DE2251031A1 - Verfahren und filtervorrichtung zum senken von saeuregasausstroemungen in einem ausstroemenden prozessgas - Google Patents

Verfahren und filtervorrichtung zum senken von saeuregasausstroemungen in einem ausstroemenden prozessgas

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Description

ThOMSEN - TlEDTKE - BüHLING TEL. (0811) S3 0211 TELEX: 5 -24 303 topat
630212
PATENTANWÄLTE München: Frankfurt/M.:
Dipl.-Chem.Dr.D.Thomsen Dlpl.-Ing. W. Weinkauf»
DIpl.-Ing. H. Tiedtke (Fuchthohl 71)
Dipl.-Chem. Q. BQhling
Dlpl.-Ing. R. Kinne
Dipl.-Chem. Dr. U. Eggers
8000 München 2 Kaiser-Ludwig-Platze 18. Oktober 1972
Teller Environmental Systems, Inc.
New York (USA)
Verfahren und Filtervorrichtung zum Senken von Sauregasausströmungen in einem ausströmenden Prozessgas
Die Erfindung bezieht sich auf das Absenken von Sauregasausströmungen aus einem Gasstrom bzw. aus einer Atmosphäre, in welcher diese enthalten sind.
Bekanntlich kennzeichnen sich mannigfaltige gewerbsmäßige und industrielle Herstellungs- und/oder Behandlungsverfahren durch die Erzeugung und Freisetzung von Säuregasen. Beispielsweise befinden sich bei der Glasherstellung solche Säuregase wie Fluorwasserstoff, Siliciumtetrafluorid und.Schwefeloxyde (beispielsweise Schwefeldioxyd und Schwefeltrioxyd) unter den Neben-
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Mündliche Abreden, Intbetonder· durch Telefon, bedürfen schriftlicher Bestätigung
Pottscheck (München) Kto. 11na74 n...j... a~~u iunm*.«i im.» κ hm-»na
produkten, welchen man normalerweise begegnet, während bei der sekundären Aluminiumherstellung solche Säuregase wie Fluorwasserstoff, Chlorwasserstoff und Chlor erzeugt werden* Das Entfernen dieser Gase als solche aus dem abströmenden Gas und aus Dampfausströmungen solcher Prozesse ist höchst erwünscht und zwar sowohl vom Standpunkt ihres wirtschaftlichen Wertes und ihrer Brauchbarkeit,als auch vom Standpunkt des Vermeidens ihres Entweichens als Verschmutzer in die Atmosphäre. Die Anwendung von Naßwäschern zur Erreichung dieser Ziele ist vorgeschlagen und tatsächlich praktiziert worden, doch la8t diese viel zu wünschen übrig, was Einfachheit, Wirkungsgrad und Kosten betrifft. Die Erfindung faßt die Verwendung von Nephelinsyenit, einem natürlich vorkommenden Erz ins Auge. Das Material verwendet man in partikelförmiger Gestalt als chromatographische Schicht bzw. chromatographisches Bett, welches von dem säuregashaltigen Ausfluß zur selektiven Adsorption bzw. zur Absorption der Säuregase aus dem Ausfluß überquert wird. Der Ausdruck "Adsorption" und dessen Hauptwort-, Verb- und Adjektivvarianten, wie sie hier verwendet werden, sollen auch in ihrem Rahmen "Absorption" und dessen Varianten mit umfassen. Bei dem gegenwärtig am meisten brauchbar ins Auge gefaßten System wird das Erz zu einer Partikelgröße im Bereich von etwa 5o Maschen (US-Sieb) bis 5 Mikron, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 2o Mikron, fein gemahlen und in ein Sackhülle in einer ansatzmäßigen Zufuhr mit etwa o,14 bis 1,4 kg Feststoffen ie ο,42 m /Min Geschwindigkeit des zu handhabenden Gasstromes eingeführt. Das Erz wird vorzugsweise auch mit Wasser oder Wasserdampf behandelt und zwar entweder vor
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oder nach dem Einführen in das Taschengehäuse, um eine noch größere Wirksamkeit des Entfernens der Säuregase aus dem Abstrom herbeizuführen. Die Benetzungsbehandlung kann beispielsweise bewirkt werden, indem man zu der Feststoffmasse etwa 4,5 bis 23 kg Wasser je 45 kg Erz hinzusetzt, so daß das Wasser durch das Material mit geringer oder keiner verbleibenden überstehenden Flüssigkeit adsorbiert wird, und daß man dann das Erz bei etwa 38 bis 149°C, vorzugsweise bei etwa 93°C bis zum Gleichgewicht trocknet, weichletzteres als der Zustand definiert ist, bei welchem innerhalb eines Zeitraumes von einer Stunde keine Gewichtsänderung erfolgt. Bei anderen Behandlungsarten kann das Wasser zugeführt werden, indem man entweder mit Feuchtigkeit gesättigte Luft durch, die Partikelmasse vorher oder gleichzeitig mit der Ankuft des säuregasbeladenen Ablaufs hindurch gehen läßt, oder indem man den Ablauf bzw. der Abstrom zuerst durch eine Feuchtigkeitszone und dann durch das Erz hindurch gehen läßt, wo die Feuchtigkeit, welche vom Gasstrom aufgenommen wurde, durch das Erz adsorbiert wird.
