AT389651B

AT389651B - Verfahren zur behandlung des bei der reinigung von gasen, daempfen, fluessigen, festen medien sowie gemischen daraus mittels eines adsorptionsverfahrens anfallenden rueckstandes aus beladenem adsorbens und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: AT389651B
Application number: AT36985A
Authority: AT
Original assignee: Trimmel Engelbert Dipl Ing Dr
Priority date: 1985-02-08
Filing date: 1985-02-08
Publication date: 1990-01-10
Also published as: EP0211868A1; ATA36985A; WO1986004518A1

Description

Nr. 389651

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung des bei der Reinigung von Gasen, Dämpfen, flüssigen, festen Medien sowie Gemischen daraus mittels eines Adsorptionsverfahrens anfallenden Rückstandes aus beladenem Adsorbens, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Rückstand einem Desorptions- und/oder Reduktions- und/oder Oxidationsverfahren unterworfen wird, um adsorbierte Substanzen zurückzugewinnen oder 5 zu vernichten.

Bei Anwendung einer fraktionierten Desorption können Stoffgemische zurückgewonnen werden, wenn diese verwertbar sind. Der Adsorbens kann ebenfalls wieder verwendet werden, soweit keine unzulässige Kontaminierung vorliegt. In diesem Fall ist eine Vernichtung durch Verbrennung od. dgl. erforderlich. Ist eine Desorption nicht möglich oder unerwünscht, dann kann der Rückstand durch ein Oxidationsverfahren 10 (Verbrennung) oder durch ein Reduktionsverfahren unschädlich gemacht werden. Das vorstehende Verfahren zur

Behandlung des Rückstandes eignet sich besonders für den Rückstand eines Reinigungsverfahrens, bei dem laufend die Oberfläche adsorptiver Feststoffe, insbesondere Kohle, durch deren Zerkleinerung, insbesondere Zerreibung, aktiviert und entweder gleichzeitig oder unmittelbar danach mit dem zu reinigenden Medium bzw. Mediumgemisch in Berührung gebracht worden ist 15 Je nach der Natur des zu reinigenden Mediums kann es zweckmäßig sein, vor oder während des Adsorptionsvorganges Substanzen zuzusetzen. Beispielsweise können den zu reinigenden, in Form eines Breis oder rieselfähigen Feststoffes vorliegenden Medien Flüssigkeiten oder Dämpfe zugesetzt werden. Das Einsprühen von Flüssigkeiten hat sich auch bei der Behandlung von Gasen bewährt. Umgekehrt ist es in manchen Fällen zweckmäßig, den zu behandelnden Flüssigkeiten Gase oder Dämpfe zuzuführen. 20 Schließlich bezieht sich die Erfindung auf Vorrichtungen zur Durchführung der vorstehend erwähnten Verfahren, wie sie in den Patentansprüchen 4-13 geoffenbart sind.

Die Erfindung eignet sich zur Adsorption von Substanzen jeglichen Aggregatzustandes aus gasförmigen und flüssigen Medien sowie zur Rückgewinnung der zunächst adsorbierten Stoffe, die danach einer Wieder- oder Weiterverarbeitung zugeführt werden können. Besonders toxische Substanzen, wie sie etwa als Zwischen- bzw. 25 Nebenprodukte von synthetischen Prozessen entstehen, können mit gegenständlichem Verfahren aus dem Rauchgas und/oder aus dem (Ab-)Wasser entfernt werden und entweder - je nach chemischer Zusammensetzung -einer Verbrennung bei hoher Temperatur oder einer fraktionierten Desorption zur Rückgewinnung der Ausgangsstoffe zugeführt werden.

Im gegenständlichen Verfahren wird das jeweilige Medium (gasförmig, flüssig) in einen Reaktor eingebracht, 30 in dem gleichzeitig durch Zerkleinerung des entsprechenden Adsorptionsmittels dessen Oberfläche nicht nur maximal vergrößert, sondem.auch aktiviert wird. Auf diese Weise kann eine optimale Adsorption erreicht worden. Falls erforderlich, ist es möglich, in den Reaktor noch einen Zusatzstoff (oder mehrere Zusatzstoffe) einzubringen.

