DE2333582A1

DE2333582A1 - Skrubber

Info

Publication number: DE2333582A1
Application number: DE19732333582
Authority: DE
Inventors: Caperton Braxton Horsley; Edward Francis Kent
Original assignee: Braxton Corp
Current assignee: Braxton Corp
Priority date: 1972-06-30
Filing date: 1973-07-02
Publication date: 1974-01-17
Also published as: FR2190502B1; FR2190502A1; JPS4952770A; CA1010358A; US3864485A; GB1404085A

Description

Convention Dates:
June 30, I972
May 14, 1973

Jiraxton Corporation, Medfield, Mass., V.St.A.

Skrubber

Die Erfindung betrifft einen Skrubber zum Entfernen eines Gasbe'standteils aus einem Gasstrom durch Beaufschlagen des Gasstroms mit Tröpfchen einer mit dem zu entfernenden Gasbestandteil reagierenden Flüssigkeit, mit einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit, mit einer Behandlungskammer, in der die Tröpfchen mit dem Gasstrom in Kontakt kommen, mit einer Vorrichtung zum Entfernen der Tröpfchen aus dem Gasstrom stromabwärts der Behandlungskammer, die einen geraden Teil mit einem Einlaß und einem Auslaß für den Gasstrom bei gleichmäßigem Querschnitt zwischen Einlaß und Auslaß aufweist, sowie mit an den Vorratsbehälter angeschlossenen Zerstäubern zum Erzeugen der Flüssigkeitströpfchen.

Skrubber, d.h. Sprühwäscher für die Gasreinigung, bei denen eine reagierende Flüssigkeit in einen Strom des zu reinigenden Gases eingesprüht wird, um durch Reagieren der Flüssigkeit mit einem Bestandteil des Gasstroms diesen Bestandteil zu entfernen oder auszuwaschen, werden häufig für die Behandlung von Gasen verwendet. Zum Beispiel verwendet man auf diese Weise in Wasser gelöste alkalische Substanzen, um Schwefeldioxyd aus Schornsteingas zu entfernen. In vielen Fällen ist es jedoch im Hinblick auf die Wasserverschmutzungsgefahr nicht tragbar, daß man die die Reaktionsprodukte enthaltende Ablaufflüssigkeit solcher Skrubber ins Abwasser leitet, sondern man muß vielmehr die Ablaufflüssigkeit

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weiterbehandeln, um Materialien zu erzeugen, die man wiederverwenden oder unschädlich ableiten kann. Dabei erhöhen sich die Behandlungskosten durch mangelhafte Wirkungen, die sich aus der Ungleichmäßigkeit bei der Behandlung; sämtlicher Teile des Stromes ergeben.

Um die Kosten der Behandlung des Skrubberablaufs zu miniraalisieren, ist es wünschenswert, daß man die Menge der Ablaufflüssigkeit für einen gegebenen Durchsatz an Schornsteingas minimal klein hält. Außerdem ist es wünschenswert, daß man mit möglichst wenig Reagenzchemikalien auskommt und daß die für den Waschvorgang verwendete Reaktionsapparatur in ihren Abmessungen möglichst klein ist, und zwar bei unverändert hoher Systemleistung hinsichtlich des Absorptionswirkungsgrades zum Entfernen des unerwünschten Bestandteils des Stromes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sprühwäscher für die Gasreinigung zu schaffen, bei dem der zu reinigende Gasstrom mit hohem Absorptions- oder Abfangwirkungsgrad gewaschen wird, für das Waschen eines gegebenen Gasvolumenseine nur minimale Menge an Reagenz benötigt wird, die Menge an Trägermittel für die Reagenzien minimal ist, die Größe und Kosten der für die Behandlung eines gegebenen Gasstromes erforderlichen Apparatur minimal sind, eine die Reaktionsprodukte enthaltende Ablaufflüssigkeit erhalten wird, die sich auf bequeme Weise und mit geringem Kostenaufwand handhaben läßt, und ein Gasstrom wirtschaftlich und verläßlich so behandelt werden kann, daß aus ihm ein unerwünschter Bestandteil, beispielsweise Schwefeldioxyd aus Schornsteingas, entfernt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Skrubber der eingangs ge-· nannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß quer im geraden Teil der Behandlungskammer am Einlaß eine Strömungsausgleichsplatte mit verteilten Durchtrittsöffnungen für die Einleitung des Gasstromes in den geraden Teil angebracht ist, die dem Gasstrom einen Widerstand unter Erzeugung eines Druckgefälles von der einen zur anderen Plattenseite entgegensetzt, das einen solchen Gradienten quer zur Strömungsrichtung hat, daß Strömungskonzentra-

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tionseffekte, die in dem die Gtrömungsausgleichsplatte anströmenden Gas durch Apparateteile stromaufwärts der Strömungsaus^eichsplatte hervorgerufen werden, kompensiert werden und die Gasströmung im geraden Teil ausgeglichen wird; und daß die Zerstäuber so angeordnet sind, daß die Flüssigkeit in den geraden Teil in gleichmäßig über dessen Querschnitt verteilten Tröpfchen ausgetragen wird, derart, daß der Gasstrom einheitlich mit der Flüssigkeit beaufschlagt wird.

Bevorzugte Merkmale bestehen darin, daß die Zerstäuber Tröpfchen von einer solchen Größe, daß sie vom Gasstrom mitgerissen werden, insbesondere mit einem Durchmesser von überwiegend weniger als 0,C05 cm, erzeugenj daß quer am Auslaß des geraden Teils der Behandlungskammer eine Isolierplatte befestigt ist, die der Gasströmung einen V/iderstand unter Erzeugung eines Druckgefälles, das sich quer über die Isolierplatte ändert, entgegensetzt und strömungsstörende Einflüsse von Apparateteilen stromabwärts der Isolierplatte kompensiert sowie die Strömung innerhalb des geraden Teils gegen durch stromabwärtige Apparateteile hervorgerufene Druckänderungen isoliert; daß die Zerstäuber mit dem reagierenden Bestandteil in einem Mengenverhältnis gespeist werden, das dicht beim stöchiometrischen Verhältnis des Gasstromes liegt} daß durch die Zerstäuber ein alkalisches Chemikal in einem.flüchtigen Trägermittel zwecks Reaktiv mit Schwefeldioxyd in einem Schornsteingasstrom ausgetragen wird; daß der Gasstrom vor der Einleitung in die Behandlungskanuner in einer Sättigungskammer behandelt wird, die mit dem flüchtigen Trägermittel gespeist wird,. um dieses in den Gasstrom vor dessen Eintritt in die Behandlungskanuner einzudampfen und den Gasstrom mit dem Dampf des Trägermittels zu sättigen; und daß in den Zerstäubern der reagierende Bestandteil im Trägermittel bis nahe der Löslichkeitsgrenze gelöst ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 das Fließschema einer erfindungsgemäßen Apparatur zum Behandeln von Schornsteingas;

Figur 2 eine etwas schematisierte Darstellung der Sättigungs-

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kammer und der Behandlungskammer der Apparatur nach Figur 1;

Figur 3 eine weggeschnittene perspektivische Darstellung der Strömungsausgleichsplatte am Einlaß der Sättigungskammer nach Figur 2;

Figur 4 eine weggeschnittene perspektivische Darstellung der Strömungsisolierplatte am Auslaß der Sättigungskammer nach Figur 2;

Figur 5 eine weggeschnittene perspektivische Darstellung der Strömungsausgleichsplatte am Einlaß der Behandlungskammer nach Figur 2 j

Figur 6 in Querschnittsdarstellung eine an der Strömungsausgleichsplatte nach Figur 5 befestigte Sprühdüse', und

Figur 7 eine weggeschnittene perspektivische Darstellung der Strömungsisolierplatte am Auslaß der Behandlungskammer nach Figur

Figur 1 zeigt das allgemeine Schema einer Gasbehandlungsapparatur 10 zum Auswaschen von Schwefeldioxyd aus Schornsteingas mit einem Verbrennungsraum 12, in dem ein Strom von Verbrennungsprodukten erzeugt wird, die durch ein Leitungsrohr 14 zu einem Trockenzyklon 16 strömen. Von dort gelangt der Strom durch ein Leitungsrohr 18 zu einer Sättigungskammer 20 und von dort durch ein Leitungsrohr 22 zu einer Behandlungskammer 24. Von der Behandlungskammer 24 gelangt der Gasstrom durch ein Leitungsrohr 26 zu einem ] aßzyklon 28, von dort durch ein Leitungsrohr 30 zu einem Absauger oder Saugventilator 32 und von dort zu einem Leitungsrohr 34» das zu einem Schornstein 36 führt, von wo das Gas ausströmt.

Eine reagierende Flüssigkeit, die vorteilhafterweise ein alkalisches Chemikal wie Na₂CO- in gesättigter Lösung sein kann, wird über eine Leitung 27 in die Behandlungskammer 24 eingeleitet, und die Reaktionsprodukte werden vom Zyklonscheider 28 über eine Leitung 29 entfernt. Bei der bevorzugten Ausführungsform bestehen die Reaktionsprodukte aus einer Lösung von Ha₂SO„ mit etwas restlichem Na₂CO^. Als Produkt der Oxydation von Schwefel kann auch eine gewisse Menge an Na₂SO. anwesend sein.

Wie in Figur 2 gezeigt, hat die Sättigungskammer 20 einen Eintrittsabschnitt 40, der den Gasstrom zu einem geraden Abschnitt

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42 mit gleichmäßigem oder einheitlichem Querschnitt leitet. Am Einlaß 44 zum geraden Abschnitt 42 ist eine Ausgleichsplatte 46 befestigt. Am Auslaß 48 des geraden Teils 42 ist eine Isolationsplatte 50 befestigt. Die Platten 46 und 50 werden später ausführlicher in Verbindung mit ähnlichen Platten in der Behandlungskammer 24 beschrieben. Ein flüchtiges Trägermittel 52 (Wasser bei der bevorzugten Ausführungsform), das in einem Behälter 54 gespeichert ist, wi^d durch eine Leitung 56 zu Sprühdüsen 58, die auf einer Platte 50 montiert sind, gepumpt. Eine Abflußleitung 60 verbindet den Tiefpunkt des Eintrittsabschnitts 40 mit dem Behälter 54, so daß etwaige sich am 3oden der Kammer 20 ansammelnde Flüssigkeit zum Behälter zurückfließen kann. Über eine an den Behälter 54 angeschlossene Leitung 62 wird Ersatz- oder Zusatzwasser angeliefert. Der Ablauf von der Sättigungskammer 20 ist über das Leitungsrohr 22 mit der Behandlungskammer· 24 verbunden, die einen geraden Teil 70 mit einheitlichem Querschnitt aufweist. Über dem Einlaß 72 des Teils 70 ist eine Strömungsausgleichsplatte 74 befestigt, und über dem Auslaß 76 des Teils 70 ist eine Isolierplatte 78 befestigt. Auf der Strömungsausgleichsplatte 74 sind Luftzerstäuberdüsen 120 angebracht, die über ein Zumeßventil 81 mit reaktiver Flüssigkeit 80 (bei der bevorzugten Ausführungsform mit einer Lösung von Natriumkarbonat in Wasser) und über eine Leitung 84 mit Druckluft gespeist werden. Die reaktive Flüssigkeit 80 wird in einem Behälter 86 gespeichert und über eine Leitung 88 nachgefüllt. Die Sprüh- oder Zerstäuberdüsen 120 erzeugen kleine Tröpfchen der reagierenden Flüssigkeit 90, die in den Kammerteil 70 ausgetragen werden.

Die am Einlaß 44 des geraden Teils 42 der Sättigungskammer befestigte Strömungsausgleichsplatte 46 ist im einzelnen in Figur 3 gezeigt. Die Strömungsausgleichsplatte 46 ist von einer Anordnung von Durchtrittsöffnungen 100 durchsetzt, durch die das Schornsteingas hindurchtritt, wie durch die Pfeile 102 angedeutet. Die Platte 46 hat auf ihrer stromabwärtigen Seite Versteifungsrippen 104, die zwischen den üurchtrittsöffnungen 100 verlaufen.

Die am Auslaß des geraden Teils 42 befestigte Isolationsplr.tte 50 ist im einzelnen in Figur 4 gezeigt. Sie hat, ähnlich

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wie die Platte 46, Durchtrittsöffnungen IO6 sowie Versteifungsrippen IO8, die senkrecht zur Drehungsachse des Leitungsrohrs 22 ausgerichtet sind. An der stromaufwärtigen Seite der Isolationsplatte 50 sind TrägerVerteilungsleitungen 110 befestigt, die zwischen den Durchtrittsöffnungen IO6 verlaufen und über die Leitung 56 gespeist werden. Die Sprühdüsen 58 sind in den Verteilerleitungen 110 zentriertauf den Diagonalen zwischen den Durchtrittsöffnungen 106 befestigt und an diese Verteilerleitungen angeschlos sen. Die Sprühdüsen 58 sind vorteilhafterweise vom Einflüssigkeits^ Druckzerstäubertyp und erzeugen typischerweise Tröpfchen mit einem Durchmesser von ungefähr 0,002 cm.

Die am Einlaß 72 des geraden Teils 70 der Behandlungskammer 24 befestigte Strömungsausgleichsplatte 74 ist im einzelnen in Figur 5 gezeigt. Die Strömungsausgleichsplatte 74 ist von einer Anordnung von Durchtrittsöffnungen 112 durchsetzt und mit Versteifungsrippen 114 versehen, die senkrecht zur Drehungsachse des Leitungsrohrs 22 ausgerichtet sind und zwischen den Durchtrittsöffnungen 112 verlaufen. Auf der stromabwärtigen Seite der Platte 74 sind Verteilerleitungen Ho für reagierende Flüssigkeit befestigt, die zwischen den Durchtrittsöffnungen 112 verlaufen und aus der Leitung 27 mit reagierender Flüssigkeit gespeist werden. An der stromaufwärtigen Seite der Platte 74 sind an Stellen direkt gegenüber den Verteilerleitungen Ho Verteilerleitungen II8 für Zerstäubungsgas befestigt, die aus der Leitung 84 mit Zerstäubung^ gas (Druckluft bei der bevorzugten Ausführungsform) gespeist werden, An den Leitungen 110 sind Zweiflüssigkeits-Sprühdüsen 120 befestigt, und zwar jeweils in der Mitte von Diagonalen zwischen den Durchtrittsöffnungen 112.

Der Anschluß der Sprühdüsen 120 ist im einzelnen in Figur 6 gezeigt. Die Sprühdüse 120 ist in einer Gewindefassung in der Leitung Ho befestigt, so daß der äußere Kanal 122 mit dem Inneren der Leitung Ho in Verbindung steht. Ein die Oberseite der Leitung Ho, die Platte 74 und den Boden der Leitung II8 durchsetzendes Verbindungsstück 124 stellt einen Verbindungsdurchlaß zwischen dem Inneren der Leitung II8 und dem Mittelkanal 126 der Sprühdüse 120 her. 0-Ringe 128 dichten das Verbindungsstück 124 gegen die

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Leitungen 116, Il8 und den Kanal 126 ab.

Die Isolationsplatte 78 hat, wie im einzelnen in Figur 7 gezeigt, Durehtrittsöffnungen 128 und befestigte Versteifungsrippen 130, die in weitgehend der gleichen Weise angeordnet sind wie bei der Platte 46. In allen Fällen haben die DurGhtrittsöffnungen 100, 106, 112 und 128 auf ihren stromaufwärtigen Seiten abgerundete Kanten und auf ihren stromabwärtigen Seiten scharfe Kanten, um eine glattere und weniger turbulente Strömung zu erzeugen.

Es soll als erstes die Gesamtwirkungsweise der Gasbehandlungsapparatur betrachtet werden. Die Verbrennungsprodukte vom Verbrennungsraum 12 strömen zum Trockenzyklon l6, wo der größte Teil der größeren Flugascheteilchen aus dem Strom entfernt wird. Der Strom fließt dann zur Sättigungskammer 20, wo das Schornsteingas mit einem Sprühnebel aus Wassertröpfchen .beaufschlagt wird, so daß der Strom sich abkühlt und mit Wasserdampf sättigt. Von der Sättigungskr.mmer 20 strömt das Schornsteingas zur Behandlungskammer 24, wo es mit einem Sprühnebel aus Natriumkarbonatlösung beaufschlagt wird, die das Schwefeldioxyd aus dem Gas absorbiert, wobei etwas ixohlendioxyd freigesetzt wird. Aus der Behandlungskammer 24 strömt das Gas zum Naßzyklon 28, wo die mitgerissenen Tröpfchen aus dem Strom entfernt werden. Der Strom fließt dann durch den Absauger 32 zum Schornstein 36, von wo das Gas austritt.

Es soll jetzt die Wirkungsweise der Sättigungs- und der Behandlungskanuner im einzelnen erläutert werden. Der in die Sättigungskammer 20 durch den gekrümmten Eintrittsabschnitt 40 eintre-* tende Schornsteingasstrom wird durch Zentrifugalkraft gegen den äußersten Teil des Eintrittsabschnitts 40 getrieben, was zur Folge hat, daß die Strömung und der Druck gegen die Außenkrümmung des Eintrittsabschnitts zu etwas stärker bzw. größer sind. Bei Abwesenheit der Strömunpsausgleichsplatte 46 würde sich die schnellere Strömung bzw. höhere Strömungsgeschwindigkeit an der Außenseite des Eintrittsabschnitts 40 in den geraden Abschnitt 42 der SättiiTungskammer 20 hinein fortsetzen, so daß die Strömungsgeschwindigkeit durch den Abschnitt 42 ungleichmäßig sein würde. Dagegen wird bei erfindungsgemäß über dem Einlaß 44 des geraden Teils 42 befestifTter Strömungsausgleichsplatte 46 der Strömung durch die

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Platte ein Widerstand entgegengesetzt und entsteht zwischen Ccr stromaufwärtigen und der stromabwärtigen ,Seite der Platte ein Druckgefälle. Dieses Druckgefälle ist etwas größer an denjenigen Teilen der Platte, die mit der höheren Ctrönunfsgeschwindiglroit beaufschlagt ist , nämlich gegen die rechte Seite zu, wo die Strömung vom äußeren Teil des Hintrittsabschnitt-s i\.Q auf tr if ft, was zur Folge hat, daß der Gradient im "Jruckgefc'lle einen Teil der Strömung nach links (gesehen in Figur 2) ablenkt, so daß die strömungskonzentri.erenden "./irkünden des stromaufv/Srtigen Appcrateteils kompensiert und die Strömung im geraden Abschnitt 42 ausgeglichen werden. Die Konstruktionseinze3.heiten des Apparateteilc stromaufwärts des Einlasses 44 sind natürlich von Apparatur zu Apparatur verschieden; jedoch hat mit Ausnahme eines lan.rcn ~crr den Sintrittsrohrs mit einem dem Kammerquerschnitt gleichen ' uerschnitt (was in der Regel unpraktisch ist) jede Tonstruktionsausführung irgendwelche Strömungskonzentrierenden Effekte zur Folge. Gleichgültig, welcher Art die stromaufwärtige Strömungskonzentration ist, erzeugt die Strömungsausgleichsplatte ein höheres Druckgefälle vor dem jeweils schnellsten Strömungsteil, wodurch ein Teil der Strömung so abgelenkt wird, daß die stromabwürtige Strömung im geraden Teil der Kammer ausgeglichen wird. Die Größe und Anzahl der Durchtrittsöffnungen in der Strömungsausgleichsplatte werden vorteilhafterweise in bezug auf die Strömung und den Querschnitt so gewählt, daß das Druckgefalle von der stromau "''artigen zur stromabwärtigen Seite mindestens mehrere Male so groß ist wie die vom stromaufwärtigen Bintrittsteil der Apparatur erzeugte Druckdifferenz in Huerrichtung.

Die Wirkungsweise der Isolationsplatte 50 am Auslaß des Zuschnitts 42 ist etwas anders. Das gekrümmte Leitungsrohr 22 erzeugt in Wechselwirkung mit dem strömenden Schornsteingas Druckgradienten in Richtung quer zur gebogenen Achse des Leitungsrohrs. Und zwar ist der Druck gegen die Außenseite der Krümmung zu etwas höher. Bei fehlender Isolationsplatte 50 würden die Druckstörungen von der gekrümmten Rohrleitung 22 sich in den geraden Teil 42 der Kammer 20 hinein fortsetzen und dort eine über den Querschnitt ungleichmäßige Strömung erzeugen. Bei erfindungsgemäß über dem Auslaß des Abschnitts 42 befestigter Isolationsplatte 50 wird dei*

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Strömung an der Platte ein Widerstand entgegengesetzt und zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Platte ein Druckgefälle erzeugt. Dieses Druckgefälle ist in Querrichtung über die Platte etwas unterschiedlich, so daß die Druckwirkungen des stromabwärtigen Apparateteils kompensiert werden und die Strömung im Abschnitt 42 effektiv von der durch den stromabwärtigen Apparateteil erzeugten Druckstörung isoliert wird. Die Strömungsausgleichsplatte 46 und die Isolationsplatte 50 erzeugen somit gemein sam eine sehr homogene oder gleichmäßige Strömung innerhalb des geraden Abschnitts 42·