Man kann aber auch die Säuregas-Chromatographiewirkung unter Verwendung solcher Materialien wie Tiegelauskleidungsaluminiumoxyd und aktiviertem Aluminiumoxyd erzielen. Diese Materialien sind für diesen Zweck bisher nicht als geeignet betrachtet worden. Erfindungsgemäß kann jedoch irgendein Aluminiumoxydtyp angemessen aktiviert, d.h. mit einem chromatographischen überzug für das Säuregas versehen werden, indem man für je 45 kg Aluminiumoxyd etwa 3,6 bis 5,4 kg Natriumhydroxyd oder Natrium-
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carbonat, aufgelöst in etwa 9 bis 18 kg Wasser, hinzusetzt und dann das Material bis zum Gleichgewicht trocknet.
Die Erfindung kennzeichnet sich auch noch durch einen anderen Vorteil. Wie bekannt, enthält beispielsweise der Ablaß von einem sekundären Aluminiumofen normalerweise, zusätzlich zu Sciuregas aus strömungen, auch verschiedene Typen partikelförmiger Ausströmungen. Die letzteren umfassen Kohlenstoffhaltige Partikel und zwar sowohl verbrennbare als auch nicht verbrennbare, ölige Partikel und anorganische Partikel wie Aluminiumchlorid, Magnesiumchlorid, Aluminiumoxyd, Cryolith, Natriumchlorid und Kaliumchlorid. Die Zusammensetzungen und relativen Mengenanteile der partikelförmigen Ausströmungen in irgendeiner gegebenen Abgangmenge neigen natürlich dazu, als Funktion der Geschwindigkeit und des Chargentyps zum Ofen, sowie der Geschwindigkeit und des Typs der vollzogenen "demagging operation" (d.h. Entfernen von Magnesium aus der Schmelze) bedeutend zu variieren. Obgleich das Entfernen dieser partikelförmigen Ausströmungen r.iittels verschiedener Typen bisher Verfügbarer Einrichtungen wie Sackhüllen, Nachverbrennen, Venturis und verschiedenen Formen von Naßwäschern versucht worden ist, war nichts desto weniger keine dieser Methoden und Einrichtungstypen in der Lage, sich mit dem Gesamtprpblem des gemeinsamen Entfernens von Säuregas und partikelförmigen Ausströmungen zu messen bzw. dieses Gesamtproblem zu lösen. Im Gegensatz hierzu erlaubt die Verwendung von Nephelinsyenit oder von chromatographisch überzogenem Aluminiumoxyd in vorstehend beschriebener Weise nunmehr das Erreichen einer Senkung partikelförmiger Ausströmungen, d.h.
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eine Herabsetzung solcher Ausströmungen auf den Bereich von etwa o,oo3 bis o,ol5 Körnern je 28,3 1 (Normalbedingungen) Ablaß im gleichen Arbeitsgang und mittels der gleichen Ausrüstung wie der Senkung der Säuregasausströmungen.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Veranschaulichung der Erfindung.
