DE2511581B2 - Verfahren und Vorrichtung zur NaBbehandlung von unangenehm riechende Komponenten enthaltender Entlüftungsluft - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur NaBbehandlung von unangenehm riechende Komponenten enthaltender EntlüftungsluftInfo
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Description
40
Unangenehm riechende Komponenten enthaltende Entlüftungsluft, beispielsweise Fabrikluft in Gießereien,
hat man schon durch Hindurchführen durch Absorp- ^1
tionstürme behandelt, wobei solche Absorptionstürme einen Tank für eine wäßrige Absorptionslösung und
eine Filterschicht zur Absorption von unangenehm riechenden Geruchskomponenten aufwiesen.
Bei den bekannten Vorrichtungen ist es erforderlich, große Mengen Frischwasser für die wäßrige Absorptionslösung zu verwenden, und zwar auch dann, wenn
die Konzentration an übelriechenden Komponenten in der wäßrigen Absorptionslösung nach der Absorption
nur gering ist. Es treten Probleme hinsichtlich der Wasserverschmutzung auf, und die Kosten für die
weitere Reinigung des Wassers sind erheblich.
Unter diesen Umständen werden Betriebsbedingungen, wie beispielsweise ein Wasserwiedergewinnungssystem, die Eingaberate von frischem Wasser und bo
dergleichen, durch die Kapazität des Absorptionsturms, dem Gas-Flüssigkeits-GIeichgewichtsverhältnis der
übelriechenden Komponenten entsprechend bestimmt, und der Absorptionsturm wird unter so vorgegebenen
Bedingungen betrieben, in welchen eine wiederaufbereitbare wäßrige Absorptionslösung einer Wasserbehandlung mit einer Rate, die der Einführungsrate von
frischem Wasser entspricht, unterworfen wird und dann
als gereinigtes Abwasser verworfen oder erneut
verwendet wird. Bei einem solchen Behandlungsverfahren wird jedoch die Konzentration an übelriechenden
Komponenten in der Lösung allmählich erhöht, bis sie einen gleichbleibenden Wert erreicht hat Wenn die
Konzentration den gleichbleibenden Wert erreicht hat. wird die Abgabe der übelriechenden Komponenten aus
der Lösung in das Gas durch eine Gas-Flüssigkeits-Gleichgewichtsbeziehung ausgelöst, und letztlich wird
damit die zur Absorption führende Kraft reduziert. Die Absorptionsfähigkeit der wäßrigen Absorptionslösung
wird wesentlich herabgesetzt — im Vergleich mit frischem Wasser. Dementsprechend muß eine Vorrichtung mit großen Ausmaßen eingesetzt werden, um die
Absorptionsfähigkeit zu erhöhen. Damit ergibt sich aber die Schwierigkeit, die Behandlung von Abgasen mit
höheren Konzentrationen an übelriechenden Komponenten technisch zu realisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Naßbehandlung
von unangenehm riechenden Komponenten enthaltender Entlüftungsluft aufzuzeigen, bei dem man die
Reinigung der Luft in Absorptionstürmen vornimmt, die einen Tank für eine wäßrige Absorptionslösung und
Filterschichten zur Absorption von unangenehmen Geruchskomponenten enthalten. Die Lösung dieser
Aufgabe erfolgt durch die Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen.
Unter Berücksichtigung einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Erfindung anschließend im Detail und im Hilblick auf die Zeichnung erläutert.
