DE1801413C - Vorrichtung zum Abscheiden von dispergierten oder gasförmigen Anteilen aus Gasen - Google Patents

Description

Die Hrfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden um dispergieren oder gasförmigen Anteilen aus Gasen, wie Indusiriegasen, mittels einer Waschflüssigkeit oder eines chemisch aktiven Absorptionsmittel in einer Bodenkolonne, die mit mindestens einem Venturirohr und einem Tropfenabscheider verbunden ist.

Der Abscheider ist bestimmt insbesondere für das Abscheiden von hoch dispergieren Staubpartikeln und Flugaschen, wie sie z. B. in Industriegasen enthalten sind, die Reduktionsofen für die Kupfererzeusaing, Konverloren für die Stahlerzeugung, elektrische Lichtbogenöfen sowie öfen für die Erzeugung von Ferrosili.'.ium verlassen. Diese festen Aerosole, die durch einen thermischen Zerfall des behandelten festen Materials unter hohen Temperaturen entstehen, enthalte;! gewöhnlich mehr als 80 ⁰Zo Teilchen, deren Durchmesser geringer als I Mikron ist.

Für die Industrie sind mehrere Vorrichtungen zum Abscheiden von dispergieren festen oder flüssigen .Anteilen bekannt. Ihre Auswahl für den jeweiligen Zweck wird durch eine Reihe technologischer bzw. ökonomischer Faktoren beeinflußt, während ihre Leistungsfähigkeit wieder von dem Verhältnis und den Eigenschaften der beiden kontaktierenden Phasen, insbesondere von d..n Dispersionstyp, der Konzentration, der Teilchengröße und der Dichte der dispergieren Phasen abhängt. So weraen zum Abscheiden von dispergieren Anteilen im Naiverfahren beispielsweise verschiedene Typen von Skrubbern, Wirbel- ur.d Schaumabscheidern, Naßzyklonen Venturi« äschern usw. verwendet.

Zum Abscheiden von gasförmigen Anteilen in einem Absorptionsverfahren in industriellem Maß sind bisher verschiedene Typen von Boden- und Füllkörp.'rkolonnen bekannt. Besonders geeignet ist dieser Aufbau für die sogenannte »Tiefabsorption«, die bei den bisher mci.stens benutzten Kolonncnapparaten eine hohe Anzahl von Kontaklbödcn erfordert.

Der heutige Stand der Technik bietet also eine genügende Auswahl von Abscheidern zum Trennen von groben, sowohl festen als auch flüssigen Dispersionssystemen. Rs sind auch schon Naßabscheider bekannt, die für die Abscheidung von mittel- oder feindispersen Ilugteilchen dienen können und auf dem Prinzip eines oder einer Reihe von Venturirohren arbeiten (deutsehe Atisiegeschrift 1 25¹J 2°7, österreichische Patentschrift 254 834. britische Patentschrilt I 1)24 ZOH). Die Waschflüssigkeit wird in diesen Vorrichtungen in die Mündung der Venturirohre entweder durch Düsen unter hohem Druck eingespriiht. wobei eine einfache oder doppelte Waschzone gebildet wird, oder von der Flüssigkeilsoberfläche mitgerissen. Diese beiden Konstruktionen haben aber Nachteile. Bei Anwendung von Düsen kommt es oft zu deren Korrosion und Verstopfung, lis werden daher höhere Ansprüche an die Reinheit der Waschflüssigkeit gestellt, und dann sind die Konstruktionen meistens kompliziert. Bei der Reinigung von heißen Indusiriegasen muli man noch tla/ii diese entweder unmittelbar hinter der Quelle vorkühlen oder in din Abscheider ein zusätzliches Diiscnsystem einreilii'i. In den bisherigen, düsenloseii Vorrichtungen kann man keine genügend feine Versprüliung der Waschflüssigkeit, die für die Zurückhaltung von feinsten rvigteilehen notwendig ist, erzielen. Beide Knnstruktionsiypen hüben ferner den gemeinsamen Nachteil, daß sie nicht für die Reinigung von Gasen mit hohen Anteilen an Verunreinigungen verwendbar sind.

:i Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine Abscheidevorrichtung anzugehen, die sowohl für feste als auch für gasförmige Anteile geeignet ist und bei einfacherem Aufbau als bekannte Abscheidevorrichtungen einen bes-

Hi seren Abscheideeffekt hat.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Abscheiden von feinverteiltem Material und gasförmigen Anteilen aus Gasen mittels einer Waschflüssigkeit oder eines Absorptionsmittels, die mit einer

is Bodenkolonne, mindestens einem Venturirohr und einem Tropfenabscheider arbeitet, cadurch gelöst, daß die Bodenkolonne mit mindestens einem bekannten Durchtropfboden (Rieselboden) und einem darüberliegenden Leitboden ausgestattet ist, daß die den Innenraum der Bodenkolonne begrenzende, bis zum Boden der Vorrichtung reichende Wand die Vordervvand des Venturirohres ist, daß in der Ebene der Eintrittsmündung dieses Venturirohres der Leitboden angeordnet ist, dessen Durchtrittsöffnungen zur Ein-

as trittsmündung geneigt sind, und daß die Hinterwand des Venturirohres von dessen Austrittsmündung nach oben bis zur Deekwand der Vorrichtung geführt ist.