Aus dem Reaktor werden alle eingebrachten Komponenten (Gas + Adsorbens + gegebenenfalls 35 Zusatzkomponenten) über ein Austragsrohr in ein Trennsystem geleitet. Die flüssigen/festen Substanzen werden von diesem aus in den Sammelbehälter und von dort über ein Rohrleistungssystem mit Umschaltventilen entweder direkt (ev. über eine Trockenkammer) in die Oxidationskammer geleitet oder der fraktionierten Desorption zugeführt. Ersteres kommt nur für solche Substanzen in Betracht, deren Verbrennungsprodukte unschädlich sind, und deren Rückgewinnung außerdem unwirtschaftlich wäre. Für alle anderen Stoffe ist die 40 Rückgewinnung durch die fraktionierte Desorption vorgesehen. Diese kann entweder im Gleichstrom- oder im Gegenstromprinzip (bezogen auf die Gasführung) erfolgen. Abhängig vom Dampfdruck des jeweiligen Adsoibens erfolgt bei fortschreitender Erwärmung die Desorption der einzelnen Komponenten vom Adsorbens. Durch Unterteilung der Desoiptionskammer entsprechend dem Temperaturgradienten können die Substanzen einzeln abgezogen werden. 45 Für Stoffe, die auf diese Weise nicht vom Adsorptionsmittel getrennt werden können, ist - je nach ihrer chemischen Zusammensetzung - entweder ein Reduktions- oder ein Oxydationsprozeß in entsprechenden Systemen vorgesehen.

Das gegenständliche Verfahren eignet sich also: 50 1. für die Reinigung von Gasen und Dämpfen und 2. für die Entfernung von Substanzen aus flüssigen Medien (z. B. Abwasserreinigung) 1. Für die Reinigung von Gasen und Dämpfen, insbesondere von Rauchgasen, gibt es in diesem Verfahren prinzipiell zwei Varianten: 55 1.1. Direkte Rauchgasreinigung bzw. Gas-(Dampf-)Reinigung 1.2. Indirekte Reinigung Für die direkte Reinigung von Gasen und Dämpfen ist folgendes Verfahrensschema vorgesehen: Das Gas (der Dampf) wird ohne weitere Zusatzstoffe direkt in den Reaktor geleitet, und dort mit der aktivierten Oberfläche des Adsorbens zusammengebracht. 60 Beim indirekten Verfahren wird das Gas (der Dampf) gemeinsam mit Zusatzstoffen (z. B. Wasser) in den Reaktor geleitet Dabei werden die Schadstoffe aus dem (Rauch·) Gas durch den Zusatzstoff absorbiert und in der Folge aus der Flüssigkeit an die aktivierten Oberflächen adsorbiert -2-

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In beiden Fällen weiden die eingebrachten Komponenten nach erfolgter Adsoiption durch ein Austragsrohr in ein Trennsystem eingeleitet. Hier erfolgt eine grobe Trennung in gasförmige und feste/flüssige Komponenten. Die vorgereinigte gasförmige Komponente kommt zur weiteren Reinigung in einen Zyklon und im Bedarfsfall noch weiters in ein Filtersystem (z. B. Elektrofilter). Mit der festen/flüssigen Komponente wird verfahren wie oben beschrieben, nur muß vor der Oxidation bzw. Desorption im Falle der indirekten Reinigung die Flüssigkeit durch einen Separator und/oder eine Zentrifuge entfernt werden. Die Wärmeenergie für die fraktionierte Desorption wird dem heißen Rauchgas oder Dampf vor dessen Eintritt in den Reaktor entzogen, indem das Gas (dieser Dampf) durch einen Wärmetauscher in der Desorptionskammer geleitet wird. 2. Reinigung von Flüssigkeiten

Sollen nach gegenständlichem Verfahren Flüssigkeiten gereinigt werden, so werden die Schieber für Gaseintritt (vor dem Reaktor) ganz und für Gasaustritt (nach dem Trennsystem) teilweise geschlossen. Die weiteren Schritte sind analog der Gas- (Dampf-) Reinigung, doch muß die Energie für die Desorption und eventuelle Trocknung von außen zugeführt werden.

Im folgenden werden die erfindungsgegensländlichen Verfahren anhand des in Fig. 1 dargestellten Schemas und die entsprechenden Vorrichtungen anhand der in den Zeichnungen Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Fig. 1 1.1. Verfahren für die direkte Reinigung von Gasen und Dämpfen

Gas bzw. Dampf wird von der Gas-Eintrittsstelle (11) über Wärmetauscher in der Desoiptionskammer (10) in das Eintragsrohr (2) geleitet und von hier in den Reaktor (1), wohin auch das vorzerkleinerte Adsorbens (3) durch das Adsorbenseintragssystem (4) gelangt Im Reaktor (1) erfolgt nun die Adsorption der Schadstoffe nach Aktivierung der Oberflächen des Adsoiptionsmittels.

