DE102018127371A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Nassreinigung eines Gasstromes - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Nassreinigung eines Gasstromes, mit einem einen Gaseinlass und einen Gasauslass aufweisenden Gehäuse, wobei in dem Gehäuse wenigstens eine im Strömungsweg des Gasstromes angeordnete erste Waschstrecke zur Reinigung des Gasstromes mit einer Waschflüssigkeit vorgesehen ist. Wenigstens ein Lüfter ist zur Regelung des Luftdrucks auf dem Strömungsweg des Gasstromes innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung vorgesehen. Innerhalb des Gehäuses sind ein Bypasskanal zum Überbrücken des Strömungsweges durch die wenigstens eine Waschstrecke und eine im Bypasskanal angeordnete Regeleinrichtung zum Ableiten des über den Bypasskanal geführten Gasstromes angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nassreinigung eines Gasstromes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Nassreinigung eines Gasstromes nach dem Oberbegriff des Anspruches 12.
  • In der Halbleiterindustrie werden bei der Reinigung von Wafern in der Regel sogenannte Nassbänke eingesetzt, in welchen mit mehreren Wafern beladene Trägerboxen in nacheinander angeordnete Flüssigkeitsbäder getaucht werden. Die Abluft bei jedem Flüssigkeitsbad wird in jeweils ein Abluftsystem geführt, wobei unterschieden wird nach sauer, basisch, flüchtige organische Verbindungen („volatile organic compounds, VOC“) enthaltend und allgemeiner Abluft.
  • Darüber hinaus sind sogenannte Singlewafer-Nassreinigungssysteme bekannt, welche aus mehreren Prozesskammern bestehen, um gleichzeitig mehrere Wafer getrennt zu behandeln oder um verschiedene Prozessschritte zur Reinigung einzelner Wafer in verschiedenen Kammern durchzuführen. Während des Reinigungsprozesses werden die Wafer nacheinander mit verschiedenen flüssigen Chemikalien besprüht, die dann durch Rotieren der Wafer wieder entfernt werden. Typische Waschflüssigkeiten sind neben Reinstwasser auch Ammoniaklösung, Schwefelsäure, Wasserstoffperoxid, ozonbehandeltes Wasser, Flusssäure oder Isopropanol. Beim Besprühen und Rotieren der Wafer verdunstet Flüssigkeit oder sie gelangt in Form kleiner Tröpfchen in den Abluftkanal.
  • Abluftströme, die Ammoniak, Flusssäure oder Schwefelsäure enthalten, können durch die Bildung von Salzkristallen Probleme im Abluftkanal erzeugen, wenn Dämpfe oder Tröpfchen miteinander in Kontakt geraten.
  • Mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung zum Nassreinigen eines Gasstroms, einem sogenannten Nasswäscher können diese Probleme gelöst werden. Prinzipiell sind Nasswäscher gut geeignet, um wasserlösliche Gase aus einem Abluftstrom zu entfernen. Saure und basische Gase können durch chemische Absorption mit basischen oder sauren Waschflüssigkeiten auf ein geringes Maß reduziert werden.
  • Nasswäscher dienen der Entfernung fester, flüssiger oder gasförmiger Verunreinigungen aus einem Gas, wobei die Verunreinigungen an die in den Gasstrom eingebrachte Waschflüssigkeit gebunden und mit dieser zusammen abgeschieden werden.
  • Die Wirkungsweise von gattungsgemäßen Nasswäschern bzw. Nassabscheidern beruht auf der Überführung von Gasen oder Partikeln aus einem gas- oder partikelbeladenen Gasstrom in eine Flüssigkeit. Hierzu sind entsprechende Phasengrenzflächen zwischen Gas und Flüssigkeit zu bilden und eine Relativbewegung zwischen diesen beiden Phasen zu erzeugen. Eine Methode, Phasengrenzflächen bei möglichst intensiver Durchmischung von Gas und Flüssigkeit zu erzielen, ist die Dispergierung einer Phase in die andere. Es werden also zum Beispiel Blasenschwärme in einer Flüssigkeit oder Tropfenkollektive in Gas erzeugt oder Systeme erzeugt, in denen die Flüssigkeit als mehr oder weniger zerteilter Strahl vorliegt. Eine weitere prinzipielle Möglichkeit, Gas und Flüssigkeit miteinander in Kontakt zu bringen, ist die Umströmung flüssigkeitsbenetzter Körper.
  • Der Nasswäscher ist somit eine einfache Methode der Abluftreinigung bzw. Abgasreinigung, wobei das zu reinigende Gas im Gleich- oder Gegenstrom mit fein verteilten Wassertropfen oder einer anderen Waschflüssigkeit in Kontakt gebracht wird, so dass es zu einer Reinigung des belasteten Gasstroms kommt.
