase kommen aus dem Scrubber 61 durch eine Leitung 69, in die bei 69a Chlor eingeführt wird und werden dann in einen Chlorierungsturm 70 und danach in den Turm 65 geführt, der eine Foul- lung 71 enthält und in den Ammoniakgas eingeleitet werden kann ; alles überschüssige Wasser fliesst von seinem Boden nach dem Abwasserkanal ab.
Einige Einzelheiten der Behandlung von Gasen aus dem Regenerierungskocher 40 sind schematisch in Fig. 3 dargestellt.
Dort werden die Gase von dem Kocher 40 durch ein Rohr 41 nach einem Verdampfer 42 mit direktem Kontakt geleitet und dann durch ein Rohr 43 nach einer Staubsammeleinrichtung 44.
Dann gehen die staubfreien Gase durch ein Rohr 45 in einen Scrubber 46, der durch einen Zerstäuber 47 mit verbrauchter oder verdünnter Alkalilösung von einer unten beschriebenen Alkalibehandlung versorgt wird.
Wenn der Verdampfer 42 mit direktem Kontakt richtig gebaut ist, sollte er das SO, auswaschen ; der Scrubber 46 kann dann weggelassen werden.
Geruchloses, abgelassenes Endwasser fliesst aus dem Scrubber 46 durch ein Bodenrohr 48, während von SO freie Gase durch ein oberes Rohr 49 in eine Chlorierungskammer 50 entweichen.
Eine geringe Menge Luft wird benötigt, um die Reaktion zwischen den Merkaptanen und dem Was- ser, bevor die Gase in die Chlorierungskammer 50 eingeführt werden, zu fördern. Üblicherweise tritt diese Luft durch kleine Undichtigkeiten in der Vorrichtung und/oder den Leitungen 42 bis einschliesslich 49 ein ; wenn nötig, kann zusätzliche Luft gesondert eingeführt werden.
Chlorgas tritt in die Kammer 50 durch ein Rohr 51 ein ; chloriertes Gas wird von oben durch ein Rohr 52 in eine Endwaschkammer 53 geleitet, wo es mit frischer Alkalilösung durch ein Sprührohr 54 besprüht wird. Wenn es erwünscht ist, kann ein anderes oxydierendes Mittel, beispielsweise Natriumhypochlorit, an Stelle des Chlors zugesetzt werden.
Absolut geruchlose Gase entweichen aus der Waschkammer 53 durch ein Rohr 55, welches die Gase in einen Schornstein 56 fördert, der sie in die Atmosphäre ableitet.
Gewöhnlich sind die Gase, die von dem Regenerierungskocher kommen, geruchlos, wenn die Schwarzlauge zuerst richtig oxydiert wird ; der Scrubber 46 und die Chlorierung bei 50 können dann entbehrlich sein. Wenn eine Chlorierung hier notwendig scheint, sind, wie gefunden wurde, 0,25 kg gasförmiges Chlor pro Tonne Pulpe ausreichend. Der erforderliche Gesamtalkalibedarf betrug 1 - 3 kg NaOH pro Tonne Pulpe oder die äquivalente Menge Na CO.
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Eine Temperatur von 50 bis 80 C, in der Chlorierungskammer 50 war ausreichend und der pH-Wert des Endwaschwassers lag zwischen 6 und 9. Da unterchlorige Säure ein sehr wirksames Mittel ist, um riechende Schwefelverbindungen zu zersetzen, ist das Ergebnis um so besser, je niedriger der pH-Wert ist.
Die folgende Tabelle zeigt die Konzentration in Volumenteilen pro Million Schwefelverbindungen in Gasen von verschiedenen Quellen während der Pulpenherstellung sowie zum Vergleich in einigen andern Gasen, wie sie mittels einer Titrilogablesung bestimmt wurde. Das Titrilog ist ein chemisch-elektroni- sches Instrument, das kontinuierlich die Konzentration von oxydierbaren Schwefelverbindungen anzeigt.
Die Messung wird durch eine Titration mit Brom durchgeführt. Das Brom wird elektrolytisch in einer Lösung, in der die Schwefelverbindungen absorbiert sind, erzeugt, ein rückgekoppelter Verstärker regelt den Brom erzeugenden Strom, so dass die reine Bromerzeugungsgeschwindigkeit immer der Absorptionsgeschwindigkeit der Schwefelverbindungen äquivalent ist. Ein Registriermilliamperemeter zeigt den das Brom erzeugenden Strom an. Der wirksame Strom ist proportional der Konzentration der Schwefelverbindung in der Probe (vgL Industrial Engineering Chem. Vol. 46, Juli 1954, S. 1422).