Beispiel 1
Nephelinsyeniterz mit der ungefähren Zusammensetzung:
Siliciumdioxid 58 - 62%
Aluminiumoxyd 22 - 25%
Calciumoxyd , o,6 - o,9%
Ferrioxyd <£ ο, 1 %
Magnesia Xo, 2% Soda 8,5 - 12,5%
Pottasche 4,ο - 5,5%
Wasser
wird bis zu einer Partikelgröße von etwa 2oo bis 325 Maschen fein gemahlen. Zu 11,3 kg Erz setzt man 3,6 kg Wasser hinzu, wobei das Wasser zuerst absorbiert wird und sich im wesentlichen keine tiberstehende Flüssigkeit zeigt, wonach man das Erz bei 93 C bis zum Gleichgewicht trocknet. Das behandelte Erz
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bläst man dann in herkömmlicher Weise in ein· Sackhülle
mit einem Filterbezirk von 11,15 m , so daß sich eine Schicht mit einer mittleren Tiefe von etwa 1,27 mm bildet. Ein AbIaB-gas, welches aus einer Glasherstellungsanlage abgezogen ist und sowohl Fluorwasserstoff (etwa loo Teile je Million) als auch Schwefeloxyde (etwa 8o Teile je Million) enthalt, läßt man durch die Sackhülle 3o Stunden lang mit einer Geschwindigkeit von 7,om/Mün und einer Temperatur von 43 C gehen. FUr die Zeitdauer von ο bis 2o Stunden liegt der Gehalt jedes der beiden vorgenannten Typen saurer Gase im Ablaß aus der Sackhülle unterhalb 2 Teilen je Million, wobei für mindestens die Hälfte der Zeitdauer Konzentrationen von weniger als o,2 Teilen je Million beobachtet werden. FfIr die Zeitspanne 2o bis 3o Stunden steigt die Konzentration der Säuregase im Ablaß aus der Sackhülle auf etwa 6 Teile je Million Fluorwasserstoff und etwa 5 Teile je Million Schwefeloxyde.
Beispiel 2
11,3 kg Nephelinsyeniterz der gleichen Partikelgröße wie in Oeisniel 1, jedoch nicht mit Wasser behandelt, werden in eine Sackhülle mit einem Filterbezirk von 11,15 m geblasen, so daß sich eine Schicht bildet, welche eine durchschnittliche Tiefe bzw. Dicke von etwa 1,27 mm aufweist. Das Ablaßgas aus einer Glasherstellungsanlage, v/eichen etwa 8o Teile je? Million Fluorwasserstoff und etwa 65-Teile je Million
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Schwefeloxyde enthält, leitet man durch die Sackhülle mit einer Geschwindigkeit von 7,o. m /Min und bei Temperaturen im Bereich von etwa 38 bis 82°C hindurch. Für die Zeitspanne von o, bis 2o Stunden sind die Konzentrationen jeder der Säuregasausströmungen im Ablaß aus der Sackhülle unterhalb 2 Teile je Million. Danach steigen die Konzentrationen am Ende von 24 Stunden auf etwa 15 Teile je Million an.
Beispiel 3
9,1 kg Nephelinsyeniterz, welches auf eine Partikelgröße von etwa 8 bis 14 Maschen gemahlen ist, behandelt man mit 3,2 kg Wasser in der in Beispiel 1 dargelegten Weise. Das behandelte Material wird auf einem Sieb in Form eines Bettes von 5 cm Tiefe abgeschieden. Gas aus einer Gaserzeugungsanlage, welches etwa 18o Teile je Million Fluorwasserstoff und etwa 4o Teile je Million Schwefeloxyde enthält, führt man nach aufwärts durch das Bett mit einer Geschwindigkeit von 3,36
3 2
m /Min/9,3 dm und bei Temperaturen im Bereich von etwa 49 bis 66°C hindurch. Für eine Zeitdauer von 2o Stunden überschreitet die Konzentration keiner Säuregasausströmung im Ablaß aus dem Filter 3 Teile je Million, über dieser Punkt hinaus beginnt die Säuregaskonzentration zu steigen auf etwas über Io Teile je Million bei der 2o Stunden-Markierung.