Die Druckzerstäuber-Sprühdüsen 58 entsenden, wie in Figur 4 gezeigt, in die Kammer 20 einen Sprühnebel, der als Trägermittel in der Behr.ndlungskammer 24 verwendeten Flüssigkeit (d.h. Wasser bei der bevorzugten Ausführungsform). Die Tröpfchen in diesem Sprühnebel haben typischerweise Durchmesser im Bereich von 0,01 bis 0,1 cm. Diese Tröpfchen fallen durch das ansteigende Schornsteingas nach unten, verdampfen dabei und sättigen das Gas mit dem Dampf des Trägermittels. Der Überschuß an unverdampften Tröpfchen, der den Boden der Kammer 20 erreicht, sammelt sich am Abfluß 60 an, wird von mitgenommenen Rauchteilchen soweit gesäubert, wie es nötig ist, um ein Verstopfen der Sprühdüsen 58 zu verhindern, und wird dann zum Behälter 52 für den Umlauf zurückgeleitet. Die Sprüh düsen 58 sind am Boden der Platte 50 in solcher Gruppierung angeordnet, daß eine über den Querschnitt der Kammer 20 gleichmäßige Verteilung der Tröpfchen entsteht. Wegen der gleichmäßigen Verteilung des Sprühnebels und der ausgeglichenen Strömung des 3d)oriisteingases durch die Kammer wird das Schornsteingas gleichmäßig oder einheitlich von den verdampfenden Tröpfchen beaufschlagt und mit dem Dampf der flüchtigen Trägerflüssigkeit gesättigt. Siegen der Gleichmäßigkeit der Behandlung sämtlicher Teile des Gasstroms ist nur sehr wenig Überschußflüssigkeit erforderlich, so daß der Umlauf minimal ist.

Es soll jetzt die Wirkungs—weise der Behandlungskammer 24 erläutert werden. Die Strömungsausgleichsplatte 74 und die Isolationsplatte 78 am Einlaß bzw. Auslaß des geraden Teils 70 erzeugen im wesentlichen in der gleichen Weise wie die entsprechenden Bau-

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teile der Sättigungskammer 20 eine ausgeglichene Schornsteingasströmung durch den Abschnitt 70. Die Zweiflüssigkeits-Sprühdüsen 120 erzeugen Sprühnebel oder Sprühstrahlen aus feinen Tröpfchen (vorwiegend mit Durchmessern von weniger als 0,0C5 cm), die gleich mäßig über den Querschnitt des Abschnitts 70 ausgetragen werden. Da die Sprühdüsen auf der stromabwärtigen Seite der Platte 74 angebracht sind, sprühen sie direkt in den geraden Teil JO, ohne die Platte zu befeuchten. Die von den Sprühdüsen 120 erzeugten kleinen Tröpfchen werden vom Schornsteingas mitgerissen, so daß jedes Tröpfchen nur eine unbedeutende Bewegung relativ zum umgeben den Gas beim Durchlaufen der Kammer 24 hat. Die die Tröpfchen in der Kammer 24 bildende Flüssigkeit enthält einen Bestandteil, der mit dem aus dem Schornsteingas ^u entfernenden Gasbestandteil reagiert, in einem flüchtigen Trägermittel, in T/asser gelöstes Natriumkarbonat bei der bevorzugten Ausführungsform. Während das Sdiornsteingas mit den mitgenommenen Tröpfchen die Kammer 24 durchströmt, diffundieren Schwefeldioxydmoleküle aufgrund ihrer Molekular bewegung zur Oberfläche der Tröpfchen, Beim Erreichen der Tröpfchenoberfläche reagiert das Schwefeldioxyd mit dem Natriumkarbonat in Lösung unter Bildung von Natriumsulfit sowie unter

Freisetzung von Kohlendioxydgas. Wegen des dichten Abstands zwischen den Tröpfchen ist die Strecke, die ein Schwefeldioxydmolekül durch das Gas hindurch diffundieren muß, kurz und geschieht die Entfernung des Schwefeldioxyds entsprechend sehr schnell. Zugleich kann jedoch, da die Tröpfchen sehr klein sind, die Gesamtmenge der im Sprühnebel ausgetragenen Flüssigkeit bei dichtem Abstand zwischen den Tröpfchen klein sein. Durch die vorherige Sättigung des Sdiornsteingases mit dem das reagierende Chemikal tragenden Trägermittel (d.h. Wasser), die in der Sättigungskammer stattgefunden hat, wird in vorteilhafter Weise die Verdampfung dieser kleinen Tröpfchen bis zur Trockenheit verhindert. Die ausgeglichene Strömung in den Kammern in Verbindung mit der Gleichmäßigkeit der Tröpfchenaustragung über den Querschnitt stellt eine einheitliche Behandlung des gesamten Schornsteingases sicher. Die ausgeglichene Strömung ist im Hinblick auf die Erzielung einer gleichmäßigen Beaufschlagung in der Behandlungskammer besonders wichtig wegen der Unbeweglichkeit der kleinen Tröpfchen

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, — χ 1 —

in bezug auf die mitreißende Flüssigkeit. Bei der ausgeglichenen Strömung, wie sie durch die Verwendung der Ausgleichs- und Isölationsplatten erhielt wird, ist es möglich, das Ausmaß der Einsprühunf.; der Lösung in die Behandlungskammer so einzustellen, daß sich eine Menge an reagierendem Chemikal ergibt, die dicht bei dem für die vollständige Umsetzung mit dem Schwefeldioxyd (oder anderweitigem zu entfer.nenden Gas) erforderlichen sijöchiometrischen Verhältnis liegt, und trotzdem eine vollständige Behandlung aller Teile des Stroms zu erreichen. Die Menge an in die Kammer eingesprühter Flüssigkeit ist somit minimalisiert. Ein weiterer zur Minimalisierung der Einsprühmenge beitragender Faktor besteht darin, daß die in die Behandlungskammer eingesprühte Flüssigkeit nahezu mit dem reagierenden Chemikal gesättigt ist.

Nach dem Durchströmen der Behandlungskammer strömt das Sdornsteingas, das jetzt von seinem Schwefeldioxydgehalt gesäubert ist, zusammen mit den mitgerissenen Tröpfchen, die jetzt vorwiegend eine Natriumsulfitlösung enthalten-, zum Zyklonscheider 28, wo die Tröpfchen aus dem Gasstrom entfernt und durch die Leitung 2<: abgeleitet werden , während das Schornsteingas durch das Leitungsrohr 30 ausströmt.

Jie Abmessungen und Betriebsgrößen für eine praktisch erprobte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Apparatur sind wie folgt:

Schornsteingas am Einlaß der Sättigungskp.mmer: Zusammensetzung:.

^N2	(Dampf)	100	000	acfm	76,2 Γ-
		149	° C.	(300°	14,2 <■;,
H₂O				6,0 <
°2			3,4 3
SO₂			0,2 ;ί
Durchfluß:
Temperatur:			F.)

""/asserzufuhr zur Sättigungskammer:
Einsprühung: 30 gpm
UnIauf 5 gpm

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Schornsteingas am Einlaß der Behandlungskammer:

Durchfluß: 8l 500 acfm

Temperatur: 49 C.

Einsprühung in die Behandlungskammer:

15,3 kg/min (36 Ib/min) Na,,CO,., gelöst in 38,6 kg/min (85 Ib/min) Wasser
• (l»l mal stöchiometrisch)

Durchmesser der Kammern: 3*66 m (12 ft)

Länge der Kammern (zwischen Ausgleichs- und Isolationsplatte): 12,19 m (40 ft)

