DD270013A1 - Verfahren und vorrichtung zur gasreinigung - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Gasreinigung durch gleichzeitige Entfernung fester bzw. fluessiger und adsorbierbarer gasfoermiger Verunreinigungen werden eingesetzt fuer verunreinigte Gasgemische mit Feststoffbeladung. Der zu reinigende Gasstrom wird tangential in den sich ueber dem Adsorberbett befindlichen oberen Hohlraum gefuehrt, dabei durch die resultierende rotierende Bewegung durch Zentrifugalabscheidung weitestgehend von festen Teilchen befreit, durchstroemt dann axial zur Entfernung gasfoermiger Verunreinigungen ein Adsorberbett und verlaesst ueber eine gegen Partikelaustrag geschuetzte Leitung den Adsorberbehaelter. Die Abscheidung wird unterstuetzt durch die kegelfoermige Ausfuehrung der oberen Siebabdeckung des Absorberbettes. Die abgeschiedenen Teilchen sammeln sich in Vertiefungen an der inneren Behaelterwand, von wo sie mit Hilfe des Absorberinnendruckes ueber Auslassoeffnungen und eine entsprechende Sammelleitung ausgeblasen werden koennen. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung wird angewandt bei der Gasreinigung zur gleichzeitigen Entfernung von festen bzw. flüssigen und adsorbierbaren gasförmigen Verunreinigungen aus Gasen und/oder Gasgemischen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die gleichzeitige Entfernung fester bzw. flüssiger und adsorbierbarer gasförmiger Verunreinigungen aus einem Gasstrom erfolgt bei den bekannten technischen Lösungen vorzugsweise in einer aus zwei getrennten Apparaten bestehenden Kombination von Abscheider und Adsorber oder aus der Kombination Adsorber mit vorgeschaltetem Filter. Nachteile der Benutzung von zwei getrennten Vorrichtungen sind erhöhter Platzbedarf, höherer Investitions- und Materialaufwand für die Apparate und die sie verbindenden Rohrleitungen und Armaturen sowie der sich in diesen Apparaten und Rohrleitungen aufbauende Druckverlust. Nachteilig bei der Kombination Adsorber — Filter sind der sich bei der Beladung des Filters aufbauende kontinuierlich steigende Druckverlust, der in der Regel eine doppelte Auslegung zur Aufrechterhaltung der Reinigungsfunktion des Filters während der Regenerationsphase verlangt, sowie die Durchlässigkeit für Teilchen unterhalb der Porenweite des Filters. Zum Stand der Technik gehört ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung, in der aus einem Gasstrom, der radial durch ein vertikal angeordnetes Adsorberfestbett geleitet wird, feste und/oder flüssige Teilchen durch Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes mittels Schwerkraftabscheidung entfernt werden (DD 213356). Nachteile bei dieser Lösung sind ihre Beschränkung auf Querstromadsorber, ein relativ geringer Abscheidegrad und ein ungünstiges Verhältnis des Volumens der eingesetzten Adsorbentien zum Gesamtvolumen des Adsorberbehälters.

Es ist das Ziel der Erfindung, ein wirtschaftliches Verfahren zur gleichzeitigen Trennung fester bzw. flüssiger und adsorbierbarer gasförmiger Verunreinigungen zu finden und eine diesem Ziel dienende Vorrichtung vorzuschlagen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es erlauben, die den bekannten technischen Lösungen anhaftenden Nachteile zu vermeiden bzw. zu verringern. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem zur Gasreinigung durch gleichzeitige Entfernung von festen bzw. flüssigen und adsorbierbaren gasförmigen Verunreinigungen aus einem Gasstrom, bei dem der zu reinigende Gasstrom tangential in einen oberhalb eines Adsorberbettes eines Axialstromadsorbers liegenden Adsorberhohlraum eintritt und durch die resultierende kreisförmige Bewegung weitestgehend von festen bzw. flüssigen Verunreinigungen befreit wird. Danach gelangt das Gas durch eine obere kegelförmige Siebabdeckung in das Adsorberbett, durchströmt dieses axial und verläßt es über eine gegen Partikelaustrag geschützte Ausgangsleitung. Die im oberen Teil des Adsorbers zentrifugal abgeschiedenen festen bzw. flüssigen Partikel sammeln sich in Vertiefungen im gasundurchlässig gestalteten äußeren Teil der kegelförmigen Siebabdeckung an der inneren Wand des Adsorberbehälters und werden in festgelegten Zeitabständen periodisch mit Hilfe des Adsorbrdruckes über Ausblasöffnungen, die mit einer Ausblasleitung verbunden sind, geleert. Dabei ist es vorteilhaft, die Ausblaszykluszeiten in Vorversuchen zu ermitteln.

