DE1546683B2 - Verfahren zur gleichzeitigen gasreinigung von staubfoermigen und gasfoermigen verunreinigungen - Google Patents

Description

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doch den hohen Wirkungsgrad und die geringen chen in der Strahlenmitte wesentlich abzusinken be-Druckverluste des in der zweiten Verfahrensstufe ginnt, wird üblicherweise Kernstrahllänge genannt, erfindungsgemäß verwendeten Plattenwaschers nicht Im allgemeinen beträgt die Kernstrahllänge das 4-erreichen. Außerdem wird bei diesen Verfahren die bis 4,74fache des Strahldurchmessers (Bruno Eck, erste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht S »Technische Strömungslehre«, 4. Auflage 1954, eingesetzt. S. 159 bis 167, insbesondere S. 160).
. Die Entstaubung, insbesondere von großen Ab- Bei eigenen Untersuchungen wurde gefunden, daß gasmengen und ihre Reinigung von schädlichen, gas- sich die in Gasen enthaltenen Verunreinigungen in förmigen Bestandteilen, scheitert in den meisten Fäl- Form von Stäuben und chemisch beeinflußbaren len an den zu hohen Investitions- und Betriebs- io Bestandteilen bei dem erfindungsgemäßen Betriebskosten, ist aber im Rahmen der wachsenden Be- verfahren weitgehend abscheiden lassen,
mühungen um die Luftreinerhaltung von großer Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, Wichtigkeit. Darüber hinaus ergeben sich oft schwie- daß in einem Naßabscheider das (gegebenenfalls auf rige technische Probleme, die mit dem bisherigen erhöhter Temperatur, z. B. 65° C, befindliche) Roh-Stand der Technik nicht zu bewältigen waren. Dieses 15 gas in Düsen A beschleunigt wird und der Freitrifft insbesondere für die Reinigung von Abgasen strahl .B möglichst senkrecht auf die Waschflüssigaus der Kunstdüngerfabrikation zu. keit C auftrifft (vgl. Fig. 1). Der Abstand α der

Für eine solche Aufgabe, bei der z.B. eine Ab- Düsenmündungen von der Flüssigkeitsoberfläche soll gasmenge von 500 000 m³/h gereinigt werden soll, dabei kleiner als die Kernstrahllänge des Freistrahls muß aus Kostengründen ein Verfahren gewählt wer- 20 sein. Die Düsen bestehen bei großen Abgasmengen den, das beide Verfahrensschritte, die Entstaubung vorteilhaft aus parallel angeordneten Schlitzdüsen, und die Absorption schädlicher Gase, z. B. NH₃, Der Gasstrahl wird bei Auftreffen auf die Flüssigmöglichst gleichzeitig durchführt. keitsoberfläche zunächst parallel zur Oberfläche und

Das erfindungsgemäße Verfahren zur gleichzeiti- später nach oben umgelenkt.

gen Reinigung von Gasen von staub- und gasförmi- 25 Hierbei kommen die durch Trägheitskräfte aus

gen Verunreinigungen ist durch folgende Einzehnaß- dem Gasstrom zu trennenden Staubfraktionen mit

nahmen gekennzeichnet: dem Flüssigkeitsbad in Berührung und werden ab-

a) der Gasstrom wird in an sich bekannter Weise geschieden. Der Abstand b von der Mitte des Strahls in mehrere Teilströme aufgeteilt, zur seitlichen Umlenkung muß groß genug sein, da-

b) jeder Teilstrom wird in Düsen auf Geschwin- ³° P* f^e Bewegungsbahnen der Staubteilchen aus den digkeiten von mehr als 15 m/sec, vorzugsweise Randzonen des Gasstrahls die Hussigkeitsoberflache 25 m/sec, beschleunigt erreichen. Der optimale Abstand kann aus den Be-