Bei dieser Ausbildung der Abscheidevorrichtung

erfolgt die Reinigung des Gases in drei hintereinandergeschalteten Abscheidestufen oder Absorptionszonen. Das Venturirohr wird dabei als dritte und letzte Stufe oder Zone verwendet. Auf Grund dieser Anordnung ermöglicht es eine einfache Verbindung aller drei Zonen. Gleichzeitig trennt es den mit einem Schaumregimc arbeitenden Koloniv.uraum vom Beruhigungs- und Austrittsraum.

Der Durchtropfboden bildet die erste Zone oder Stufe. An Stelle eines Durchtropfbodens können auch mehrere verwendet werden. Das aufsteigende, staubhaltigc Gas wird im Durchtropfboden durch die in grobe FHissigkeitstropfen zerteilte Waschflüssigkeit gekühlt und gleichzeitig von den gröbsten Ver unrcinigungen befreit. Die aus dieser ersten Stufe abfließende Waschflüssigkeit sammelt sich in dem Bodenteil der Kolonne, von wo sie nach Absetzung von Verunreinigungen bzw. nach einer Filtrierung wieder in den Kreislauf zurückgeleitct werden kann. Wie sich herausgestellt hat, können durch die Einschaltung dieser ersten Abscheidestufe die bisher verso wendeten, an tier Quelle des zu reinigenden Abgases angebrichten Kühlgeräte und zusätzliche, einen Waschflüssigkeitsschleicr bildende Düsen ersetzt werden.

In der zweiten Zone. d.h. auf dem Leitboden.

Si dessen Durchtrittsöffnung«:!! so geneigt sind, daß die zerteilte Flüssigkeit mit dem Abgas im Gleichstrom in Berührung gebracht wird, wird das Abgas in einem dichten Schaum gereinigt.

Dann wird die Waschflüssigkeit durch das Abgas

⁶» in Form eines fein zerteilten Nebels in die Mündung des Venlurirohrcs mitgerissen. In dieser dritten Stufe des Abscheidevorganges werden die feinsten Teilchen abgeschieden. Das Abscheiden der feinsten Teilchen wird in dieser Znnc noch dadurch begünstigt, daß

*5 bei der Expansion des Abgases gleichzeitig Wasserdampfantcile kondensiert werden und die entstehenden Kondensationskerne die Agglomeration der Staubteilchen beschleunigen.

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Dabei ist weiter vorteilhaft, daß das zumeist heiße teilt. Das Rohgas wird durch einen EintrittisUMzen 1

Abgas in tier ersten Zone nicht nur abgekühlt und dem Bodenteil der Einlritlskammer 2 zugeführt, von

um gröbsten Verunreinigungen befreit wird, sondern wo es nach oben abgelenkt wird und durch einen

auch mit Wasserdampf weitgehend gesättigt wird, Siebboden 3, der mit einem vollständigen Duich-

VMiS die Entstehung von zahlreichen Kondensations- 5 tropfen von Flüssigkeit iirheitet, strömt. Auf den

kernen in dem Venturirohr (das auch als Diffusor- Siehboden 3 wird reine Waschflüssigkeit durch eii.e

nium,bezeichnet werden kann) hervorruft. Einlaufkammer Il zugeführt. Die durch die öffiiun-