Bei stark unterschiedlicher Partikelbeladung des Gasstromes ist es jedoch günstiger, den Füllstand der Vertiefungen meßtechnisch zu erfassen und das Ausblasen nach Überschreiten einer bestimmten Füllhöhe vorzunehmen. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zur Gasreinigung und gleichzeitigen Entfernung von festen bzw. flüssigen und adsorbierbaren gasförmigen Verunreinigungen, bestehend aus einem Adsorberbehälter mit Adsorbentien, die zwischen einem unteren Siebboden und einer kegelförmigen Siebabdeckung mit zentrisch gelagertem Einfüllrohr für die Adsorbentien angeordnet sind, der dicht über dem unteren Siebboden eine Auslaßöffnung für die Adsorbentien und einen Gaseingang und Gasausgang für das zu reinigende bzw. das gereinigte Gas enthält, wobei das Gasausgangsrohr, dessen oberer Mantel gasdurchlässig gestaltet ist, von einem zweiten, ebenfalls gasdurchlässig gestalteten Rohrteilstück umgeben ist und durch eine darüber liegende gasundurchlässige Schutzhaube vor Partikeleintritt geschützt ist, und der Boden des Adsorberbehälters mit einer Auslaßöffnung zum Ausblasen der sich im unteren Absorberhohlraum sammelnden festen Partikel, die entweder durch das Adsorberbett getragen werden oder aus diesem selbst stammen, versehen ist, wobei erfindungsgemäß der Gaseintritt tangential in den oberen Adsorberhohlraum geführt ist, die kegelförmige Siebabdeckung am äußeren, an der Wand des Adsorberbehälters anliegenden Teil gasundurchlässig gestaltet ist und in der gebildeten Schrägrinne von der kegelförmigen Siebabdeckung und der Wand des Behälters eine oder mehrere Vertiefungen angebracht sind, die jeweils über Ausblasöffnungen mit einer Ausblasleitung verbunden sind. Zur Erhöhung der Gaseintrittsgeschwindigkeit ist es günstig, den Gaseingang gegenüber der übrigen Rohrleitung etwas zu verengen. Mit der Erhöhung der Gaseintrittsgeschwindigkeit steigt die Abscheideleistung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und den dazugehörigen Zeichnungen erläutert.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Gasreinigung durch gleichzeitige Entfernung von festen bzw. flüssigen und adsorbierbaren gasförmigen Verunreinigungen

Figur 2 zeigt den dazugehörigen Querschnitt durch den Adsorberbehälter.

Beispiel

Entsprechend Fig. 1 ist der Adsorberbehälter 1 mit Adsorbentien 2 gefüllt, die zwischen dem unteren Siebboden 3 und der kegelförmigen Siebabdeckung 4 angeordnet sind. Der Adsorberbehälter 1 besitzt weiterhin das zentrisch gelagerte Einfüllrohr 5 für die Adsorbentien, dicht über dem unteren Siebboden 3 die Auslaßöffnung 6 für die Adsorbentien und den Gaseingang 7 und den Gasausgang 8 für das zu reinigende bzw. das gereinigte Gas. Der obere Mantel 9 des Gasausgangs 8 ist gasdurchlässig gestaltet und von dem ebenfalls gasdurchlässig gestalteten Rohrteilstück 10 umgeben und durch die darüber liegende gasundurchlässige Schutzhaube 11 vor Partikeleintritt geschützt. Der Boden unter dem unteren Adsorberhohlraum 12 ist mit der Auslaßöffnung 13 versehen, über die die sich im unteren Adsorberhohlraum 12 sammelnden festen Partikel ausgeblasen werden können. Der Gaseintritt erfolgt tangential in den oberen Adsorberhohlraum 14. Die kegelförmige Siebabdeckung 4 liegt mit dem gasundurchlässigen Teil 15 an der Wand des Adsorberbehälters an, wo vier Vertiefungen 16 angeordnet sind, die jeweils über Ausblasöffnungen 17 ausgeblasen werden können. In Fig. 2 sind deutlich der tangential in den oberen Adsorberhohlraum 14 geführte Gaseingang 7 und die vier gleichmäßig über den Umfang verteilten Vertiefungen 16 und Ausblasöffnungen 17 zu sehen.

Verfahren und Vorrichtung dienen in einer Luftzerlegungsanlage der Reinigung der vorgekühlten und durch Sublimation und Adsorption in den vorgeschalteten, mit Basalt gefüllten Regeneratoren weitestgehend von Wasser und CO₂ befreiten Luft durch Abscheidung von Basaltstaub und CO₂-Schnee sowie durch Adsorption der gasförmigen Kohlenwasserstoffe und des ReSt-CO₂. Der verdichtete Luftstrom gelangt einerseits mit einer je nach Fahrweise der Anlage zwischen 90 K und 120 K liegenden Temperatur aus dem Regeneratorenausgang in den Gasphasenadsorber und andererseits als Teilstrom mit einer Temperatur zwischen 160K und 180K als Mittenluft aus der Regeneratormitte in die sogenannten C0₂-Adsorber. Durch den tangentialen

