DE1444479B2

DE1444479B2 - Vorrichtung zur Abscheidung von Nebeln und Stäuben durch Anwendung eines Drucksprunges im Gasstrom

Info

Publication number: DE1444479B2
Application number: DE19631444479
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Gerd; Faltinger Dipl.-Ing. Dr. Volker; Jäger Walter; 6200 Wiesbaden Petersen
Original assignee: Fa. Hugo Petersen, 6200 Wiesbaden
Priority date: 1962-06-28
Filing date: 1963-03-27
Publication date: 1970-01-08
Also published as: BE634290A; CH414558A; GB1047031A; FR1362160A; NL294380A; US3375058A; DE1444479A1; DE1232932B

Description

1 2

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur mecha- Gas zuwenig flüssige Bestandteile enthält, muß vor nischen Abscheidung von flüssigen oder festen Teil- · der Filtration eine geeignete Flüssigkeit eingesprüht chen aus Gasen. Die Wirkung erstreckt sich auch werden. Bei porösen Schichten würde diese Maßauf Teilchen im Bereich äußerst kleiner Durchmesser, nähme nicht zum Erfolg führen, denn die Poren welcher von den meisten bekannten mechanischen 5 lassen die eingesprühte Flüssigkeit ablaufen, halten Trocken- oder Naßabscheidern nicht mehr erfaßt aber die Feststoffe zurück,
wird. In den Vorrichtungen nach der Erfindung wird das

Die Erfindung ist eine Weiterentwicklung einer Gas in Teilströme in Form dünner Schichten zerlegt

Vorrichtung zur Abscheidung von Schwefelsäure- und dermaßen einem Drucksprung unterworfen, daß

nebeln durch Anwendung eines Drucksprunges im io jeder Teilstrom des Gases durch eine scharfe Um-

Gasstrom, welche noch nicht zum bekannten Stand lenkung der Strömungsrichtung einem plötzlichen

der Technik gehört. Es hat sich überraschenderweise Druckabfall von mindestens 50 mm WS unterworfen

gezeigt, daß die Vorteile der Abscheidungsvorrichtung wird. Die Dicke der Gasschichten liegt unter 3 mm.

nicht auf die Anwendung auf Schwefelsäure- oder Je dünnere Schichten gewählt werden, um so besser

SO₃-Nebel beschränkt sind, sondern daß bei entspre- 15 ist die Nebelniederschlagung. Feine Nebel erfordern

chender Anpassung 'der Vorrichtungen auch bei Schichtdicken unter 2 mm. Extrem feine Nebel be-

vielen anderen Anwendungen wesentliche Fortschritte nötigen Schichtdicken zwischen 0,3 und 1,2 mm.

erreicht werden. "- Eine wesentliche Verbesserung der Abscheidungs-

Unter dem Drucksprung wird ein Meßwert ver- leistung beim selben Druckaufwand kann durch eine

standen, der die Differenz des statischen Drucks des 20 Formgebung des Schlitzquerschnitts nach den Geset-

zu reinigenden Gases vor und nach der Nebelnieder- zen der Aerodynamik erreicht werden, indem die

schlagung darstellt und z. B. in Millimeter Wasser- Erzeugung größter Zentrifugalkräfte sichergestellt

säule ausgedrückt werden kann. Die Reinheit des wird und die Energieverluste durch Reibung und

behandelten Gases verbessert sich mit größerem Wirbelbildung beim Zu- und Abströmen' möglichst

Drucksprung. Die Vorrichtungen nach der Erfindung 25 klein gehalten werden.

enthalten keine bewegten Teile. Der Energieaufwand Äußerlich ähnliche Schlitze, jedoch von meist

muß von vorhandenen oder von zusätzlichen Ge- größerer Dicke als bei den Vorrichtungen nach der

blasen aufgebracht werden und liegt in vielen Fällen Erfindung, sind bereits zum Abscheiden von Tröpf-

nicht höher als der Energieaufwand eines Elektro- chen aus Gasen verwendet worden. Es konnte jedoch

filters für dasselbe Gasreinigungsproblem. Die Er- 30 nicht erwartet werden, daß in solchen Schlitzen bei