Gas und Adsorbens verlassen den Reaktor (1) durch das Austragsrohr (7), durch das sie in das Trennsystem (9) gelangen. Hier werden die gasförmigen von den festen Bestandteilen getrennt, wonach das Gas in einen Zyklon (15) geleitet wird und von da gegebenenfalls in ein Filtersystem (16), von welchem aus der Reingasaustritt (17) erfolgt.

Die festen Substanzen gelangen in den Sammelbehälter (8) und von diesem über das Rohrleitungssystem (19) mit Umschaltventilen (18) entweder in die Oxidationskammer (13) oder sie werden der fraktionierten Desorption in (10) zugeführt. Die desorbierten Stoffe werden getrennt abgezogen (14) und das Adsorbens mit etwaigen verbleibenen Schadstoffen je nach Art dieser Komponenten entweder in die Reduktionskammer (12) oder in die Oxydationskammer (13) gebracht, und zwar über ein Rohrleitungssystem mit Umlenkklappe (20). 1.2. Verfahren zur indirekten Reinigung von Gasen und Dämpfen

Dieses Verfahren unterscheidet sich vom vorgenannten dadurch, daß in das Eintragsrohr (2) über Düsen oder Zerstäuber (6) Flüssigkeit (5) zusätzlich zum Gas eingebracht wird. Die Flüssigkeitsabscheidung erfolgt mittels Zentrifuge und/oder Separator (24) über (25). Alle anderen Verfahrensschritte sind gleich den unter lit.1.1. genannten. 2. Verfahren zur Reinigung von Flüssigkeiten

Dieses Verfahren unterscheidet sich von den beiden vorgenannten dadurch, daß der Absperrschieber (22) geschlossen ist und das zu reinigende Medium (z. B. Abwasser) durch einen Zerstäuber (6) in das Eintragsrohr eingebracht wird. Des weiteren ist der Schieber (21) nur teilweise geöffnet, damit fallweise mit dem Adsorbens eingesaugtes Gas (eingesaugte Luft) entweichen kann. Zyklon und Filter werden dabei natürlich umgangen. Alle übrigen Verfahrensschritte entsprechen denen da* indirekten Gasreinigung.

Fip.2 stellt Reaktor (1) mit Austragsrohr (7) und Trennsystem (9) sowie Sammelbehälter (8) dar.

Das durch die Schnecke (37) eingebrachte Adsorbens gelangt auf den rotierenden Teller (38) und wird von dort auf Grund der Zentrifugalkräfte auf die Prallflächen (36), die an der Mündung eines koaxial angeordneten Zuführungsrohres (45) angeordnet sind, geschleudert, wobei bereits frische Oberflächen geschaffen werden. Von hier wird das Adsoiptionsmittel gemeinsam mit dem zu reinigenden Medium in den Reaktor eingesaugt, wo durch den sich schnell drehenden Rotor (40) ein Unterdrück entsteht. Der Rotor (40) wird durch einen Motor (39) angetrieben. Am Rotorkörper sind schrägstehende, rotationssymmetrisch angeordnete Gleitflächen (35) angebracht, damit die Adsorbensteilchen gegen die am Gehäuse (32) des Stators (44) ebenfalls rotationssymmetrisch angeordneten Schlagstifte (34) geschleudert werden, wodurch weitere neue, aktivierte Oberflächen entstehen. Schließlich werden alle in den Reaktor eingebrachten Komponenten durch die Zentrifugalkräfte gegen das rotationssymmetrisch angebrachte Sieb (33) geschleudert. Das Gas kann gemeinsam mit den feinsten Teilchen des Adsorptionsmittels durch das Sieb (33) durchtreten, während gröbere Teilchen durch den Schlitz (41) in das Gehäuse bzw. Spiralgehäuse (32) gebracht werden. Das Sieb (33) hat ausschließlich die Aufgabe, weitere Adsoiptionsflächen zu schaffen.

