DE1546683C3 - Verfahren zur gleichzeitigen Gasrei nigung von staubförmigen und gasformigen 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 A-erreichen. Außerdem wird bei diesen Verfahren die bis'4,74fache des Strahldurchmessers (Bruno Eck, erste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht 5 »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- beschleunigt wird und der Freirrifft 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 Kostengriinden 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- as Hierbei kommen die durch Trägheitskräfte aus gen Verunreinigungen ist durch folgende Einzelmaß- 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° ™^k *^e Bewegungsbahnen der Staubteilchen aus den digkeiten von mehr als 15 m/sec, vorzugsweise Randzonen des Gasstrahls die Flussigkertsoberflache 25m/sec beschleunigt, erreichen. Der optimale Abstand kann aus den Be-

_x . ' .,. ~.. ' ,-, . wegungsbahnen der Staubteilchen abgeleitet werden

c) der aus diesen Düsen austretende Freistrahl _{und ist abhängig von zah}i_rei_ct^n Parametern wie wd moghchst senkrecht auf die_ Oberflache _{3 Dich} Größe und 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, Flüssigkeitsoberfläche 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 abDüsen austreten, werden durch Prallwände hängig ist. Vom Kamm des anschließenden Wellenvoneinander 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 45 Wascheffekt primär verstärken und auf Grund ihrer Platten statt, Größe sekundär an der Prallwand D abgeschieden

g) durch die das vorgereinigte Gas mit Gas- ^weIi;^en\ . . ' , . . _ ,„,...,. geschwindigkeiten unter 5 m/sec hindurchgelei- . Glexchzeitig findet zwischen Gas und Flüssigkeit tetund anschließend ^{ein re}S^er Stoffaustausch statt. Die im Abgas enthal-

,v . _ , , , ., .... . , 50 tenen schädlichen, gasförmigen Verunreinigungen

h) einem Tropfenabscheider zugeführt wird. _{werden bd der er}fi_ndungsgemäßen 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

ab und bildet keine Tropfen. Die Gasgeschwindigkeit wird dabei zweckmäßig so gewählt, daß man eine turbulente Strömung unter Vermeidung von Tropfenbildung erreicht. Sie liegt beispielsweise für Platten von 2 cm Abstand bei 4 bis 5 m/sec.

In dieser Waschstufe sollen aus dem Abgas die restlichen gasförmigen Verunreinigungen und die noch vorhandenen, sehr feinen Staubteilchen durch die turbulente Strömung entsprechend der statistischen Auftreffwahrscheinlichkeit mit den Austauschflächen abgeschieden werden.

Durch Nachschalten eines Tropfenabscheiders F vor bzw. im Abgasschornstein werden die aus den Waschlösungen stammenden, mitgerissenen Flüssigkeitstropfen wieder abgeschieden.

Wie bereits weiter oben erläutert, ist die unter d) erwähnte Kernstrahllänge des Freistrahls nach Literaturangaben kleiner, als 5 Düsendurchmesser. Als Waschflüssigkeiten gemäß c) werden zweckmäßig solche gewählt, die die unerwünschten chemischen Beimengungen optimal festhalten, z. B. bei NH₃-haltigen Abgasen angesäuerte Lösungen. Durch die Nachschaltung von Tropfenabscheidern (nach h) wird der Gasstrom von der in den beiden vorangegangenen Reinigungsstufen mitgerissenen Waschflüssigkeit befreit.

In einer Ausführungsförm einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens (vgl. Fig. 1) wurde eine Aufblasstufe von 9 m Länge (bestückt mit 5 Schlitzdüsen mit einer Breite von 10 cm) mit einer Plattenwaschstufe E von 3 m Länge kombiniert und oberhalb der Plattenwaschstufe ein Schornstein F angeordnet. In den Schornsteinen wurden an sich bekannte Tropfenabscheider F eingebaut:

Der primäre Zusatz der Absorptionsflüssigkeit erfolgt in der Plattenwaschstufe. Das mit Staubgehalt und Salzen beladene Waschwasser gelangt anschließend in die Aufblasstufe. Der Wasserstand in beiden Waschstufen wird durch Standregler gehalten.

Soweit bei alkalisch reagierenden Gasbestandteilen ein gewisser Gehalt an freier Säure in den Waschstufen empfehlenswert sein sollte, wird dieser durch pH-Messung und gegebenenfalls dementsprechend erhöhten oder verminderten Säurezusatz geregelt.

Stündlich wird aus der Aufblaswaschstufe eine bestimmte Menge Waschflüssigkeit abgezogen. Der . Plattenwaschstufe wird kontinuierlich ein Teil der Waschflüssigkeit entnommen und zur weiteren Eindickung der Aufblasstufe zugeleitet. Mit Hilfe der bereits erwähnten Standregelung wird das durch die Entnahme und Verdampfungsverluste fehlende Wasser (und die zu ergänzende Säure) kontinuierlich in das System eingespeist. .

ίο Diese abgezogene Suspension von ungelöstem Staub und gelösten Salzen der Aufblasstufe, die z. B. noch freie Säure enthält, wird gegebenenfalls nach einer Neutralisation (mit NH₃) dem Fabrikationsprozeß zugeführt.

Das Verfahren wird bevorzugt in der Düngemittelindustrie angewandt. In diesem Fall wird die aus den Waschwässern anfallende Lösung mit Ammonsalzen beispielsweise, zur Herstellung von Kalkammonsalpeter oder von NPK-Düngemitteln eingesetzt.

Die erzielbaren Erfolge des erfindungsgemäßen Verfahren werden durch folgende Betriebsbeispiele deutlich erkennbar:

1. Aufblasstufe

Bei einem Abgas einer Kunstdüngerfabrik mit einem Rohgasstaubgehalt von etwa 200 mg/Nm³ und einer Aufblasgeschwindigkeit von 25 m/sec betrug die Staubabscheidung in dieser Stufe 95% und (bei Zugabe von H₂SO₄ zum Waschwasser), die NH₃-AuS-waschung 70%. Der Druckverlust betrug 30 mm WS.

2. Nachreinigungsstufe

Versuche an einem 2 m langen Plattenwascher mit einer Gasgeschwindigkeit von 2,5 m/sec ergaben bei dem vorgereinigten Gas eine Staubabscheidung von 70% und eine NH₃-Absorption von ebenfalls 70%. Der Druckverlust dieser Waschstufe ist sehr gering. Er beträgt etwa 1 mm WS.

Bei relativ geringen Druckverlusten gelingt es also, durch die Kombination des Aufblasverfahrens mit dem Plattenwaschverfahren Abgasmengen

. von 500 000 m³/h einer Kunstdüngerfabrik zu etwa 98,5% von Staub und etwa zu 91% von unerwünschtem 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 ¹⁰ 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 »a« 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- ^2O 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 30 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 aus- 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 Auf treffen auf die Waschflüssigkeit durch Anspruch 4 in der ersten und gegebenenfalls in 50 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 1 902 536 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- ^6o 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 reini-. mittellösungen. 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-