Stellungskosten, die Größe und das Gewicht der erfindungsgemäßer Bemessung der Dicke der Schlitze

neuen Vorrichtungen betragen nur einen Bruchteil und der Höhe des Drucksprunges eine Abscheidungs-

der entsprechenden Werte für ein Elektrofilter. leistung erreicht wird, die z. B. die Leistung von

Es ist bekannt, einen Gastrom in dünne Schichten Gasfilterkerzen aus keramischem Material mit Poren aufzuteilen und in zwei-oder mehrfacher Umkehrung 35 unter 0,1 mm weit übertrifft. Die Vorrichtungen der Wirkung der Fliehkraft zwecks Abscheidung von können aus den verschiedenartigsten Materialien gefesten Bestandteilen auszusetzen. Die Umkehrstrecken fertigt werden. Besonders bewährt haben sich z. B. werden dabei z. B. durch parallelgeschaltete Hohl- Kunststoffe, wie Polyäthylen oder Polypropylen, schaufeln gebildet, in deren Inneres verschiedene durch welche eine Korrosionsfestigkeit gegen sehr Abführstellen einmünden. Es ist auch bekannt, fein- 40 viele Stoffe erreicht wird.

verteilte Flüssigkeit aus einem Gasstrom abzuschei- Schlitze gleichbleibender Dicke und Form werden

den, indem man in einer Vielzahl von horizontal durch Aneinanderreihen profilierter Bauelemente

angeordneten, nebeneinanderliegenden Kammern, die gebildet, indem zwischen die Bauelemente Distanz-

durch Leitbleche gebildet werden, das Gas in dünne stücke gelegt werden, welche die Dicke der Schlitze

Schichten aufteilt und zweimal um etwa 180° um- 45 festlegen. Besonders formbeständige Schlitze, trotz

lenkt. Dabei werden die Leitbleche so ausgebildet, der Verwendung von nicht völlig starren Kunststoffen,

daß sie eine sich erweiternde und wieder verengende werden durch Aneinanderreihen von Düsenringen

Turbulenzstrecke bilden. erhalten. Es entstehen derart Hohlzylinder mit

Aus der Schwefelsäure-Industrie ist es bekannt, Schleudersitzen, die zwischen den Drehflächen durch

daß die Abscheidung besonders feiner Nebel möglich 50 Distanzstücke. fixiert sind und vom Gas von innen

ist, wenn man das Gas durch Schichten aus Glas- nach außen durchströmt werden,

fasern, Drahtmatten mit Glasfasern oder aus kerami- Eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird durch

schem, porösem Material drückt. Ein Nachteil die A b b. 1 bis 3 dargestellt.

solcher Vorrichtungen ist die Verstopfung der Gas- Abb. 1 zeigt den Längsschnitt eines waagerecht durchtritte in relativ kurzer Zeit, wenn das Gas neben 55 angeordneten zylindrischen Filters. Das Gehäuse 1 flüssigen Verunreinigungen auch feste Teilchen ent- ist durch den Trennboden 2 in eine Gaseintrittshält. kammer 3 und eine Gasaustrittskammer 4 geteilt. Der Es wurde gefunden, daß bei Aufwand der gleichen Trennboden 2 hat im dargestellten Fall sieben Gas-Energie in Vorrichtungen, die nur eine scharfe Um- durchtrittsöffnungen, von denen im Längsschnitt drei lenkung des Gasstroms erzwingen, eine besere Ab- 60 dargestellt sind. Auf diesen Durchtrittsöffnungen sind scheidung erreicht wird als in porösen Schichten oder sieben Ringpakete 5 befestigt.

Prallplattenapparaten, in denen das Gas vielmals A b b. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Filter 1

oder zumindest mehrmals druckverbrauchenden und die Ringpakete 5.

Richtungsänderungen ausgesetzt ist. Erfindungs- A b b. 3 zeigt einen Ausschnitt der A b b. 1 in vergemäße Vorrichtungen mit einmaliger Umlenkung 65 größerter Darstellung. Der Abstand zwischen benachlassen sich so konstruieren, daß Verstopfungen ver- harten Ringen 11 wird durch Distanzstücke 6 fixiert, mieden werden, indem die festen Teilchen zusammen Jedes Paket ist, wie in Ab b. 1 dargestellt, durch Ab- ] mit dem flüssigen Kondensat abfließen. Wenn das Schlußscheiben 7 verschlossen und durch Spindel- f