Wie schon erwähnt, können durch diese Anord- gen de-, Sir-hbodens 3 herabrieselnde Flüssigkeit biliinng die die Waschflüssigkeit zerstäubenden Düsen det den ersten Waschkreis. Hier kommt es zur Voreingespart werden. Dies ist als ein wesentlicher Vor- to reinigung und eventuellen Abkühlung und Sättigung teil anzusehen, weil sie große Anforderungen an die des Rohgases mit Dampf. Die benutzte Waschflüssig-Reinheit der Waschflüssigkeit stellen und zugleich keit aus de>.-. ersten Waschkreis sammelt sich in dem eine ständige Quelle von Betriebsstörungen dar- Bodenraum der Eintrittskammer 2, von wo sie durch •wellen. einen Ablaßstutzen J3 weggeführt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, 15 Über dem Siebboden ist ein orientierter Leitilaß der Leitboden und/oder der Durchtropfboden boden 4 angebracht, dessen Durchtrittskanäle in der Teil eines selbständigen Waschkreises für die Wasch- Richtung zu der oberen Mündung 5 des Venturiflüssigkeit oder für das Absorptionsmittel sind bzw. rohres 6, das einen rechtec^{1 :}:;en Querschnitt aufist. Die Ausbildung selbständiger oder unabhängiger weist, gerichtet sind. Die gesainti·., dem Leitboden 4 Waschkreise hat den Vorteil, daß die Temperatur zo durch eine Einlaufkammer 12 zugeführte Waschder Waschflüssigkeit in beiden Stufen unabhängig ge- flüssigkeit wird durch das durchtretende Rohgas zu wählt und reguliert werden kann. Außerdem können einem feinen Nebel zerstäubt, der zusammen mit dem die Flüssigkeiten in beiden Waschkreisen mit Vor- Cn·-: in die Mündung 5 des Venturirohres 6 mitteil getrennt gereinigt und regeneriert werden, oder gerissen wird. Dadurch wird der zweite selbständige es können sogar verschiedene Waschflüssigkeiten 25 Waschkreis erzielt,
verwendet-vcrden. Aus dem Venturirohr 6, wo es zur Agglomeration

Das Venturirohr bzw. die Venturirohr weist bzw. der festen Anteile mit den Fliissigki'itstropfcn kommt, weisen in bekannter Weise einen rechteckigen Quer- sinkt die Waschflüssigkeit durch Beruhigungskanäle 7 schnitt auf, der die einfachste der Gesamtanordnung in den Bodenraum der Austrittskammer 8. Von hier der Vorrichtung am besten entsprechende und ihren 30 wird sie durch einen Ablaßstutzen 14 kontinuierlich funktioncllen Raum am meisten ausnutzende Aus- oder periodisch entleert. Das gereinigte Gas wird nach führung darstellt. Wenn mehrere Venturirohr in der oben gelenkt und strömt durch einen Tropfenab-Vorrichtung vorgesehen sind, ermöglicht es der recht- scheider 9, der hinter der Rückwand 16 des Venturieckige Querschnitt, sie in einer Reihe, das eine hinter rohres 6 angeordnet ist. Es verläßt dann die Voroder neben dem anderen, ohne jeden toten Raum 35 richtung durch einen oberen Ablaßstutzen 10. Die einzubauen. Ausführung des Abflußkanals, tier hinter der Riick-

Des weiteren kann das Venturirohr bzw. können wand 16 in der Austrittskanimer 8 gebildet ist, unterdie Venturirohre in an sich bekannter Weise mit scheidet sich in den beiden dargestellten konstrukeincm regulierbaren Querschnitt ausgeführt sein. Es tiven Varianten. Sie wurde den verschiedenen Typen sollen aber runde oder andersförmige Querschnitte 40 von Tropfenabscheidern 9 angepaßt,
nicht ausgeschlossen sein. Fs ist ebenfalls möglich, zur Versorgung des Sieb-Di^% an sich bekannte (deutsche Auslegeschrift boclcns 3 eine bereits verunreinigte Waschflüssigkeit I 25⁽) 2⁽)7) Yerstellbarkcit des (engsten) Querschnitts zu verwenden, z. B. kann Waschflüssigkeit, die die eljs Venturirohres h?t gerade bei dieser Abscheide- Austrittskammer 8 durch den Ablaßstutzen 14 vervorrielitimg, tlie insbesondere für Hochöfen, Gieße- 45 läßt, in die Einlaufkammer 11 geleitet werden. Erst reicn. Rcnnanlagen, Kraftwerke usw. bestimmt ist, nach dem Durchfließen des Siebhodens 3 wird sie bei denen sich tlie Menge des zu verarbeitenden Ab- dann als Schmutzflüssigkeit aus dem Abscheider abgases in Abhängigkeit von der Zeit ändert, den Vor- geführt.

teil, tlaß durch die Vcrstellbarkeit des Querschnitts Es ist offensichtlich, daß an dem Erfindungsgcdan-

die optimale Abscheidefähigkeit tier Vorrichtung er- 50 kcn prinzipiell nichts geändert wird, wenn z. B. ein

reicht und beibehalten wird, wenn man durch Re- anderer, nicht dargestellter Typ des Tropfenabsehei-

gulierung des Durchsatzquerschnitles ilen Gasdurch- dcrs gewählt wird oder wenn der Siebboden bzw.

sa:/. konstant häli. der Leitboden durch andere an sich bekannte Böden

An Hand der Zeichnungen werden jetzt zwei ersetzt wird.

Beispiele der crh'ndungsgemäßen Vorrichtung zum 55 Die erti·.dungsgemäße Vorrichtung ist insbcson-

Abscheiden von feindispcigicrtcn oder gasförmigen (l.-re für die Abscheidung von mittel- und hochdis-

Antcilcn aus Gasen näher beschrieben. Es zeigen pergierten Teilchen, die gemeinsam mit einer hohen F i g. 1 im Vertikalschnitt eine Vorrichtung, die Konzentration von groben Partikeln vorkommen,

mit einem zentral angeordneten Venturirohr, einer ökonomisch vorteilhaft. Sie eignet sich auch für

einen Durchtropfboden und einen Leitboden enthal- 60 Hochdruckverfahren und für die Absorption gas-

lende Kolonne sowie einem Wirbcltropfenabscheidcr förmigcr Anteile, wo eine kleine Anzahl von theore-

ausgerüstct ist, un.l tischen Böden, aber eine große Phasenfläche crfor-

Fig. 2 im Vcrtikalschnitt eine ähnliche Vorrich- derlich ist. Die Vorrichtung bewährt sich durch

tung mit einem Lamellen-Tropfenabscheider ihre hohe Leistungsfähigkeit bei hohen Gasdurch-

Bei beiden KorWuktionsvarianten ist der Innen- 65 salzen und bei hohen Konzentrationen an deren

raum der Vorrichtung durch ein senkrecht stehendes Anteilen. '

Venturirohr ft in zwei Kammern, und zwar in eine Die Zufuhr der Waschflüssigkeit geschieht direkt

rintrittskammcr 2 und eine Auslrittskammer 8 gc- in die Mündung des Venturirohres bzw. mehrerer

Vcntiirirolire, ohne Düsen, unmittelbar von dem orientierten Leitboden, dessen Öffnungen solch einen Neigungswinkel besitzen, dall die zerstäubte IMüssigkeit mit dem das im (ilcichslrom in Berührung gebraclit wird. Dadurch können die Druckvcrluste auf der Seite des behandelten Rohgases vermieden werden. Die Ahschcidungsfähigkcit des Vcnlurirohres wird noch dadurch gefördert, daß ihm die Waschflüssigkeit in einer fein zerstäubten Form zugeführt wird. Die endgültige Abscheidung auch sehr feiner Anteile verläuft also in dem Venturirohr durcli eine hochentwickelte Zwiscbenphascnflächc, wodurch sie günstig beeinflußt wird.

Wird die Vorrichtung für die Abscheidung von !■'lugstaub mit zwei unabhängigen Flüssigkcits/.ufuhren und zwei Waschkreisen betrieben, so wird eine höhere wirtschaftlichere Leistung dadurch erreicht, daß in dem ersten Kreis aus dem Rohgas auf einem oder mehreren Durchtropfböden grobe Anteile beseitigt werden und dadurch die Staubkonzentralion ao herabgesetzt wird. Die Abrasion und Abnutzung der kritischen Teile des Venturirohres wird dadurch vorteilhaft vermieden. Man kann also mit beliebigen Flugstaubkonzentrationen, z. B. bis zu der Konzentration von 400 g/m³, arbeiten. »5

Falls heiße Gase behandelt werden, erreicht man durch zwei selbständige Waschflüssigkeilskreise eine Vorkühlung sowie auch eine Sättigung mit Dampf, so daß sie die weiteren Reinigungsstufen in einem für die Abscheidung der dispersen Phase vorteilhaften Zustand durchlaufen. Vorteile des mehrstufigen Waschvorganges erweisen sich in einer ähnlichen Weise auch beim Trennen von Gaskomponenten mittels eines chemisch aktiven Absorptionsmittels.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abscheiden von dispcrgicrtcn oder gasförmigen Anteilen aus (lasen, wie Industriegasen, mittels einer Waschflüssigkeit oder eines chemisch aktiven Absorptionsmittels in einer Bodenkolonne, die mit mindestens einem Venturirohr und einem Tropfenabscheider verbunden ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenkolonne mit zumindest einem bekannten Durchtropfböden (3) und einem darüberlicgcndcn Leitboden (4) ausgestattet ist, daß die den Innenraum der Bodenkolonne begrenzende, bis zum Boden der Vorrichtung reichende Wand die Vorderwand (IS) des Venturirohres (6) ist, daß in der Ebene der Eintrittsmündung (5) dieses Venturirohres der Leitboden (4) angeordnet ist, dessen Durchtrittsöffnungen zur Eintrittsmündung (5) geneigt sind, und daß die Hinterwand (16) des Venturirohres (6) von dessen Austrittsmündung nach oben bis zur Deckwand der Vorrichtung geführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitboden (4) und/oder der Durchtropfböden (3) Teil eines selbständigen Waschkrei'vs für die Waschflüssigkeit oder für das Absorptionsmittel sind bzw. ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturirohr (6) in bekannter Weise einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturirohr (6) in an sich bekannter Weise einen regulierbaren Querschnitt besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen