DE102017108846A1 - Device and method for waste gas scrubbing and urea plant with a waste gas scrubbing - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Entfernung einer gasförmigen chemischen Verbindung aus einem Abgas, wobei die gasförmige chemische Verbindung durch Reaktion mit einer Waschlösung (22) in eine wässrige Flüssigphase überführbar ist, mit einem Kanal (5), der einen Waschbereich (12) mit n Waschstufen aufweist, die derart angeordnet sind, dass ein Abgas entlang einer Transportrichtung (T) von einer ersten Waschstufe bis zu einer n-ten Waschstufen führbar ist, wobei n mindestens zwei ist, wobei jede einzelne der n Waschstufen
- eine Oberflächenvergrößerungsstruktur (3), insbesondere eine Schüttung oder eine Packung, und
- eine Sprühvorrichtung (2) zum Besprühen der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) mit einem Lösungsmittel (22),
- einen Abfluss (35) zum Sammeln einer von der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) abgelaufenen Sumpflösung, welche die Waschlösung (22) enthält, und
- eine mit dem Abfluss (35) verbundene Rückführleitung (4) zur Rückführung eines ersten Teilstroms der Sumpflösung zu der Sprühvorrichtung (2) umfasst, und wobei mit Ausnahme des Abflusses (35) der ersten Waschstufe, der Abfluss (35) jeder einzelnen Waschstufe über eine Waschstufen-Verbindungsleitung (7) zur Durchleitung eines zweiten Teilstroms der Sumpflösung mit der Rückführleitung (4) der entgegen der Transportrichtung (T) unmittelbar benachbarten Waschstufe verbunden ist und wobei die n-te Waschstufe einen Zulauf (51) zur Versorgung der Rückführleitung (4) der n-ten Waschstufe mit frischer Waschlösung (22) umfasst.
The present invention relates to a device (1) for removing a gaseous chemical compound from an exhaust gas, wherein the gaseous chemical compound can be converted into an aqueous liquid phase by reaction with a washing solution (22), with a channel (5) having a washing area (5). 12) having n washing stages arranged such that an exhaust gas is feasible along a transport direction (T) from a first washing stage to an nth washing stage, where n is at least two, each one of the n washing stages
a surface enlargement structure (3), in particular a bed or a packing, and
a spraying device (2) for spraying the surface enlarging structure (3) with a solvent (22),
a drain (35) for collecting a sump liquor discharged from said surface enlarging structure (3) containing said washing solution (22), and
- a return line (4) connected to the drain (35) for returning a first partial flow of the sump solution to the spray device (2), and with the exception of the outlet (35) of the first washing step, the drain (35) of each washing step a washing stage connecting line (7) for the passage of a second partial flow of the sump solution with the return line (4) opposite to the transport direction (T) immediately adjacent washing stage is connected and wherein the n-th washing stage an inlet (51) for supplying the return line (4 ) of the nth wash step with fresh wash solution (22).
Description
Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entfernung einer gasförmigen chemischen Verbindung aus einem Abgas, wobei die gasförmige chemische Verbindung durch Reaktion mit einer Waschlösung in eine wässrige Flüssigphase überführbar ist, mit einem Kanal, der einen Waschbereich mit n Waschstufen aufweist, die derart angeordnet sind, dass ein Abgas entlang einer Transportrichtung von einer ersten Waschstufe bis zu einer n-ten Waschstufen führbar ist, wobei n mindestens zwei ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Entfernung einer gasförmigen chemischen Verbindung aus einem Abgas, wobei die gasförmige chemische Verbindung durch Reaktion mit einer Waschlösung in eine wässrige Flüssigphase überführt wird, wobei das Abgas durch einen Waschbereich eines Kanals entlang einer Transportrichtung von einer ersten Waschstufe bis zu einer n-ten Waschstufe geführt wird, wobei n mindestens zwei ist.The invention relates to a device for removing a gaseous chemical compound from an exhaust gas, wherein the gaseous chemical compound is convertible by reaction with a washing solution in an aqueous liquid phase, with a channel having a washing area with n washing stages, which are arranged such that an exhaust gas along a transport direction from a first washing stage to an n-th washing stages is feasible, where n is at least two. Furthermore, the invention relates to a method for removing a gaseous chemical compound from an exhaust gas, wherein the gaseous chemical compound is converted into an aqueous liquid phase by reaction with a washing solution, wherein the exhaust gas through a washing region of a channel along a transport direction from a first washing step up to an n-th washing stage is performed, where n is at least two.