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<tb>
<tb>
Quellen <SEP> Netto-Titrilog-Schwefelverbindungen,
<tb> Flüssigkeitsbehälter <SEP> ablesung <SEP> angegeben <SEP> als <SEP> H <SEP> S <SEP> in
<tb> Teilen <SEP> pro <SEP> Million
<tb> (alle <SEP> Messungen <SEP> wurden <SEP> erhalten <SEP> durch
<tb> Probennehmen <SEP> an <SEP> einem <SEP> Punkt <SEP> 15 <SEP> cm
<tb> innerhalb <SEP> des <SEP> Abzugsrohres)
<tb> Austritt <SEP> des <SEP> Behälters <SEP> für <SEP> schwache
<tb> Schwarzlauge <SEP> von <SEP> Wäschern <SEP> 40 <SEP> - <SEP> 55 <SEP> 2, <SEP> 44 <SEP> - <SEP> 3, <SEP> 55
<tb> Dasselbe <SEP> vor <SEP> Oxydation <SEP> 18 <SEP> - <SEP> 22 <SEP> 1, <SEP> 09 <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 34
<tb> Dasselbe <SEP> nach <SEP> Oxydation <SEP> 11 <SEP> 0, <SEP> 67 <SEP>
<tb> Austritt <SEP> vom <SEP> Zyklon <SEP> des <SEP> oxydierenden <SEP> Turms <SEP> 17-23 <SEP> 1, <SEP> 04-l,
<SEP> 40 <SEP>
<tb> Geschlossener <SEP> Behälter <SEP> der <SEP> barometrischen
<tb> Säule <SEP> Vielfachverdampfer <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 18 <SEP>
<tb> Kondensatwasser <SEP> vom <SEP> Vielfachverdampfer <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP>
<tb> Schornstein <SEP> vom <SEP> schmelzelösenden <SEP> Behälter <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 43 <SEP>
<tb> Austritt <SEP> vom <SEP> Weisslaugenbehälter <SEP> 11 <SEP> - <SEP> 15 <SEP> 0, <SEP> 67 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 92
<tb> Behälter <SEP> der <SEP> konzentrierten <SEP> Schwarzlauge <SEP> 22-28 <SEP> 1, <SEP> 34-l, <SEP> 70 <SEP>
<tb> Wasser <SEP> und <SEP> Gase <SEP> von <SEP> Digestoren <SEP> unbehandelt <SEP> ;
<SEP>
<tb> Entlüftungsgase <SEP> nach <SEP> Verdünnung <SEP> mit
<tb> 25, <SEP> 5 <SEP> m'Luft <SEP> pro <SEP> Minute <SEP> Veränderlich
<tb> von <SEP> 30 <SEP> bis <SEP> 300 <SEP> von <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> bis <SEP> 18, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Gase <SEP> vom <SEP> Chlorierungsaustritt <SEP> innerhalb <SEP> des
<tb> Abgasstromes <SEP> 3-6 <SEP> 0, <SEP> 18 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 36
<tb> Gase <SEP> vom <SEP> Regenerierungskocher <SEP> (die <SEP> Schwarz
<tb> lauge <SEP> wurde <SEP> vorher <SEP> oxydiert, <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Oxydation <SEP> von <SEP> 100% <SEP> gemessen <SEP> als <SEP> Umsetzung <SEP> von
<tb> Sulfiden <SEP> in <SEP> Thiosulfate)
<tb> Vor <SEP> dem <SEP> Waschen <SEP> und <SEP> Chlorieren <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 26 <SEP> 0, <SEP> 61-l,
<SEP>
<tb> Nach <SEP> dem <SEP> Waschen <SEP> und <SEP> Chlorieren
<tb> Endwäsche <SEP> bei <SEP> PH=6 <SEP> 8 <SEP> - <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 49 <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 22
<tb>
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<tb> Entlüftungsgase <SEP> nach <SEP> Verdünnung <SEP> mit <SEP> Veränderlich
<tb> 25, <SEP> 5 <SEP> m <SEP> Luft <SEP> pro <SEP> Minute <SEP> von <SEP> von
<tb> Dasselbe. <SEP> Endwäsche <SEP> bei <SEP> PH=9 <SEP> 3-4 <SEP> 0, <SEP> 18-0, <SEP> 24
<tb> Zum <SEP> Vergleich <SEP> :
<SEP>
<tb> Gase <SEP> von <SEP> Dampfkesseln, <SEP> die <SEP> Heizöl <SEP> verbrennen <SEP> 2-8 <SEP> 0, <SEP> 12-0, <SEP> 18 <SEP>
<tb> Zigarettenrauch. <SEP> Die <SEP> Zigarette <SEP> ist
<tb> 5, <SEP> 08 <SEP> cm <SEP> von <SEP> der <SEP> Entnahmeöffnung <SEP> der
<tb> Prüfvorrichtung <SEP> entfernt <SEP> 90 <SEP> 5,49
<tb>
Selbstverständlich wurde im vorhergehenden nur eine beispielhafte Beschreibung gegeben, die die
Erfindung nicht beschränken soll. Diese kann in mannigfacher Weise abgeändert und angewendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Entfernung unangenehmer Gerüche aus Gasen, die bei der Sulfat- und Natronzellstoffherstellung entstehen, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Abströmweg der Gase vom Ort ihrer Entstehung ins Freie zunächst durch Kühlen im wesentlichen der gesamte darin enthaltene Wasserdampf kondensiert und von den nicht kondensierbaren Gasen abgetrennt wird, worauf das so erhaltene flüssige
Kondensat mit den nicht kondensierbaren Gasen und mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei Normaldruck und bei einer Temperatur, die zwischen der Raumtemperatur und der Siedetemperatur des Wasser gelegen ist, vorzugsweise bei 30-95 C,
gemischt wird und daran anschliessend die nicht kondensierbaren Gase aus dem Gemisch abgetrennt und mit einem Oxydationsmittel für die restlichen unangenehmen Sultanzen in dem Gas vor ihrem Austritt in die Atmosphäre oxydiert werden.