DE1471621B2 - Verfahren zum abtrennen feinteiliger fester stoffe aus einem gasstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen feinteiliger, fester Stoffe aus Gasströmen, insbesondere solchen Gasströmen, die bei der Herstellung von Halogenwasserstoffen anfallen.

In neuerer Zeit wird das Problem der Beseitigung von Industrieabgasen immer wichtiger. Zahlreiche Länder haben Bestimmungen erlassen, nach denen es verboten ist, solche Gase in die Atmosphäre zu entlassen, sofern sie nicht von giftigen und/oder störenden Bestandteilen befreit wurden. Die aus Industrieabgasen abzutrennenden Bestandteile können gasförmige, flüssige oder feste Stoffe sein, oder sie können Verbindungen in einer Mehrzahl solcher Formen enthalten. In zahlreichen Fällen hängt das Verfahren zur wirksamen Abtrennung ' dieser unerwünschten Bestandteile von der physikalischen Form ab, in der sie in den Abgasen vorliegen. Dementsprechend wurden die verschiedensten Verfahren zur Abtrennung dieser Verunreinigungen aus Abgasen angewendet.

Bei der Abtrennung feinteiliger, fester Stoffe aus Industrieabgasen treten häufig Schwierigkeiten auf. Beispielsweise sind feste Verunreinigungen mit einer Teilchengröße von etwa 5.μηι oder weniger, wie dieser Bestandteile erhalten werden können, die umfangreiche Aufarbeitungsverfahren erfordern.

Ferner ist eine nasse Reinigung von Gasen aus der USA.-Patentschrift 2 057 579 bekannt. Hierbei wird ein Gasstrom mit versprühtem Wasser in Berührung gebracht und dann waagerecht durch mehrere hintereinandergeschaltete, senkrecht angeordnete Filterelemente mittels einer hinter der Filtriereinrichtung angeordneten Saugvorrichtung geführt. Die einzelnen

ίο Filterelemente werden im Inneren und rückseitig (in Gasstromrichtung) mit einer Flüssigkeit besprüht, die im Kreislauf geführt wird. Die aus dem Gasstrom herausgewaschenen bzw. ausfiltrierten Teilchen gelangen so stets wieder von neuem auf das Filter. Dies ist in hohem Maße nachteilig, da insbesondere sehr kleine Teilchen mit der Waschflüssigkeit auch auf die Filterrückseite gelangen, nach Verdampfen der Flüssigkeit infolge des herrschenden Unterdrucks trocknen und schließlich von dem Gasstrom mitgerissen werden und wieder ins Freie gelangen, was ursprünglich vermieden werden sollte. Aus diesem Grunde eignet sich dieses Verfahren nicht zur Reinigung von Gasen mit vollständiger Abtrennung unerwünschter, insbesondere feinteiliger Bestandteile, die insbeson-

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Flugasche und/oder Metallsalze, die bei der Verbren- 25 ^dere einer Wiederverwendung und/oder Weiterverarbeitung zugeführt werden sollen.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein verbessertes Verfahren zur Abtrennung fester Verunreinigungen mit einer Teilchengröße von weniger als etwa 5 μπα aus Gasen zur Verfügung zu stellen, das zudem kontinuierlich durchgeführt werden kann, ohne daß eine zweite Abtrennungsvorrichtung notwendig ist. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Abtrennen feinteiliger, fester Stoffe mit einer Teilchengröße unterhalb etwa 5 μΐη aus einem Gasstrom, gemäß dem zuerst in den zu reinigenden Gasstrom eine Flüssigkeit in Nebelform eingesprüht und anschließend der Gasstrom durch mit zum Teil im Gegenstrom zur Gasströmungsrichtung geführte Waschflüssigkeit beaufschlagte Filter hindurchgeführt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Filter Filtermassen verwendet werden, die einen größeren Porendurchmesser als die größten Teilchen, im allge-.· meinen 5 bis 100 μΐη, aufweisen und daß die in an sich bekannter Weise unter Einsatz eines Druckventilators vom Gas in vertikaler Richtung angeströmten Filter im Gleich- und Gegenstrom zur Stromrichtung des Gases mit Waschflüssigkeit besprüht werden.