Stand der TechnikState of the art
Eine derartige Vorrichtung mit mehrere Waschstufen ist aus der
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entfernung einer gasförmigen chemischen Verbindung aus einem Abgas bereitzustellen, mit welchem die Effizienz für das Entfernen der chemischen Verbindung, aus dem Abgas gegenüber denen aus dem Stand der Technik verbessert wird.Against this background, it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for removing a gaseous chemical compound from an exhaust gas, with which the efficiency for the removal of the chemical compound, from the exhaust gas over those of the prior art is improved.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Entfernung einer gasförmigen chemischen Verbindung aus einem Abgas, wobei die gasförmige chemische Verbindung durch Reaktion mit einer Waschlösung in eine wässrige Flüssigphase überführbar ist, mit einem Kanal, der einen Waschbereich mit n Waschstufen aufweist, die derart angeordnet sind, dass ein Abgas entlang einer Transportrichtung von einer ersten Waschstufe bis zu einer n-ten Waschstufen führbar ist, wobei n mindestens zwei ist, wobei jede einzelne der n Waschstufen
- - eine Oberflächenvergrößerungsstruktur, insbesondere eine Schüttung oder eine Packung, und
- - eine Sprühvorrichtung zum Besprühen der Oberflächenvergrößerungsstruktur mit einem Lösungsmittel,
- - einen Abfluss zum Sammeln einer von der Oberflächenvergrößerungsstruktur abgelaufenen Sumpflösung, welche die Waschlösung enthält, und
- - eine mit dem Abfluss verbundene Rückführleitung zur Rückführung eines ersten Teilstroms der Sumpflösung zu der Sprühvorrichtung umfasst,
- a surface enlargement structure, in particular a bed or a packing, and
- a spraying device for spraying the surface enlarging structure with a solvent,
- a drain for collecting a sump liquor discharged from the surface enlargement structure containing the wash solution, and
- a return line connected to the drain for returning a first partial flow of the sump solution to the spray device,
Gelöst wird die Aufgabe ferner durch ein Verfahren zur Entfernung einer gasförmigen chemischen Verbindung aus einem Abgas, wobei die gasförmige chemische Verbindung durch Reaktion mit einer Waschlösung in eine wässrige Flüssigphase überführt wird, wobei das Abgas durch einen Waschbereich eines Kanals entlang einer Transportrichtung von einer ersten Waschstufe bis zu einer n-ten Waschstufe geführt wird, wobei n mindestens zwei ist, wobei in jeder einzelnen der n Waschstufen jeweils eine Oberflächenvergrößerungsstruktur, insbesondere eine Schüttung oder eine Packung, mittels einer Sprühvorrichtung mit der Waschlösung besprüht wird, eine von der Oberflächenvergrößerungsstruktur ablaufende Sumpflösung gesammelt und ein erster Teilstrom der Sumpflösung über eine Rückführleitung zu der Sprühvorrichtung zurückgeführt wird, wobei mit Ausnahme der ersten Waschstufe, ein zweiter Teilstrom der Sumpflösung jeder einzelnen Waschstufe über eine Verbindungsleitung in die Rückführleitung der entgegen der Transportrichtung unmittelbar benachbarten Waschstufe geleitet wird, und wobei der Rückführleitung der n-ten Waschstufe über einen Zulauf frische Waschlösung zugeführt wird.The object is further achieved by a method for removing a gaseous chemical compound from an exhaust gas, wherein the gaseous chemical compound is converted by reaction with a washing solution into an aqueous liquid phase, wherein the exhaust gas through a washing area of a channel along a transport direction of a first washing stage is conducted to an n-th washing stage, where n is at least two, wherein in each of the n washing stages each a surface enlargement structure, in particular a bed or a pack, is sprayed by means of a spray device with the washing solution, a running from the surface enlargement structure sump solution collected and a first partial flow of the sump solution is returned via a return line to the spray device, wherein, with the exception of the first washing step, a second partial flow of the sump solution of each washing step via a connecting line in the Return line of the counter to the transport direction immediately adjacent washing stage is passed, and wherein the return line of the n-th washing stage is supplied via an inlet fresh washing solution.