Plattenkonstruktion: 100 Durchtrittsöffnungen mit 20,3 cm (8 Zoll) Durchmesser

Verweilzeit in der Behandlungskammer: 3 see.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Weise ein Kontakt zwischen den Molekülen des unerwünschten Gasbestandteils und den absorbierenden Tröpfchen in minimal kurzer Zeit durch Dispergieren der Tropfchen in dichten Abständen innerhalb des Gasstroms erzielt, durch Ausgleichen der Strömung in der Behandlungskammer und gleichmäßige Verteilung der Tröpfchen in derselben eine unzulängliche Behandlung irgendwelcher Teile des Gasstroms verhindert, durch Verwendung sehr kleiner Tröpfchen das Volumen an reagierender Flüssigkeit minimaiisiert und durch Vor-■•ättigen des Gasstroms mit dem Dampf des Trägermittels für das Reagenz verhindert, daß diese kleinen Tröpfchen verdampfen. Für das Auswaschen von Schwefeldioxyd aus Schornsteingas kann man auch andere alkalische Chemikalien als Natriumkarbonat verwenden, und die Reagenzcheraikalien können in die Behandlungskammer entweder in konzentrierten Lösungen oder als Aufschlemmung eingebracht werden« Bei Verwendung entsprechender Reagenzchemikalien können auch andere Gasströme als Schornsteingas erfindungsgemäß behandelt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Skrubber zum Entfernen eines Gasbestandteils aus einem Gasstrom durch Beaufschlagen des Gasstroms mit Tröpfchen einer mit dem zu entfernenden Gasbestandteil reagierenden Flüssigkeit, mit einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit, mit einer Behandlungskammer, in der die Tröpfchen mit dem Gasstrom in Kontakt kommen, mit einer Vorrichtung zum Entfernen der Tröpfchen aus dem Gasstrom stromabwärts der Behandlungskammer, die einen geraden Teil mit einem Einlaß und einem Auslaß für den Gasstrom bei gleich mäßigem Querschnitt zwischen Einlaß und Auslaß aufweist, sowie mit an den Vorratsbehälter angeschlossenen Zerstäubern zum Erzeugen der Flüssigkeitströpfchen, dadurch gekennzei chn e t , daß quer im geraden Teil (70) der Behandlungskammer (24) am Einlaß (72) eine Strömungsausgleichsplatte (74) mit verteilten Durchtrittsöffnungen (112) für die Einleitung des Gasstromes in c'en geraden Teil (70) angebracht ist, die dem Gasstrom einen Widerstand unter Erzeugung eines Druckgefälles von der einen zur anderen Plattenseite entgegensetzt, das einen solchen Gradienten quer zur Strömungsrichtung hat, daß Strömungskonzentrationseffekte, die in dem die Strömungsausgleichsplatte anströmenden Gas d.urch Apparateteile (22) stromaufwärts der Strömungsausgleichsplatte (74) hervorgerufen v/erden, kompensiert werden und die Gasströmung im geraden Teil (70)ausgeglichen wirdj und daß·die Zerstäuber (120) so angeordnet sind, daß die Flüssigkeit (80) in den geraden Teil (70) in gleichmäßig üt>er dessen Querschnitt verteilten Tröpfchen ausgetragen:-wird, derart, daß der Gasstrom einheitlich mit der Flüssigkeit beaufschlagt wird.

2. Skrubber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Auslaß (76) des geraden Teils (70) der Behc.ndlunfrskammer (24) eine Isolationsplatte (78) befestigt ist, die von Durchtrittsöffnungen (128) zum Ausleiten des Gasstromes aus dem geraden Teil (70) durchsetzt ist und der Gasströmung einen Widerstand unter Erzeugung eines sich quer zur Strömunprsrichtuiift ändernden Druckgefälles entgegensetzt, wodurch

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Druckänderungen, die durch Apparateteile (26) stromabwärts der Isolationsplatte (78) hervorgerufen werden, kompensiert werden und die Strömung innerhalb des geraden Teils (70) gegen Einwirkungen der stromabwärtigen Apparateteile isoliert wird.

3. Skrubber nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Flüssigkeit ein flüchtiges Trägermittel und einen darin dispergierten reagierenden Bestandteil enthält, dadurch gekennzeichnet, daß für die Behandlung des Gasstromes vor dessen Eintritt in die Behandlungskammer (24) eine Sättigungskammer (20) vorgesehen ist, die mit dem flüchtigen Trägermittel ohne darin dispergiertem reagierenden Bestandteil gespeist wird, derart, daß das Trägermittel in den Gasstrom vor dessen Eintritt in die Behandlungskammer (24) verdampft und der Gasstrom mit dem Dampf des Trägermittels gesättigt wird.

4. Skrubber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der reagierende Bestandteil der Flüssigkeit im Trägermittel in einer Menge dicht bei seiner Löslichkeitsgrenze gelöst ist.

5. Skrubber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in die Behandlungskammer (24) in Tröpfchen von solcher Größe, daß/sie im Gasstrom mitgerisser werden, ausgetragen wird und daß das Trägermittel in die Sättigungskammer (20) in Tröpfchen von solcher Größe, daß sie frei durch den Gasstrom fallen, ausgetragen wird.

6. Skrubber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuber (120) auf der stromabwärtigen Seite der Strömungsausgleichsplatte (74) zwischen den Durchtrittsöffnungen (112) angeordnet sind und die Flüssigkeit in Richtung von der Sttömungsausgleichsplatte weg in den geraden Teil (70) der Behandlungskammer (24) aussprühen, ohne daß die Strömungsausgleichsplatte (74) mit der Flüssigkeit benetzt wird.

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7. Skrubber nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tröpfchen überwiegend einen Durchmesser von weniger als 0,005 cm haben.

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