Die Vorrichtung zur Naßbehandlung von Abgasen besteht aus einem Absorptionsturm 3, der das Abgas
reinigt, das beispielsweise in einer Gießerei, in der Formsand, der Phenolharze enthält, verwendet wird,
anfällt, wobei das Abgas durch eine Leitung 1 mit Hilfe eines Ventilators 2 in den Absorptionsturm 3 eingeführt
wird. Eine wäßrige Absorptionslösung befindet sich im Tank 4, der im unteren Teil des Absorptionsturms 3
angeordnet ist. Eine Kontrollvorrichtung 5 ist für die Kontrolle des pH-Wertes am Tank 4 für die wäßrige
Absorptionslösung angeordnet und erlaubt die Kontrolle des pH-Wertes der wäßrigen Absorptionslösung
innerhalb des Tankes 4 für die wäßrige Absorptionslösung. Eine Kontrollvorrichtung 6 ist zur Kontrolle des
Oxydations-Reduktions-Potentials vorgesehen. Innerhalb des Tanks 4 der wäßrigen Absorptionslösung
befindet sich ein Gaseinleitungsrohr 7 zum Bewegen der wäßrigen Absorptionslösung, wobei das Gaseinleitungsrohr mit einem Kompressor 8 verbunden ist. Innerhalb
des Absorptionsturms 3 gibt es außerdem eine Füllvorrichtung 9 vom Trichtertyp oberhalb des die
wäßrige Absorptionslösung enthaltenden Tankes 4 und Filterschichten 10 und 11 oberhalb der Füllvorrichtung
9. Die Filterschichten 10 und U sind Platten aus Füllmaterialien, die aus einer großen Anzahl von kleinen
Glaskugeln 12, die auf perforierten Platten als Träger angeordnet sind, bestehen. Oberhalb der Filterschichten
10 und U ist eine Beseitigungsvorrichtung 13 und oberhalb davon ein Gasablaß 14 angeordnet. Überlaufrohre 15 und 16 durchstoßen die Filterschichten 10 und
11, wobei das untere Ende des Überlaufrohres 15 der Füllvorrichtung 9 gegenüberliegt Es gibt verschiedene
Verfahren, da Eisen(II)-Salz und das Wasserstoffperoxid, die in bestimmten Eingaberaten zugesetzt werden,
einzugeben, aber im vorliegenden Fall ist eine Sprühdose 17 zur Einführung der wäßrigen Absorp-
tionslösung und Sprühdüsen 18 und 19 zur Einführung
der wäßrigen Eisen(II)-sulfat-heptahydrat-Lösung bzw. der wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung vorgesehen,
die oberhaib der Filterschicht 11 bzw. der Filterschicht
10 angeordnet sind. Die Sprühdüse 17 zur Einführung der wäßrigen Absorptionslösung is: mit dem die
Absorptionslösung enthaltenden Tank 4 durch ein Leitungssystem über eine Pumpe 20 verbunden. Die
Sprühdüse 18 zur Einführung der wäßrigen Eisen(Il)-sulfat-heptahydrat-Lösung
ist mit einem die wäßrige Eisen-sulfat. heptahydrat- Lösung enthaltenden Tank 22
über ein Leitungssytem über Pumpe 21 verDunden, und
die Sprühdüse 19 zur Einführung der wäßrigen Wasserstoffperoxydlösung ist mit einem die wäßrige
Wasserstoffperoxydlösung enthaltenden Tank 24 über ein Leitungssytem und über Pumpe 23 verbunden. Somit
steigt also das die unangenehmen Geruchskomponenten enthaltende Abgas, das durch den Ventilator 2 in den
Absorptionsturm 3 eingeführt wird, durch den Turm auf, wobei es mit der wäßrigen Absorptionslösung, die durch
die Sprühdüse 17 ausgesprüht wird, kontaktiert wird, geht durch die Filterschichten 10 und U sowie durch
den Eliminator 13 und wird durch den Gasauslaß 14 in die Atmosphäre abgelassen. Gleichzeitig wird die
wäßrige Absorptionslösung, die durch die Filterschichten 11 und 10 herabfließt, in den Tank für die wäßrige
Absorptionslösung 4 entlang dem Trichter 9 eingeführt und zur Wiederverwendung zurückgeführt. Die Kontrollvorrichtung
5 zur Kontrolle des pH-Wertes, die mit einer pH-Elektrode 25 ausgerüstet ist und die in die