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Sumpflösung einer Waschstufe über eine Verbindungsleitung der jeweiligen entgegen der Transportrichtung unmittelbar benachbarten Waschstufe zugeführt. Insofern kann ein Strom der Waschlösung entgegen der Transportrichtung des Abgases ermöglicht werden. Ferner umfasst die n-te Waschstufe einen Zulauf zur Versorgung der Rückführleitung der n-ten Waschstufe mit frischer Waschlösung, so dass die Konzentration der in der n-ten Waschstufe versprühten Waschlösung erhöht wird. In der Vorrichtung kann daher ein Konzentrationsgradient der in den einzelnen Waschstufen versprühten Waschlösung eingestellt werden, derart, dass die Konzentration der Waschlösung in Transportrichtung des Abgases ansteigt. In der n-ten Waschstufe ergibt sich ein Maximum der Konzentration der Waschlösung, wodurch der der Restgehalt an unerwünschten chemischen Verbindungen in dem Abgas auf ein Minimum reduziert werden kann. Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserter Effizienz ermöglicht. In the apparatus according to the invention and the method according to the invention, the sump solution is fed to a washing stage via a connecting line of the respective washing stage immediately opposite to the transport direction. In this respect, a flow of the washing solution against the transport direction of the exhaust gas can be made possible. Further, the nth washing step includes an inlet for supplying the return line of the nth washing step with fresh washing solution, so that the concentration of the washing solution sprayed in the nth washing step is increased. In the apparatus, therefore, a concentration gradient of the spray solution sprayed in the individual washing stages can be adjusted, such that the concentration of the washing solution in the transport direction of the exhaust gas increases. In the nth washing stage, a maximum of the concentration of the washing solution results, whereby the residual content of undesired chemical compounds in the exhaust gas can be reduced to a minimum. An apparatus and method is provided with improved efficiency over the prior art.
Bevorzugt umfassen die erste bis (n-1)-te Waschstufe, keinen Zulauf zur Versorgung der Rückführleitung der jeweiligen Waschstufe mit frischer Waschlösung.The first to (n-1) th washing stage preferably does not comprise an inlet for supplying the return line of the respective washing stage with fresh washing solution.
Unter der Konzentration der Waschlösung in einer bestimmten Stufe ist der Stoffmengenanteil in mol% einer Waschmittelkomponente in der Waschlösung in dieser Stufe zu verstehen, d.h. bezüglich der Waschlösung, welche in dieser Stufe versprüht wird. Im Betrieb der Vorrichtung ist der Stoffmengenanteil in mol% der genannten Waschmittelkomponente pro Mol Waschmittel in der n-ten Stufe bevorzugt anderthalbmal oder doppelt oder dreimal oder viermal oder fünfmal so groß wie in der ersten Stufe. Im Betrieb der Anlage nimmt der Stoffmengenanteil in mol% der genannten Waschmittelkomponente pro Mol Waschmittel entgegen der Transportrichtung und beginnend bei der n-ten Stufe und endend bei der ersten Stufe in Abhängigkeit von dem Grad der Überführung der aus dem Gasstrom auszuwaschenden Komponente ab, bevorzugt pro Waschstufe um 4 mol% oder 8 mol% oder 12 mol% oder 16 mol% oder 20 mol% oder 24 mol% oder 28 mol% oder 32 mol% oder 36 mol% oder 40 mol% oder 44 mol% oder 48 mol% oder 52 mol% oder 56 mol% oder 60 mol% ab.By the concentration of the washing solution in a certain stage is meant the mole fraction in mol% of a detergent component in the washing solution in this stage, i. with respect to the washing solution which is sprayed at this stage. In the operation of the device, the mole fraction in mol% of said detergent component per mole of detergent in the n-th stage is preferably one and a half times or twice or three times or four times or five times as large as in the first stage. During operation of the plant, the molar fraction in mol% of said detergent component per mol of detergent decreases in the direction of transport and starting at the nth stage and ending in the first stage depending on the degree of conversion of the component to be washed out of the gas stream, preferably per Washing step by 4 mol% or 8 mol% or 12 mol% or 16 mol% or 20 mol% or 24 mol% or 28 mol% or 32 mol% or 36 mol% or 40 mol% or 44 mol% or 48 mol% or 52 mol% or 56 mol% or 60 mol%.