Die Verwendung eines Druckventilators in Verbindung mit einer vertikalen Ausströmung von Filtern ist bei Gaswaschtürmen an sich bekannt (deutsche Patentschrift 404 580).

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden

nung kohlenstoffhaltiger Stoffe entwickelt werden, besonders schwierig in technisch wirtschaftlicher Weise aus Abgasen abzutrennen. Zur wirksamen Abtrennung solcher fester Verunreinigungen aus diesen Gasen ist es im allgemeinen notwendig, hochwirksame Luftfilter oder elektrostatische Abscheider zu verwenden. Zwar sind beide genannten Methoden im allgemeinen wirksam hinsichtlich der wirkungsvollen Abtrennung der in Frage kommenden festen Stoffe, doch ist keine vollständig befriedigend. Die hochwirksamen Luftfilter benötigen im allgemeinen eine verhältnismäßig teure Filtermasse, die häufig ersetzt werden muß, damit die aufgefangenen Teilchen von dieser abgetrennt werden können. Während dieser Regenerierung der Filter muß die Behandlung des Gases entweder unterbrochen werden, oder es muß ein weiteres Filter vorgesehen werden, wenn man die Reinigung kontinuierlich durchführen will. Da sich die festen Teilchen auf der Filtermasse ansammeln, tritt überdies ein erheblicher Druckabfall am Filter auf (vgl. österreichische Patentschrift 51463, deutsche Patentschrift 643 552 und USA.-Patentschrift 2 871977). Elektrostatische Abscheider haben zwar nicht diesen letztgenannten Nachteil, doch sind die Anschaffungskosten solcher Anlagen erheblich. Außerdem muß die Abscheidung der festen Stoffe unterbrochen werden, wenn die niedergeschlagenen festen Teilchen aus dem Abscheider entfernt werden sollen, oder es muß während dieser Abtrennung der nieder

geschlagenen Teilchen ein weiterer Abscheider vor- 55 die feinteiligen, festen Stoffe vollständig in ein Aerogesehen sein, sol überführt. Dadurch vergrößern sie sich und lassen

Es ist weiter bekannt, Gase auf nassem Wege zu reinigen und dabei unerwünschte gasförmige, flüssige oder feste Bestandteile herauszuwaschen. Bei derartigen Verfahren verwendet man Prallbleche, gegen die der beladene Gasstrom gelenkt wird (USA.-Patentschrift 2 227465). Auf den Prallblechen haftende Teilchen können gemäß dem Verfahren nach der USA.-Patentschrift 2 916 267 mit Wasser abgewaschen werden. Hierbei ist ein erheblicher Flüssigkeitseinsatz erforderlich. Dies ist für die Gewinnung wertvoller Bestandteile im zu reinigenden Gas nachteilig, da nur sehr verdünnte Lösungen oder Dispersionen sich einfacher als nach bisher bekannten Verfahren und zudem mit verhältnismäßig geringen Mengen Flüssigkeit aus dem Gasstrom herauswaschen. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß man dadurch erheblich konzentriertere Lösungen oder Dispersionen an herausgewaschenen Teilchen erhält, als es bisher möglich war. Besonders bedeutsam ist jedoch, daß das Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden kann, da sich das Filterelement selbsttätig regeneriert.

Das Verfahren wird nachstehend näher erläutert. Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Ver-