, j ,. _,.. . , „ . ,, wegungsbahnen der Staubteilchen abgeleitet werden

c) der aus diesen Düsen austretende Freiwahl _un| ^ _{abMngig von zah}i_reichen Parametern wie wird möglichst senkrecht auf die Oberflache _{Dkht Größe} ^{e 0}^ Anfangsgeschwindigkeit der einer Waschflüssigkeit geleitet, wobei Staubteilchen, Gasgeschwindigkeit und Anfangs-

d) der Abstand α zwischen Düsenmündung und richtung usw.

der Flüssigkeitsoberfläche kleiner als die Kern- I_n der Stauzone des Freistrahls bildet sich in der

strahllänge des Freistrahls gewählt wird, Hussigkeitsoberflache eine Mulde, deren Tiefe von

e) die Abströmquerschnitte der nach oben abge- 40 der Aufblasgeschwindigkeit und der Dichte und lenkten Gasstrahlen, die aus den einzelnen Oberflächenspannung von Gas und Flüssigkeit ab-

- Düsen austreten, werden durch Prallwände hängig ist. Vom Kamm des anschließenden Wellen-

voneinander getrennt, berges lösen sich bei höheren Aufblasgeschwindig-

f) eine Nachreinigung findet durch mit Wasch- keiten (> 15 m/sec bei Wasser) Tropfen ab, die den flüssigkeit berieselte, senkrecht aufgehängte « Wascheffekt primär verstärken und auf Grund ihrer Platten statt, Größe sekundär an der Prallwand D abgeschieden

g) durch die das vorgereinigte Gas mit Gas- ^we5i!^e?V · ■ _c , · , ^ , ™.. · 1 ·, geschwindigkeiten unter 5 m/sec hindurchgelei- . Gleichzeitig findet zwischen Gas und Flüssigkeit tet und anschließend ^{em re}S^er Stoffaustausch statt. Die im Abgas enthal-

,, . „ . , , ., ..... . , 50 tenen schädlichen, gasförmigen Verunreinigungen

h) einem Tropfenabscheider zugeführt wird. _{werdeQ bd der ernn} ⁵ _dungsgemäßen Fahrweise von

Als. Freistrahl wird die aus einer öffnung, insbe- der Waschflüssigkeit absorbiert und chemisch gesondere aus einer Düse, austretende Gasströmung bunden. Gleichzeitig wird das Abgas für die Nachbezeichnet. Bei der Vermischung eines freien Strahls wäsche mit Wasserdampf gesättigt. Die anfallende mit der Umgebung verändert sich das Staudruck- 55 Waschflüssigkeit wird für die spätere Aufarbeitung profil. Während beim Austritt des Gases aus einer eingedickt.

Düse, deren Querschnitt zur Vereinfachung als Der Reinigungseffekt wird durch Nachschaltung

kreisförmig angenommen wird, zuerst alle Gasteil- einer zweiten Verfahrensstufe nach einem anderen

chen die gleiche Anfangsgeschwindigkeit V₀ besitzen, Abscheidungsprinzip noch wesentlich verbessert,

nimmt die Geschwindigkeit der Randteilchen mit zu- 60 Hierbei geht das vorgereinigte Gas der zweiten

nehmendem Abstand von der Düsenöffnung rasch Waschstufe zu, die aus Platzgründen zweckmäßig

ab. Nur ein mit zunehmendem Abstand von der oberhalb der ersten Stufe angeordnet ist. Sie besteht

Düsenaustrittsöffnung immer kleiner werdender Teil zur Erreichung einer großen Austauschfläche aus

in der Strahlmitte behält die ursprüngliche Düsen-· vielen, in etwa 2 cm Abstand nebeneinander einge-

austrittsgeschwindigkeit noch bei. Dieser (kegel- 65 hängten Kunststoffplatten E, z. B. aus Polyäthylen,

förmige) Teil wird als Kernstrahl bezeichnet, und die zu Paketen zusammengefügt sind und von oben

der Abstand zwischen der Düsenöffnung und dem mit der Waschflüssigkeit berieselt werden (vgl. F i g. 1

Punkt, bei dem auch die Geschwindigkeit der Teil- und 2). Die Flüssigkeit läuft als Film an den Platten

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ab und bildet keine Tropfen. Die Gasgeschwindigkeit Stündlich wird aus der Ausbalswaschstufe eine bewird dabei zweckmäßig so gewählt, daß man eine stimmte Menge Waschflüssigkeit abgezogen. Der turbulente Strömung unter Vermeidung von Tropfen- Plattenwaschstufe wird kontinuierlich ein Teil der bildung erreicht. Sie liegt beispielsweise für Platten Waschflüssigkeit entnommen und zur weiteren Einvon 2 cm Abstand bei 4 bis 5 m/sec. 5 dickung der Aufblasstufe zugeleitet. Mit Hilfe der

In dieser Waschstufe sollen aus dem Abgas die bereits erwähnten Standregelung wird das durch die

restlichen gasförmigen Verunreinigungen und die Entnahme und Verdampfungsverluste fehlende

noch vorhandenen, sehr feinen Staubteilchen durch Wasser (und die zu ergänzende Säure) kontinuierlich

die turbulente Strömung entsprechend der statist!- in das System eingespeist.

sehen Auftreffwahrscheinlichkeit mit den Austausch- io Diese abgezogene Suspension von ungelöstem

flächen abgeschieden werden. Staub und gelösten Salzen der Aufblasstufe, die z. B.

Durch Nachschalten eines Tropfenabscheiders F noch freie Säure enthält, wird gegebenenfalls nach

vor bzw. im Abgasschornstein werden die aus den einer Neutralisation (mit NH₃) dem Fabrikations-

Waschlösungen stammenden, mitgerissenen Flüssig- prozeß zugeführt,

keitstropfen wieder abgeschieden. 15 :: ■ Das Verfahren wird bevorzugt in der Düngemittel-

Wie bereits weiter oben erläutert, ist die unter d) Industrie angewandt. In diesem Fall wird die aus den erwähnte Kernstrahllänge des Freistrahls nach Lite- Waschwässern anfallende Lösung mit Ammonsalzen raturangaben kleiner als 5 Düsendurchmesser. Als beispielsweise zur Herstellung von Kalkammon-Waschflüssigkeiten gemäß c) werden zweckmäßig salpeter oder von NPK-Düngemitteln eingesetzt,
solche gewählt, die die unerwünschten chemischen 20 Die erzielbaren Erfolge des erfindungsgemäßen Beimengungen optimal festhalten, z. B. bei NH₃- Verfahren werden durch folgende Betriebsbeispiele haltigen Abgasen angesäuerte Lösungen. Durch die deutlich erkennbar:
Nachschaltung von Tropfenabscheidern (nach h) -1 Aufblasstufe
wird der Gasstrom von der in den beiden vorangegangenen Reinigungsstufen mitgerissenen Wasch- 25 Bei einem Abgas einer Kunstdüngerfabrik mit flüssigkeit befreit. einem Rohgasstaubgehalt von etwa 200 mg/Nm³ und

In einer Ausführungsform einer Anordnung zur einer Aufblasgeschwindigkeit von 25 m/sec betrug

Durchführung des Verfahrens (vgl. Fig. 1) wurde die Staubabscheidung in dieser Stufe 95% und (bei

eine Aufblasstufe von 9 m Länge (bestückt mit Zugabe von H₂SO₄ zum Waschwasser), die NH₃-AuS-

5 Schlitzdüsen mit einer Breite von 10 cm) mit einer 30 waschung 70%. Der Druckverlust betrug 30 mm WS.

Plattenwaschstufe E von 3 m Länge kombiniert und „ . _T , . . . .

oberhalb der Plattenwaschstufe ein Schornstein F ²' Nachreinigungsstufe

angeordnet. In den Schornsteinen wurden an sich Versuche an einem 2 m langen Plattenwascher mit

bekannte Tropfenabscheider F eingebaut. einer Gasgeschwindigkeit von 2,5 m/sec ergaben bei

Der primäre Zusatz der Absorptionsflüssigkeit er- 35 dem vorgereinigten Gas eine Staubabscheidung von

folgt in der Plattenwaschstufe. Das mit Staubgehalt 70% und eine NH₃-Absorption von ebenfalls 70%.

und Salzen beladene Waschwasser gelangt anschlie- Der Druckverlust dieser Waschstufe ist sehr gering,

ßend in die Aufblasstufe. Der Wasserstand in beiden Er beträgt etwa 1 mm WS.

Waschstufen wird durch Standregler gehalten. Bei relativ geringen Druckverlusten gelingt es

Soweit bei alkalisch reagierenden Gasbestandteilen 40 also, durch die Kombination des Aufblasverfahein gewisser Gehalt an freier Säure in den Wasch- -Tens mit dem Plattenwaschverfahren Abgasmengen

stufen empfehlenswert sein sollte, wird dieser durch von 500 000 m³/h einer Kunstdüngerfabrik zu etwa

pH-Messung und gegebenenfalls dementsprechend 98,5% von Staub und etwa zu 91% von un-

erhöhten oder verminderten Säurezusatz geregelt. erwünschtem Ammoniakgehalt zu befreien.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 schrift 1 259 844 taucht die Gasdüse im Ruhestand Patentansprüche: in die Absorptionsflüssigkeit ein (vgl. den Überlauf regler). Erst beim Betrieb dieser Einrichtung senkt

1. Verfahren zur gleichzeitigen Reinigung von sich das Flüssigkeitsniveau in dem Mantelraum um Gasen von staub- und gasförmigen Verunreini- 5 die Düse. Entsprechend der Strömungsgeschwindiggungen durch Aufblasen des Gases auf eine keit des Gases bildet sich in dem Mantelrohr ein Flüssigkeitsoberfläche, Umlenkung des Gas- Gasraum, in dem sich ein freier Strahl ausbilden Strahls und Nachordnung einer Nachreinigungs- könnte. Wegen des geringen Abströmquerschnittes stufe, dadurchgekennzeichnet, daß zwischen dem Einleitungsrohr mit der düsenförmi-

a) der Gasstrom in an sich bekannter Weise in *° gen öffnung und dem äußeren Mantelrohr wird der mehrere Teilströme aufgeteilt wird und Gasstrom so stark gestaut, daß Durchsätze in der

b) jeder Teilstrom in Düsen auf Geschwindig- Größenordnung von 500 000 m³/h auch bei Parallelkeiten von mehr als 15 m/sec, vorzugsweise schaltung zahlreicher Anlagen sich nur bei extrem von 25 m/sec, beschleunigt wird, und hohen Kosten verwirklichen lassen würden.

c) der aus diesen Düsen austretende Freistrahl *5 Gegenüber dieser französischen Patentschrift möglichst senkrecht auf die. Oberfläche taucht beim erfindungsgemäßen Verfahren die Gaseiner Waschflüssigkeit auftrifft, wobei düse auch im Ruhezustand der Anlage nicht ein.

d) der Abstand »α« zwischen der Düsenmün- Außerdem befinden sich die Prallwände in einem dung und der Flüssigkeitsoberfläche kleiner derartig weiten Abstand um die Düsen und enden als die Kernstrahllänge des Freistrahls ge- ²⁰ etwa in der Höhe des Verengungsansatzes, so daß wählt wird, wobei beim Abströmen des eingeführten Gasstromes nur

e) die Abströmquerschnitte der nach oben ab- Druckverluste von wenigen mm Wassersäule aufgelenkten Gasstrahlen, die aus den Düsen treten.