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dazu vorgesehen, gasförmige chemische Verbindungen, welche im Abgas vorhanden sind und durch eine Säure-Base-Reaktion in eine wässrige Flüssigphase integriert werden können, abzuscheiden, um zu verhindern, dass behördlich vorgegebene Schwellwerte im von der Vorrichtung ausgestoßenen Abgas überschritten werden.The device according to the invention is intended to deposit gaseous chemical compounds which are present in the exhaust gas and can be integrated into an aqueous liquid phase by an acid-base reaction, in order to prevent that officially prescribed threshold values in the exhaust gas emitted by the device are exceeded ,
Bevorzugt ist die Waschlösung eine saure Waschlösung. Besonders bevorzugt umfasst die saure Waschlösung Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure, Phosphorsäure, oder Mischungen aus Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure und/oder Phosphorsäure, oder Mischungen aus Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure, Phosphorsäure und/oder Harnstofflösung.Preferably, the wash solution is an acidic wash solution. Particularly preferably, the acidic wash solution comprises sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, or mixtures of sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid and / or phosphoric acid, or mixtures of sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid and / or urea solution.
Alternativ bevorzugt ist es, wenn die Waschlösung eine Base ist. Bevorzugt umfasst die Waschlösung eine starke und/oder eine schwache Base. Bevorzugt umfasst die Waschlösung eine starke anorganische und/oder eine schwache anorganische und/oder eine starke organische und/oder eine schwache organische Base. Bevorzugt umfasst die Waschlösung Natriumhydroxid (NaOH), Kaliumhydroxid (KOH), Ammoniaklösungen und/oder Calciumhydroxid (Ca(OH)2).Alternatively, it is preferred if the wash solution is a base. Preferably, the wash solution comprises a strong and / or a weak base. Preferably, the washing solution comprises a strong inorganic and / or a weak inorganic and / or a strong organic and / or a weak organic base. Preferably, the washing solution comprises sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), ammonia solutions and / or calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ).
Bevorzugt umfasst die Waschlösung mono-, bi- und/oder trifunktionale Amine, besonders bevorzugt MDEA (Methyldiethanolamin).The washing solution preferably comprises mono-, bi- and / or trifunctional amines, more preferably MDEA (methyldiethanolamine).
Bevorzugt ist die Oberflächenvergrößerungsstruktur als Einbau in dem Waschbereich des Kanals ausgebildet, welcher zu einer entsprechenden Vergrößerung der Oberfläche führt, dabei jedoch dem in Transportrichtung strömenden Abgas aufgrund des erzeugten Druckverlustes nur geringen Widerstand entgegensetzt. Bevorzugt umfasst die Oberflächenvergrößerungsstruktur regellose Schüttungen und/oder strukturierte Packungen. Bevorzugt umfasst die Oberflächenvergrößerungsstruktur regellose Schüttungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Raschig-Ringen, Sattelkörpern, Spiralen und Kombinationen davon. Bevorzugt umfasst die Oberflächenvergrößerungsstruktur strukturierte Packungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gewebepackungen, Blechpackungen, Streckmetallpackungen, Kunststoffpackungen, Gridpackungen und Kombinationen davon. Bevorzugt umfasst die Oberflächenvergrößerungsstruktur regellose Schüttungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Raschig-Ringen, Sattelkörpern, Spiralen und Kombinationen davon, und strukturierte Packungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gewebepackungen, Blechpackungen, Streckmetallpackungen, Kunststoffpackungen, Gridpackungen und Kombinationen davon. Bevorzugt umfasst die Oberflächenvergrößerungsstruktur
- - regellose Strukturelemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Raschig-Ringen, Pall-Ringen, Sattel-Körpern, Feder-typischen Körpern und Kombinationen davon; und/oder
- - strukturierte Strukturelemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Blechen, gewellten Blechen, geformten Blechen und Kombinationen davon; und/oder
- - Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metall, Glas, Kunststoff, Carbonfasern und Kombinationen davon.
- random structure elements selected from the group consisting of Raschig rings, Pall rings, saddle bodies, spring-type bodies and combinations thereof; and or
- - structured structural elements selected from the group consisting of sheets, corrugated Sheets, shaped sheets and combinations thereof; and or
- Materials selected from the group consisting of metal, glass, plastic, carbon fibers and combinations thereof.
Bevorzugt ist n gleich zwei - d.h. die Vorrichtung weist genau zwei Waschstufen auf - so dass eine Vorrichtung mit minimalen Investitionskosten erhalten wird. Alternativ kann n drei oder vier oder fünf oder sechs oder sieben oder acht oder neun oder zehn sein.Preferably, n is equal to two - i. the device has exactly two washing stages - so that a device with a minimum investment cost is obtained. Alternatively, n may be three or four or five or six or seven or eight or nine or ten.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede einzelne der n Waschstufen eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Pumpe, zur Förderung des ersten Teilstroms der Sumpflösung durch die Rückführleitung umfasst. Mittels der Fördereinrichtungen kann die Sprührate in jeder Waschstufe unabhängig von den Sprühraten der anderen Waschstufen eingestellt werden. Hierzu kann eine Mengenregelung, eine Frequenzregelung, eine Spannungsregelung, eine Stromregelung oder die Rückführung eines Teilstroms von einer Druckseite auf eine Saugseite der Fördereinrichtung (Teilrückführung) Verwendung finden.An advantageous embodiment of the invention provides that each one of the n washing stages comprises a conveying device, in particular a pump, for conveying the first partial flow of the sump solution through the return line. By means of the conveyors, the spray rate in each washing stage can be adjusted independently of the spray rates of the other washing stages. For this purpose, a quantity control, a frequency control, a voltage control, a current control or the return of a partial flow from a pressure side to a suction side of the conveyor (partial feedback) can be used.
Bevorzugt ist der Abfluss der ersten Waschstufe über eine Ableitung zur Durchleitung eines zweiten Teilstroms der Sumpflösung mit einer Messeinrichtung zur Bestimmung des pH-Werts des zweiten Teilstroms der Sumpflösung und/oder mit einer Messeinrichtung zur Bestimmung des der Konzentration der Waschlösung in dem zweiten Teilstrom der Sumpflösung verbunden. Anhand des pH-Werts und/oder der Konzentration der Waschlösung kann die der n-ten Waschstufe zuzuführende Menge an frischer Waschlösung ermittelt werden.Preferably, the outflow of the first washing stage via a discharge line for passing a second partial flow of the sump solution with a measuring device for determining the pH of the second partial flow of the sump solution and / or with a measuring device for determining the concentration of the washing solution in the second partial flow of the sump solution connected. Based on the pH and / or the concentration of the washing solution, the amount of fresh washing solution to be supplied to the nth washing stage can be determined.
In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Messeinrichtung zur Bestimmung des pH-Werts des zweiten Teilstroms der Sumpflösung und/oder die Messeinrichtung zur Bestimmung des der Konzentration der Waschlösung in dem zweiten Teilstrom der Sumpflösung mit einer Regulierungsvorrichtung zur Regulierung der über den Zulauf zugeführten Menge an frischer Waschlösung verbunden ist. Hierdurch lässt sich bevorzugt ein Regelkreis realisieren, mit dem für das gewünschte Auffrischen der in der n-ten Waschstufe versprühten Waschlösung gesorgt werden kann.In this context, it has been found to be advantageous if the measuring device for determining the pH of the second partial flow of the sump solution and / or the measuring device for determining the concentration of the washing solution in the second partial flow of the sump solution with a regulating device for regulating the above Feed supplied amount of fresh wash solution is connected. As a result, it is possible to implement a control circuit with which the desired replenishment of the washing solution sprayed in the nth washing stage can be provided.