fahrens wird ein Gas, das feste Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als etwa 5 μιη enthält, derartig behandelt, daß die festen Teilchen im Gas in einer Flüssigkeit suspendiert und in ein Aerosol überführt werden, wobei die Teilchengröße der festen Teilchen mehr als etwa 5 μπι beträgt. Dann wird das Gas, das das gebildete Aerosol enthält, durch ein Filter geführt, wobei die Poren einen Durchmesser von mehr als etwa 5 μπα aufweisen. Beim Durchgang durch das Filter wird das Aerosol vom Gas abgetrennt. Dabei wird die Oberfläche des Filters, mit dem das Gas zuerst in Berührung kommt, mit einer Flüssigkeit zusammengebracht. Dieser Kontakt erfolgt vorzugsweise im Gleichstrom mit dem Gasstrom. Die Oberfläche des Filters, aus dem das Gas nach dem Durchgang austritt, wird mit einer zweiten Flüssigkeit zusammengebracht. Dieser Kontakt erfolgt vorzugsweise im Gegenstrom mit dem Gasstrom. Dieser Abscheider kann normalerweise feste Teilchen, insbesondere mit einer Größe von weniger als etwa 5 μΐη, nicht abtrennen. Als Gase, die nach dem erfindungs-. gemäßen Verfahren gereinigt werden können, kommen alle Gase in Frage, die feinteilige feste Verunreigungen enthalten. Beispiele für solche Gase sind die bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Verbindungen und insbesondere feinteiligen oder nicht massiven kohlenstoffhaltigen Verbindungen anfallenden Gase.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch von besonderem Wert zur Behandlung der Verbrennungsprodukte, die bei der Verbrennung von halogenierten organischen Verbindungen anfallen. Beispiele derartiger Verbindungen sind Hexachlorcyclopentadien, Hexachlorbutadien, Octachlorcyclopenten, Heptachlorcyclopenten, Benzolhexachlorid, Trichlorbenzole, Tetrachlorbenzole, Trichlorphenole, Pentachlorphenol, Chlortoluol, Chlorbenzylchloride, Ohlorbenzoylchloride, chlorierte aliphatische Carbonsäuren, schwefelhaltige chlorierte organische Verbindungen, wie chlorierte Thiophene und Thiophenoxide, chlorierte niedrigmolekulare aliphatische Verbindungen, wie Tetrachlorkohlenstoff, Chloro-. form, Trichloräthylen, Perchloräthylen, Hexachlor-J/ äthan, Tetrachloräthan ü. dgl., sowie die fluorierten, bromierten und jodierten Analogen und insbesondere deren Gemische.

Solche Verbrennungsprodukte enthalten Kohlendioxid, Halogenwasserstoff und erhebliche Mengen von Metallverbindungen, wie Eisenchlorid und/oder Eisenoxid. Die letztgenannten Stoffe liegen in sehr feinverteiltem Zustand vor, ζΓΊΒ. in einer Größe von weniger als etwa 5 μιη, ζ. Β. 0,1 μπι.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Gas, das feste Teilchen in einer Größe von höchstens etwa 5 μιη enthält, derartig behandelt, daß die festen Teilchen in einer Flüssigkeit suspendiert und in ein Aerosol verwandelt werden, in dem die Teilchen eine Größe von mehr als etwa 5 μιη aufweisen. Diese Behandlung kann in jeder geeigneten Weise und unter Verwendung geeigneter Vorrichtungen zum Zusammenbringen eines Gases mit einer Flüssigkeit, wie Gaswäscher und/oder Absorber, durchgeführt werden. Der Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit soll derartig sein, daß sich das gewünschte Aerosol im Gas bildet. Vorzugsweise erfolgt dies, indem man das Gas mit feinverteilten Flüssigkeitsteilchen zusammenbringt, beispielsweise indem man das Gas durch eine Flüssigkeitssprühzone leitet.

Wenn das zu behandelnde Gas das vorgenannte Verbrennungsprodukt von halogenierten organischen Verbindungen ist und Halogenwasserstoffe enthält, kann es auch erwünscht sein, den Halogenwasserstoff aus dem Gas zu absorbieren und ihn als absatzfähiges Produkt abzutrennen. Zu diesem Zweck kann man das Gas durch einen Absorber, z. B. eine Füllkörperabsorptionskolonne, führen. Vorzugsweise wird bei der Behandlung solcher Verbrennungsgase, ίο deren Temperatur etwa 800° C betragen kann, das Gas zunächst durch einen Direktkontaktkühler geleitet, in dem es rasch auf etwa 100° C unter Bildung des gewünschten Aerosols abgekühlt wird. Danach wird das Gas, welches das Aerosol enthält, durch einen Absorptionsturm geführt, der mit Füllkörpern gefüllt ist. In diesem Absorptionsturm wird der Halogenwasserstoff abgetrennt und in eine wäßrige Lösung des Halogenwasserstoffs überführt. Bei der Herstellung des Aerosols bilden vermutlich die kleinen festen Teilchen Keime, an die die Flüssigkeitsteilchen zäh gebunden sind. Mehrere feste Teilchen mit den Wasserteilchen können auch zusammenfließen. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf irgendeine spezielle physikalische Form des Aerosols beschränkt. Im allgemeinen ist die Flüssigkeit, die in den vorstehend beschriebenen Verfahren zum Zusammenbringen einer Flüssigkeit mit dem Gas verwendet wird, Wasser.