  • Der Gaswäscher funktioniert durch wiederholte Misch- und Trennvorgänge der flüssigen und gasförmigen Phase mit Bildung von Phasengleichgewichten. Gattungsgemäß bekannt ist, dass die Flüssig- und Gasphase im Gleich-, Kreuz- oder Gegenstrom geführt werden können, wie beispielsweise aus Verein Deutscher Ingenieure, VDI 3679 Blatt 2: 2014-07 Nassabscheider; Abgasreinigung durch Absorption (Wäscher), Beuth Verlag, S.29, hervorgeht.
  • Bei Nasswäschern zur Abscheidung von Partikeln aus einem Gasstrom sind die erzeugten Tropfen in der Regel deutlich größer als die abzuscheidenden Partikel und lassen sich daher vergleichsweise einfach mittels Tropfen- bzw. Flüssigkeitsabscheider abscheiden.
  • Nasswäscher können unmittelbar dort eingesetzt werden, wo die zu reinigenden Gase entstehen. Aus diesem Grund müssen Nasswäscher in der Regel den Limitierungen bzgl. Standfläche und Höhe gerecht zu werden, das heißt möglichst kompakt ausgestaltet sein.
  • Gattungsgemäße Nasswäscher weisen zwei nebeneinander angeordnete und im Gegenstromprinzip arbeitende Waschstufen auf. Da der Übergang des Gases in die Flüssigphase von der effektiven Oberfläche der Flüssigkeit abhängt, werden diese Waschstufen in der Regel als gepackte Säulen konstruiert. Die gepackte Säule wird in der Regel durch eine Schüttung von geeigneten Füllkörpern auf einen Siebboden realisiert oder auch durch eine sogenannte strukturierte Packung, bei der in die Säule große Blöcke eines strukturierten Materials eingebaut werden.
  • Speziell beim Einsatz in der Halbleiterindustrie sind Bypassleitungen bekannt, die außerhalb eines Nasswäschers installiert werden. Diese Bypassleitungen erlauben den Gasstrom um den Nasswäscher herum zu führen, um die die Abluftströmung nicht zu unterbrechen, wenn der Nasswäscher zu Wartungszwecken geöffnet werden muss.
  • Nachteilig bei derartigen Anlagen sind die geometrischen Abmessungen, da es mitunter schwierig ist, die Anlagen aufgrund ihrer Größe zum Bestimmungs- bzw. Aufstellungsort zu transportieren und/oder dort zu montieren. Die erwähnten Bypassleitungen benötigen zusätzlichen Bauraum und erhöhen den Aufwand der Installation.
  • Ausgehend von den zuvor beschriebenen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine in den spezifischen Restriktionen bzgl. Größe, Effizienz und Druckabfall optimierte Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Nassreinigung eines Gasstromes bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit der Vorrichtung zur Nassreinigung eines Gasstromes nach Anspruch 1 sowie mit einem Verfahren zur Nassreinigung eines Gasstromes nach Anspruch 12.
  • Darstellung der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Nassreinigung eines Gasstromes vorgesehen, mit einem einen Gaseinlass und einen Gasauslass aufweisenden Gehäuse. In dem Gehäuse ist wenigstens eine im Strömungsweg des Gasstromes angeordnete erste Waschstrecke zur Reinigung des Gasstromes mit einer Waschflüssigkeit vorgesehen. Wenigstens ein Lüfter ist zur Regelung des Luftdrucks auf dem Strömungsweg des Gasstromes innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung vorgesehen.
  • Erfindungsgemäß sind innerhalb des Gehäuses ein Bypasskanal zum Überbrücken des Strömungsweges durch die Waschstrecke und eine im Bypasskanal angeordnete Regeleinrichtung zum Ableiten des über den Bypasskanal geführten Gasstromes angeordnet.
  • Um die Kompaktheit des Nasswäschers zu erhöhen, ist der Bypasskanal im Inneren des Gehäuses angeordnet. Auf diese Weise kann die Gesamthöhe der Vorrichtung gegenüber Vorrichtungen mit außerhalb des Gehäuses angeordnetem Bypasskanal drastisch reduziert werden. Beispielsweise kann dadurch die Gesamthöhe von etwa 2,60 m bei bekannten Anlagen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf insgesamt etwa 1,70 m reduziert werden.
  • Der Bypasskanal kann derart innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, dass er sich im unteren Bereich neben den für die Waschflüssigkeit vorgesehenen Auffangtanks für Waschflüssigkeit befindet.
  • Durch die Führung des Bypasskanals unterhalb der beiden Waschstrecken kann die Abluft von unten nach oben in die Regeleinrichtung geführt werden und damit parallel zur Abluftführung nach den beiden Waschstrecken in einen Anschluss am oberen Ende des Systems münden.
