DE102022105258A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung eines Gasstromes - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (6), bevorzugt in Form eines Nasswäschers, zur Reinigung eines Gasstromes von gasförmigen, flüssigen und festen Verunreinigungen, bevorzugt von feinen und feinsten festen Partikeln, welche einen Gaseinlass und einen Gasauslass (9) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6) am Gaseinlass eine erste Packung (19), oberhalb dieser Packung (19) einen Sprüh-Wäscherbereich mit Nebeldüsen (18), oberhalb des Sprüh-Wäscherbereichs einen ersten Demister (16) zur Abscheidung größerer Tropfen, oberhalb des ersten Demisters (16) ein Gewebe (11) mit um dieses Gewebe angeordneten Sprühdüsen (12), welche Waschflüssigkeit in Richtung des Gasstromes auf die Oberfläche des Gewebes (11) sprühen, und oberhalb des Gewebes (11) einen finalen Demister (10) mit einer Demisterspülung (20) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere zur Nassreinigung, eines Gasstromes, wobei gasförmige, flüssige und feste Verunreinigungen entfernt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Brenner-Wäscher-Abgasentsorgungsanlage mit einem verbesserten Nasswäscher, um feine Partikel, die in der Verbrennungsstufe entstehen, mit höherer Effizienz abzuscheiden als bisher bekannte Waschstrecken von gleicher oder vergleichbarer Baugröße.
  • Die Erfindung wird bevorzugt eingesetzt in Brenner-Wäscher-Anlagen zur Entsorgung von Prozessabgasen der Halbleiterindustrie, insbesondere bei der Entsorgung von Abgasen aus CVD-Prozessen in der Mikroelektronikproduktion, bei denen große Mengen an feinsten Partikeln in der Verbrennung gebildet werden. Insbesondere betrifft das Epitaxieprozesse, bei denen große Mengen von Siliziumverbindungen im Prozessabgas auftreten.
  • Brenner-Wäscher-Anlagen werden häufig eingesetzt, um Prozessabgase aus Halbleiter-Produktionsprozessen zu behandeln bzw. zu reinigen. CVD und Epitaxieprozesse emittieren große Mengen an Siliziumverbindungen, die in der Verbrennung sehr feine feste Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser <1 µm, typischerweise im Bereich von 0,2 µm bis 0,5 µm, bilden. Die nach der Verbrennung angeordnete Waschstrecke dient zum Auswaschen von Partikeln und löslichen Gasen. Allerdings besitzen übliche Nasswäscher nur eine geringe Effizienz für feine Partikel mit einem Durchmesser <1 µm. Die emittierten Partikel können sich dann in nachfolgenden Abgasleitungen absetzen und zu Verblockungen führen oder werden in die Umwelt emittiert.
  • Der aerodynamische Durchmesser hat im Arbeits- und Umweltschutz Bedeutung, wie z.B. für die Definition der Feinstaubkorngrößenklassen. Messtechnisch werden aerodynamische Durchmesser über Flugzeitspektrometer oder elektrische Niederdruckimpaktoren (ELPI) erfasst. Die Verfahren und Messgeräte sind unter den zuletzt genannten Stichwörtern in der einschlägigen Literatur beschrieben.
  • Üblicherweise werden zur Partikelabscheidung Nasswäscher mit einer Packung in der oder in den Waschstrecken genutzt. Durch den Einsatz von Packungen mit größerer spezifischer Oberfläche und kleinerer freier Weglänge kann eine effektivere Partikelabscheidung erreicht werden, aber die praktisch einsetzbare Packungsdichte wird limitiert durch den zulässigen Druckverlust über die Waschstrecke und das Einstauen der Waschflüssigkeit in der Packung.
  • So beschreibt die US 2008/0271603 A1 ein Luftreinigungssystem, welches unter anderem eine Reinigungskammer mit einer wässrigen Lösung eines Reaktionsmediums aufweist, das in der Lage ist, verunreinigende Partikel und/oder gasförmige Schadstoffe aus einem Gasstrom zu entfernen. Ferner umfasst dieses System zur Partikelentfernung Einlass- und Auslassfilter, welche Partikel mit Größen zwischen 3-100µ und 0,3-3µ aus einem Gasstrom abscheiden können.
  • Die DE 10 2018 127 371 A1 bezieht sich auf einen kompakt gebauten Nasswäscher zur Reinigung z.B. eines Abgasstromes in der Halbleiterindustrie von festen, flüssigen und gasförmigen Verunreinigungen, wobei der Wäscher innerhalb des Gehäuses einen Bypass-Kanal zum Überbrücken des Gasströmungsweges durch die wenigstens eine vorhandene Waschstrecke aufweist.
  • Im Stand der Technik wird als alternative Lösung die Kombination eines Nasswäschers mit einem elektrostatischen Filter vorgeschlagen. WO 2015 067 921 A1 zeigt einen elektrostatischen Filter, der mit einem Nasswäscher konzentrisch angeordnet ist.
  • WO 2008 142 441 A1 zeigt einen elektrostatischen Filter, der oberhalb einer Waschstrecke angeordnet ist.
  • WO 2020 165 563 A1 offenbart einen Zyklonabscheider, der auf einer Waschstrecke angeordnet wird. Aus KR 1405166 B ist ein Plasmareaktor bekannt mit einer Waschstrecke und einem Zyklonabscheider zur Partikelabscheidung.
  • EP 1 533 017 B1 beschreibt die Abscheidung von Partikeln in einem Nasswäscher, nachdem die Partikelgröße durch Agglomeration mit feinem Nebel in einem großen Volumen vergrößert worden ist.
  • Sämtliche im Stand der Technik für die Abscheidung von feinen und feinsten Partikeln aus einem Gasstrom (Abgasstrom) beschriebenen Lösungen sind weiterhin verbesserungswürdig. Die anzustrebenden Verbesserungen liegen insbesondere in der Effizienz der Partikelabscheidung, der Größe der dafür notwendigen Vorrichtung bzw. der dafür eingesetzten Nasswäscher und dem auftretenden Druckverlust über die gesamte Waschstrecke aufgrund einer hohen Packungsdichte und dem Einstauen der Waschflüssigkeit in diesen Packungen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher in der Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens, mit denen eine effiziente Abscheidung von feinen und feinsten Partikeln aus Abgasströmen, insbesondere aus denen, die in der Halbleiterindustrie auftreten, erfolgen kann, ohne Inkaufnahme der oben geschilderten, aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile. Zumindest sollten mit Vorrichtung und Verfahren die Partikelabscheidung verbessert und die genannten Nachteile möglichst minimiert werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die nachfolgend beschriebene Vorrichtung, insbesondere durch die verbesserte Waschstrecke, die in dieser Vorrichtung zum Einsatz kommt, und ein entsprechend angepasstes Verfahren zur Reinigung von Gasströmen gelöst.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung eines Gasstromes bzw. die eigentliche Gasreinigungseinheit, nämlich die erfindungsgemäße Waschstrecke, wird bevorzugt nach einem Verbrennungsreaktor und einer sogenannten Quench-Stufe zur schnellen Abkühlung des entstandenen Abgases eingesetzt. Die Aufgabe der Quench-Stufe oder der Quenche ist die schnelle Abkühlung des Abgases auf die gewünschte Temperatur. Dies geschieht meist durch direkte Eindüsung von Wasser in den heißen Gasstrom, um das Gas auf die für die nachgeschalteten Reinigungsstufen geeignete Temperatur abzukühlen.
  • Die erfindungsgemäße Waschstrecke oder auch die gesamte Vorrichtung, welche als eigentliche Reinigungseinheit die erfindungsgemäße Waschstrecke aufweist, nimmt bevorzugt die gleiche Höhe ein, wie bisher aus dem Stand der Technik bekannte und in der Praxis eingesetzte Waschstrecken, d.h. sie kann in bestehende Anlagen aus Verbrenner, optional Quenche und Reinigungseinheit/Waschstrecke, nachgerüstet werden. Anstelle eines Verbrennungsreaktors kann in der Anlage auch ein Reaktor mit thermischer Plasmaquelle oder ein anderer thermischer Reaktor genutzt werden, der zur Oxidation der Abgase dient (allgemein als Verbrenner bezeichnet).
  • Die erfindungsgemäße Waschstrecke (erfindungsgemäße Vorrichtung) weist mindestens eine Packung und bevorzugt eine oder zwei Packungen auf. Waschflüssigkeit wird aus einem Tank über Sprühdüsen auf das Packungsmaterial verteilt. Nach der Waschstrecke ist ein Demister vorgesehen. Die Erfindung nutzt gegenüber bisherigen Waschstrecken eine um mindestens 50%, bevorzugt um mindestens 70% kürzere Packung. Über dieser Packung ist ein Bereich als Sprühwäscher ausgebildet, dessen Sprühdüsen sehr feine Tropfen einer zweiten Waschflüssigkeit erzeugen und in dem Partikel sich mit diesen Tropfen verbinden. Über dem Bereich des Sprühwäschers kann eine zweite Packung angeordnet sein, die zur Abscheidung großer Tropfen und zur Gleichverteilung des Gasstromes dient. Diese Packung wird ebenfalls mit der ersten Waschlösung überspült, um die abgeschiedenen Tropfen und Partikel abzuwaschen. Natürlich dienen die Packungen gleichzeitig auch zur Vergrößerung der Oberfläche zum Auswaschen von Gasen.
  • Oberhalb der zweiten Packung wird das Gas in horizontale Richtung gelenkt und tritt durch ein vertikal ausgedehntes Gewebe, d.h. ein Fasermaterial, dessen Fasern im Wesentlichen quer zur Gasströmung liegen. Das Gewebe kann zylinderförmig geformt sein und die Achse des Zylinders vertikal ausgerichtet sein. Bevorzugt tritt das Gas von außen nach innen durch den Zylinder, wobei der Boden des Zylinders geschlossen ist und das Gas durch das obere Ende des Zylinders in eine Demisterstufe strömt. Um den Zylinder herum sind Sprühdüsen angeordnet. Die Sprühdüsen sprühen die Waschflüssigkeit in Richtung des Gasflusses auf die Oberfläche des Gewebes. Die Sprühdüsen sind so gewählt, dass sie möglichst die komplette Fläche des Gewebes mit Waschflüssigkeit besprühen. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass das Gas durch das Gewebe strömt ohne dabei die Waschflüssigkeit einzustauen. Auch bei sehr hohem Fluss von Waschflüssigkeit auf das Gewebe ist kein Einstauen möglich, da Flüssigkeit, die nicht in das Gewebe eindringen kann, schon auf dessen Oberfläche abläuft. Dadurch ist keine Regelung der Waschflüssigkeitsmenge notwendig. In dem Gewebe werden die feinen Nebeltropfen, in denen die noch kleineren Partikel gebunden wurden, abgeschieden. Die Waschflüssigkeit läuft in dem Gewebe nach unten und wäscht die abgeschiedenen Partikel wieder aus dem Gewebe.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ohne dadurch beschränkt zu werden. Die vorangehend und nachfolgend beschriebenen Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind - einzeln oder zu mehreren Merkmalen - frei kombinierbar, ohne an eine bestimmte Ausführungsform gebunden zu sein.
    • 1 zeigt schematisch eine Brenner-Wäscher-Anlage, wie diese aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Waschstrecke (6), auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, weist eine Packung (19) auf, die von Sprühdüsen (15) mit einer Waschflüssigkeit beaufschlagt wird, einen Demister (10) mit einer Demisterspülung (20) und einen Gasauslass (9).
    • 2 zeigt ebenfalls eine Brenner-Wäscher-Anlage, bei der die Waschstrecke (6) als erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet ist.
    • 3 schließlich zeigt die erfindungsgemäße Waschstrecke/Vorrichtung (6) schematisch in einer bevorzugten Ausführungsform, welche weitere Bauelemente aufweist.
  • Elemente mit gleicher Funktion sind in den 1-3 mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die erfindungsgemäße Waschstrecke (6) oder die erfindungsgemäße Vorrichtung (6) zur Reinigung eines Gasstromes besteht bevorzugt aus einem zylindrischen Rohr mit einem Einlass für den zu reinigenden Gasstrom unterhalb einer ersten Packung (19; nicht gezeigt). Der Gasstrom kommt aus einem mit einem Brenner (1) ausgestatteten thermischen Reaktor (3), passiert eine Quenchzone (4) und tritt durch den Einlass in die Waschstrecke (= Vorrichtung) ein. Die Waschstrecke kann eine zusätzliche Öffnung an ihrem Boden haben (nicht gezeigt), durch die Waschflüssigkeit in den darunterliegenden Tank (5) ablaufen kann.
  • Nach dem Eintritt in die Waschstrecke (6) strömt das Gas aufwärts durch eine erste Packung (19). Diese Packung (19) besteht bevorzugt aus einer korrosionsfesten metallischen Füllkörperschüttung und wird durch die Waschflüssigkeiten aus den oberhalb dieser Packung angeordneten Bereichen der Waschstrecke bespült. Bevorzugt werden Füllkörper mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens 200m2/m3 und einem freien Volumen von mindestens 95% eingesetzt. In der Packung (19) tritt das Gas in Kontakt mit der Waschflüssigkeit und lösliche und/oder reaktive Verbindungen werden ausgewaschen. Sehr feine Partikel, d.h. Partikel mit einem Durchmesser von deutlich kleiner als 1 µm, werden nur zu einem kleineren Teil in dieser ersten Packung (19) abgeschieden.
  • Oberhalb der ersten Packung (19) durchströmt das Gas einen Sprühwäscher-Bereich, in dem eine Waschflüssigkeit in sehr feine Tropfen vernebelt wird. Die Flüssigkeit wird durch Sprüh- oder Nebeldüsen (18) vernebelt, die Flüssigkeitstropfen mit einem Durchmesser von kleiner als 1 mm, bevorzugt von kleiner als 100 µm, erzeugen können. Diese Sprüh- oder Nebeldüsen (18) können als Zweistoffdüsen ausgelegt sein, die mit Waschflüssigkeit und Druckluft oder Stickstoff über entsprechende Zuleitungen (8, 17) versorgt werden.
  • Alternativ können auch Hochdruckdüsen genutzt werden, zu denen die Waschflüssigkeit mit Hilfe einer leistungsfähigen Pumpe mit hohem Ausgangsdruck zugeführt wird. Um zu verhindern, dass die Sprühdüsen (18) in dieser Stufe mit festen Partikeln, die in der im Kreis geführten ersten Waschflüssigkeit enthalten sein können, verstopfen, werden diese Düsen (18) mit einer zweiten Waschflüssigkeit, bevorzugt Frischwasser oder partikelfrei gefiltertem Brauchwasser, versorgt. Die Sprühdüsen werden so ausgewählt und angeordnet, dass der gesamte Querschnitt der Waschstrecke mit Tropfen bedeckt wird, so dass alle Partikel im Gasstrom in engen Kontakt mit Tropfen kommen und mit diesen stoßen können. Die Tropfen nehmen natürlich auch lösliche Gase auf.
  • Oberhalb des Sprühwäscher-Bereiches befindet sich ein Bereich zum Abscheiden der Tropfen und feinen Partikel aus dem Gas. Dieser Bereich enthält einen ersten Demister (16) zur Abscheidung größerer Tropfen. Dieser Demister ist vorzugsweise ausgeführt als eine weitere Packung (16) von geringer Höhe, zum Beispiel ausgeführt als Schüttung mit nur wenigen Lagen von Füllkörpern vorzugsweise gleicher Art wie in der ersten Packung (19). Diese Packung (16) wird von oben über Sprühdüsen (15) mit Waschflüssigkeit bespült, um die abgeschiedenen Partikel abzuwaschen und auch als Gaswäscher zu wirken. Diese Waschflüssigkeit kann aus dem Waschflüssigkeitstank (5) rezirkuliert werden. Als Waschflüssigkeit wird Wasser, vorzugsweise mit Zugabe von Natronlauge oder Kalilauge auf alkalischen pH-Wert eingestellt, eingesetzt.
  • Das Gas tritt von unten nach oben durch den ersten Demister bzw. die zweite Packung (16) und wird dann in horizontale Richtung umgelenkt und strömt in horizontaler Richtung durch ein Gewebe (11). Dieses Gewebe (11) kann ein textiles Material sein mit einer Porengröße, die deutlich kleiner ist als die der ersten Demisterpackung. Die spezifische Oberfläche des Gewebes (11) ist bevorzugt größer als 500m2/m3, insbesondere größer als 1000m2/m3. Das Gewebe (11) ist ein flächiges Material, das in vertikaler Richtung angebracht ist. Geeignet sind z.B. Materialien, die als MERV 8 nach ASHRAE 52.5 oder M5 nach EN 779 klassifiziert sind. Waschflüssigkeit wird mit Sprühdüsen (12) kontinuierlich in Richtung des Gasflusses auf die Oberfläche des Gewebes (11) gesprüht. Die Flüssigkeit tritt teilweise oder vollständig in das Gewebe (11) ein und fließt im Gewebe oder an dessen Oberflächen nach unten. Die feinen Tropfen und Partikel, die im Gewebe abgeschieden werden, werden dadurch kontinuierlich abgewaschen. Zur Optimierung der Oberfläche des Gewebes (11) in der zylindrischen Waschstrecke wird das Gewebe auf einem zylindrischen Stützkörper (11) radialsymmetrisch in der Waschstrecke angebracht. Der Boden des Stützkörpers ist geschlossen, so dass das Gas nur durch das Gewebe eintreten kann. Das obere Ende des Stützkörpers (11) ist verbunden mit dem Eingang einer finalen Demisterstufe (10). Die erste Demisterpackung (16) kann als ein Ring um den Stützkörper mit dem Gewebe ausgeführt sein. Mindestens drei, vorzugsweise sechs Sprühdüsen (12) sind um den Gewebezylinder (11) herum angeordnet zur gleichmäßigen und vollständigen Benetzung des Gewebes. Eine Ringleitung an der Außenseite oder an der Innenseite der Waschstrecke kann zur gleichmäßigen Versorgung der Sprühdüsen mit Waschflüssigkeit dienen.
  • Die Demisterstufe (10) kann zusätzlich durch eine oberhalb im Gasauslass (9) angebrachte Demisterspülung (20) diskontinuierlich mit weiterer Waschflüssigkeit, bevorzugt Frischwasser, beaufschlagt werden, um angelagerte Feststoffe abzuspülen.
  • Die spezifische Oberfläche wird definiert als die geometrische Oberfläche der Füllkörper, bzw. die Oberfläche der Fasern oder Drähte in dem Volumen der Schüttung oder Packung. Wenn AF die Oberfläche der Füllkörper oder die Oberfläche der Fasern ist und Vs das Volumen der Schüttung oder Packung, dann ist die spezifische Oberfläche AF/VS. Das freie Volumen ist definiert als der von den Füllkörpern oder Fasern nicht ausgefüllte Anteil des Volumens der Schüttung oder Packung. Wenn VF das Volumen der Füllkörper und Vs das Volumen der gesamten Schüttung ist, dann ist das freie Volumen definiert als (VS-VF)/Vs. Analog gilt das auch für Fasern oder Drähte. Als Referenz für die Verwendung dieser Parameter (specific area, void fraction) siehe die Definitionen z.B. in H.T. El-Dessouky et al: Chemical Engineering and Processing 39 (2000) 129-139.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brenner
    2
    Schadgaszuleitung
    3
    Reaktor
    4
    Quenchzone
    5
    Waschflüssigkeitstank
    6
    Waschstrecke
    7
    Waschflüssigkeitskreislauf
    8
    Zuleitung für partikelfreie Waschflüssigkeit
    9
    Gasauslass
    10
    Demister
    11
    Gewebezylinder/Gewebe
    12
    Sprühdüse
    13
    Zuleitung für Waschflüssigkeit
    14
    Zuleitung für Waschflüssigkeit
    15
    Sprühdüse
    16
    Zweite Packung/Demister
    17
    Zuleitung für Druckluft
    18
    Nebeldüse
    19
    Erste Packung
    20
    Demisterspülung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2008/0271603 A1 [0006]
    • DE 102018127371 A1 [0007]
    • WO 2015067921 A1 [0008]
    • WO 2008142441 A1 [0009]
    • WO 2020165563 A1 [0010]
    • KR 1405166 B [0010]
    • EP 1533017 B1 [0011]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • H.T. El-Dessouky et al: Chemical Engineering and Processing 39 (2000) 129-139 [0028]

Claims (13)

  1. Vorrichtung (6), bevorzugt in Form eines Nasswäschers, zur Reinigung eines Gasstromes von gasförmigen, flüssigen und festen Verunreinigungen, bevorzugt von feinen und feinsten festen Partikeln, welche einen Gaseinlass und einen Gasauslass (9) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6) am Gaseinlass eine erste Packung (19), oberhalb dieser Packung (19) einen Sprüh-Wäscherbereich mit Nebeldüsen (18), oberhalb des Sprüh-Wäscherbereichs einen ersten Demister (16) zur Abscheidung größerer Tropfen, oberhalb des ersten Demisters (16) ein Gewebe (11) mit um dieses Gewebe angeordneten Sprühdüsen (12), welche Waschflüssigkeit in Richtung des Gasstromes auf die Oberfläche des Gewebes (11) sprühen, und oberhalb des Gewebes (11) einen finalen Demister (10) mit einer Demisterspülung (20) aufweist.
  2. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Packung (19) mit einer ersten Waschflüssigkeit in Form von Wasser, das Natron- oder Kalilauge enthält, beaufschlagt wird.
  3. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die Nebeldüsen (18) des Sprüh-Wäscherbereichs eine zweite Waschflüssigkeit in Form von Wasser versprüht wird.
  4. Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebeldüsen (18) als Zweistoffdüsen ausgelegt sind, die mit Waschflüssigkeit und Druckluft oder Stickstoff betrieben werden.
  5. Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Gewebe (11) aufweist, das auf einem zylindrischen Stützkörper angebracht ist.
  6. Vorrichtung (6) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (11) ein textiles Material ist, das radialsymmetrisch auf dem Stützkörper in Form eines Gewebezylinders (11) angebracht ist.
  7. Vorrichtung (6) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Stützkörpers geschlossen ist.
  8. Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (11) eine spezifische Oberfläche von größer als 500 m2/m3, bevorzugt von mehr als 1000 m2/m3, aufweist.
  9. Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (11) in vertikaler Richtung angebracht ist.
  10. Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Gas oberhalb des ersten Demisters (16) in horizontale Richtung umgelenkt wird und in horizontaler Richtung durch den Gewebezylinder (11) strömt.
  11. Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Gewebezylinders (11) mit dem Eingang des finalen Demisters (10) verbunden ist und mindestens drei, bevorzugt sechs Sprühdüsen (12) horizontal um den Gewebezylinder (11) angeordnet sind.
  12. Verfahren zur Reinigung eines Gasstromes von gasförmigen, flüssigen und festen Verunreinigungen, insbesondere von feinsten festen Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 eingesetzt wird.
  13. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Reinigung eines Gasstromes von gasförmigen, flüssigen und festen Verunreinigungen, insbesondere von feinsten festen Partikeln.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080271603A1 (en) 2007-05-04 2008-11-06 The Dial Corporation Air purification system and method of purifying air
WO2008142441A1 (en) 2007-05-18 2008-11-27 Edwards Limited Apparatus for treating gas
EP1533017B1 (de) 2003-11-24 2010-02-17 DAS - Dünnschicht Anlagen Systeme GmbH Vorrichtung und Verfahren für die Separation von Partikeln aus thermisch nachbehandelten Prozessabgasen
KR101405166B1 (ko) 2013-05-15 2014-06-10 주식회사 케이피씨 하이브리드 스크러버 시스템
WO2015067921A1 (en) 2013-11-05 2015-05-14 Edwards Limited Gas treatment apparatus
DE102018127371A1 (de) 2018-11-02 2020-05-07 Das Environmental Expert Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Nassreinigung eines Gasstromes
WO2020165563A1 (en) 2019-02-13 2020-08-20 Edwards Limited Cyclone separator apparatus

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1533017B1 (de) 2003-11-24 2010-02-17 DAS - Dünnschicht Anlagen Systeme GmbH Vorrichtung und Verfahren für die Separation von Partikeln aus thermisch nachbehandelten Prozessabgasen
US20080271603A1 (en) 2007-05-04 2008-11-06 The Dial Corporation Air purification system and method of purifying air
WO2008142441A1 (en) 2007-05-18 2008-11-27 Edwards Limited Apparatus for treating gas
KR101405166B1 (ko) 2013-05-15 2014-06-10 주식회사 케이피씨 하이브리드 스크러버 시스템
WO2015067921A1 (en) 2013-11-05 2015-05-14 Edwards Limited Gas treatment apparatus
DE102018127371A1 (de) 2018-11-02 2020-05-07 Das Environmental Expert Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Nassreinigung eines Gasstromes
WO2020165563A1 (en) 2019-02-13 2020-08-20 Edwards Limited Cyclone separator apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H.T. El-Dessouky et al: Chemical Engineering and Processing 39 (2000) 129-139

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