DE2607590A1

DE2607590A1 - Verfahren zum kontinuierlichen reinigen eines abgases, das gasfoermige verunreinigungen enthaelt

Info

Publication number: DE2607590A1
Application number: DE19762607590
Authority: DE
Inventors: Heiichiro Murakami; Tsuneo Okamoto
Original assignee: Taiyo Kaken Co Ltd
Current assignee: Taiyo Kaken Co Ltd
Priority date: 1975-02-27
Filing date: 1976-02-25
Publication date: 1976-09-09
Also published as: CA1052291A; NL167603C; DE2607590B2; JPS5329308B2; NL7602026A; US4047906A; JPS5198680A; GB1535993A; FR2302129B1; DE2607590C3; FR2302129A1

Description

Beanspruchte Priorität : 27.2.1^75, Japan,

No. 24262/1975

Anmelder : Taiyo Kaken Company, Ltd.

No. 17-9, Nihonbashi, Koami-cho, Chuo-ku, Tokyo, Japan

Verfahren zum kontinuierlichen Reinigen eines Abgases, das gasförmige Verunreinigungen enthält.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein vorteilhaftes Verfahren für die Reinigung eines Gases, das schädliche gasförmige Verunreinigungen enthält, die entfernt werden sollen. Dieses Verfahren gestattet es, die gasförmigen Verunreinigungen wirksam aus dem Gas zu entfernen.

Bei den verschiedenartigsten chemischen Behandlungen werden Abgase erzeugt, die gasförmige Verunreinigungen wie z.B. organische Lösungsmittel enthalten, die für das menschliche System

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schädlich sind. Vom Standpunkt der Verhinderung der Luftverschmutzung muss daher ein Abgas, das derartige schädliche gasförmige Vt anreinigungen enthält, von diesen schädlichen Verunreinigungen befreit werden, bevor es in die Atmosphäre frei abgelassen wird.

Es sind bisher bereits verschiedene Verfahren zum Durchführen der Reinigung von Gasen, die schädliche gasförmige Verunreinigungen enthalten, mittels Ulsorptionsbehandlung und, wenn es die Gegebenheiten weiterhin erforderlich machen, anschliessender Wiederaufbereitungsbehandlung der entfernten schädlichen Verunreinigungen vorgeschlagen worden. Von diesen Verfahren ist insbesondere das Verfahren 'iblich geworden, bei dem von dem sogenannten Wirbelschicht - \dsorptionssystem Gebrauch gemacht wird, bei dem ein Gas, das behandelt werden soll, und Adsorptionsteilchen wie z.B. Aktivkohle, aktiviertes Aluminiumoxid oder Siliziumoxid in einen gegenseitigen Kontakt gebracht werden, um eine Wirbelschicht; aus den adsorbierenden Teilchen entstehen zu lassen. Bei der Adsorptionsbehandlung des Gases durch dieses Wirbelschicht-Verfahren ist es häufig eine übliche Praxis, die Gasbehandlung kontinuierlich dadurch zu bewirken, dass Wirbelschichten bzw. Wirbelschichtbetten in einer Vielzahl von Stufen innerhalb eines Turmes ausgebildet werden, wie es beispielsweise in Figur 1 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In Figur 1 bezeichnet 1 einen Reaktionsturm. Ein Gas, das schädliche gasförmige Verunreinigungen enthält, die entfernt werden sollen, wird durch eine Öffnung oder Düse 2 an dem \dsorptionsabschnitt \ in den Turm 1 eingeführt. Beim Eintritt in das Innere des Turmes steigt das Gas vertikal nach oben und kommt mit den Adsorptionsteilchen in Kontakt, die innerhalb des Adsorptionsabschnittes A enthalten sind, wodurch bewirkt wird, dass die Adsorptionsteilchen auf den stufenförmig angeordneten Böden 3, 3', 3^lf ... Yfirbe !schichten bilden. Die Adsorptionsteilchen, die die Wirbelschichten bilden, adsorbieren die gasförmigen Verunreinigungen von dem Gas. Das auf diese Weise von den schädlichen Verunreinigungen befreite

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Gas wird durch eine \blassöffnung 1, die geeigneterweise an dem oberen Teil des Turmes ausgebildet ist, an die Atmosphäre freigegeben. Die adsorbierenden Teilchen auf den stufenförmig angeordneten Böden 3, 3', 3'' ... fallen durch die Fallöffnungen 5, 5^f , 5^lf ..·, die an den stufenförmig angeordneten Böden angeordnet sind, und bewegen sich allmählich und stufenweise durch die Schwerkraft nach unten, während sie gleichzeitig die gasförmigen Verunreinigungen von dem Gas adsorbieren. Dann verlassen sie den Adsorptionsabschnitt Λ und schichten sich in dem Raum einer trichterförmig ausgebildeten Leitplatte 6 auf. Während sie in diesem Raum ein durch Schwerkraft sich bewegendes Bett bilden, erreichen sie allmählich einen Regenerationsabschnitt B, der an dem Bodenteil des Reaktionsturmes 1 angeordnet ist. Beim Erreichen des Regenerationsabschnittes B werden die Adsorptionsteilchen mit einem Erhitzer 7 erhitzt, was dazu führt, dass die Teilchen regeneriert werden, da sie durch das Erhitzen gezwungen werden, die adsorbierten Verunreinigungen abzugeben. Anschliessend werden die regenerierten \dsorptionsteilchen, die den Boden F des Turmes erreichen, über eine Steigleitung 9 zu dem oberen Teil des Turmes übergeführt, um sie im Kreislauf wieder zu verwenden. In der Zwischenzeit werden die Verunreinigungen, die von den Adsorptionsteilchen desorbiert worden sind, mittels eines Trägergases, das durch eine am unteren Teil des Regenerationsabschnittes B angeordnete Düse oder Öffnung 11 eingeführt wird, gezwungen, das System durch eine Öffnung oder Düse 10 zu verlassen. Die ausgeführten Verunreinigungen werden zu einem Desorbatbehand-

lungsabschnitt C übergeführt, der aus einem Kondensator, Abcd er
scheider, Klärgefäss und/dergleichen zusammengesetzt ist.

Bei der Adsorptionsbehandlung des Gases durch das oben beschriebene Wirbelschichtverfahren bildet die erfolgreiche Stabilisierung der so gebildeten Wirbelschichtbetten selbst ein wesentliches Erfordernis, um die Entfernung der schädlichen gasförmigen Verunreinigungen von dem Gas über eine lange Zeitdauer mit einem hohen Entfernungswirkungsgrad kontinuierlich

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durchzuführen. Die Stabilität von derartigen Wirbelschichtbetten hängt von der Gestalt der verwendeten adsorbierenden Teilchen, der Festigkeit, der Abriebbeständigkeit und anderen physikalischen Eigenschaften, die die Teilchen aufweisen, und der Durchflussmenge, der Durchflussgeschwindigkeit und Viskosität des zur Verwirbelung der Adsorptionsteilchen verwendeten Gases usw. ab. Sie hängt ebenfalls vom Ausmass eines möglichen Wechsels des Gewichtes der Adsorptionsteilchen ab, die im Kreislauf verwendet werden. Wenn die Adsorptionsbehandlung von Gas durch das herkömmliche Wirbelschichtverfahren von diesem Standpunkt aus betrachtet wird, ist festzustellen, dass die sogenannte Kokosnusschalen-^ktivkohle, die aus den Kokosnussschalen erhalten wird, üblicherweise für die Adsorptionsteilchen verwendet wird. Die Aktivkohle dieser Art ist aus Teilchen mit wechselnden, komplizierten Formen aufgebaut, und daher bereitet der Transport wesentliche Schwierigkeiten. Darüber hinaus weist sie schlechte physikalische Eigenschaften auf, und aus diesem Grund zeigt sich auch der Nachteil, dass die Teilchen z.B. durch Zerdrücken und Abreiben bzw. Abnutzen leicht pulverisiert werden. Die zyklische Verwendung von derartigen Aktivkohleteilchen mit komplizierter Gestalt bringt daher zahlreiche Schwierigkeiten mit sich. Bei der Adsorptionsbehandlung von Gas durch das Wirbelschichtverfahren verursachen die Adsorptionsteilchen mit derartigen Formen unerwünschte Phänomene wie z.B. Sieden, kanalartiges Durchwandern (channeling) und träges Fliessen, während sie von dem nach oben gerichteten Fluss des zu behandelnden Gases in eine Wirbelschicht gebracht werden. Sie verursachen auch ähnliche Phänomene, während sie sich durch die Fallöffnungen (entsprechend den in Figur 1 mit 5, 5', 5¹¹ ... bezeichneten Öffnungen) aufgrund der Schwerkraft nach unten bewegen, was zu dem Ergebnis führt, dass diese Phänomene so wirken, dass sie den gleichmässigen Fluss der Teilchen innerhalb der Fallöffnungen behindern. Dieser behinderte Fluss erzeugt folglich einen quantitativen Wechsel des Gewichts der Adsorptionsteilchen, die zur zyklischen Verwendung übergeführt werden. Im Hinblick darauf, das Auf-