austreten, durch Prallwände voneinander Beim Gegenstand der französischen Patentschrift

getrennt sind, und 25 709 492 werden Prallwände im Flüssigkeitsraum

f) daß eine Nachreinigung mit durch Wasch- nicht vorgesehen, so daß eine allgemeine Durchflüssigkeit berieselte, senkrecht aufgehängte wirbelung an der Flüssigkeitsoberfläche auftritt und Platten stattfindet, durch die die Staubteilchen unvollkommen abgeschieden wer-

g) das vorgereinigte Gas mit Gasgeschwindig- den. Eine Plattenwaschstufe ist nicht vorgesehen,
keiten unter 5 m/sec hindurchgeleitet und 3° Nach der deutschen Patentschrift 228 296 wird

h) anschließend einem Tropfenabscheider zu- das Gas nicht sofort auf eine Flüssigkeitsoberfläche

geführt wird. gelenkt, sondern zuerst in eine Trockenreinigungs-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- kammer. In den anschließend vom Gasstrom zu paskennzeichnet, daß als Aufgabeflüssigkeit für den sierenden Gasführungsrohren liegt eine langsamere Plattenwascher eine — bei NH₃-haltigen Ab- 35 Strömungsgeschwindigkeit vor als beim Eintritt in gasen angesäuerte — wäßrige Lösung verwendet den Gasreiniger. Außerdem gilt auch für diese Apwird und die dabei anfallende Suspension teil- paratur, daß um die Düsen keinerlei Prallwände zur weise oder vollständig in der ersten Verfahrens- Trennung des abströmenden Gases vorgesehen sind, stufe als Aufblasflüssigkeit verwendet wird. Die Ringspalt-Strahlabscheider nach der deut-

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, 40 sehen Patentschrift 216 120 oder der belgischen Padadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte Gas tentschrift 534 555 unterscheiden sich durch die einem an seinem Fuß mit einer Ringtasse · ausr Form der Gasaustrittsöffnung und dadurch, daß gerüsteten und einen Tropfenabscheider enthal- diese unmittelbar über den Flüssigkeitsspiegel angetenden Abgasschornstein zugeführt wird. ordnet sind. Infolgedessen konnte die optimale Wir-

4. Verwendung der in den Ansprüchen 1 bis 3 45 kung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht erzielt beschriebenen Verfahren zur Abgasreinigung bei werden.

der Kunstdünger-Herstellung. Die belgische Patentschrift 624 161 beschreibt ein

5. Verwendung der bei der Reinigung von mehrstufiges Reinigungsverfahren, bei dem das Gas Abgasen aus der Kunstdünger-Herstellung nach vor dem Auftreffen auf die Waschflüssigkeit durch Anspruch 4 in der ersten und gegebenenfalls in 5° Sprühwasser angefeuchtet wird. Zur Abscheidung der zweiten Reinigungsstufe anfallenden Suspen- des dadurch bedingten hohen Feuchtigkeitsgehaltes sionen nach Eindickung und Neutralisation zur wird ein poröses Filterbett verwendet, das hohe Aufarbeitung im Fabrikationsprozeß. Druckverluste bedingt und infolgedessen nur relativ

geringe Durchsätze zuläßt.

55 Beim Gegenstand des deutschen Gebrauchsmusters

1902 536 wird die Düsenöffnung direkt über den Flüssigkeitsspiegel angeordnet. . Das Niveau der

Die Erfindung beschreibt ein Naßwaschverfahren, Waschlösung und die Geschwindigkeit des durch die die Apparaturen zur Ausübung des Verfahrens zur Düsenöffnung eintretenden Gasstromes werden so gleichzeitigen Entstaubung und chemischen Reini- ⁶° einreguliert, daß sich ein Flüssigkeitswirbel vor der gung von Abgasen sowie die Verwendung der bei Öffnung der Reinigungskammer stationär ausbildet, der hauptsächlichen Anwendung anfallenden Wasch- Dieser Wirbel filtriert gewissermaßen den zu reinimittellösungen. genden Gasstrom. Die Ausbildung eines freien Gas-

Aus Veröffentlichungen, die Entstaubungseinrich- Strahls ist bei dieser Anordnung also nicht beabtungen und -verfahren beschreiben, ist die erfin- 65 sichtigt.

dungsgemäße Kombination der beanspruchten Maß- Die deutschen Patentschriften 834 985, 735 142

nahmen nicht bekannt. und 691 778 befassen sich mit verschiedenen Aus-

Bei dem Apparat nach der französischen Patent- führungsformen von Labyrinth-Abscheidern, die je-