Gaseintritt in den oberen Adsorberhohlraum 14 und die kegelförmige Ausführung der oberen Siebabdeckung 4 erfolgt eine Zentrifugalabscheidung des mitgeführten Basaltstaubes und СОг-Schnees. Diese abgeschiedenen festen Partikel werden in der aus dem gasundurchlässigen Teil 15 der oberen Siebabdeckung 4 und der Wand des Adsorberbehälters 1 gebildeten Schrägrinne gesammelt und in die in dieser Rinne ausgebildeten vier symmetrisch über dem Kreisquerschnitt verteilten Vertiefungen 16 geweht, von wo aus sie bei Bedarf mit Hilfe des Adsorberdruckes durch Öffnen der Ausblasleitung über entsprechende mit diesen Vertiefungen verbundene Ausblasöffnungen 17 geleert werden.

Die so vorgereinigte Luft wird axial durch den Adsorber geleitet und von den adsorbierbaren gasförmigen Verunreinigungen, wie Kohlenwasserstoffen und ReSt-CO₂, gereinigt. Um zu verhindern, daß eventuell noch im Gasstrom vorhandene oder aus dem Adsorberbett ausgetragene feste Partikel in die nachgeschalteten Anlagenteile gelangen, ist der Gasausgang 8 durch spezielle Gestaltung mit perforiertem oberem Mantel 9 des Ausgangsrohres, einem darüber stehenden perforierten Rohrteilstück 10 und einer Schutzhaube 11 geschützt.

Der durchgesetzte Gasstrom beträgt bei den Gasphasenadsorbern (Gesamtvolumen 31 m³) je nach Fahrweise 80Tm³iN/h bis 120Tm³i.N/h je Adsorber und bei den CO₂-Adsorbem (Gesamtvolumen 22 m³) etwa 15Tm³LNVh bis 20Tm³i.N./h.

Claims (5)

1. Verfahren zur Gasreinigung durch gleichzeitige Entfernung von festen bzw. flüssigen und adsorbierbaren gasförmigen Verunreinigungen aus einem Gasstrom, gekennzeichnet dadurch, daß der zu reinigende Gasstrom über den Eingang eines Adsorberbehälters tangential in einen oberhalb eines Adsorberbettes liegenden Adsorberhohlraum tritt und durch die resultierende rotierende Bewegung weitgehend von den festen bzw. flüssigen Verunreinigungen befreit wird, danach axial den Adsorber durchströmt und denselben adsorptiv gereinigt über eine gegen Partikelaustrag geschützte Ausgangsleitung verläßt, wobei die sich in Vertiefungen an der inneren Behälterwand oberhalb des Adsorberbettes sammelnden festen bzw. flüssigen Verunreinigungen in bestimmten Zeitabständen mit Hilfe des Adsorberdruckes ausgeblasen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Ausblasen der Vertiefungen, in denen sich die festen bzw. flüssigen Verunreinigungen sammeln, in einem festgelegten Zyklus geschieht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Ausblasen der Vertiefungen, in denen sich die festen bzw. flüssigen Verunreinigungen sammeln, nach Überschreiten eines meßtechnisch erfaßten Füllungsstandes erfolgt.

4. Vorrichtung zur Gasreinigung durch gleichzeitige Entfernung von festen bzw. flüssigen und adsorbierbaren gasförmigen Verunreinigungen, bestehend aus einem Adsorberbehälter mit Adsorbentien, die zwischen einem unteren Siebboden und einer kegelförmigen Siebabdeckung mit zentrischem Einfüllrohr für die Adsorbentien angeordnet sind, der dicht über dem unteren Siebboden eine Auslaßöffnung für die Adsorbentien besitzt und einen Gaseingang und Gasausgang für das zu reinigende bzw. gereinigtes Gas enthält, wobei das Gasausgangsrohr, dessen oberer Mantel gasdurchlässig gestaltet ist, von einem zweiten, ebenfalls gasdurchlässig gestalteten Rohrteilstück umgeben ist und durch eine darüber liegende gasundurchlässige Schutzhaube nach oben hin vor Partikeleintritt geschützt ist und der untere Boden des Adsorberbehälters mit einer Auslaßöffnung zum Ausblasen der sich im unteren Adsorberhohlraum sammelnden festen Partikel versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Gaseingang (7) tangential in den oberen Adsorberhohlraum (14) geführt ist, daß die obere kegelförmige Siebabdeckung (4) am äußeren, an der Wand des Adsorberbehälters (1) anliegenden Teil gasundurchlässig gestaltet ist und daß in der dadurch gebildeten Schrägrinne zwischen kegelförmiger Siebabdeckung und Behälterwand eine oder mehrere Vertiefungen (16) angebracht sind, die jeweils über Ausblasöffnungen (17) mit einer Ausblasleitung verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß der tangentiale Gaseintritt mit einer Verengung des Rohrquerschnittes gekoppelt ist.