Bevorzugt weisen sämtliche Waschstufen-Verbindungsleitungen eine Regulierungsvorrichtung zum Einstellen der Menge an durchgeleiteter Sumpflösung auf. Bevorzugt sind die Regulierungsvorrichtungen Ventile. Durch die Regulierungsvorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise jeweils die Konzentration der Waschlösung in den beiden über die Waschstufen-Verbindungsleitung verbundenen Waschstufen beeinflussen.Preferably, all the washing stage connecting pipes have a regulating device for adjusting the amount of passed through sump solution. Preferably, the regulation devices are valves. By means of the regulating device, in each case the concentration of the washing solution in the two washing stages connected via the washing stage connecting line can be advantageously influenced in each case.
Bevorzugt umfasst jede einzelne der n Waschstufen eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Füllstands der Sumpflösung in einem Sumpf der jeweiligen Waschstufe. Die Messvorrichtung zur Bestimmung des Füllstands der Sumpflösung kann mit einer Regulierungsvorrichtung der jeweiligen Waschstufen-Verbindungsleitung verbunden sein, die mit dem Abfluss der Waschstufe verbunden ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung lässt sich in vorteilhafter Weise die Ableitung der Sumpflösung aus einer Waschstufe in Abhängigkeit von dem Füllstand im Sumpf der Waschstufe einstellen.Each of the n washing stages preferably comprises a measuring device for determining the filling level of the sump solution in a sump of the respective washing stage. The measuring device for determining the level of the sump solution may be connected to a regulating device of the respective washing stage connecting line, which is connected to the outlet of the washing stage. In such an embodiment, the discharge of the sump solution from a washing stage can be adjusted in an advantageous manner as a function of the filling level in the bottom of the washing stage.
Bevorzugt umfasst jede einzelne der n Waschstufen eine Barriere zur Verhinderung der Vermischung der Sumpflösung einer Waschstufe mit der Sumpflösung einer der übrigen Waschstufen, insbesondere einer unmittelbar benachbarten Waschstufe. Eine Barriere sorgt dafür, dass sich die Sumpflösung einer Waschstufe nicht mit der Sumpflösung einer anderen Waschstufe, insbesondere einer unmittelbar benachbarten Waschstufe, vermischt.Each of the n washing stages preferably comprises a barrier for preventing the mixing of the sump solution of a washing stage with the sump solution of one of the remaining washing stages, in particular an immediately adjacent washing stage. A barrier ensures that the bottoms solution of one wash step does not mix with the bottoms solution of another wash step, especially an immediately adjacent wash step.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Kanal. Bevorzugt ist der Kanal einwandig. Bevorzugt ist der Kanal mehrwandig. Bevorzugt erfolgt in einer entlang der Transportrichtung des Abgases verlaufenden Richtung eine Querschnittsänderung über einen stufenförmigen oder einen schrägen Verlauf in einer Kanalwand oder mehreren Kanalwänden des Kanals. Bevorzugt ist die Querschnittsänderung an die jeweilige bauraumgegebene Situation einer Harnstoffanlage angepasst. Unter dem Begriff Querschnitt ist die vom Kanal zur Beförderung des Abgases vorgesehene Fläche senkrecht zur Strömungsrichtung zu verstehen.The device according to the invention comprises a channel. Preferably, the channel is single-walled. Preferably, the channel is multi-walled. In a direction along the transport direction of the exhaust gas, a change in cross section preferably takes place via a step-shaped or an oblique course in a channel wall or a plurality of channel walls of the channel. Preferably, the change in cross section is adapted to the respective space given situation of a urea plant. The term cross-section is understood to mean the surface provided by the channel for conveying the exhaust gas, perpendicular to the flow direction.
Bevorzugt ist die Vorrichtung derart ausgestaltet, dass der Kanal im verbauten Zustand der Vorrichtung, insbesondere in einer Harnstoffanlage, im Wesentlichen horizontal verläuft.Preferably, the device is designed such that the channel in the installed state of the device, in particular in a urea plant, extends substantially horizontally.
