DE2161222B2 - Method for removing urea dust - Google Patents
Method for removing urea dustInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Harnstoffstaub durch Waschen des einem Harnstoff-Kristallisationssprühverfahren entstammenden Luftstroms mit Wasser und/oder einer wäßrigen Harnstofflösung und Durchleiten des so vorgereinigten Luftstroms durch eine Schicht aus porösem Material gemäß den Patentansprüchen.The invention relates to a method for removing urea dust by washing a urea crystallization spray process resulting air stream with water and / or an aqueous urea solution and passing through the so pre-cleaned Air flow through a layer of porous material according to the claims.
Durch den schnellen Fortschritt und die schnelle Entwicklung der chemischen Industrie nimmt die Menge diverser Stäube laufend zu. Diese Stäube verunreinigen die Luft, verschmutzen die Anlagen und schädigen Tiere. Für den Menschen ergeben sich dadurch direkt oder indirekt unerwünschte Nebenwirkungen. Harnstoffstaub ist schwierig zu entfernen. Es bestand daher ein Bedürfnis für ein wirksames Verfahren zur Entfernung von Harnstoffstaub.With the rapid progress and development of the chemical industry, the Amount of various dusts constantly increasing. These dusts pollute the air, pollute the systems and harm animals. This results in direct or indirect undesirable side effects for humans. Urea dust is difficult to remove. There was therefore a need for an effective one Method for removing urea dust.
Zur Entfernung von Harnstoffstaub aus einem diesen enthaltenden Gasstrom wandte man bisher folgende Verfahren an: Waschen des Gasstroms mit Wasser oder einer Flüssigkeit, Filtern des Gasstroms mit einem Trocken- oder Naß-Filter oder eine Kombination dieser Verfahren. Beim Waschen oder Filtern mit einem Trockenfilter ist jedoch die Entfernung des Harnstoffstaubs unvollständig; beim Filtern mit einem Naßfilter wird durch ihn ein hoher Druckverlust verursacht, wenngleich die entfernte Menge an Harnstoffstaub gesteigert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach durchzuführen und wirtschaftlich bei der Harnstoffstaub-Entfernung, insbesondere bei der Herstellung von granulären Düngemitteln, wie Harnstoff-Granulaten. The following have hitherto been used to remove urea dust from a gas stream containing it Method on: washing the gas stream with water or a liquid, filtering the gas stream with a Dry or wet filters or a combination of these methods. When washing or filtering with one Dry filter, however, the removal of the urea dust is incomplete; when filtering with a wet filter it causes a high pressure loss, albeit the removed amount of urea dust can be increased. The inventive method is easy to carry out and economical in the Urea dust removal, especially in the production of granular fertilizers such as urea granules.
Gemäß der FR-PS 15 33 231 wird bei der Entfernung von in Gasen enthaltenem Staub lediglich eine Kombination aus Sprühen und Filtern angewandt. In dieser Literaturstelle findet sich kein Hinweis auf eine Verbesserung der Harnstoff staub-Entfernung dahingehend, daß mittels eines imprägnierten porösen Materials einer bestimmten Porosität ein geringer Druckverlust und eine zufriedenstellende Effizienz erreicht werden können.According to FR-PS 15 33 231, only one is used in the removal of dust contained in gases Combination of spraying and filtering applied. There is no reference to one in this reference Improvement of the urea dust removal to the effect that by means of an impregnated porous material a certain porosity a low pressure loss and a satisfactory efficiency can be achieved can.
Die erfindungsgemäß als Filter verwendeten porösen Materialien besitzen eine nichtcellulare bzw. nichtzellige Schaumporosität von über 90%. Die nichtcellulare Schaumporosität soll das Verhältnis an nichtcellularem Schaumvolumen zu dem Gesamtschaumvolumen bedeuten. Die porösen Materialien, die eine große Anzahl an geschlossenen, cellularen Schäumen enthalten, sollten daher erst verwendet werden, nachdem man sie einer Vorbehandlung unterworfen hat, die die Porosität der nichtcellularen Schäume erhöht Ein solches Filter wird mit Wasser oder mit einer wäßrigen Harnstofflösiuig imprägniert Die Imprägnierung kann ansatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden, indem man einen Lösungsmittelstrom abwärts kontinuierlich oder zwischenzeitlich auf der Oberfläche des Filters strömenThe porous materials used as filters according to the invention are non-cellular or non-cellular Foam porosity of over 90%. The non-cellular foam porosity is said to be the ratio of non-cellular Mean foam volume to the total foam volume. The porous materials that a large number contained in closed, cellular foams, should therefore only be used after they have been used has subjected to a pretreatment that reduces the porosity of non-cellular foams. Such a filter is made with water or with an aqueous urea solution impregnated The impregnation can be carried out batchwise or continuously by a stream of solvent flow downwards continuously or intermittently on the surface of the filter
ίο läßt, wo das Gas austritt Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Filter sind Schaumharze aus Polyäthylen oder Polyurethan. Man kann auch andere poröse Stoffe, wie Glaswolle, Filze oder schwammförmige Kautschuke, verwenden. Es wird bevorzugt, einen Polyurethanschaum zu verwenden, der eine hohe, nichtcellulare Schaumporosität besitztίο lets where the gas escapes The in the invention The filters used are foam resins made of polyethylene or polyurethane. One can also use other porous materials such as glass wool, felt or spongy rubbers. It will it is preferred to use a polyurethane foam which has a high, non-cellular foam porosity
Das Waschen des Luftstroms erfolgt vor seinem Durchleiten durch das Filter, da dadurch Harnstoffstaub mit relativ großer Teilchengröße entfernt wird.The air flow is washed before it is passed through the filter, as this causes urea dust with a relatively large particle size is removed.
Die Einhaltung des angegebenen Prozentsatzes der nichtcellularen Porosität des Filtermaterials ist sehr wichtig, da mit geringer werdender nichtcellularer Porosität der durch das Filtermaterial verursachte Druckverlust ansteigt Im allgemeinen sollte bei einer effizienten Arbeitsweise mit niedrigen Kosten der Druckverlust vorzugsweise weniger als 100 mm H2O (Wassersäule) betragen. In der nachstehenden Tabelle ist der Druckverlust in Millimeter H2O bei verschiedenen Oberflächengeschwindigkeiten und verschiedenen nichtcellularen Porositäten angegeben.Compliance with the stated percentage of non-cellular porosity of the filter material is very high important, since the lower the non-cellular porosity caused by the filter material Pressure drop increases In general, to operate efficiently at low cost, the Pressure drop preferably less than 100 mm H2O (Water column). In the table below is the pressure drop in millimeters H2O at different Surface velocities and various non-cellular porosities are given.
Wie daraus deutlich hervorgeht, ist der Druckverlust bei geringer Oberflächengeschwindigkeit selbst im Falle einer niedrigen nichtcellularen Porosität verhältnismäßig gering; bei hoher Oberflächengeschwindigkeit ist er jedoch (im Falle einer nichtcellularen Porosität >90%) extrem groß. Daher wird erfindungsgemäß ein poröses Material einer nichtcellularen Porosität >90% als Filtermaterial verwendet.As is clear from this, the pressure loss at low surface speed is even in the case a relatively low non-cellular porosity; at high surface speed he is however (in the case of a non-cellular porosity> 90%) extremely large. Therefore, the present invention is a porous Material with a non-cellular porosity> 90% used as filter material.
Anhand der Zeichnungen wird eine erfindungsgemäße Ausführungsform näher erläutert.
F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung, die man bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwenden
kann;An embodiment according to the invention is explained in more detail with the aid of the drawings.
F i g. 1 shows an apparatus which can be used in carrying out the method according to the invention;
F i g. 2 zeigt eine andere Vorrichtung, die man zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verbo wenden kann;F i g. 2 shows another device that can be used to carry out the method according to the invention can turn;
F i g. 3 zeigt die vergrößerte Ansicht eines Filters.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert.F i g. 3 shows the enlarged view of a filter.
The method according to the invention is illustrated by means of FIGS. 1 to 3 explained in more detail.
Bei den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen wird ein Harnstoffstaub enthaltender Luftstrom über Leitung 1 eingeführt und mit einem Lösungsmittel gewaschen, das von einer Düse 2 mittels einer Pumpe 4 versprüht wird. Auf diese Weise wirdIn the case of the FIGS. 1 and 2 illustrated embodiments is a urea dust containing Air stream introduced via line 1 and washed with a solvent that is released from a nozzle 2 by means of a pump 4 is sprayed. That way will
Harnstoffstaub mit relativ großem Durchmesser abgetrennt und in dem Lösungsmittel gelöst Der mit dem Lösungsmittel in Berührung gewesene Luftstrom wird dann durch ein Filter 5 geleitet Dabei werden die feinen Teilchen entfernt Die Luft wird dann durch die Leitung 6 abgelassen. Das Lösungsmittel fließt an der Oberfläche des Filters 5 ab, und zwar auf der Luftauslaßseite. Die Filterschicht wie sie in F i g. 2 dargestellt ist, kann in einer kompakten Vorrichtung verwendet werden. Sie enthält einen Filter, der mit einem Rahmen verbunden ist, dessen Querschnitt senkrecht zu der Oberfläche des Filters einem gleichschenkligen Trapez entspricht Ein Winkel» von der Oberfläche des Filtermaterials zu der Horizontalen (dargestellt in F i g. 2) sollte ein stumpfer Winkel von mindestens 120°, vorzugsweise von 95 bis 110°, sein. Wenn der Winkel α die obere Grenze des oberen Bereichs überschreitet, neigt die Flüssigkeit dazu, auf der Filteroberfläche zu verbleiben, wodurch die Wirksamkeit des Filters erniedrigt wird, was einen geringen Abtrenneffekt zur Folge hat Wem. andererseits der Winkel so klein ist, daß er nicht in diesen Bereich fällt, dann tritt ein größerer Druckverlust bedingt durch das Filtermaterial, auf. Bei 7 ist eine U-förmige Röhre gezeigt die vorgesehen ist, um das Lösungsmittel, das längs der Oberfläche des Filters abgeflossen ist, zu entfernen. Um zu verhindern, daß die Lösungsmitteltröpfchen versprühen, ist es bevorzugt, wie in F i g. 3 dargestellt ein Metallnetz oder synthetische Fasern auf der Oberfläche des porösen Materials 8, wo die Luft austritt, zu verwenden.Urea dust with a relatively large diameter is separated and dissolved in the solvent. The air stream which has been in contact with the solvent is then passed through a filter 5. The fine particles are removed. The air is then discharged through the line 6. The solvent flows off on the surface of the filter 5 on the air outlet side. The filter layer as shown in FIG. 2 can be used in a compact device. It contains a filter that is connected to a frame whose cross section perpendicular to the surface of the filter to an isosceles trapezoid An angle "from the surface of the filter material corresponds to the horizontal (shown in F i g. 2) should be an obtuse angle of at least 120 °, preferably from 95 to 110 °. If the angle α exceeds the upper limit of the upper range, the liquid tends to remain on the filter surface, thereby lowering the efficiency of the filter, resulting in a poor separation effect. on the other hand, if the angle is so small that it does not fall within this range, a greater pressure loss occurs due to the filter material. Shown at 7 is a U-shaped tube which is provided to remove the solvent which has flowed off along the surface of the filter. In order to prevent the solvent droplets from being sprayed, it is preferred as shown in FIG. 3 illustrated using a metal mesh or synthetic fibers on the surface of the porous material 8 where the air exits.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die folgenden:The advantages of the method according to the invention are as follows:
1. Man erhält praktisch eine 100%ige Wirksamkeit bei der Entfernung von Harnstoffstaub. Verwendet man Filter der trockenen Art, bei denen man ein Polyurethanschaumharz als Filtermedium einsetzt, so beträgt der Abtrenneffekt mit Stäuben eines Durchmessers von 1 bis 100 μπι höchstens 50%. Entfernt man den Harnstoffstaub gemäß dem sogenannten Wasserfang-Verfahren, das mit relativ niedrigen Kosten gebaut und betrieben werden kann, so werden ungefähr 80 bis 90% des Harnstoffstaubs, der in den abströmenden Gasen eines Harnstoffkristallisationsprühturms vorhanden ist, entfernt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man im wesentlichen einen 100%igen Abtrenneffekt an Staub, wenn man das poröse Material mit dem Lösungsmittel imprägniert, wobei das poröse Material eine hohe Porosität an nichtcellularen Schäumen besitzt.1. Virtually 100% effectiveness in removing urea dust is obtained. Used filters of the dry type, in which a polyurethane foam resin is used as the filter medium, the separation effect with dusts with a diameter of 1 to 100 μm is at most 50%. If you remove the urea dust according to the so-called water catching method, the one with relative can be built and operated at low cost, about 80 to 90% of the Urea dust that is present in the gases flowing off from a urea crystallization spray tower is removed. In the process of the invention, essentially one is obtained 100% dust separation effect when the porous material is impregnated with the solvent, wherein the porous material has a high porosity of non-cellular foams.
2. Es sind niedrigere Anlagekosten erforderlich, da man billige Filtermaterialien, wie Polyurethanschaumharze,
verwenden kann. Weiterhin treten bei den bekannten Staubfiltriervorrichtungen Druckverluste von 50 bis 100 mm H2O bei Oberflächengeschwindigkeiten
von 10 cm/sec auf. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man höchstens
einen Druckverlust von 30 inm H2O bei einer
Oberflächengeschwindigkeit von 1 m/sec. Dadurch werden die Betriebskosten erniedrigt.
3. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man abströmenden Harnstoffstaub wiedergewinnen,
indem man die entstehende Lösung konzentriert. Dies bedeutet, daß das erfindungsgemäße Verfahren
nicht nur Maßnahmen vorsieht, um eine Luftverunreinigung zu verhindern, εοηαεπι daß
durch dieses Verfahren auch die Produktivität verbessert wird.2. Lower equipment costs are required because inexpensive filter materials such as polyurethane foam resins can be used. Furthermore, with the known dust filter devices, pressure losses of 50 to 100 mm H 2 O occur at surface speeds of 10 cm / sec. In the process according to the invention, a pressure loss of at most 30 m in H2O is obtained at a surface speed of 1 m / sec. This lowers the operating costs.
3. In the process according to the invention, urea dust flowing off can be recovered by concentrating the resulting solution. This means that the process according to the invention not only provides measures to prevent air pollution, εοηαεπι that this process also improves productivity.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung.The following example illustrates the invention.
Wie in Fig.2 dargestellt ist wird der einen Harnstoff-Sprühkristallisationsturm verlassende Luftstrom durch eine Leitung 1 in die Abtrenn-Vorrichtung geleitet Dieser Luftstrom enthält 500 bis 1000 mg/m3 Harnstoffpartikel mit einem Durchmesser von 1 bis JO μ. Er wird dann mit einer wäßrigen Harnstofflösung, die von einer Sprühdüse 2 versprüht wird, gewaschen. Dabei werden 90% des Staubs in der Harnstofflösung aufgenommen. Die Harnstofflösung wird in einem Lösungsmittelreservoir 3 gelagert und dann über die Pumpe 4 in die Sprühdüse zur Zirkulation geleitet. Ein Teil der Harnstofflösung wird zur Wiedergewinnung des darin gelösten Harnstoffs entnommen. Die Menge an entnommener Harnstofflösung wird durch Wasser ersetzt.As shown in FIG. 2, the air flow leaving a urea spray crystallization tower is passed through a line 1 into the separation device. This air flow contains 500 to 1000 mg / m 3 urea particles with a diameter of 1 to JO μ. It is then washed with an aqueous urea solution which is sprayed from a spray nozzle 2. 90% of the dust is absorbed in the urea solution. The urea solution is stored in a solvent reservoir 3 and then passed via the pump 4 into the spray nozzle for circulation. Part of the urea solution is withdrawn to recover the urea dissolved therein. The amount of urea solution removed is replaced by water.
Der mit der Harnstofflösung gewaschene Luftstrom wird nun mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 1,0 m/sec durch einen Filter geleitet. Dann wird der Luftstrom durch die Leitung 6 entfernt Der Luftstrom aus Leitung 6 enthält 10 mg/m3 Harnstoff staub. Das angewandte Filter ist ein ätherartiger Polyurethanschaum, der eine nichtcellulare Schaumporosität von 98% aufweist. Der Winkel « der Filtrationsoberfläche zu der Horizontalen beträgt 100°. Die kleinen Tröpfchen aus Harnstofflösung, die durch die Sprühdüse gebildet werden, erreichen die Oberfläche des Filtermediums an der Gasauslaßseite. Dadurch wird das Filtermedium mit der Harnstofflösung imprägniert. Die Harnstofflösung, in der der Harnstoffstaub gelöst ist, wird durch die U-förmige Röhre 7 in ein Lösungsmittelreservoir 3 geleitet.The air stream washed with the urea solution is now passed through a filter at a surface speed of 1.0 m / sec. The air stream is then removed through line 6. The air stream from line 6 contains 10 mg / m 3 of urea dust. The filter used is an ethereal polyurethane foam with a non-cellular foam porosity of 98%. The angle of the filtration surface to the horizontal is 100 °. The small droplets of urea solution formed by the spray nozzle reach the surface of the filter medium on the gas outlet side. This impregnates the filter medium with the urea solution. The urea solution, in which the urea dust is dissolved, is passed through the U-shaped tube 7 into a solvent reservoir 3.
Anstelle des im Beispiel 1 angewandten ätherartigen Polyurethanschaums wurde ein für Polsterzwecke geeigneter Polyvinylchloridschaum mit einer nichtcellularen Schaumporosität von 95% und einer Dicke von 10mm verwendet und die Vorrichtung gemäß Fig.2 unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 1 betrieben. Der die Leitung 6 verlassende Luftstrom enthielt 15 mg/m3 Harnstoffstaub, und der Druckverlust betrug 36 mm H2O (Wassersäule).Instead of the ethereal polyurethane foam used in Example 1, a polyvinyl chloride foam suitable for upholstery purposes with a non-cellular foam porosity of 95% and a thickness of 10 mm was used and the device according to FIG. 2 was operated under the same conditions as in Example 1. The air stream leaving line 6 contained 15 mg / m 3 urea dust, and the pressure drop was 36 mm H 2 O (water column).
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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