Beispiel 4 -"
4o8 kg Nephelinsyenit, auf eine Partikelgröße im Bereich von 5 bis 5o ,^Mikron J:eLhaemaihlen,' werden unbehandelt in
eine Sackhülle mit einem Pilterbezirk von 557 m geblasen und bilden eine Schicht mit einer mittleren Dicke von etwa o,89 mm. Ablaßgas, welches die beiden partikelformLgen Ausströmungen der vorerwähnten Typen enthält (im allgemeinen im Bereich von etwa ofo2 bis o,25 Körner/o,o28 m (normal)) und Säuregasausströmungen (etwa 5o bis loo Teile je Million Chlor, 2p Teile je Million Chlorwasserstoff, 2o Teile je Million Fluorwasserstoff) bei Temperaturen oberhalb 149 C, werden aus einem sekundären Aluminiumofen von 3o Tonnen mit einer Geschwindigkeit von 28o m /Min (Normalbedingung) abgezogen und der Wirkung einer Hochdruck-Wasserabschreckung (14 atU an der Düse und strömend mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,5 bis 6,1 m/Min) unterworfen, welche in den Gaskanal eingeführt wird, bevor das Gas die Sackhülle erreicht und welche die Temperatur des Gases auf etwa 77 C herabsetzt. Innerhalb von siebentägigem Arbeiten des Ofens sind die Ausströmungen im AbIaB aus der Sackhülle (welche normal ohne Brennen funktioniert oder Verstopft wird, Probleme, welchen man normalerweise begegnet) Wie folgt:
Partikel o,oo7 g/o,o28 πι normal (Durch-
2 schnitt) o,öl 5 g/o,o28 m normal (Maximum)
Chlor 3 Teile je Million (Mittelwert
während Chlorierungs-"Demagging")
Chlorwasserstoff O Teile je Million Fluorwasserstoff O Teile je Million
Beispiel 5
544 kg Aluminiumoxyd, welches zu einer Partikelgröße
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im Bereich von loo bis 25o Maschen feingemahlen und inlt einer wäßrigen Lösung von Natriumcarbonat (4,1 kg Natriumcarbonat in 18,1 kg Wasser je 45,4krAluminiumoxyd) behandelt ist, werden in eine Sackhülle mit einem Filterbezirk von 557 m eingespritzt und bilden eine Schicht mit einer mittleren Dicke von etwa 1,27 mm. Auslaßgas wird aus einem sekundären Aluminium-
ofen von 3o Tonnen mit einer Rate von 28o m (normal) je Min.
abgezogen und durch die Sackhülle hindurchgeleitet. Innerhalb eines fünftägigen Arbeitens des Ofens sind die Ausströmungen im Auslaß aus der Sackhülle (welche die ganze Zeitdauer über ohne Verstopfen oder Brennen normal funktioniert) wie folgt:
Partikel ' 0,008 g/o,o28 m normal (Durch-
2 ■ schnitt) o,o2o g/o,o28 m normal (Maximum)
Chlor 4 Teile je Million (Mittelwert
während Chlorierungs-"Demagging")
Chlorwasserstoff 1 Teile je Million (Maximum) Fluorwasserstoff O Teile je Million
Es ist selbstverständlich, daß die Arbeitsgänge des Absenkens der Ausströmungen, welche in den vorstehenden Beispielen dargelegt sind, der Verwirklichung auf unterschiedlichen Wegen, entweder teilweise oder im Ganzen, zugänglich sind. So kann bei einer Glasherstellung das Nephelinsyenit oder das überzogene Aluminiumoxyd gemäß der Erfindung kontinuierlich in die Sackhülle eingeführt werden, beispielsweise mit einer Rate von etwa o,o23 bis or91 kg/Min je 28 m /Min der Gaszuführungsgeschwindigkeit, dort mit dem anfänglich Ablaß, welcher dLe zu entfernenden Ausströmungen trägt, gemischt wer-
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den und kontinuierlich aus der Sackhülle zusammen mit den adsorbierten Verunreinigungen extrahiert werden.
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Claims (4)

  1. Patentansprüche
    1J Verfahren zum Senken von SäuregasausStrömungen in einem ausströmenden bzw. abgelassenen Prozessgas, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Strom dieses ausströmenden Gases, in innige Berührung mit einer partikelförmigen Masse eines Materials führt, weichletzteres Material Nephelinsyenit oder für das Säuregas chromatographisch beschlchtetesAluminiumoxyd ist, wobei dieses Material die Säuregasausströmungen aus dem ausströmenden Gas selektiv adsorbiert.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material in feingemahlenem Zustand verwendet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man auf eine Partikelgröße im Bereich von 5o Maschen (US-Sieb) bis 5 Mikron gemahlenes Material verwendet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Material einer Partikelgröße im Bereich von etwa loo bis 325 Maschen verwendet.
    5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Material einer Partikelgröße im Bereich von etwa 5 bis 2o Mikron verwendet.
    6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man grobgemahlenes Material verwendet. N .
    7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bis auf eine PartikelgröBe im Bereich von etwa 8 bis 14 Maschen gemahlenes Material verwendet.
    8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB man die Masse des Materials in eine Sackhülle/ bringt.
    9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Masse dieses Materials in den Strom des ausströmenden Gases einführt und man sie dann damit In eine Sackhülle hineinrichtet, wobei dieses Material mit adsorbierten Säuregasausströmungen in der Sackhülle verbleiben und aus diesem periodisch entfernt werden.
    10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Masse des Materials in Form eines Bettes verwendet, welches auf einem Sieb abgeschieden ist.
    11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Material Nephelinsyenit verwendet.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man den Nephelinsyenit mit Wasser benetzt.
    13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den Nephelinsyenit mit Wasser benetzt und bei einer Temperatur im bereich von etwa 38 bis 1-49°C
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    - 13 - ' ■
    bis zum Gleichgewicht trocknet.
    1.4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Material entweder Tiegelauskleidungs-Aluminiumoxyd oder aktiviertes Aluminiumoxyd verwendet, welches mit einer wäßrigen Lösung von entweder Natriumhydroxyd oder Natriumcarbonat zwecks Schaffung chromatographischer überzüge für das Säuregas auf den Partikeln behandelt wurde.
    15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung verwendet, welche etwa 3,6 bis 5,4 kg der Natriumverbindung in etwa 9,1 bis 18,1 kg Wasser je 45,4 kg Aluminiumoxyd umfaßt und daß man das behandelte. Gemisch bis zum Gleichgewicht trocknet. ~ ,
    16. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß man das das Benetzen der Partikelmasse dadurch bewirkt, daß man zu dieser etwa 4,5 bis 22,7 kg Wasser je 45,4 kg Nephelinsyenit hinzusetzt.
    17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser vor dem Einführen der Partikel in eine Sackhülle hinzusetzt und daß man es durch den Nephelinsyenit mit im wesentlichen keiner verbleibenden überstehenden Flüssigkeit adsorbieren läßt, und daß man die Partikelmasse dann bis zum Gleichgewicht trocknet.
    18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
    daß man das Wasser anschließend an das Einführen der Partikel in eine Sackhülle hinzusetzt, indem man durch letztere einen mit Feuchtigkeit beladenen Gasstrom hindurchgehen läßt.
    19 φ Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Filter für Säuregas aus einer partikelförmigen Masse eines Materials aus Nephelinsyenit oder aus für Säuregas chromatographisch beschichtetes Aluminiumoxyd.
    20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Material feingemahlen ist.
    21. Vorrichtung nach Anspruch 19 und 2o, dadurch gekennzeichnet, daß das Material bis auf eine Partikelgröße im Bereich von 5o Maschen (US-Sieb) bis 5 Mikron gemahlen ist.
    22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße des Materials im Bereich von etwa loo bis 325 Maschen liegt.
    23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße des Materials im Bereich von etwa 5 bis 2o Mikron liegt.
    24. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Material grobgemahlen ist.
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    ?25Τ03ί
    25. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Material auf eine Partikelgröße im Bereich von etwa 8 bis 14 Maschen gemahlen 1st.
    26. Vorrichtung nach Anspruch 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse dieses Materials in einer Sackhülle enthalten ist.
    27. Vorrichtung nach Anspruch 19 bis 25, dadurch gekenn·* zeichnet, daß die Masse des Material in Form eines Bettes vorliegt, welches auf einem Sieb abgeschieden ist.
    28. Vorrichtung nach Anspruch 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Nephellnsyenit 1st.
    29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Nephelinsyenit mit Wasser behandelt wprden 1st.
    30. Vorrichtung nach Anspruch 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Tiegelauskleidungs-Aluminiumoxyd oder aktiviertes Aluminiumoxyd 1st, welches mit einer wäßrigen Lösung von Natriumhydroxyd oder Natriumcarbonat behandelt wurde.
    3 ΰ 98 19 /10 © 9 0^NAi inspected
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