wäßrige Absorptionslösung im Tank 4 eingetaucht sowie die Kontrollvorrichtung 26 zur Kontrolle des
pH-Wertes, die durch die pH-Elektrode 25 in Aktion gesetzt wird, ist im die wäßrige Absorptionslösung
enthaltenden Tank 4 vorhanden. Ein Neutralisationsmittel, wie beispielsweise Schwefelsäure und dergleichen,
das in einem Tank 28 für Chemikalien enthalten ist, wird in den die wäßrige Absorptionslösung enthaltenden
Tank 4 durch eine Pumpe 27 mit Hilfe der zur Kontrolle des pH-Wertes vorhandenen Vorrichtung 5 eingegeben,
wodurch eine pH-Einstellung der wäßrigen Absorptionslösung durchgeführt wird. Außerdem ist in dem die
wäßrige Absorptionslösung enthaltenden Tank 4 eine Kontrollvorrichtung 6 zur Kontrolle des Oxydations-Reduktions-Potentials,
die mit einer Oxydations-Reduktions-Elektrode 29 ausgerüstet ist und die in den die
wäßrige Absorptionslösung enthaltenden Tank 4 eintaucht, vorhanden, ebenso wie eine Oxydations-Reduktions-Potential-Kontrollvorrichtung
30, die durch die Elektrode 29 in Aktion gesetzt wird. Die wäßrige Eisen(II)-sulfat-heptahydrat-Lösung und die wäßrige
Wasserstoffperoxydlösung werden in den die wäßrige Absorptionslösung enthaltenden Tank 4 aus dem die
wäßrige Eisen(II)-sulfat-heptahydrat-Lösung enthaltenden Tank 22 und dem die wäßrige Wasserstoffperoxydlösung
enthaltenden Tank 24 mit Hilfe der Pumpen 31 bzw. 3Γ und mit Hilfe der Oxydations-Reduktions-Potential-Kontrollvorrichtung
6 eingeführt, wobei das Oxydations-Reduktions-Potential der wäßrigen Absorptionslösung
eingestellt wird. Um eine Ansammlung von suspendierten Feststoffen in dem die wäßrige
Absorptionslösung enthaltenden Tank 4 zu vermeiden, wird die wäßrige Absorptionslösung immer in einen
Sumpf 33 durch eine Pumpe 32 gegeben, und das Neutralisationsmittel wird aus einem Tank für Chemikalien
35 in den Sumpf 33 durch die Pumpe 34 eingegeben, um den pH-Wert einzustellen. Die Reaktionslösung, die
die suspendierten Feststoffe in dem Sumpf 33 enthält, wird durch eine Pumpe 36 in den Filter 37 gegeben, und
der Filterkuchen, der mit Hilfe des Filters 37 abgetrennt wird, wird verworfen, während das Filtrat durch eine
Pumpe 38 in einen Absorptionsturm 39 mit aktivierter
-. Kohle eingepumpt wird. In dem Absorptionsturm, angefüllt mit aktivierter Kohle 39, werden die schlecht
riechenden Komponenten der Gase durch Adsorption entfernt, und das nach einer solchen Behandlung
erhaltene klare Wasser wird in den die wäßrige
ίο Absorptionslösung enthaltenden Tank 4 zurückgeführt,
um die wäßrige Absorptionslösung zu stellen; dieses gereinigte Wasser kann aber auch zur Auflösung der
chemischen Substanzen verwendet werden.
Das durch den Filter 37 abgetrennte Filtrat kann aber
r> auch direkt in den die wäßrige Absorptionslösung enthaltenden Tank 4 durch Pumpe 38 eingeführt
werden, ohne daß das Filtrat durch den mit aktivierter Kohle angefüllten Adsorptionsturm 39 geführt wird und
kann als wäßrige Absorptionslösung erneut verwendet werden.
50 NmVmin eines Abgases, das unangenehme Geruchskomponenten aufweist, die aus einer Formmaschine
aus Formsand stammen, werden mit Hilfe der Vorrichtung zur Naßbehandlung von Abgasen, deren
Hauptkomponenten unangenehm riechende Substanzen — wie beispielsweise Phenol, Formaldehyd und
Ammoniak (nur diese Komponente ist alkalisch) — sind, gereinigt, wobei die Konzentrationen dieser unangenehm
riechenden Komponenten 1,0 ppm, 0.8 ppm bzw.
Ji) 30 ppm zum Zeitpunkt der Einführung in den Absorptionsturm
betragen; während der Reinigung wird ein Lösungs-Gas-Verhältnis, d.h. ein Verhältnis der Rate
der wäßrigen Absorptionslösung, die zur Sprühdüse 17 geführt und mit Hilfe der Sprühdüse 17 versprüht wird
Vi unter Mitwirkung von Pumpe 20 zur Eingaberate des
Abgases, das die unangenehm riechenden Komponenten enthält, und das in den Absorptionsturm 3
eingefüttert wird, auf 0,5 1/Nm3 eingestellt (die Menge
an zirkulierender wäßriger Absorptionslösung beträgt 25 l/min). Das Volumen der wäßrigen Absorptionslösung
innerhalb des die wäßrige Absorptionslösung enthaltenden Tankes 4 beträgt 0,2 m3. Es ist nicht immer
notwendig, kontinuierlich eine wäßrige Eisen(Il)-sulfat(heptahydrai)-Lösung
und/oder eine wäßrige Was-
4r> serstoffsuperoxyd-Lösung, die oberhalb der Filterschicht
10 versprüht werden, einzuführen, d.h., es genügt eine intermittierende Eingabe. Wenn aber eine
wäßrige Eisen(Il)-sulfat(heptahydrat)-Lösung und/oder eine wäßrige Wasserstoffperoxydlösung kontinuierlich
in die zirkulierende wäßrige Absorptionslösung eingegeben werden, um eine Konzentration von 40 ppm zu
erreichen und dabei den pH-Wert der wäßrigen Absorptionslösung bei 3 zu halten und das Oxydations-Reduktions-Potential
auf wenigstens +36OmV einzustellen, werden die in der Tabelle 1 angegebenen
Ergebnisse erhalten.
| b0 | Unangenehm riechende | Ammo |
| Komponenten | niak | |
| Phenol Form | 30 | |
| aldehyd | ||
| b5 Eingabekonzen | 1,0 0,8 | 1,2 |
| tration (ppm) | ||
| Abgabekonzen | 0,09 0,05 | |
| tration (ppm) | ||
!■"ortsctzunp
Unangenehm riechende
Komponenten
Komponenten
Phenol Torrn- Ammo-
aldchycl niak
93,8
96,0
Wirksamkeit der 91,0
Absorption (%)
Konzentration der weniger weniger
Absorptionslösung als 10 als 0,6
(ppm)
Reduktions-Potential der
Absorptionslösung
Unter den übelriechenden Komponenten ändert sich die Absorptionswirksamkeit von Ammoniak mit dem
pH-Wert der wäßrigen Absorptionslösung, und deshalb wird Schwefelsäure in die wäßrige Absorptionslösung
im Tank 4 aus dem die chemische Verbindung enthaltenden Tank 28 zugegeben, wobei der pH-Wert
durch Kontrollvorrichtung 5 eingestellt wird, um das Ammoniak zu neutralisieren, so daß der pH-Wert,
gemessen von Kontrollvorrichtung 26, drei sein kann. Dann wird die Ammoniakkonzentration an der
Auslaßöffnung 14 des Absorptionsturms 3 weniger als 1,2 ppm betragen, und es kann damit angenommen
werden, daß Ammoniak chemisch in Ammoniumsulfat umgewandelt wurde durch den Kontakt mit Schwefelsäuresaurer Absorptionslösung im Absorptionsturm 3.
