DE10214399C1

DE10214399C1 - Verfahren zur Gasreinigung mit feinteiligen Adsorbentien in einem Flugstromreaktor

Info

Publication number: DE10214399C1
Application number: DE2002114399
Authority: DE
Inventors: Arndt Hellwig
Original assignee: Lurgi Bischoff GmbH
Current assignee: GEA Bischoff GmbH
Priority date: 2002-03-30
Filing date: 2002-03-30
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2022-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gasreinigung mit feinteiligen Adsorbentien in einem Flugstromreaktor, insbesondere zur Reinigung von Abgasen aus der Aluminiumelektrolyse. Erfindungsgemäß wird ein dielektrischer Kunststoff für Wandflächen im Strömungsraum des Flugstromreaktors verwendet, der durch die Strömung des Gas/Feststoffgemisches elektrostatisch aufgeladen wird. Als Adsorbentien werden elektrisch gleichsinnig geladene Feststoffe verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gasreinigung mit feinteiligen Adsorbentien in einem Flugstromreaktor, insbe sondere zur Reinigung von Abgasen aus der Aluminium elektrolyse.

Ein solches Verfahren ist aus US 4 501 599 bekannt. Als Adsorbentien werden feinteilige Feststoffe, insbesondere Bauxit, Al₂O₃ und dergleichen verwendet. Im Flugstrom reaktor herrschen turbulente Strömungsbedingungen. In Folge der hohen Feststoffkonzentration der Gasströmung in Verbin dung mit den turbulenten Strömungsbedingungen sind die Apparatewände des Flugstromreaktors erheblichen Verschleiß beanspruchungen ausgesetzt. Um ausreichende Standzeiten zu erzielen, sind aufwendige Verschleißschutzbeschichtungen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verschleiß der Wandflächen in einem Flugstromreaktor durch eine Ände rung der Verfahrensführung zu reduzieren.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Gasreinigung mit feinteiligen Adsorbentien in einem Flugstromreaktor, insbesondere zur Reinigung von Gasen aus der Aluminiumelektrolyse,
wobei ein dielektrischer Kunststoff für Wandflächen im Strömungsraum des Flugstromreaktors verwendet wird, der durch die Strömung des Gas/Feststoffgemisches elektrostatisch aufgeladen wird, und
wobei als Adsorbentien elektrisch gleichsinnig gela dene Feststoffe verwendet werden.

Die aus einem dielektrischen Kunststoff bestehenden Wand flächen laden sich unter der Wirkung des strömenden Mediums durch Reibung auf und stoßen die elektrisch gleichsinnig geladenen Feststoffpartikel ab. Entlang den elektrostatisch aufgeladenen Kunststoffflächen entstehen wandnahe Zonen mit geringer Feststoffbeladung im Gasstrom. Die mechanische Be anspruchung der Wandflächen wird dadurch signifikant redu ziert. Der Flugstromreaktor kann abschnittsweise aus Kunst stoffteilen gefertigt oder mit Kunststoffelementen ausge kleidet werden. Auch innenseitige Kunststoffbeschichtungen sind möglich. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der dielektrische Kunststoff ein Kunststoff mit hohem Durch gangswiderstand und Oberflächenwiderstand ist.

Beim Betrieb eines Flugstromreaktors werden die Adsorben tien aus dem gereinigten Gasstrom, der den Flugstromreaktor verlässt, abgeschieden und als Rezirkulat wieder dem Flug stromreaktor zugeführt. Vorzugsweise werden zur Rückführung des Rezirkulates Rückführeinrichtungen verwendet, deren Kontaktflächen aus elektrisch nicht leitenden Materialien bestehen. Während des Kreislaufbetriebes laden sich die feinteiligen Adsorbentien anfänglich durch einen Wand kontakt an den elektrostatisch aufgeladenen Kunststoff flächen des Flugstromreaktors auf, bis sich ein stationärer Zustand einstellt. Insbesondere bei metallischen Adsor bentien oder Adsorbentien mit Metallanteilen stellt sich ein stationärer Betriebszustand rasch ein, in dem ein ver schleißarmer Betrieb des Flugstromreaktors möglich ist.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, dass die Adsorben tien elektrisiert werden, bevor sie dem Strömungsraum des Flugstromreaktors zugeführt werden.

Vorzugsweise werden die Adsorbentien dem Flugstromreaktor in einem in Strömungsrichtung ausgerichteten Leitapparat zugeführt, der mit Abstand zur Apparatewand des Flugstrom reaktors im Innern des Flugstromreaktors angeordnet ist und von Gas durchströmt wird. Dabei ist die Strömungsge schwindigkeit des aus dem Leitapparat austretenden Gas/- Feststoffgemisches zweckmäßig kleiner als die Strö mungsgeschwindigkeit des außen an dem Leitapparat vor beiströmenden Gases. Es stellt sich ein Strömungsprofil im Flugstromreaktor ein mit einer hohen Strömungsgeschwindig keit in Wandnähe und einer Kernströmung, deren Strömungsge schwindigkeit kleiner ist als in Wandnähe. Dieses Strömungsprofil trägt zusätzlich dazu bei, dass sich eine wandnahe Strömungszone mit geringer Feststoffkonzentration bildet.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch einen Flugstromreaktor zur Gasreinigung, insbesondere zur trockenen Reinigung von Abgasen aus einer Aluminiumelektrolyse.

Der Flugstromreaktor 1 enthält einen Strömungsraum, der von dem zu reinigenden Gas 2 durchströmt wird, und weist einen in der Gasströmung mit Abstand zur Behälterwand angeord neten Leitapparat 3 sowie an den Leitapparat angeschlossene Zuführeinrichtungen 4 für die Zuführung feinteiliger Ad sorbentien auf. Der Leitapparat 3 ist als Kanal ausge bildet, der innerhalb des Flugstromreaktors 1 an beiden Stirnseiten offen und von einem Teilstrom des zu reinigen den Gases durchströmt ist. Das den Leitapparat durch strömende Gas nimmt die in den Leitapparat eingespeisten, feinteiligen Adsorbentien mit. Die Anordnung ist so ge troffen, dass die Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Leitapparat 3 austretenden Gas/Feststoffgemisches kleiner ist als die Strömungsgeschwindigkeit des außen an dem Leit apparat vorbeiströmenden Gases.

In einem nachgeschalteten Abscheider 5 werden die Adsorben tien aus dem gereinigten Gasstrom 6, der den Flugstrom reaktor verlässt, abgeschieden und als Rezirkulat 7 wieder dem Flugstromreaktor zugeführt, wobei ein Teilstrom 8 der mit Schadstoffen beladenen Adsorbentien ausgeschleust und durch frische Adsorbentien ersetzt wird. Die frischen Adsorbentien werden durch eine entsprechende Zuführeinrich tung 4 dem Leitapparat 3 zugeführt.

Im Strömungsraum des Flugstromreaktors herrschen turbulente Strömungsbedingungen. Durch den hohen Feststoffgehalt in Verbindung mit der großen Strömungsgeschwindigkeit sind Wandflächen des Strömungsraumes verschleißgefährdet. Die verschleißgefährdeten Wandflächen des Strömungsraumes 9 be stehen aus einem dielektrischen Kunststoff, z. B. aus PVC oder einem Polyolefin, der durch die Strömung des Gas/Feststoffgemisches elektrostatisch aufgeladen wird. Die Adsorbentien tragen eine gleichsinnige elektrische Ladung und werden von den Wandflächen abgestoßen. Es bildet sich eine feststoffarme Strömungszone 10 in Wandnähe. Durch die niedrige Feststoffkonzentration in der wandnahen Zone ist die mechanische Beanspruchung der Wandflächen erheblich re duziert und können gute Standzeiten erreicht werden.

Zur Rückführung des Rezirkulats 7 werden Rückführeinrich tungen verwendet, deren Kontaktflächen aus elektrisch nicht leitenden Materialien bestehen. Die feinteiligen Feststoffe erhalten ihre elektrische Ladung durch einmaligen Kontakt mit der elektrostatisch geladenen Wandfläche des Flugstrom reaktors. Sie geben diese Ladung in den Rückführeinrichtun gen nicht ab, so dass sich bei Verwendung von Rezirkulat ein stationärer Betriebszustand einstellt. Zusätzlich können die Adsorbentien elektrisiert werden, bevor sie dem Strömungsraum des Flugstromreaktors zugeführt werden.

Claims

1. Verfahren zur Gasreinigung mit feinteiligen Adsorbentien in einem Flugstromreaktor, insbesondere zur Reinigung von Abgasen aus der Aluminiumelektrolyse,
wobei ein dielektrischer Kunststoff für Wandflächen im Strömungsraum des Flugstromreaktors verwendet wird, der durch die Strömung des Gas/Feststoffgemisches elektrostatisch aufgeladen wird, und
wobei als Adsorbentien elektrisch gleichsinnig ge ladene Feststoffe verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Adsorbentien aus dem gereinigten Gasstrom, der den Flugstromreaktor ver lässt, abgeschieden und als Rezirkulat wieder dem Flug stromreaktor zugeführt werden und wobei zur Rückführung des Rezirkulates Rückführeinrichtungen verwendet werden, deren Kontaktflächen aus elektrisch nicht leitenden Materialien bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Adsorbentien elektrisiert werden, bevor sie dem Strömungsraum des Flug stromreaktors zugeführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Adsorbentien dem Flugstromreaktor in einem in Strömungs richtung ausgerichteten Leitapparat zugeführt werden, der mit Abstand zur Apparatewand des Flugstromreaktors im Innern des Flugstromreaktors angeordnet ist und von Gas durchströmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Leitapparat austreten den Gas/Feststoffgemisches kleiner ist als die Strömungsge schwindigkeit des außen an dem Leitapparat vorbeiströmenden Gases.