  • Durch diesen Aufbau ist die Luftführung sowohl durch den Bypasskanal als auch durch die Waschstrecken innerhalb eines sehr kompakten Gehäuses möglich. Mit anderen Worten enthält das Gehäuse in vorteilhafter Weise die Waschstrecken und den Bypasskanal sowie Lüfter und Regeleinrichtung für Waschstrecken und Bypasskanal. Es sind keine externen Aufbauten wie bei bekannten Nasswäschern mehr nötig. Neben dem Platzbedarf wird damit auch die Installationszeit reduziert.
  • Die von der Vorrichtung wegführenden Abluftleitungen können platzsparend unmittelbar auf der Oberseite des Gehäuses der Vorrichtung angeschlossen werden. Aufgrund der unterschiedlichen Luftqualität in der Vorrichtung - gereinigter Gasstrom nach den Waschstrecken und ungereinigter Gasstrom im Bypasskanal - ist es vorteilhaft zwei unterschiedliche Entlüftungssysteme anschließen zu können. Denkbar ist aber auch eine Zusammenführung der beiden Wege, beispielsweise über ein Y-Stück.
  • Der wenigstens eine Lüfter zur Regelung des Luftdrucks auf dem Strömungsweg des Gasstroms durch die Waschstrecke kann als Axiallüfter oder als Radiallüfter ausgestaltet sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Luft durch eine Öffnung in der Bodenplatte, auf der der Lüfter steht, von unten zentral auf das liegende Lüfterrad geführt wird. Das Lüfterrad beschleunigt die Luft wie bei einem Radiallüfter von der Achse weg nach außen. Dadurch kann ein höherer Druck als in einem Axiallüfter erreicht werden. Dann wird die Luft parallel zur Antriebsachse nach oben, auf dem gesamten Umfang um den Motor des Lüfters herum, abgeleitet.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass der Kanal, in den das Lüfterrad eingebaut ist, nicht rund, sondern rechteckig ausgebildet wird. Damit wird eine optimale Nutzung des im Anlagengehäuse zur Verfügung stehenden Raumes erreicht.
  • Zur Erzielung einer Redundanz können zwei Lüfter eingesetzt werden. Wenn der Lüfter auf dem Strömungsweg durch die Waschstrecke ausfällt, kann auf dem Strömungsweg durch den Bypasskanal mit Hilfe eines zweiten Lüfters eine geregelte Strömung in der vorgeschalteten Prozessanlage aufrechterhalten werden. Aufgrund des unterschiedlichen Druckverlustes in der Waschstrecke und im Bypasskanal können insbesondere unterschiedliche Lüfter für die beiden Wege durch die Vorrichtung eingesetzt werden.
  • Der Lüfter für die wenigstens eine Waschstrecke kann, wie oben beschrieben, ein Radial-Lüfter sein, bei dem aber Einlass unten und Auslass oben, also in einer Achse, liegen können. Die Regeleinrichtung zum Ableiten des über den Bypasskanal geführten Gasstromes kann ein Axial-Lüfter sein.
  • Durch die Bauform der beiden Lüfter ist eine besonders kompakte Bauweise, d.h. eine Reduzierung der Stellfläche und des Bauraums möglich.
  • Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Regeleinrichtung als Bypasspumpe oder als automatisch einstellbare, insbesondere regelbare, Drosselklappe ausgestaltet. Durch den Einsatz der Regeleinrichtung wird am Gaseinlass auch bei variablem Druckfluss ein konstanter Druck erhalten. Eine Drosselklappe kommt bevorzugt dann zum Einsatz, wenn an der Abluftleitung, die an den Bypasskanal angeschlossen ist, ein ausreichend hoher Unterdruck anliegt. Die Bypasspumpe kann eingesetzt werden, wenn in Abluftsystemen die erforderliche Absaugleistung nicht zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Leitelement zum Umschalten der Gasführung zwischen dem Strömungsweg durch den Bypasskanal und dem Strömungsweg durch die wenigstens eine Waschstrecke vorgesehen. Das Leitelement kann beispielsweise mittels eines Antriebs bewegbar, insbesondere schwenkbar sein. Darüber hinaus kann das Leitelement in der Nähe des Gaseinlasses angeordnet sein. Die Zuführung des Abluftstromes kann seitlich, unterhalb der ersten Füllkörperpackung erfolgen. Durch Umschalten des Leitelementes wird entweder der Strömungsweg für die Waschstrecken oder der Strömungsweg für den Bypasskanal auf der Eingangsseite verschlossen. Auf diese Weise können durch lediglich ein einziges Leitelement unterschiedliche Strömungswege für den Gasstrom freigegeben werden.
  • Das Leitelement kann unterhalb der ersten Waschstrecke positioniert sein, so dass die Waschflüssigkeit von oben durch die wenigstens eine Waschstrecke auf das Leitelement rieselt und dabei durch das Leitelement, unabhängig von seiner Stellung, in den ersten Auffangtank für die Waschflüssigkeit abgelenkt wird.