Durch das Spiralgehäuse (32) gelangen sämtliche in den Reaktor (1) eingebrachten Substanzen über das -3-

Claims

Nr. 389651 Austragsrohr (7) in das Trennsystem (9). Das Trennsystem besteht aus einem Gasabzugskörper (43), das an einem Teil seiner Zylinderfläche Durchtrittsöffnungen in Form eines Siebes (31) aufweist, und aus einem Kammersystem (28). Dieses ist ein um den Gasabzugskörper rotationssymmetrisch angeordnetes System von acht drehbaren Sammelkammem (28), deren Abschluß zum Gasabzugskörper mittels radial angeordneter Bürsten (29) an den Innenkanten der Kammertrennwände hergestellt wird. Diese Bürsten dienen einerseits der Abdichtung und sollen andererseits Verstopfungen des Siebes (31) verhindern. Während auf der einen Seite des Trennsystems die entsprechende Kammer beaufschlagt wird, und gleichzeitig der Gasaustritt in den Gasabzugskörper (43) erfolgt, wird auf der anderen Seite eine vorher beaufschlagte Kammer durch die Austrittsöffnung (42) von den festen/flussigen Stoffen entleert Die drehbaren Sammelkammem werden an der Außenwand über einen Zahnkranz (27) durch ein Antriebselement (26) in Drehung versetzt Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das Trennsystem nach der Linie (a-t-a), um das System der Sammelkammem zu veranschaulichen. Bei der Zeichnung handelt es sich um eine schematische Darstellung der eifindungsgemäßen Vorrichtung. Die in Fig. 1 als Rohrleitungssystem dargestellten Verbindungen (19) für den Transport des Rückstandes umfassen jedoch auch Förderbänder, Förderschnecken, Elevatoren, Rutschbleche und dgl. Der Transport des Rückstandes kann auch mittels eines inerten Mediums vorgenommen werden. In Fig. 1 ist eine Trockenkammer mit (23) bezeichnet PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Behandlung des bei der Reinigung von Gasen, Dämpfen, Flüssigkeiten, Feststoffen sowie Gemischen daraus mittels eines Adsorptionsverfahrens anfallenden Rückstandes aus beladenem Adsorbens, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstand einem Desorptions- und/oder Reduktions- und/oder Oxydationsverfahren unterworfen wird, um adsorbierte Substanzen zurückzugewinnen oder zu vernichten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstand eines Reinigungsverfahrens behandelt wird, bei dem laufend die Oberfläche adsorptiver Feststoffe, insbesondere Kohle, durch deren Zerkleinerung, aktiviert und entweder gleichzeitig oder unmittelbar danach mit dem zu reinigenden Medium bzw. Mediengemisch in Berührung gebracht worden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstand einer fraktionierten Desorption ausgesetzt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprach 1, 2 oder 3, mit einem Reaktor, der als Adsorptionskammer dient, und eine Zerkleinerungseinrichtung für den adsorptiven Feststoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Desorptionskammer (10) und zwischen dieser und dem Reaktor (1) eine Einrichtung (9) zum Trennen von Medium und Feststoff vorgesehen ist
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Desorptionskammer (10) Unterteilungen nach dem Temperaturgradienten aufweist und für den getrennten Abzug der freiwerdenden Komponenten eingerichtet ist
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Trennung von gasförmigen Medien und den Feststoffen ein Trennsystem (9) aus einem zylindrischen Gasabzugskörper (43) und einem um diesen drehbar angeordneten Kranz von Sammelkammem (28) besteht, wobei ein Teil der Zylindeifläche des Gasabzugskörpers als Sieb (31) ausgebildet ist und im Bewegungsbereich der Sammelkammem eine Bodenöffnung für die Abfuhr des Rückstandes vorgesehen ist
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf den dem Gasabzugskörper (43) zugewendeten Innenkanten der Kammerwände radial angeordnete Abstreif bürsten (29) angebracht sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasabzugskörper (43) ein Schwerkraftabscheider (15) und/oder ein Filtersystem (16) nachgeschaltet ist. -4- Nr. 389651
9. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung von flüssigen Medien und den Feststoffen eine Zentrifuge (24) und/oder ein Separator vorgesehen ist
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Oxydations- und/oder Reduktionskammer für die Aufarbeitung des Adsorptionsmittels mit dem verbleibenden Adsorbens vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei gas- oder dampfförmigen Medien der Reaktor (1) an eine Leitung (5) zur Einbringung von Zusatzstoffen, insbesondere Wasser, angeschlossen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für eine zentrale Zuführung des adsorptiven Feststoffes der Rotor (40) und Stator (44) aufweisende Reaktor (1) mit einem koaxial angeordneten Zuführungsrohr (45) versehen ist, dessen Mündung Prallflächen (36) aufweist, die um einen rotierenden Teller (38) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (40) im Reaktor (1) Gleitflächen (35) aufweist, die rotationssymmetrisch angeordnet sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-