Bevorzugt umfasst die Sprühvorrichtung eine oder mehrere Sprühdüsen zum Versprühen der Waschlösung.Preferably, the spraying device comprises one or more spray nozzles for spraying the washing solution.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Staubabscheidungsbereich auf, in welchem in dem Abgas vorhandener Staub abscheidbar ist. Der Staubabscheidungsbereich ist bevorzugt in Transportrichtung des Abgases vor dem Waschbereich mit den n Waschstufen angeordnet.According to an advantageous embodiment, the device has a dust removal area in which dust present in the exhaust gas can be deposited. The dust removal area is preferably arranged in the transport direction of the exhaust gas upstream of the washing area with the n washing stages.
Gelöst wird die eingangs genannten Aufgabe ferner durch eine Harnstoffanlage mit einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur Entfernung einer gasförmigen chemischen Verbindung aus einem Abgas.The object mentioned at the outset is also achieved by a urea plant with a device for removal as described above a gaseous chemical compound from an exhaust gas.
Durch die Vorrichtung kann aus dem Abgas der Harnstoffanlage Ammoniak soweit entfernt werden, dass sein verbleibender Anteil im Abgas unterhalb eines kritischen bzw. behördlich vorgeschriebenen Schwellwerts liegt. Das bedeutet, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Harnstoffanlage gasförmigen Ammoniak durch Integration in die wässrige Flüssigphase entfernt, indem man sich einer Säure bedient, welche durch Reaktion Ammonium bildet und dann entsprechend zur Entfernung von Ammoniak führt.By means of the apparatus, ammonia can be removed from the exhaust gas of the urea plant to such an extent that its remaining proportion in the exhaust gas is below a critical or officially prescribed threshold value. This means that the device according to the invention in the urea plant removes gaseous ammonia by integration into the aqueous liquid phase, by using an acid which forms ammonium by reaction and then leads accordingly to the removal of ammonia.
Bevorzugt wird gasförmiges Ammoniak in die wässrige Flüssigphase integriert und aus der Vorrichtung entfernt. In der Flüssigphase reagiert das Ammoniak instantan mit einer sauren Waschlösung und bildet Ammonium-Ionen. Durch diese Ammonium-Ionen-Bildung ist der Ammoniak-Partialdruck über der Flüssigkeitsphase in etwa null, so dass es möglich ist das Ammoniak aus der Gasphase zu entfernen.Preferably, gaseous ammonia is integrated into the aqueous liquid phase and removed from the device. In the liquid phase, the ammonia reacts instantaneously with an acidic wash solution and forms ammonium ions. As a result of this formation of ammonium ions, the ammonia partial pressure above the liquid phase is approximately zero, so that it is possible to remove the ammonia from the gas phase.
Bevorzugt wird gasförmiger Ammoniak und/oder gasförmiges NO und/oder gasförmiges NO2 und/oder gasförmiges SO2, insbesondere bei Rauchgasentschwefelungen, und/oder gasförmiges CO2, insbesondere bei der CO2-Entfernung aus dem Rauchgas fossil-gefeuerter Kraftwerke, und/oder HF, insbesondere bei der sauren Aufbereitung fluorid-haltiger Erze, beispielsweise Phosphaterze, in die wässrige Flüssigphase integriert und aus der Vorrichtung entfernt.Preference is given to gaseous ammonia and / or gaseous NO and / or gaseous NO 2 and / or gaseous SO 2 , in particular in flue gas desulphurisation, and / or gaseous CO 2 , in particular in the CO 2 removal from the flue gas of fossil-fired power plants, and / or or HF, in particular in the acidic treatment of fluoride-containing ores, for example phosphate ores, into the aqueous liquid phase and removed from the device.
Bevorzugt werden gasförmige reaktive Komponenten, bevorzugt anorganische oder organische reaktive Komponenten, in die wässrige Flüssigphase integriert und aus der Vorrichtung entfernt.Gaseous reactive components, preferably inorganic or organic reactive components, are preferably integrated into the aqueous liquid phase and removed from the apparatus.
Bei Einsatz in einer Harnstoffanlage wird bevorzugt aus dem Abgas Harnstoffstaub in geeigneter, dem Fachmann bekannter Weise abgeschieden, bevor das so vorgereinigte Abgas in den Waschbereich der Vorrichtung eintritt, welche die n Waschstufen aufweist.When used in a urea plant, urea dust is preferably separated off from the exhaust gas in a suitable manner known to the person skilled in the art, before the thus pre-cleaned exhaust gas enters the washing region of the device, which has the n washing steps.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens findet dieses in einer Harnstoffanlage statt.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention this takes place in a urea plant.
Bevorzugt wird das Abgas mit einer Geschwindigkeit von weniger als 20 m/s, vorzugsweise weniger als 10 m/s und besonders bevorzugt weniger als 5 m/s durch den Waschbereich (12) geführt.The exhaust gas is preferably passed through the washing area (12) at a speed of less than 20 m / s, preferably less than 10 m / s and particularly preferably less than 5 m / s.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem erfindungsgemäßen Verfahren.Another aspect of the invention relates to the use of a device according to the invention in a method according to the invention.
Alle im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen gelten analog für deren erfindungsgemäße Verwendung und werden daher an dieser Stelle nicht wiederholt.All embodiments described in connection with the device according to the invention apply analogously to their use according to the invention and are therefore not repeated at this point.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, the drawings, as well as from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings. The drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention, which do not limit the inventive concept.
Figurenlistelist of figures
-
In
1 ist schematisch eine Vorrichtung zur Abgaswäsche gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.In1 schematically a device for exhaust gas scrubbing according to a first exemplary embodiment of the present invention is shown. -
In
2 ist schematisch der Waschbereich der Vorrichtung zur Abgaswäsche gemäß1 dargestellt.In2 is schematically the washing area of the device according to the exhaust gas scrubbing1 shown.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die
Die Entfernung von Ammoniak erfolgt stufenweise im Waschbereich
In der Transportrichtung
Der in
Dabei sind die primäre Waschstufe
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die primäre Waschstufe
Zur Wiederverwertung, d. h. zur erneuten Nutzung der in der Sumpflösung enthaltenen Waschlösung
Um die von der Oberflächenvergrößerungsstruktur
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Abfluss
Ferner ist vorgesehen, dass die Rückführleitung
Durch diese kaskadenförmige Wiederbenutzung der Waschlösung
Ferner ist vorgesehen, dass die Waschstufen-Verbindungsleitung
Die primäre Waschstufe
Weiterhin umfassen die primäre Waschstufe
Mittels der Messeinrichtung
Mittels der Messeinrichtung
Mittels der Messeinrichtungen
Weiterhin ist vorgesehen, dass die primäre Waschstufe
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Kreislauf
Ein Fachmann erkennt, dass beim Anfahren der Vorrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Sprühvorrichtungsprayer
- 33
- Strukturelementstructural element
- 44
- Kreislaufcirculation
- 55
- Kanalchannel
- 77
- Waschstufen-VerbindungsleitungWashing stage connecting line
- 88th
- FördereinrichtungConveyor
- 99
- Regulierungsvorrichtungregulating device
- 1010
- Eingangsöffnungentrance opening
- 1111
- Regulierungsvorrichtungregulating device
- 1212
- Waschbereichwashing area
- 2222
- Lösungsmittelsolvent
- 3535
- Abflussoutflow
- 4141
- primäre Waschstufeprimary washing stage
- 4242
- sekundäre Waschstufesecondary washing stage
- 4343
- tertiäre Waschstufetertiary washing stage
- 5151
- ZulaufIntake
- 5252
- Ablaufprocedure
- 5555
- Messvorrichtungmeasuring device
- 56.156.1
- Messeinrichtung zur Bestimmung des pH-WertsMeasuring device for determining the pH value
- 56.256.2
- Messeinrichtung zur Bestimmung der Konzentration der WaschlösungMeasuring device for determining the concentration of the washing solution
- 6060
- Barrierebarrier
- TT
- Transportrichtungtransport direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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