Claims

3 4

stangen 8 mittels Spannmuttern 9 zusammengehalten. mit Schlitzen von 0,6 mm. Das zweite Filter enthielt

Zur Anpassung des Filters an wechselnde Gasmengen eine Gasfilterkerze mit einer Wandstärke von 10 mm

können einzelne Gasdurchtrittsöffnungen durch die und einer mittleren Porengröße unter 0,1 mm. Die

Verschlußglocke 10 für den Gasdurchtritt abgesperrt Filterkerze verstopfte nach einer Woche und ließ

werden. Der abgeschiedene Nebel tropft in Form 5 kaum nonch Gas durchtreten. Bei der Vorrichtung

einer Flüssigkeit von den Ringpaketen 5 nach unten nach der Erfindung änderte sich während des Be-

ab und verläßt das Gehäuse des Filters durch den triebes weder die Gasmenge noch der Gaswiderstand.

j Stutzen 12. Bei einem Drucksprung von 150 mm WS betrug der

Die Vorteile der Erfindung werden im folgenden Säuregehalt als SO₃ nach der Filterkerze 1,28 g/m³,

an Hand mehrerer Beispiele aus der Praxis erläutert. io nach der neuen Vorrichtung hingegen nur 0,66 g/m³.

Beispiel 1 Beispiel 5

Angereichertes Uran 235, welches als Nitrat in Die sauren Abgase eines Beizereibetriebes werden einer flußsäurehaltigen Lösung enthalten ist, wird durch einen Waschturm geleitet. Die Wirkung des ! durch Zusatz von Ammonkarbonat und Ammoniak 15 Turmes ist ungenügend, und die Endgase enthielten j gefällt. Die Abgase des Reaktionsgefäßes enthalten noch unzulässig große Mengen an Säure. Durch j wegen der Gasentwicklung bei der Reaktion feinste Zusatz von kleinen Mengen gasförmigem NH₃ vor Flüssigkeitsteilchen, die Uranpartikeln mitreißen. In dem Waschturm gelang es zwar, die Gase zu neueiner Vorrichtung nach der Erfindung mit Spalt- tralisieren, die Abgase des Waschturms enthielten breiten von 0,5 mm und einem Drucksprung von 20 jedoch einen weithin sichtbaren weißen Nebel. Mit 200 bis 250 mm konnte das Abgas bis unter der Vorrichtung nach der Erfindung gelang es, mit 0,5 · 10~" Mikrocurie/cm³ gereinigt werden. Vor einem Druckaufwand unter 400 mm WS die Nebel dem Filter ist eine Druckluftzerstäubungsdüse ein- praktisch restlos zu beseitigen. Auch bei einer gebaut, durch die Wasser eingedüst werden kann. Die Schlitzbreite bis hinauf zu 3 mm wird ein nur wenig abgeschiedenen uranhaltigen Gasbestandteile be- 25 sichtbares Endgas erreicht,
fanden sich als Kondensat in der Vorrichtung. Die . .
Menge lag unter 11. Es ist einfach, dieses Kondensat Beispiel 6
aus dem Filter auszuspülen und mit der Hauptmenge In einer Abfallschmelze wird Leichtmetall in des Urans zu vereinigen. Der Vorteil der neuen Vor- Drehrohrofen mit Gasfeuerung eingeschmolzen. Das richtungen beschränkt sich nicht auf die höhere Ab- 30 flüssige Metall ist durch eine Salzschmelze abgedeckt. Scheidungsleistung, sondern besteht auch in der Die Abgase, welche neben sauren Dämpfen auch leichten, restlosen Rückgewinnung des abgeschiede- Salzteilchen enthalten, werden in einem Waschturm nen Stoffs. Bei einer G_;aswäsche mit Flüssigkeitskreis- gekühlt. Aus diesem Turm entweicht ein dicker lauf müßten neben dem Filter die Pumpe und der Nebel, der die Umgebung belästigt. Versuche mit gesamte Flüssigkeitskreislauf nach jeder Charge ge- 35 verschiedenen bekannten mechanischen Abscheidern reinigt werden, um die flüchtigen Bestandteile mit der führten auch bei einem Druckaufwand bis zu Hauptmenge des Urans wieder zu vereinigen. 800 mm WS zu keinem Erfolg, weil ein hoher Anteil . . der Nebelteilchen einen Durchmesser unter 10—* cm Beispiel 2 hat. Ein Elektrofilter wäre wegen des Korrosions-Abfälle einer Legierung von hoch angereichertem 40 problems extrem teuer. Mit einer Vorrichtung nach Uran und Aluminium wurden zur Aufarbeitung in der Erfindung gelingt es, schon bei einem Druck-Natronlauge gelöst. Der entweichende Wasserstoff sprung unter 300 mm WS und einer Schlitzbreite von wurde zur Rückgewinnung des mitgerissenen Urans 0,5 mm den Nebel praktisch vollkommen niederin einem Filter nach der Erfindung gereinigt. Die zuschlagen.

Radioaktivität der Abgase betrug unter 0,5 · 10~ⁿ 45 Wenn mit den Metallabfällen Öle und andere

Mikrocurie/cm³. . · 1 ο organische Stoffe in die Drehrohrofen gelangen, ent-

ßeispiel 3 stehen Nebel, die ein teerartiges, zähes Kondensat

In einer Schleifmaschine wird pyrophores Uran- ergeben. Eine Verstopfung der Schleuderschlitze der

karbid unter starker Bespülung mit Öl bearbeitet. Aus neuen Vorrichtung kann dadurch vermieden werden,

der abgedeckten Maschine werden etwa 3 m³/min 50 daß vor den Filterelementen in das Gas mit einem

Schleifnebel abgesaugt. Bisher wurden diese Abgase Druckluftzerstäuber Wasser eingesprüht wird, welches

durch Hintereinanderschalten von grob-, fein- und ein geeignetes Netzmittel zur Reinigung von ölhalti-

feinstporigen Schichtfiltern gereinigt. Da eine übliche gen Verschmutzungen enthält. Durch säurebeständige

Ölabscheidung unzureichend ist, verschmierte das Netzmittel entsteht auf den Polyäthylenoberflächen,

Schichtfilter nach kurzer Zeit. Mit der Vorrichtung 55 welche die Schlitze bilden, ein zusammenhängender

nach der Erfindung konnte bei einem Drucksprung Flüssigkeitsfilm, welcher die Abscheidung der Nebel

von 250 mm WS und bei einer Schlitzbreite unter verbessert und ein Festbacken von Verunreinigungen

1,2 mm ein Abgas mit unter 7 -1O^-11 Mikrocurie/cm³ auf dem Kunststoff verhindert,
erreicht werden. Aus der Vorrichtung fließt ein durch

Uranteilchen schwarzgefärbtes Öl ab. Eine Verstop- 60 Patentansprüche:

fung trat nicht ein. Eine Nachreinigung in feinst- 1. Vorrichtung zum Abscheiden von Nebeln

porigen Schichtfiltern ist im Anschluß an die neue und Stäuben aus Gasen, bestehend aus einem

Vorrichtung möglich, da das Gas praktisch ölfrei ist. Gefäß (1), welches durch mindestens eine mit

_R . · λ λ einer oder mehreren öffnungen versehene Zwi-

^eisP^ie &5 schenwand (2) in einen Rohgasteil (3) und einen

Abgase einer Schwefelsäure-Turmanlage wurden in Reingasteil (4) getrennt ist, mit mindestens einem

parallelen Versuchsfiltern gereinigt. Ein Filter enthielt Gaseinlaß für den Rohgasteil und mindestens

ein zylinderförmiges Filterelement nach der Erfindung einem Auslaß für den Reingasteil sowie mit einem

oder mehreren Hohlkörpern (5), welche sich an die Öffnung oder die Öffnungen der Trennwand (2) anschließen und dünne Schlitze für den Gasdurchtritt besitzen, wobei die Schlitzform eine Querschnittsverengung, anschließend eine Querschnittserweiterung und an der engsten Stelle des Querschnitts eine stärkste Krümmung des Gasstroms bewirkt, dadurchgekennzeichnet, daß die Schlitze aus aneinandergereihten profilierten Bauelementen (11) gebildet werden, deren Oberflächen die Leitflächen der Schlitze bilden, wobei zur Fixierung der Dicke der Schlitze Distanzstücke (6) vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Gasschlitze an der engsten Stelle weniger als 1,2 mm beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Schlitze ringförmige Bauelemente (11) aneinandergereiht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen