DE1619879C - Vorrichtung zum Entfernen von Schwefeloxiden aus Abgasen - Google Patents

Description

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V in Fig. 4,

F i g. 6 einen Querschnitt nach der Linie VI-VI in F i g. 4 und

Fig. 7a und 7b vergrößerte Darstellungen eines Teils von Fig. 4.

In der F i g. 1 trägt ein zylindrischer Körper 1 ein Gaseinlaßrohr 2 in Verbindung mit seinem Bodenende und ein Gasauslaßrohr 3 in Verbindung mit seinem oberen Ende. An den Halsteilen 5 und 4 des Gaseinlaßrohres 2 bzw. des Gasauslaßrohres 3 sind Gasdurchtrittsumstellelemente oder Mittel zum Umschalten 7 und 6 der Gase vorgesehen. Das Innere dps Körpers 1 ist mittels Trennwänden 8 gleichmäßig in zwölf sektorförmige Teile unterteilt, wie Fig. 2 zeigt, und jede Trennwand 8 ist an beiden Kanten mit der inneren Wand des Körpers 1 und der äußeren Wand eines hohlen zylindrischen Elements9 (Fig. 1) verschweißt, welches sich axial im Körper 1 erstreckt, so daß das hohle zylindrische Element 9 vom Körper 1 mittels der Trennwände 8 (Fig. 2) gehalten wird.

Wie erwähnt, ist das Innere des Körpers 1 in zwölf Teile geteilt (F i g. 2), die aus Kammern 11 bis 22 bestehen; jede Kammer ist weiter durch Stahlbandelemente 31 und 32 in drei Unterkammern geteilt. Die dazwischenliegende Unterkammer 33 (im folgenden als Adsorptionsbettzone bezeichnet) ist mit einem Adsorbens, wie z. B. Aktivkohle, gefüllt. Die Stahlbänder 31 und 32 sind jeweils mit einem korrosionsbeständigen Stoff oder korrosionsbeständigen Anstrich überzogen und weisen eine Anzahl kleiner Perforationen 34 und 35 (Fig. 1) auf. Solche öffnungen sind jedoch in den oberen Teilen 36 und 37 dieser Stahlbänder 31 und 32 nicht gebildet, um den Durchtritt von Abgasen von der Adsorptionsbettzone in die angrenzenden Unterkammern in jeder Kammer zu verhindern, ohne daß sie durch das Adsorptionsmittel in der Adsorptionsbettzone treten, was sonst erfolgen würde, wenn ein Luftraum im oberen Teil der Adsorptionsbettzone als Folge einer Volumenreduktion der darin enthaltenen Aktivkohle entstünde, weil diese infolge Zerbröckeins weniger Raum einnimmt.

Der zylindrische Körper 1 (Fig. 1) ist an seiner Oberseite mit einer Mehrzahl von Aktivkohleeinlässen 38 in Verbindung mit den Adsorptionsbettzonen versehen. Er weist außerdem an seiner Unterseite eine Mehrzahl von Aktivkohleauslässen 39 in Verbindung mit den Adsorptionsbettzonen auf. Die Ein- und Auslässe 38 und 39 sind während des normalen Betriebs der Vorrichtung geschlossen.

Die Gasdurchtrittsumstellelemente 6 und 7 sind gemäß F i g. 3 jeweils mit einem Bogenschlitz 41 zum Durchtritt von Abgasen und einem Bogenschlitz 42 zum Durchtritt von Desorptionsgas in das Innere des Körpers 1 versehen, wobei sowohl der Bogenschlitz 41 als auch der Bogenschlitz 42 einen Zentriwinkel von je etwa 150° aufweist. Die gegenüberliegenden Enden dieser Bogenschütze 41 und 42 sind voneinander umfangsgemäß durch einen Zentriwinkel von je etwa 30° getrennt.

Die beiden Gasdurchtrittsumstellelemente 6 und 7 haben die. gleiche Ausbildung und sind bezüglich der Lage der Schlitze in der gleichen Stellung angeordnet. Als Desorptionsgas wird Kohlendioxid (CO₂) oder Stickstoff (N.,) verwendet. Ein Einlaßrohr 45 s und ein Auslaßrohr 46 (F i g. 1) für das Desorptionsgas ist jeweils an einem Ende an den Außenseiten der Gasdurchtrittsumstellelemente 6 bzw. 7 zwecks Verbindung mit den Schlitzen 42 (F i g. 3) in den entsprechenden Umstellelementen angebracht. Die

ίο Umstellelemente 6 und 7 weisen Tragzapfen 47 und 48 (Fig. 1) auf, die fest mit ihrer Innenseite zusammenhängen und in Lagern 43 und 44 laufen, die in entsprechenden Trägerblocks 49 und 50 an beiden Enden des hohlen zylindrischen Elements 9 angebracht sind. Daraus ergibt sich, daß die Umstellelemente 6 und 7 vom hohlen zylindrischen Teil 9 gehalten werden.

Die Umstellelemente 6 und 7 sind beide an ihrem Umfang mit äußeren Zähnen zum Eingriff in entsprechende Zahnräder 51 und 52 versehen. Die Zahnräder 51 und 52 sind jeweils im Eingriff mit Zahnrädern 53 und 54, welche über Gruppen von Kegelzahnrädern 55 und 56 in Antriebsverbindung mit elektrischen Motoren 57 und 58 stehen. Daraus ergibt sich, daß die Ümstellelemente 6 und 7 von den entsprechenden Elektromotoren 57 und 58 betätigt werden. Die elektrischen Motoren 57 und 58 sind untereinander durch einen Leiterdraht 59 zum elektrischen Gleichlauf verbunden.

Zwischen dem hohlen zylindrischen Element 9 und jedem Bandelement 32 sind geneigte Ablenkplatten 61 angebracht, um zu bewirken, daß die Abgase und entschwefelten Gase, wie durch die Pfeile angedeutet, Zickzack strömen.

Beim Betrieb der Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Konstruktion ist, wenn die Gasdurchlaßumstellelemente 6 und 7 in den Stellungen nach F i g. 3 stehen, das Abgaseinlaßrohr 2 in Verbindung mit den Kammern 12 bis 16 (Fig. 2), so daß die Abgase in diese Kammern durch den Schlitz 41 (Fig. 3) eingelassen werden. Diese.fünf Kammern dienen in diesem Fall als Adsorptionskammern und stellen die in Fig. 2 bezeichnete Adsorptionszone dar.

Schwefeldioxidgas wird von aktiver Kohle mit hohem Wirkungsgrad adsorbiert, wenn Abgase nach Kühlung auf 100° C in die Aktivkohle-Adsorptionsbettzone eingeführt werden. Andererseits wird Schwefeltrioxidgas mit hohem Wirkungsgrad adsorbiert, wenn die Abgase nach Kühlung auf 200° C in die Aktivkohle-Adsorptionsbettzone eingelassen werden. Daher ist es durch Senkung der Temperatur der Abgase entsprechend der Art des im Einzelfall zu entfernenden Schwefeloxids möglich, das Schwefeloxid wirksam zu adsorbieren.

In der Stellung des Gasdurchlaßumstellelements 6 (Fig. 1) nach Fig. 3 steht ein Desorptionsgas-Ein-Iaßrohr45 (Fig. 1) in Verbindung mit den Kammern 18 bis 22 (F i g. 2), so daß das Desorptionsgas in diese Kammern durch den Schlitz 42 (F i g. 3) eingelassen wird. Diese fünf Kammern dienen in diesem Fall als Desorptionskammern, die eine in Fig. 2 bezeichnete Desorptionszone darstellen. Das Desorptionsgas besteht aus Kohlendioxidgas oder Stickstoffgas, welches auf etwa 400° C erhitzt ist. Durch Verwendung eines solchen Desorptionsgases lassen sich die Schwefeloxide, die durch die aktive Kohle adsorbiert wurden, in das Desorptionsgas desorbieren.
Die Kammern 17 und 22 (Fig. 2), die sich zwi-

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sehen der Adsorbtionszone und der Desorptionszone dort adsorbierten Schwefeloxide auswäscht, und wird

befinden, stellen Ruhekammern dar, in welche keine durch ein Abflußrohr 82, welches mit dem unteren