  • Dagegen wird bei den bekannten Vorrichtungen beispielsweise die Abluft zuerst in eine Kammer geführt, aus der sie dann entweder durch das obere Ende der Kammer in den Bypass oder durch das untere Ende in den Nasswäscher geleitet wird. Dazu müssen Klappen am oberen und am unteren Ende positioniert sein. Die beiden Klappen müssen synchron arbeiten, sind deshalb über ein Gestänge miteinander verbunden. Dieser Nachteil kann durch das einzelne erfindungsgemäße Leitelement vermieden werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung sind im Strömungsweg wenigstens zwei Waschstrecken, vorzugsweise hintereinander, angeordnet. Wie bei zweistufigen Nasswäschern üblich, können die beiden Waschstrecken jeweils mit einem Auffangtank für Waschflüssigkeit verbunden sein, aus dem Waschflüssigkeit mittels einer Pumpe auf die jeweilige Waschstrecke zurückgeführt werden kann. Durch eine zweistufige Ausführung können erheblich höhere Abscheidungsleistungen für lösliche Gase erreicht werden als mit einer einzelnen Waschstrecke.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung verläuft der Bypasskanal im Wesentlichen unterhalb der Waschstrecken. Durch diese Anordnung des Bypasskanals ist in vorteilhafter Weise nur ein einziges Leitelement zur Umschaltung des Luftstromes nötig. Bei den bekannten Vorrichtungen sind stets mehrere Klappen zum Leiten des Gasstromes notwendig. Weiterhin erlaubt die Führung des Bypasskanals im unteren Teil der Vorrichtung, auf Höhe der Auffangtanks, mehr Platz oberhalb für den Strömungsweg der Abluft durch die Waschstrecken.
  • In einer weiteren Variante der Erfindung ist das Leitelement dazu ausgebildet, unabhängig von seiner Stellung, die Waschflüssigkeit der ersten Waschstrecke in einen Auffangtank zu leiten. Darüber hinaus verhindert das Leitelement, dass Waschflüssigkeit in den Bypasskanal fließt. Wie erwähnt, kann das Leitelement unterhalb der ersten Waschstrecke angeordnet sein, so dass die Waschflüssigkeit aus der ersten Waschstrecke über das Leitelement in den Auffangtank geleitet wird. Unterhalb des Leitelementes können Durchführungen für Flüssigkeit vorgesehen sein, die so angeordnet sind, dass unabhängig von der Stellung des Leitelementes eine Verbindung von der ersten Waschstrecke zu einem Auffangtank besteht. Diese Durchführungen können so tief unterhalb des Flüssigkeitspegels im Auffangtank enden, dass eine Gasströmung durch die Durchführungen verhindert wird. Durch diese Anordnung kann Waschflüssigkeit aus der ersten Waschstrecke auch dann in den Auffangtank frei ablaufen, wenn der Gasstrom durch den Bypasskanal geleitet wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die wenigstens zwei Waschstrecken seitlich nebeneinander mit entgegengesetzter Strömungsrichtung des Gasstromes im Gehäuse angeordnet.
    Durch die Anordnung mit entgegengesetzter Strömungsrichtung des Gasstromes, erst nach oben im Gegenstrom zur Waschflüssigkeit, dann nach unten im Gleichstrom, kann der Gasstrom vom oberen Ende der ersten Waschstrecke direkt in das obere Ende der zweiten Waschstrecke geführt werden. Gegenüber einer Anordnung mit gleichgerichteter Strömungsrichtung von unten nach oben in beiden Waschstrecken entfallen damit ein Verbindungskanal und eine zusätzliche Umlenkung und die dadurch verursachten Druckverluste. Die beiden Waschstrecken können also ohne Abstand nebeneinander gebaut werden. Die Vorrichtung benötigt also geringeren Bauraum als bei gleichgerichteter Strömungsrichtung des Gasstromes in beiden Waschstrecken.
  • In einer weiteren vorteilhaften Variante ist stromab jeder Waschstrecke wenigstens ein Flüssigkeitsabscheider bzw. Tröpfchenabscheider vorgesehen. Der oder die Flüssigkeitsabscheider kann oder können im Bereich der Umlenkung des Strömungsweges durch die Waschstrecken vorgesehen sein. Nach der ersten Waschstrecke durchströmt der Gasstrom den Flüssigkeitsabscheider, um eine Verschleppung von Waschflüssigkeit zu verhindern. In der zweiten Waschstrecke wird in der Regel mit einer anderen Waschflüssigkeit gewaschen. Inhaltsstoffe der Schadgase, die in der ersten Waschstrecke nicht reagiert haben, können somit in der zweiten Waschstrecke besser absorbiert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Waschstrecken als gepackte Füllkörperkolonnen ausgestaltet. Dazu kann im Innenraum der Waschstrecken ein Siebboden vorgesehen sein, auf den eine Schüttung von Füllkörpern aufgebracht wird, die mittels Sprühdüsen von oben mit Waschflüssigkeit überspült wird.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zwischen der ersten und der zweiten Waschstrecke lösbare Verbindungen an der Vorrichtung vorgesehen, um die montierte Vorrichtung in wenigstens zwei Module zu zerlegen. Auf diese Weise kann die Vorrichtung in Module zerlegt transportiert und auch in Umgebungen mit engen Zugangswegen eingebracht werden.
  • Nach einem eigenständigen Gedanken der Erfindung ist ein Verfahren zur Nassreinigung von Gasen vorgesehen, wobei ein zu reinigender Gasstrom in eine Vorrichtung zur Nassreinigung von Gasen eingeleitet wird, wobei der Gasstrom wenigstens eine erste und eine zweite Waschstrecke durchströmt und dabei mit mindestens einer wässrigen Waschflüssigkeit gereinigt wird und wobei ein Bypasskanal zum Überbrücken des Strömungsweges durch die Waschstrecken vorgesehen ist und der Gasstrom wahlweise den Strömungsweg durch die Waschstrecken oder den Strömungsweg durch den Bypasskanal durchströmt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in beiden Strömungswegen der Druckverlust unabhängig geregelt wird, so dass beim Schalten zwischen den beiden Wegen die Druckschwankungen am Gaseinlass minimiert werden können.
  • Eine vorteilhafte Variante des Verfahrens sieht vor, dass Flüssigkeit aus dem, vorzugsweise mit einer Flüssigkeit zur Verminderung seiner Abgaskonzentration beladenen, Gasstrom abgeschieden wird.
  • Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Dabei zeigen zum Teil schematisch:
    • 1 eine Vorrichtung zur Nassreinigung eines Gasstromes mit zwei Waschstrecken und einem Bypasskanal,
    • 2 eine Darstellung eines ersten Strömungsweges des Gasstroms durch die Waschstrecken und
    • 3 eine Darstellung eines zweiten Strömungsweges des Gasstroms durch den Bypasskanal.
  • Gleiche oder gleichwirkende Bauteile werden in den nachfolgend dargestellten Figuren der Zeichnung anhand einer Ausführungsform mit Bezugszeichen versehen, um die Lesbarkeit zu verbessern.
  • Aus 1 geht eine Vorrichtung 10 zur Nassreinigung eines Gasstromes, ein sogenannter Nasswäscher hervor. Dabei handelt es sich um eine Anlage für die Reinigung von Abluft aus nasschemischen Prozessen, beispielsweise in der Halbleiterindustrie. Dabei sollen Isopropylalkohol (IPA), Ammoniak und Fluorwasserstoff an den Fertigungsanlagen entsorgt werden.
  • Die zu reinigende Abluft wird durch einen in einem Gehäuse 1 der Vorrichtung 10 angeordneten Gaseinlass 2 in eine Reinigungsstrecke der Vorrichtung 10 eingeleitet, um die schädlichen Gase mittels chemischer Absorption aus der Abluft zu entfernen und durch einen ebenfalls im Gehäuse 1 angeordneten Gasauslass 3 herauszuleiten.
  • Die Vorrichtung 10 kann über einen geeigneten Adapter am Gaseinlass 2 mit bis zu zwölf separaten Anschlüssen für Zuleitungen ausgestattet werden. Bei einer Auslegung für die Behandlung von Gasströmen zwischen 1.000 und 4.500 m3/h kann die Grundfläche der Vorrichtung im vorliegenden Ausführungsbeispiel lediglich 2,5 m2, bei einer Höhe von etwa 1,7 m betragen.
  • Der Gasstrom mit den Schadgasen kann zunächst in einen Vorwäscher geleitet und mittels Sprühdüsen 9 vorgewaschen werden.
  • Anschließend gelangt der Gasstrom in eine im Strömungsweg 15 des Gasstroms angeordnete erste Waschstrecke 4 zur Reinigung des Gasstromes mit einer Waschflüssigkeit. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die erste Waschstrecke 4 eine Füllkörperpackung bzw. Füllkörperkolonne 23 auf, wobei der Gasstrom von unten nach oben durch die Waschstrecke 4 strömt. Über oberhalb der Füllkörperpackung 23 angeordnete weitere Sprühdüsen 21 kann die Waschstrecke 4 mit einer ersten Waschflüssigkeit versorgt werden.
  • Gemäß 1 rieselt die erste Waschflüssigkeit von oben nach unten durch die Füllkörperpackung 23. Die Füllkörperpackung 23 kann durch eine Schüttung von geeigneten Füllkörpern auf einem Siebboden realisiert werden. Der Gasstrom wird von unten durch die erste Waschstrecke 4 hindurchgeleitet. Auf diese Weise ist durch die große Oberfläche der Füllkörper und das Gegenstromprinzip eine optimale Absorption der Schadgase aus dem Gasstrom gewährleistet.
  • Nach Durchlaufen der ersten Waschstrecke 4 durchströmt der Gasstrom einen Tröpfchen- bzw. Flüssigkeitsabscheider 17, welcher stromab der ersten Waschstrecke 4 in einem ersten Umlenkbereich 19 angeordnet ist, um eine Verschleppung von Waschflüssigkeit zu verhindern.
  • Anschließend gelangt der Gasstrom in eine zweite Waschstrecke 5 und wird in der Regel mit einer anderen Waschflüssigkeit gewaschen. Alternativ kann die gleiche Waschflüssigkeit wie in der ersten Waschstrecke 4 vorgesehen sein. Inhaltsstoffe der Schadgase, die in der ersten Waschstrecke 4 nicht reagiert haben, können somit in der zweiten Waschstrecke 5 besser absorbiert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die zweite Waschstrecke 5 ebenfalls eine Füllkörperpackung 24 bzw. Füllkörperkolonne auf, welche mittels weiterer Sprühdüsen 22 für die zweite Waschflüssigkeit besprüht wird. Der Gasstrom durchläuft die zweite Waschstrecke 5 von oben nach unten in gleicher Richtung wie die Waschflüssigkeit.
  • Nach Durchlaufen der zweiten Waschstrecke 5 wird der Gasstrom in einen zweiten Flüssigkeitsabscheider 18 geleitet, welcher stromab der zweiten Waschstrecke 5 in einem zweiten Umlenkbereich 20 der Vorrichtung 10 angeordnet ist.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Waschstrecken 4, 5 im Strömungsweg 15 hintereinander angeordnet, wie aus den 1 bis 3 hervorgeht. Ferner sind die Waschstrecken 4, 5 seitlich nebeneinander mit entgegengesetzter Strömungsrichtung des Gasstromes im Gehäuse 1 angeordnet.
  • Zur Gewährleistung der kompakten Bauweise der Vorrichtung 10 verläuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Richtung des Gasstromes in der ersten Waschstrecke 4 nach oben im Gegenstrom zur Waschflüssigkeit und in der zweiten Waschstrecke 5 nach unten, in gleicher Richtung wie die Flüssigkeit. Auf diese Weise fällt gegenüber bekannten Vorrichtungen eine Umlenkung weg und beide Waschstufen 4, 5 können kompakt nebeneinander angeordnet werden.
  • Wie aus 1 weiter hervorgeht, weist die Vorrichtung 10 wenigstens einen Lüfter 6 zur Regelung des Luftdrucks auf dem Strömungsweg 15 des Gasstromes innerhalb des Gehäuses 1 der Vorrichtung 10 auf. Auf diese Weise wird der Systemdruck durch den Lüfter 6 kontrolliert und konstant gehalten. Mit dem vorzugsweise frequenzgeregelten Lüfter 6 kann eine Druckstabilität von +/- 10 Pa während des gesamten Reinigungsprozesses erreicht werden.
  • Der Lüfter 6 für die wenigstens eine Waschstrecke 4 kann ein Radial-Lüfter sein, bei dem aber Einlass unten und Auslass oben, also in einer Achse, liegen können. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Gasstrom durch eine Öffnung in der Bodenplatte, auf der der Lüfter steht, von unten zentral auf das liegende Lüfterrad geführt wird. Das Lüfterrad beschleunigt das Gas von der Achse weg nach außen, von wo es nach oben abgeleitet wird. Der Antrieb des Lüfters ist zentral im Strömungskanal angeordnet und ist von dem Gasstrom umgeben. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Strömungskanal, in den das Lüfterrad eingebaut ist, nicht rund, sondern rechteckig ausgebildet wird.
  • Darüber hinaus sind innerhalb des Gehäuses 1 ein Bypasskanal 7 zum Überbrücken des Strömungsweges 15 durch die Waschstrecken 4, 5 und eine im Bypasskanal 7 angeordnete Regeleinrichtung 8 zum Ableiten des über den Bypasskanal 7 geführten Gasstromes angeordnet. Der durch den Strömungsweg 16 im Bypasskanal 7 strömende Gasstrom wird durch den Gasauslass 14 des Bypasskanals 7 aus der Vorrichtung 10 heraus geleitet.
  • Die Regeleinrichtung 8 kann als automatisch einstellbare Drosselklappe ausgebildet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Regeleinrichtung als Bypasspumpe 8 ausgestaltet.
  • Die Bypasspumpe 8 zum Ableiten des über den Bypasskanal 7 geführten Gasstromes kann beispielsweise ein Axial-Lüfter sein. Durch die Bauform der Bypasspumpe 8 sowie des Lüfters 6 ist eine besonders kompakte Bauweise der Vorrichtung 10 möglich.
  • Durch den Bypasskanal 7 kann der Druck auf der Gaseinlassseite auch beispielsweise während Wartungsarbeiten oder im Falle eines Ausfalles der Vorrichtung 10 noch aufrechterhalten bleiben, so dass Verunreinigungen der vorgeschalteten Prozessanlage aufgrund eines Stillstandes der Vorrichtung 10 nahezu ausgeschlossen sind. Im Wartungs- oder Fehlerfall kann der Gasstrom mittels des Bypasskanals 7 an den zwei Wäscherstufen 4, 5 vorbeigeführt werden.