Andererseits kann angenommen werden, daß Phenol und Formaldehyd ebenfalls chemisch absorbiert werden
in dem Fall, weil Phenol und Formaldehyd durch den Kontakt mit Eisen(II)-sulfat (Heptahydrat und Wasserstoffperoxyd in der Filterschicht 10 einer Oxydationsreaktion unterliegen. Das bedeutet, daß, wenn die Mengen
an Eisen(I I)-SaIz und Wasserstoffperoxyd, die zugesetzt werden, so groß sind, daß das enthaltene Phenol in der
wäßrigen Absorptionslösung bis zu etwa 100% entfernt wird und wenn damit die Reinigung von Phenol
durchgeführt wird, Formaldehyd mit einer Wirkungsrate von mehr als etwa 40% entfernt werden kann. In
einem solchen Fall beträgt das Oxydations-Reduktions-Potential der wäßrigen Absorptionslösung mehr als
etwa 240 mV bei einem pH-Wert von 5 und mehr als etwa 36OmV bei einem pH-Wert von 3. Bei einem
weiteren Anstieg der entsprechenden zuzusetzenden Mengen steigt das Oxydations-Reduktions-Potential,
aber es wird kein wesentlicher Anstieg bei der wirkungsvollen Entfernung der übelriechenden Komponenten im Absorptions turm 3 beobachtet. Wenn das
Oxydations-Reduktions-Potential auf einen Wert von weniger als 240 mV bei einem pH-Wert von 5 bzw. auf
weniger als 36OmV bei einem pH-Wert von 3 durch Herabsetzen der zugesetzten Mengen eingestellt wird,
wird die wirkungsvolle Beseitigung von Phenol und Formaldehyd wesentlich herabgesetzt Deshalb ist es
notwendig, das Oxydations-Reduktions-Potential bei
einem Wert von höher als 240 mV bei einem pH-Wert von 5 bzw, bei einem Wert von höher als 360 mV bei
einem pH-Wert von 3 zu halten; da der pH-Wert in einer Zunahmepropoirtion zum Oxydations-Reduktions-Potential vorhanden ist, kann die Beziehung zwischen
dem pH-Wert und dem Oxydations-Reduktions-Potent tat durch die folgende Gleichung dargestellt werden. Es
ist also notwendig, Eisen(lI)-SaIz und Wassersloffperoxyd in einer solchen Menge hinzuzugeben, daß das
Oxydations-Reduktions-Potential wenigstens einen Wert einnimmt, der oberhalb des gemäß der Gleichung
berechneten Wertes liegt.
Oxydations-Reduktions-Potential (mV) = 540—60 χ pH-Wert.
Wenn der pH-Wert höher als 5 ist oder die Eisen(II)-Ionenkonzentration weniger als lh der Wasserstoffperoxyd-Konzentration beträgt, wird die wirkungsvolle Beseitigung von Phenol und Formaldehyd in
der wäßrigen Absorptionslösung wesentlich verringert, selbst dann, wenn der pH-Wert und der Wert für das
Oxydations-Reduktions-Potential den Anforderungen entsprechen; es wird nämlich der Oxydations-Effekt
durch das Eisen(lI)-SaIz und das Wasserstoffperoxid nicht beobachtet. Wenn also Eisen(II)-Sulfat (Heptahydrat) bzw. Wasserstoffperoxyd in einer solchen Menge
zu der zirkulierenden wäßrigen Absorptionslösung zugegeben werden, daß sie 40 ppm betragen, beträgt
das Oxydations-Reduktions-Potential der Absorptionslösung mehr als 500 mV, und die wäßrige Absorptionslösung, die weitgehendst von Phenol und Formaldehyd
befreit ist, wird zirkuliert. Somit ist es möglich, die Phenolkonzentration bzw. Formaldehydkonzentration
der wäßrigen Absorptionslösung bei definierten Werten zu halten, wie beispielsweise bei weniger als 10 ppm
bzw. weniger als 0,6 ppm, selbst bei kontinuierlichem Betrieb während eines langen Zeitraumes und wobei ein
hoher Wirkungsgrad der Absorption beibehalten werden kann.
Zum Vergleich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Reinigungsergebnisse, die mit frischem
Wasser als wäßrige Absorptionslösung erhalten werden, in der Tabelle 2 angegeben. Als weiteren Vergleich
werden in Tabelle 3 weitere Behandlungsergebnisse mit einem Absorptionssystem angegeben, in welchem ein
erster Tank zum Zirkulieren der wäßrigen Absorptionslösung am unteren Ende des Absorptionsturms angeordnet ist, ähnlicherweise wie im Absorptionsturm 3
der Zeichnung; eine Trennplatte an der Seite des ersten Tankes angeordnet ist, an dem ein zweiter Tank zum
Zirkulieren der wäßrigen Absorptionslösung neben dem ersten Tank, getrennt durch die Trennwand, angeordnet
ist; in welchem eine zirkulierende wäßrige Absorptionslösung, die chemisch und mit Aktivkohle behandelt
wurde, in den zweiten Tank geführt wird und gleichgzeitig die wäßrige Absorptionslösung aus dem
zweiten Tank in den ersten Tank über die Trennplatte einfließen kann; in welchem die wäßrige Absorptionslösung des ersten Tankes zu einer Filterschicht am oberen
Ende des Absorptionsturmes geführt wird und in welchem die wäßrige Absorptionslösung in dem
zweiten Tank zu einer Filterschicht im unteren Ende de: Absorptiosturmes geführt wird.
| Übelriechende Komponenten | Form | Ammo | |
| Phenol | aldehyd | niak | |
| 03 | 30 | ||
| Eingabekonzen | 1.0 | ||
| tration (ppm) | 0,03 | weniger | |
| Abgabekonzen | 0,09 | als 1,2 | |
| tration (ppm) | 96,3 | weniger | |
| Wirksamkeit der | 91,0 | als 96,0 | |
| Absorption (%) |
Übelriechende Komponenten
aldehyd
Konzentration der Absorption 57,9 16,8
(ppm)
Die Ergebnisse der Tabelle 2 zeigen, daß Phenol und Formaldehyd in Wasser löslich sind und daß sie durch
frisches Wasser absorbiert werden; die Wirksamkeit der Absorption hängt jedoch von ihren Gas-Flüssigkeits-Gleichgewichtsbeziehungen
ab. Das bedeutet, daß die Wirksamkeit der Absorption bei höheren Konzentrationen
an Phenol und Formaldehyd absinkt, wenn frisches Wasser als wäßrige Absorptionslösung verwendet wird.
Die Ergebnisse bei der Reinigung mit dem Absorptionsturmsystem sind in Tabelle i aufgezeigt; die Ergebnisse
zeigen, daß die Wirksamkeit der Absorption von unangenehm riechenden Gasen im Absorptionsturm
sehr gering ist, wenn die Wirksamkeit mit der Absorptionseffizienz der vorliegenden Erfindung (Ergebnis
von Tabelle I) verglichen wird. Außerdem ist offensichtlich, daß die Konzentrationen an Phenol und
Formaldehyd in der Absorptionslösung, die zur Wiederverwendung zurückgeführt werden soll, gemäß
dem Absorptionsturmsystem sehr hoch sind.
Hier/u I Ulall Zcichiiuimen
809 62B/329
Claims (3)
1. Verfahren zur Naßbehandlung von unangenehm riechende Komponenten enthaltender Entlüftungsluft, wobei man zur Reinigung der Luft diese *>
durch einen Absorptionsturm hindurchführt, der mit einem Tank für eine wäßrige Absorptionslösung und
mit Filterschichten zur Absorption von unangenehmen Geruchskomponenten ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß man ein
Eisen(I I)-SaIz und Wasserstoffperoxid zu der als Absorptionslösung verwendeten wäßrigen Lösung
hinzugibt, wobei die Eisen(II)-Ionen-Konzentration wenigstens ]h der Wasserstoffperoxid-Konzentration der wäßrigen Absorptionslösung beträgt und r.
das Oxidations-Reduktions-Potential der so zugegebenen Absorptionslösung wenigstens einen Wert
von (540—60 χ pH-Wert) mV aufweist, wobei der
pH-Wert 5 oder weniger beträgt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Absorptionslösung im
Kreislauf führt, wobei sie vor Wiederverwendung von angesammelten suspendierten Feststoffen in der
Absorptionslösung durch Filtration befreit wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens 2r>
nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen Absorptionsturm (3),
einen innerhalb des Absorptionsturms
angeordneten Tank (4) für die wäßrige
Absorptionslösung, '"
Filterschichtenvorrichtungen (10,11), die
innerhalb des Absorptionsturms und oberhalb
des Tanks (4) angeordnet sind,
Vorrichtungen (17,18,19) zum Zufügen einer
Eisen(II)-SaIz- und Wasserstoffperoxid- r>
lösung zur wäßrigen Absorptionslösung und
Kontrollvorrichtungen (5,6) zum Einstellen des Oxidations-Redukt ions-Potentials.
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