Abgase und auch kein Desorptionsgas eingelassen Ende jeder Kammer verbunden ist, abgeführt,

werden. . Die Kammern in der Trocknungszone stehen alle

Die die Adsorptionszone bildenden Kammern 5 mit einem Trocknungsgaseinlaßrohr 85 und" einem stehen mit dem Abgasauslaßrohr3 (Fig. 1) in Ver- Trocknungsgasauslaßrohr84 in Verbindung. Ein bindung, durch welches die Abgase, aus denen die durch den Schlitz 78 in dem Gasdurchtrittsumstell-Schwefeloxide entfernt sind, über den Schlitz 41 element 6' in die Kammer in der Trocknungszone (Fig. 3) abgelassen werden. Andererseits stehen die eingeführtes Trocknungsgas strömt durch die entdie Desorptionszone darstellenden Kammern in Ver- io sprechenden Kammern, wobei es die feuchte Aktivbindung mit dem Desorptionsgasauslaßrohr 46 kohle trocknet, und wird durch das Trocknungsgas-(F i g. 1), durch welches das Desorptionsgas, wel- auslaßrohr 84 über den Schlitz 78 im Umstellches die desorbierten Schwefeloxide enthält, über den element T abgelassen.
Schlitz 42 (F i g. 3) herausgelassen wird. Als Trocknungsgas werden zweckmäßig die Ab-

Dje Elektromotoren 57 und 58 werden während 15 gase von einer Gasturbine oder einem Dampfkessel des Vorgangs der Adsorption und der Desorption verwendet. Das Trocknungsgasauslaßrohr 84 steht außer Betrieb gehalten. Wenn die Adsorptions- und mit dem Abgaseinlaßröhr 2 in Verbindung, so daß Desorptionsbehandlung für eine vorbestimmte Zeit die Abgase, die zum Trocknen verwendet wurden, in durchgeführt worden ist, betätigt man die Elektro- die Kammern in der Adsorptionszone zur Entmotoren, um damit die entsprechenden Gasdurch- 20 Schwefelung eingeführt werden können,
laßumstellelemente um einen Winkel von 30° zu - Wie in Fig. 7 gezeigt ist, weist jede durch die drehen. Nach Umdrehung der Umstellelemente ist Trennwände 31 und 32 gebohrte öffnung eine nach die Kammer 11 so verstellt, daß sie zur Adsorptions- oben gerichtete, sich nach außen erweiternde Abzone gehört, und die Kammer 17 so verstellt, daß lenkplatte 90 in Verbindung mit der unteren Kante sie zur Desorptionszone gehört, während die Kam- "5 auf, so daß verhindert wird, daß Wasser aus der mern 16 und 22 nun die Ruhezone bilden. In der Adsorptionsbettzone 33 durch diese öffnung herausbeschriebenen Weise wird jede Kammer gedreht, um fließt. Die öffnung zwischen der Oberkante jeder nacheinander zur Adsorptionszone, Desorptionszone Ablenkplatte 90 und den äußeren Wänden der und Ruhezone zu gehören, im Maße wie die Umstell- Trennwände 31 und 32 ist mit einem Sieb 91 beelemente 6 und 7 gedreht werden. 30 deckt, wie in Fig. 7b gezeigt ist, um ein Heraus-

An den Stellen, wo die Umstellelemente 6 und 7 treten der Aktivkohleteilchen aus der Adsorptions-

in Berührung mit den entsprechenden Rohren stehen, bettzone 33 (F i g. 4) zu verhindern. Statt dessen

sind Dichtungsmittel 62 und 63 (Fig. 1) angeordnet, kann der Siebschirm91 auch so angebracht werden,

um dort einen Austritt der Gase zu verhindern. daß er jede öffnung 35 in der Weise direkt abdeckt,

Entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel 35 wie sie in Fi g. 7 a dargestellt ist.

der Vorrichtung gemäß der Erfindung, welches in In die Wasserzuführrohre81 (Fig. 4) ist jeweils

den F i g. 4 und 5 gezeigt ist, ist das Innere des ein Solenoidventil 92 eingeschaltet, und gleichfalls

zylindrischen Körpers 1 gleichmäßig in sechs sektor- weisen die Entwässerungsrohre 82 je ein Solenoid-

förmige Teile unterteilt, welche aus den Kammern ventil 93 auf, wobei die Solenoidventile 92 und 93

71 bis 76 bestehen und durch Trennwände 70 ge- 40 mit einem elektrisch leitenden Draht 94 zum elektrennt sind. Die Gasdurchtrittsumstellelemente 6' irischen Gleichlauf verbunden sind.

und T sind, wie Fig. 6 zeigt, jeweils mit einem Beim Betrieb der Vorrichtung nach diesem Aus-

Bogenschlitz 77 zum Durchtritt von Abgasen, wel- führungsbeispiel werden die Gasdurchlaßurnsteü-

cher einen Zentriwinkel von etwa 180° aufweist, und elemente 6' und T absatzweise um einen Winkel von

einem Bogenschlitz 78 zum Durchtritt eines Trock- 45 jeweils 60° weitergedreht. Nach dem Verstreichen

nungsgases, welcher einen Zentriwinkel von etwa einer bestimmten Periode werden die Umstell-

120° hat, in der Weise versehen, daß die einen elemente in Uhrzeigerrichtung, wie in F i g. 6 gezeigt

Enden der entsprechenden Schlitze im Umfang durch ist, gedreht, wodurch die Kammer 76 weiterwandert,

einen Zentriwinkel von etwa 60° voneinander ge- um zur Adsorptionszone zu gehören, die Kammer 73

trennt sind. Die in der beschriebenen Weise ange- 50 weiterwandert, um zur Waschwasser-Desorptions-

brachten Schlitze ermöglichen, daß die Kammern 71, zone zu gehören, und die Kammer 74 weiterwandert,

72 und 73 eine Adsorptionszone und die Kammern um die Trocknungszone zu bilden. An sich gehört 75 und 76 eine Trocknungszone bilden, wie in jede Kammer nacheinander in der Arbeitsreihenfolge Fig.5 gezeigt ist. Die Kammer74 stellt ein Wasch- zur Adsorptionszone, Wasserwasch- und Desorpwasser-Desorptionszone dar, in welcher Wasser um- 55 tionszone und Trocknungszone. Die Vorrichtung läuft. Die Adsorptionsbettzone 33 jeder Kammer, nach diesem Ausführungsbeispiel ist auf Grund der welche mit Aktivkohle gefüllt ist, steht mit einem Tatsache wirtschaftlich vorteilhaft, daß Wasser an Wasserzuführrohr 81 über der oberen Begrenzungs- Stelle von Kohlendioxidgas oder Stickstoffgas als wand des Körpers 1 in Verbindung. Das in die Ad- Desorptionsmittel verwendet wird und außerdem sorptionsbettzone 33 eingelassene Wasser fließt durch 60 Abgase zum Trocknen der feuchten Aktivkohle verden Stapel von Aktivkohle nach unten, wobei es die wendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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diese Kolonnen ständig umläuft, wobei das Adsor-

Patentanspruch: bens nach Adsorbierung der Schwefeloxide während

des Durchlaufs durch die Adsorptionskolonne in der

Vorrichtung zum Entfernen von Schwefel- Desorptionskolonne regeneriert und wieder in die oxiden, wie SO₂ und SO₃ aus von Gasturbinen, 5 Adsorptionskolonne zur Weiterverwendung zurück-Boilern und Öfen abgegebenen Abgasen be- geführt wird. Indessen muß, um das fortlaufende stehend aus einem zylindrischen Behälter, wobei Entfernen von Schwefeloxiden aus Abgasen mit der für das Innere des Behälters mehrere unter- beschriebenen Vorrichtung zu erzielen, das Adsorpteilende Trennwände entsprechend mit Aktiv- tionsmittel ständig zirkulieren. Das bedeutet, daß kohle gefüllten Adsorbierbetten und allgemein io die Vorrichtung mit einer Antriebsvorrichtung und bekannte Vorrichtungseinzelheiten zum periodi- einer Einrichtung versehen werden muß, um den sehen Umstellen der Kammern vorgesehen sind, Umlauf des Adsorptionsmittels zu bewirken. Zuderart, daß einige der Kammern in einer sätzlich wird, wenn man Aktivkohle als Adsorbens Adsorptionszone sind, in der die Abgase von verwendet, die Aktivkohle während des kontinuierder Aktivkohle adsorbiert werden, einige der »5 liehen Umlaufs einer Bruchbelastung unterworfen. Kammern in einer Wasserwasch- und Desorp- Um nun die Adsorptionskapazität der Aktivkohle tionszone sind, in der die adsorbierten Abgase besser auszunutzen und andererseits die Desorption durch Wasser oder andere Lösungsmittel von der Aktivkohle mit geringeren Wassermengen durchder Aktivkohle herausgewaschen werden, und führen zu können, sind bei der Vorrichtung zum einige der Kammern in einer Trocknungszone 20 Entfernen von Schwefeloxiden, wie SO₂ und SO₃ sind, in der die wasserhaltige Aktivkohle nach aus von Gasturbinen, Boilern und öfen abgegebenen dem Auswaschen durch ein erhitztes Gas ge- Abgasen, bestehend aus einem zylindrischen Behältrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, ter, wobei für das Innere des Behälters mehrere daß die Adsorbierbetten (33) in Form vertikaler unterteilende Trennwände entsprechend mit Aktiv-Reihen angeordnet sind, daß Ablenkplatten (61) ²5 kohle gefüllten Adsorbierbetten und allgemein zur Erzeugung eines vertikalen Stroms in Zick- bekannte Vorrichtungseinzelheiten zum periodischen zackart der Abgase und des erhitzten Gases Umstellen der Kammern vorgesehen sind, derart, daß durch die Adsorbierbetten angebracht sind und einige der Kammern in einer Adsorptionszone sind, daß Zuführrohre (81) zur Erzeugung eines in der die Abgase von der Aktivkohle adsorbiert Stroms des Wassers oder anderer Lösungsmittel 30 werden, einige der Kammern in einer Wasserwaschdurch die Adsorbierbetten in vertikaler Richtung und Desorptionszone sind, in der die adsorbierten vorgesehen sind. Abgase durch Wasser oder andere Lösungsmittel

von der Aktivkohle herausgewaschen werden, und einige der Kammern in einer Trocknungszone sind,

35 in der die wasserhaltige Aktivkohle nach dem Auswaschen durch ein erhitztes Gas getrocknet wird erfindungsgemäß die Adsorbierbetten in Form verti-

Um eine Verunreinigung der Luft durch Schwefel- kaier Reihen angeordnet, Ablenkplatten zur Erzeuoxide enthaltende Abgase aus industriellen öfen zu gung eines vertikalen Stroms in Zickzackart der verhindern, werden Vorrichtungen verwendet, die 40 Abgase und des erhitzten Gases durch die Adsorbierdiese Schwefeloxide aus den Abgasen entfernen. betten angebracht und Zuführrohre zur Erzeugung So ist beispielsweise aus der deutschen Patent- eines Stroms des Wassers oder anderer Lösungsschrift 377 520 eine Vorrichtung bekannt, die aus mittel durch die Adsorbierbetten in vertikaler Richeinem-zylindrischen Behälter besteht, wobei für das tung vorgesehen.

Innere des Behälters mehrere unterteilende Trenn- 45 Diese Lösung ermöglicht das Auswaschen von wände entsprechend mit Aktivkohle gefüllten Adsor- Schwefelsäure aus der Aktivkohle mit einer gerinbierbetten und allgemein bekannte Vorrichtungs- geren Wassermenge, da die Aktivkohlebetten mit einzelheiten zum periodischen Umstellen der Kam- erheblicherer Ausdehnung in vertikaler als in horimern vorgesehen sind, derart, daß einige der zontaler Richtung ausgebildet sind und das Wasch-Kammern in einer Adsorptionszone sind, in der die 5° wasser vertikal durch die Aktivkohlebetten strömt, Abgase von der Aktivkohle adsorbiert werden, wobei es in längerem Kontakt mit der Aktivkohle einige der Kammern in einer Wasserwasch- und gehalten wird und die Gewinnung einer 30 bis 40-Desorptionszone sind, in der die adsorbierten prozentigen Schwefelsäure zuläßt. Außerdem sorgen Abgase durch Wasser oder andere Lösungsmittel die Ablenkplatten dafür, daß die Abgase und ervon der Aktivkohle herausgewaschen werden, und 55 hitzten Gase bei allgemein vertikalem Strom Zickeinige der Kammern in einer Trocknungszone sind, zackbewegungen durch die Adsorbierbetten ausfühin der die wasserhaltige Aktivkohle nach dem Aus- ren, was eine vollständigere Durchsetzung der waschen durch ein erhitztes Gas getrocknet wird. Aktivkohle und damit bessere Kapazitätsausnutzung Bei dieser Vorrichtung weisen die Adsorbierbetten gewährleistet. Zur Verarbeitung bestimmter Abgasmit Aktivkohle eine erhebliche Ausdehnung in 60 mengen wird daher weniger Aktivkohle und weniger horizontaler Richtung auf und erfordern zum Desor- Grundfläche benötigt.

bieren der adsorbierten Schwefeloxide verhältnis- Die Vorrichtung wird in der Zeichnung veran-

mäßig große Wassermengen. schaulicht. Es zeigt

Auch wurde bereits eine Vorrichtung beschrieben, F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Ausin welcher eine Adsorptionskolonne und eine 65 führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrich-Desorptionskolonne in getrennter Anordnung mit- tung,

einander verbunden sind und ein Adsorptionsmittel, F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie H-II in

wie z.B. Aktivkohle oder Pechkoksteilchen, durch Fig. 1,