  • Der Bypasskanal 7 verläuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen unterhalb der Waschstrecken 4, 5, so dass die Kompaktheit der Vorrichtung 10 noch weiter erhöht wird.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind der Gasauslass 3 für die Waschstrecken 4, 5 und der Gasauslass 14 des Bypasskanals 7 nebeneinander im Gehäuse 1 angeordnet, insbesondere sind der Lüfter 6 und die Bypasspumpe 8 in nebeneinanderliegenden Kanälen der Vorrichtung 10 angeordnet.
  • Alternativ können diese Kanäle auch hintereinander in der Vorrichtung angeordnet sein, wie aus 2 und 3 hervorgeht.
  • Wie die 1 bis 3 weiter zeigen, ist zum Umschalten der Gasführung zwischen dem Strömungsweg 16 des Gasstromes durch den Bypasskanal 7 und dem Strömungsweg 15 durch die wenigstens eine Waschstrecke 4 ein Leitelement 11 vorgesehen.
  • Darüber hinaus kann das Leitelement 11 in der Nähe des Gaseinlasses 2 angeordnet sein. Die Zuführung des Gasstroms kann seitlich, unterhalb der ersten Füllkörperpackung 23 erfolgen.
  • Das Leitelement 11 ist dazu ausgebildet, unabhängig von seiner Stellung, die Waschflüssigkeit der ersten Waschstrecke 4 in einen Auffangtank 12 für die erste Waschflüssigkeit zu leiten. Darüber hinaus kann ein zweiter Auffangtank 13 für die zweite Waschflüssigkeit vorgesehen sein. Es ist auch denkbar, dass die erste und zweite Waschflüssigkeit in einen einzigen Auffangtank 12, 13 geleitet werden.
  • Das Leitelement 11 kann mittels eines nicht gezeigten Antriebs zwischen der Bypassstellung und der Stellung für die Waschstrecken 4, 5 bewegt werden.
  • 1 zeigt das Leitelement 11 mit durchgezogener Linie in einer Stellung, in welcher der Gasstrom durch die Waschstrecken 4, 5 geleitet wird. Die strichpunktierte Linie des Leitelements 11 in 1 verdeutlicht die Bypasskanal-Stellung des Leitelements 11.
  • In 2 ist der Strömungsweg des Gasstroms durch die Waschstrecken 4, 5 mittels Pfeilen verdeutlicht. Das Leitelement 11 befindet sich in einer Stellung, in welcher es den durch den Gaseinlass 2 einströmenden Gasstrom in die erste Waschstrecke 4 leitet. Wie oben bereits beschrieben, durchströmt der Gasstrom dann den im ersten Umlenkbereich 19 angeordneten Flüssigkeitsabscheider 17 und tritt in die zweite Waschstrecke 5 ein. Anschließend durchströmt der Gasstrom den zweiten Flüssigkeitsabscheider 18 und wird über den Lüfter 6 durch den Gasauslass 3 aus der Vorrichtung 10 herausgeleitet.
  • Der Bypasskanal 7 ist in der Darstellung der Vorrichtung 10 gemäß 2 nicht gezeigt, da er den Auslasskanal mit Gasauslass 3 und die beiden Auffangtanks 12, 13 verdecken würde.
  • Der Strömungsweg 16 des Gasstromes durch den Bypasskanals 7 wird durch die Pfeile in 3 verdeutlicht. Auch in diesem Fall tritt der Gasstrom durch den Gaseinlass 2 in die Vorrichtung 10 ein und wird dann aufgrund der Stellung des Leitelements 11 nicht in die erste Waschstrecke 4 sondern in den Bypasskanal 7 geleitet, strömt also um die Waschstrecken 4, 5 herum. Der Gasstrom wird dann aus dem Gasauslass 14 des Bypasskanals 7 aus der Vorrichtung 10 herausgeleitet. Die Regeleinrichtung 8 stellt den für die Strömung des Gasstroms durch den Bypasskanal 7 notwendigen Druck bereit.
  • Die Auffangtanks 12, 13, der Lüfter 6 und der Gasauslass 3 sind in 3 nicht zu erkennen, da sie hinter dem Bypasskanal 7 angeordnet sind.
  • Zwischen der ersten 4 und der zweiten Waschstrecke 5 können lösbare Verbindungen an der Vorrichtung 10 vorgesehen sein, um die montierte Vorrichtung 10 in wenigstens zwei Module zu zerlegen. Auf diese Weise ist eine Vormontage der Bauteile und somit ein einfacher Transport sowie eine zügige Montage am Aufstellungsort der Vorrichtung 10 möglich.