Sobald sich das Aerosol im Gas gebildet hat und gegebenenfalls die Lösung des Halogenwasserstoffs vom Gas abgetrennt ist, wird das Gas, das das Aerosol enthält, durch das Filter geführt, dessen Poren einen Durchmesser von mehr als etwa 5 μιη und im allgemeinen eine Größe von etwa 10 bis 20 μιη oder sogar 100 μιη aufweisen. Vorzugsweise ist das Filter ein Kissen oder ein Bett aus gewebten oder gewirkten Metallfasern oder Kunststoffasern. Zur Herstellung dieser gewebten oder gewirkten Kissen können die verschiedensten fadenförmigen Stoffe verwendet werden, z. B. korrosionsbeständiger Stahl, Nickel, Aluminium, Kupfer, Messing, Tantal, Polyamide, Polyäthylen, Polyester, Polyacrylverbindungen, PoIytetrafluoräthylen oder Glasfasern. Das für das Filter verwendete faserige Material hängt natürlich von der Art des zu behandelnden Gases ab. Bei der Behänd-" lung eines Gases, das durch Verbrennung von halogenierten organischen Verbindungen erhalten wird, werden ausgezeichnete Ergebnisse mit einem Löcher enthaltenden Kissen aus gewirkten Polyäthylenfasern erhalten. Aus diesem Grunde wird ein solches Material im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt.

Beim Durchleiten des Aerosol enthaltenden Gases durch das Kissen schlagen die Teilchen des Aerosols auf die Fasern des Kissens auf und fließen auf diesen Fasern zusammen, wobei sie sich vom Gas abtrennen, das durch das Kissen hindurchtritt. Auf diese Weise wird eine Abtrennung des Aerosols erzielt. Beim Durchgang der Gase durch das Kissen wird die Oberfläche des Kissens, mit der das Gas zuerst in Berührung kommt, mit der Flüssigkeit und vorzugsweise im Gleichstrom mit dem Gasstrom in Berührung gebracht. In ähnlicher Weise wird die Oberfläche des Kissens, aus dem das behandelte Gas nach dem Durchgang durch das Material austritt, ebenfalls mit einer Flüssigkeit und vorzugsweise im Gegenstrom zum Gasstrom in Berührung gebracht. Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Abtrennung des niedergeschlagenen Aerosols aus dem

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Kissen erzielt, und es erfolgt keine erhebliche An- oder eine andere Flüssigkeit kann unmittelbar durch Sammlung dieser Teilchen im Kissen. Jede geeignete Rohre in die Düsen geleitet und auf die obere und Kontaktflüssigkeit kann zur Behandlung der Ober- untere Oberfläche des Bettes oder Kissens gesprüht flächen des Kissens verwendet werden. Aus wirt- werden. Das eine Ende der Vorrichtung 20 weist schaftlichen Gründen wird Wasser bevorzugt. Außer- 5 einen Flüssigkeitsauslaß 23 auf, damit die das Bett dem können jedoch Flüssigkeiten, z.. B. verdünnte oder Kissen 21 berührenden Flüssigkeiten aus dem alkalische Lösungen, wie Natronlauge, verwendet Inneren der Vorrichtung 20 abgezogen werden werden. Zur Behandlung der beiden Oberflächen des können. Vorzugsweise ist der Boden der Vorrichtung Kissens können die gleichen oder verschiedene 20 gegen diesen Auslaß geneigt, um die Entfernung Flüssigkeiten verwendet werden. Der Einfachheit io der Flüssigkeit zu unterstützen. Die Vorrichtung 20 halber wird jedoch die gleiche Flüssigkeit zur Be- ist weiterhin mit einem offenen Abschnitt 25 Verhandlung beider Oberflächen verwendet. Bei Ver- sehen, in den die Gase aus dem Sauggebläse 19 Zuwendung verdünnter Lösungen von Alkalien zur nächst eintreten. Dieser offene Raum dient dazu, Behandlung der Oberflächen des Kissens werden den Druck der Gase innerhalb der Vorrichtung ausdiese Flüssigkeiten vorzugsweise mit derjenigen 15 zugleichen, so daß ein gleichmäßigerer Gasstrom Oberfläche des Kissens zusammengebracht, mit der durch das Bett oder Kissen 21 erhalten wird. Selbstdas Gas zuerst in Berührung kommt. Es wurde fest- verständlich können andere Einrichtungen zu diesem gestellt, daß bei Verwendung verdünnter Alkali- Druckausgleich verwendet werden, beispielsweise lösungen zur Behandlung dieser Oberfläche des indem man die Gase aus dem Sauggebläse 19 anstatt Kissens kein Alkali in das Gas mitgerissen wird, 20 in den Boden in die Seite der Vorrichtung 20 eindas durch das Kissen bindurchtritt. Wenn jedoch leitet.

die Oberfläche des Kissens, aus dem das Gas aus- Beisoiel
tritt, mit einer Alkalilösung in Berührung gebracht

wird, kann manchmal eine geringe Menge Alkali Stündlich werden in einem Ofen etwa 193 kg eines

vom Gas mitgerissen werden. Dann kann es er- 25 chlorierten organischen Abfallgases, das aus etwa

wünscht sein, das Gas durch ein zweites Filter, das 20% Kohlenstoff und etwa 80% Chlor besteht und

mit dem ersten in Reihe geschaltet ist, zu führen. eine .erhebliche Menge Eisen enthält, in Gegenwart

Die Flüssigkeitsmenge, mit der das Kissen in Be- von etwa 136 bis 227 kg Dampf von etwa 4,9 at und rührung gebracht wird, kann in weiten Grenzen 299 kg Luft verbrannt. Es wird ein Abgas erhalten, variiert werden. Es ist lediglich erforderlich, eine 3° das im wesentlichen aus etwa 159 kg/h Chlorwassergenügende Menge der Flüssigkeit zu verwenden, um stoff, 142 kg/h Kohlendioxid, 230 kg/h Stickstoff und eine praktisch kontinuierliche Entfernung der nieder- einem Rest Dampf und Sauerstoff mit Spuren Kohlengeschlagenen Teilchen des Aerosols vom Kissen zu monoxid besteht. Außerdem sind im Abgas erhebbewirken. Die genaue Menge der verwendeten liehe Mengen Eisenchlorid und/oder Eisenoxid in Flüssigkeit hängt natürlich von der Oberfläche des 35 sehr feinteiliger Form mit einer Teilchengröße von Kissens sowie von der Menge des Aerosols im zu nicht mehr als etwa 5 μΐη vorhanden. Dieses gasbehandelnden Gas ab. förmige Verbrennungsprodukt wird bei einer Tem-

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer peratur von etwa 800° C in den Kopf des Direkt-

Vorrichtung nach der Zeichnung durchgeführt kontaktkühlers 26 eingeleitet und dort mit einem

werden. 40 Wasserspray in Berührung gebracht, der in den

Hierbei treten die durch Verbrennung von halo- Kühler in einer Menge von etwa 34 070 l/h einge-

genierten organischen Verbindungen in einem Ofen leitet wird. Durch Berührung des Gases mit dem

gebildeten Verbrennungsprodukte in den Direkt- Wasserspray wird das Gas innerhalb etwa einer

kontaktkühler 26 einer Wasserkontaktvorrichtung ein, Sekunde auf etwa 100⁰C abgekühlt. Die Eisen-

die hier in zwei Teilen, nämlich einem Direktkon- 45 chlorid- und/oder Eisenoxidteilchen im Gas bilden--"

taktkühler 26 und einem Absorber 18, gezeigt ist. im Wasserdampf ein Aerosol mit einer Teilchengröße

Der Direktkontaktkühler 26 ist an seinem oberen von über 5 μΐη. Aus dem Kühler 26 wird das Aerosol

Ende mit einem Einlaß versehen, durch welchen die enthaltende Gas durch den Auslaß 28 in den Boden

Gase aus dem Ofen eingeführt werden. Weiter weist des Absorbers 18 geführt, in dem es im Gegenstrom

er Wassersprühvorrichtungen 27 und am Boden 50 mit Wasser zusammengebracht wird, das in den

einen Auslaß 28 auf. Dieser Auslaß 28 steht in Ver- Kopf des Absorbers in einer Menge von etwa

bindung mit dem Boden des Absorbers 18, der mit 68 000 l/h eingeleitet wird. Chlorwasserstoff im Gas

einem Einlaß an seinem oberen Ende versehen ist, wird vom Wasser absorbiert und am Boden der Vor-

durch den Wasser zur Berührung mit den Gasen ein- richtung abgezogen. Die Eisenchlorid- und/oder

geführt wird. Der Absorber 18 ist an ein Sauggebläse 55 Eisenoxidteilchen bleiben im Gas als Aerosol zurück.

19 angeschlossen, um die Gase aus dem Absorber Das dieses Aerosol enthaltende Gas wird dann in die

abzuziehen. Das Sauggebläse 19 steht in Verbindung Kammer 25 der Vorrichtung 20 eingeleitet, aus der

mit der Vorrichtung 20, die die Einrichtung zur es nach aufwärts durch das Kissen oder Bett 21 in

Abtrennung der festen Stoffe vom Gas enthält, so den Kamin 24 strömt. Wasser in einer Gesamtmenge

daß das Gas durch das Sauggebläse 19 aus dem Ab- 60 von etwa 2725 l/h wird in etwa gleichen Anteilen

sorber 18 abgezogen und in das Innere dieser Ein- auf die Ober- und Unterseite des Bettes oder Kissens

richtung geführt wird. 21 gesprüht. Die aus dem Gas beim Durchgang

Innerhalb der Vorrichtung 20 ist ein-Filter in durch das Bett oder Kissen abgetrennten festen Teil-Form eines Bettes oder Kissens 21 angeordnet, so chen werden im wesentlichen kontinuierlich ausgedaß die in die Vorrichtung 20 eingeleiteten Gase 65 waschen und durch den Auslaß 23 am Boden des durch dieses Bett oder Kissen 21 zum Kamin 24 Behälters 20 entfernt. Das durch den Kamin 24 strömen. Oberhalb und unterhalb des Kissens oder strömende Gas enthält Stickstoff, Kohlendioxid, Bettes 21 sind Sprühdüsen 22 angeordnet. Wasser Wasserdampf und Spuren Kohlenmonoxid. Es ent-

hält praktisch keinen Chlorwasserstoff und keine festen Teilchen von Eisenchlorid und/oder Eisenoxid.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Abtrennen feinteiliger, fester Stoffe mit einer Teilchengröße unterhalb etwa 5μΐη aus einem Gasstrom, gemäß dem zuerst in den zu reinigenden Gasstrom eine Flüssigkeit in Nebelform eingesprüht und anschließend der Gasstrom durch mit zum Teil im Gegenstrom

   zur Gasströmungsrichtung geführte Waschflüssigkeit beaufschlagte Filter hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Filter Filtermassen verwendet werden, die einen größeren Porendurchmesser als die größten Teilchen, im allgemeinen 5 bis 100 μπι, aufweisen und daß die in an sich bekannter Weise unter Einsatz eines Druckventilators vom Gas in vertikaler Richtung angeströmten Filter im Gleich- und Gegenstrom zur Stromrichtung des Gases mit Waschflüssigkeit besprüht werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109520/348