  • Aufgrund dieser Vorrichtung ist die Luftführung sowohl durch den Bypasskanal 7 als auch durch die Waschstrecken 4, 5 innerhalb eines kompakten Gehäuses 1 möglich. Es sind keine externen Aufbauten wie bei bekannten Vorrichtungen zur Nassreinigung von Gasströmen mehr nötig. Neben dem Platzbedarf wird damit auch die Installationszeit reduziert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gehäuse
    2
    Gaseinlass
    3
    Gasauslass
    4
    erste Waschstrecke
    5
    zweite Waschstrecke
    6
    Lüfter
    7
    Bypasskanal
    8
    Regeleinrichtung
    9
    Sprühdüsen
    10
    Vorrichtung
    11
    Leitelement
    12
    Auffangtank für erste Waschflüssigkeit
    13
    Auffangtank für zweite Waschflüssigkeit
    14
    Gasauslass Bypasskanal
    15
    Strömungsweg Waschstrecke
    16
    Strömungsweg Bypasskanal
    17
    Flüssigkeitsabscheider
    18
    Flüssigkeitsabscheider
    19
    Umlenkbereich
    20
    Umlenkbereich
    21
    Sprühdüsen für erste Waschflüssigkeit
    22
    Sprühdüsen für zweite Waschflüssigkeit
    23
    Füllkörperpackung
    24
    Füllkörperpackung

Claims (14)

  1. Vorrichtung (10) zur Nassreinigung eines Gasstromes, mit einem einen Gaseinlass (2) und einen Gasauslass (3) aufweisenden Gehäuse (1), wobei in dem Gehäuse (1) wenigstens eine im Strömungsweg (15) des Gasstromes angeordnete erste Waschstrecke (4) zur Reinigung des Gasstromes mit einer Waschflüssigkeit vorgesehen ist und wenigstens ein Lüfter (6) zur Regelung des Luftdrucks auf dem Strömungsweg (15) des Gasstromes innerhalb des Gehäuses (1) der Vorrichtung (10) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (1) ein Bypasskanal (7) zum Überbrücken des Strömungsweges (15) durch die wenigstens eine Waschstrecke (4) und eine im Bypasskanal (7) angeordnete Regeleinrichtung (8) zum Ableiten des über den Bypasskanal (7) geführten Gasstromes angeordnet sind.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (8) als Bypasspumpe ausgestaltet ist.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitelement (11) zum Umschalten der Gasführung zwischen dem Strömungsweg (16) durch den Bypasskanal (7) und dem Strömungsweg (15) durch die wenigstens eine Waschstrecke (4) vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg (15) wenigstens zwei Waschstrecken (4, 5), vorzugsweise hintereinander, angeordnet sind.
  5. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (7) im Wesentlichen unterhalb der Waschstrecken (4, 5) verläuft.
  6. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (11) dazu ausgebildet ist, unabhängig von seiner Stellung, die Waschflüssigkeit der ersten Waschstrecke (4) in einen Auffangtank (12) zu leiten.
  7. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Waschstrecken (4, 5) seitlich nebeneinander mit entgegengesetzter Strömungsrichtung des Gasstromes im Gehäuse (1) angeordnet sind.
  8. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass stromab jeder Waschstrecke (4, 5) wenigstens ein Flüssigkeitsabscheider (17, 18) vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Flüssigkeitsabscheider (17, 18) im Bereich der Umlenkung (19, 20) des Strömungsweges (15) durch die Waschstrecken (4, 5) vorgesehen ist oder sind.
  10. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschstrecken (4, 5) jeweils eine gepackte Füllkörperkolonne (23, 24) aufweisen.
  11. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten (4) und der zweiten Waschstrecke (5) lösbare Verbindungen vorgesehen sind, um die montierte Vorrichtung (10) in wenigstens zwei Module zu zerlegen.
  12. Verfahren zur Nassreinigung eines Gasstromes, wobei der zu reinigende Gasstrom in eine Vorrichtung (10) zur Nassreinigung von Gasen, insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, eingeleitet wird, wobei der Gasstrom wenigstens eine erste (4) und eine zweite Waschstrecke (5) durchströmt und dabei mit mindestens einer wässrigen Waschflüssigkeit gereinigt wird und wobei ein Bypasskanal (7) zum Überbrücken des Strömungsweges (15) durch die Waschstrecken (4, 5) vorgesehen ist und der Gasstrom wahlweise den Strömungsweg (15) durch die Waschstrecken (4, 5) oder den Strömungsweg (16) durch den Bypasskanal (7) durchströmt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Strömungswegen (15, 16) der Druckverlust unabhängig geregelt wird, so dass beim Schalten der Strömung des Gasstromes zwischen den Strömungswegen (15, 16) Druckschwankungen am Gaseinlass (2) minimiert werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass Flüssigkeit aus dem mit einer Flüssigkeit zur Verminderung seiner Abgaskonzentration beladenen Gasstrom abgeschieden wird.
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