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treten dieser nachteiligen Phänomene auszuschliessen, boten die herkömmlichen Verfahren verschiedenartige Einrichtungen zur Verbesserung des Aufbaues von Fallkanälen oder Fallwegen für die Teilchen. So ist z.B. vorgeschlagen worden, in die Böden der Fallkanäle oder Fallwege Öffnungen einzufügen oder, wie es im US-Patent No. 2 674 338 beschrieben ist, Bodenplatten zu verwenden, die auf Federn auf den Böden der Fallkanäle oder Fallwege getragen werden. Diese Versuche zur Verbesserung des Aufbaues der Fallwege zeigten jedoch die Wirkung, dass das System selbst kompliziert wurde, und brachten ausserdem den Nachteil mit sich, dass Aktivkohleteilchen allmählich ihre Formen und Gestalten im Verlauf der Zeit änderten. Daher versagten alle diese Versuche in ihrem Ziel, die bevorzugte Stabilisierung des mengenmässigen Transportes von Adsorptionsteilchen herbeizuführen, die für einen Kreisbetrieb übergeführt werden, und erwiesen sich daher als nicht vorteilhaft. Da die verwendeten Adsorptionsteilchen in hohem Masse zur Pulverisierung neigen und da auch die Stabilisierung des Transportes der Adsorptionsteilchen, die zur zyklischen Verwendung übergeführt werden, schwierig zu erzielen ist, erfüllen die herkömmlichen Verfahren nicht leicht den Zweck der Stabilisierung der Wirbelschichtbetten, die aus den Adsorptionsteilchen gebildet werden sollen.

Es ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zum kontinuierlichen Reinigen eines Abgases unter Verwendung des Wirbelschichtprinzips zu schaffen, das bei einer zyklischen Verwendung von Aktivkohlekugeln in der .Lage ist, kontinuierlich und wirksam die gasförmigen Verunreinigungen von dem Gas zu entfernen.

Diese \ufgabe und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Erfindung.

Im Hinblick auf die Erzielung einer wirksamen Entfernung von gasförmigen Verunreinigungen von einem Abgas mittels der Wirbelschichtbehandlung hat die \nmelderin Untersuchungen zur

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Auffindung einer Massnahme durchgeführt, die es ermöglicht, Wirbelschichtbetten aus Adsorptionsteilchen, d.h. adsorbierenden Teilchen, die durch den aufwärts gerichteten Strom des
behandelten Gases gebildet werden, zu stabilisieren. Sie hat dabei gefunden, dass sowohl die Stabilisierung der Wirbelschichtbetten als auch die Stabilisierung des quantitativen Transportes von Aktivkohleteilchen leicht bei Verwendung von Aktivkohlekugeln als die \dsorptionsteilchen und auch unter Verwendung von mit Löchern versehenen Platten mit einer speziellen Gestalt als die stufenförmig angeordneten Böden innerhalb des Reaktionsturmes erzielt wex^den.

Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Kenntnisse fertiggestellt. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird

der Vfirw'en^'im·⁰'
im FaHe/eines Reaktionsturmes, dessen \dsorptionsabschnitt einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, ein Verfahren für die Reinigung eines Abgases geschaffen, bei dem der Reaktionsturm in seinem Inneren mit zwei Arten von kreisförmigen mit Löchern versehenen Platten ausgestattet ist, die alternativ abwechselnd in einer Vielzahl von Stufen in der vertikalen
Richtung angeordnet sind, wobei die Platten des einen Typs
jeweils eine ringförmige Barriere (die wie ein Stauwehr geformt ist) enthalten, die konzentrisch auf der oberen Oberfläche der jeweiligen Platte so ausgebildet ist, dass die
Platte in einen kreisförmigen Abschnitt, der 80 bis 95 % des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, und einen ringförmigen Abschnitt unterteilt wird, der 5 bis 20 ⁿ<- der gesamten Oberfläche einnimmt, und wobei die PLatten des anderen Typs jeweils eine ringförmige Barriere ( die ebenfalls wie ein Stauwehr geformt ist) enthalten, die konzentrisch auf der oberen Oberfläche der jeweiligen Platte so ausgebildet ist, dass die Platte in einen kreisförmigen Abschnitt, der 5 bis 20 % des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, und einen ringförmigen Abschnitt, der RO bis D5 "· des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, unterteilt wird (wobei vorgesehen wird, dass bei jedem Typ der Platten das Oberflächenbereichsverhältni-s

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zwischen, den zwei unterteilten Abschnitten unveränderlich ist); und bei dem kontinuierlich das der Behandlung unterworfene Gas oder das die gasförmigen Verunreinigungen enthaltende Gas durch den Bodenabschnitt des Turmes nach oben in den Reaktionsturm eingeführt wird und gleichzeitig kontinuierlich Aktivkohlekugeln durch den oberenAbschnitt des Turmes nach unten in den Reaktionsturm eingeführt werden und das Gas und die Aktivkohlekugeln kontinuierlich in Kontakt gebracht werden, um dadurch Wirbelschichten aus den Aktivkohlekugeln auf den stufenförmig angeordneten Böden aus den mit Löchern versehenen Platten entstehen zu lassen.

Zur Veranschaulichung der Erfindung sind Zeichnungen beigefügt. In diesen Zeichnungen zeigt:

Figur 1 eine schematische erläuternde Darstellung, die ein Beispiel für eine Adsorptionsapparatur für ein Gas, das gasförmige Verunreinigungen enthält, die durch das Wirbelschichtprinzip entfernt werden sollen;

Figur 2 eine Aufsicht, die eine bevorzugte Ausführungsform einer der kreisrunden mit Löchern versehenen Platten zeigt, die zu einer der beiden Typen kreisrunder mit Löchern versehener Platten gehört, welche alternativ abwechselnd angeordnet sind, um als stufenförmig angeordnete Böden in der vorliegenden Erfindung zu dienen, wobei diese kreisförmige mit Löchern versehene Platte eine konzentrische ringförmige Barriere auf-

^gM *P"L3,"fc*hp

weist, die an de;r oberen Oberfläche/In einer solchen Art ausgebildet ist, dass die Plattenoberfläche in einen Kreisabschnitt, der 80 bis 95 % des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, und einen ringförmigen Abschnitt, der 5 bis 20 % des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, unterteilt wird;

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Figur 3 eine Aufsicht, die eine bevorzugte Ausfiihrungsform einer der kreisförmigen mit Löchern versehenen Platten zeigt, die zu dem anderen der beiden Typen (einschliesslich dem in Figur 2 dargestellten Typ) von kreisrunden mit Löchern versehenen Platten gehört, die alternativ abwechselnd angeordnet sind, um als stufenförmig angeordnete Böden zu dienen, wobei auf der oberen Oberfläche dieser kreisrunden mit Löchern versehenen Platte eine konzentrische ringförmige Barriere so ausgebildet ist, dass die Plattenoberfläche in einen kreisförmigen Abschnitt, der 5 bis 20 % des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, und einen ringförmigen \bschnitt, der 80 bis 95 % des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, unterteilt wird;

Figur 4 eine schematische Darstellung, die die Anordnung einer Vielzahl stufenförmig angeordneter Böden erläutert, die dadurch gebildet wird, dass die kreisförmigen mit Löchern versehenen Platten von Figur 2 und solche von Figur 3 abwechselnd in einem zylindrischen Turm angeordnet werden;

Figur 5 eine schematische Darstellung, die andere kreisförmige mit Löchern versehene Platten nach Figur 2 und solche nach Figur 3 zeigt, die abwechselnd innerhalb eines zylindrischen Turmes angeordnet sind;

Figur 6 eine Aufsicht, die eine bevorzugte Ausführungsform einer von rechteckigen mit Löchern versehenen Platten zeigt, die zu der einen der zwei Typen rechteckiger mit Löchern versehener Platten gehören, die alternativ abwechselnd angeordnet werden, um als stufenförmig angeordnete Böden in der vorliegenden Erfindung zu dienen, wobei die rechteckige mit Löchern versehene Platte in zwei Abschnitte unterteilt ist, die im gleichen Verhältnis wie bei der Platte nach Figur

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unterteilte Oberflächenbereiche besitzen;

Figur-7 eine Aufsicht, die eine bevorzugte Ausführungsform einer der rechteckigen mit Löchern versehenen Platten zeigt, die zu der anderen der zwei Typen (einschliesslich dem in Figur 6 dargestellten Typ ) gehört, die alternativ abwechselnd angeordnet werden, um als stufenförmig zugeordnete Böden zu dienen, wobei die rechteckige mit Löchern versehene Platte in zwei Abschnitte unterteilt ist, die im gleichen Verhältnis wie die in Figur 3 dargestellte Platte unterteilte Oberflächenbereiche besitzt;

Figur 8 eine schematische Darstellung, die eine Vielzahl stufenförmig angeordneter Böden erläutert, die durch abwechselndes Anordnen der rechteckigen mit Löchern versehenen Platten nach Figur 6 und nach Figur 7 innerhalb eines rechteckigen Turmes gebildet werden;

Figur 9 eine schematische Darstellung, die eine Vielzahl von stufenförmig angeordneten Böden erläutert, die durch abwechselndes \nordnen anderer rechteckiger mit Löchern versehener Platten nach Figur 6 und nach Figur 7 innerhalb eines rechteckigen Turmes gebildet werden, und

Figur 10 eine schematische Darstellung, die eine bevorzugte Ausfiihrungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in der ein Gas, das gasförmige Verunreinigungen enthält, kontinuierlich zur Entfernung der gasförmigen Verunreinigungen behandelt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung werden Aktivkohlekugeln als die Adsorptionsteilchen, d.h. die adsorbierenden Teilchen, die oben erwähnt worden sind, benutzt. Aufgrund ihrer kugelförmigen Gestalt besitzen diese Aktivkohlekugeln den Vorteil, dass sie ausgezeichnete Fliessfähigkeit, hervorragende Beständigkeit

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gegen Reibung und Abnutzung und hohe Beständigkeit gegen Stösse und Druck aufweisen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung können Aktivkohlekugeln von der Art verwendet werden, die durch Mischen eines pulverförmigen Kohlenstoffes oder Kohlenstoff Vorläufers mit einem Bindemittel, anschliessendes Ausformen der entstehenden Mischung in die Gestalt von Kugeln und Aktivieren der ausgeformten Kohlenstoffkugeln durch ein übliches Verfahren erhalten werden (sonst üblicherweise als "Aktivkohlekugeln unter Verwendung von backfähiger Kohle" bezeichnet). Es ist jedoch vorzuziehen, die Art von Aktivkohlekugeln zu verwenden, die aus einer speziellen Art von Pech als Ausgangsmaterial durch ein spezielles Verfahren, wie es im US-Patent No. 3 917 806 beschrieben ist, da die Aktivkohlekugeln dieser Art bezüglich ihrer Kugelform und physikalischen Eigenschaften ausgezeichnet sind. Dass die Aktivkohlekugeln dieser Art verschiedenen anderen Arten von Aktivkohleteilchen vorzuziehen sind, zeigt sich klar, wenn Probeteilchen der verschiedenen Arten von Aktivkohleteilchen, die verglichen werden sollen, einem Reibungstest unterworfen werden und dann die getesteten Probeteilchen durch ein Sieb mit 200 mesh der Tyler-Standardreihe (d.h. 200 Maschen je Zoll = 0,074 mm lichte Maschenweite) gesiebt und gesichtet werden und die Gewichte der dadurch erhaltenen entsprechenden Siebmengen verglichen werden. Um dies spezieller auszuführen, dieser Vergleich könnte dadurch durchgeführt werden, dass Glasbehälter mit 28 mm Durch-

3 messer und 220 mm Länge hergestellt werden, 20 cm -Proben der verschiedenen Arten von Aktivkohleteilchen in die jeweiligen Behälter eingeschüttet werden, die Behälter und ihre Inhalte mit der Umdrehungsgeschwindigkeit von 36 Umdrehungen pro Minute eine feste vorbestimmte Zeitdauer rotieren gelassen werden, die geschüttelten Inhalte durch ein Metallsieb mit 200 mesh gesiebt werden und die Gewichte der entstandenen Siebmengen gemessen werden. Die Ergebnisse eines typischen Experimentes, das wie beschrieben durchgeführt worden ist, sind in Tabelle 1 angegeben.

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Tabelle 1

Ausmass des Abnutzungsverlustes von Teilchen aufgrund von Reibung in trockenem Zustand (Gew.%)

Länge des Reibungstestes (in Stunden)

Art der Aktivkohle 10 20 30 40

Aktivkohlekugeln nach US-Patent O O 0,05 0,05 No. 3 917 806

Aktivkohlekugeln unter Verwen- 0,05 0,08 0,22 0,60 dung von backfähiger Kohle

Kokosnusschalen-Aktivkohle 2,3 2,9 3,3 3,5

Damit die Aktivkohlekugeln zufriedenstellend dem Zweck der vorliegenden Erfindung angepasst sind, wird es bevorzugt, dass diese Aktivkohlekugeln eine Schüttdichte (bulk density) im Be-

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reich von 0,5 bis 0,7 g/cm , einen Teilchendurchmesserverteilungsbereich von 0,2 bis 2,0 mm und einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 0,4 bis 1,2 mm aufweisen. Wenn die Teilchendurchmesserverteilung dieser Aktivkohlekugeln übermässig spitz ist, dann bieten die einzelnen Teilchen, die ein Wirbelschichtbett bilden, während des praktischen Gebrauchs der Aktivkohlekugeln Widerstände gleicher Größenordnungen gegen den Fluss des Gases. Demzufolge werden die Teilchen, die in dem Gasfluss schwebend aufgehängt sind, so beeinflusst, dass sie sich im wesentlichen an ein und derselben Stelle aufsammeln, so dass der kollektive Widerstand, der durch die Gruppe der Teilchen gegen den Gasfluss ausgeübt wird, lokal erhöht wird. Diese Situation verursacht die Neigung, dass das Phänomen des "Channeling", d.h. der Fortbewegung in Kanälen, auftritt. Wenn die Teilchendurchmesserverteilung der Aktivkohlekugeln übermässig breit ist, dann entsteht bei der praktischen Verwendung derartiger Aktivkohlekugeln zwar nicht der beschriebene Nachteil, aber der Umstand führt zu der nachtei-

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ligen Situation, dass Kugeln mit grosseren Durchmessern und solche mit kleineren Durchmessern an Stellen schwebend gehalten werden, die klar voneinander getrennt sind. Dieser Umstand führt zu einer Neigung, dass nur Kugeln mit kleineren Durchmessern über die Barrieren auf der Oberfläche von stufenförmig angeordneten Böden fliessen und im Inneren des Turmes nach unten strömen können. Solch eine teilweise Bewegung von Kugeln widerspricht dem Erfordernis, dass die Kugeln stabil mit einem konstanten Gewicht übergeführt und umgewälzt werden sollten. Aus diesem Grund wird es mehr bevorzugt, dass die Aktivkohlekugeln solch eine Teilchendurchmesserverteilung aufweisen, dass die Standardabweichung einzelner Teilchen von der Durchmesserverteilung in den Bereich von 0,05 bis 0,20 mm fällt.

In der vorliegenden Erfindung werden als die oben genannten

angeordneten
stufenförmig/ T3öden runde mit Löchern versehene Platten eines Typs, die jeweils auf der oberen Oberfläche mit einer konzentrischen ringförmigen Barriere versehen sind, wie sie in Figur 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, so dass die Oberfläche in einen kreisförmigen Abschnitt, der 80 bis 95 % des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, und einen ringförmigen Abschnitt, der 5 bis 20 % des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, unterteilt ist, und runde mit Löchern versehene Platten der anderen \rt, die jeweils in ähnlicher Weise auf der oberen Oberfläche mit einer konzentrischen ringförmigen Barriere versehen sind, von denen eine Platte in Figur 3 dargestellt ist, so dass die Oberfläche in einen kreisförmigen Abschnitt, der 5 bis 20 ^a- des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, und einen ringförmigen Abschnitt, der 80 bis 95 % des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, unterteilt wird, verwendet. In Figur 2 bezeichnet 21 eine solche runde mit Löchern versehene Platte. Die obere Oberfläche dieser runden mit Löchern versehenen Platte 21 ist durch eine Barriere 24 in die Zone des kreisförmigen \bschnittes 22 und die Zone des ringförmigen Abschnittes 23 unterteilt. In Figur 3 bezeichnet 31 eine runde mit Löchern versehene Platte der anderen Art. Die obere Oberfläche dieser runden mit Löchern versehenen

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Platte 31 ist durch eine Barriere 34 in die Zone eines kreisförmigen Abschnittes 32 und die Zone eines ringförmigen Abschnittes 33 unterteilt. Die Zone 22 der Platte aus Figur 2 und die Zone 33 der Platte aus Figur 3 sind die Abschnitte, oberhalb derer Wirbelschichtbetten aus Aktivkohlekugeln gebildet werden. Die Zone 23 der Platte nach Figur 2 und die Zone 32 der Platte nach Figur 3 sind die Abschnitte, durch die die Aktivkohlekugeln zu dem nächstgelegenen tieferen Boden abfallen. Die Barriere 24 und die Barriere 34 sind so auf ihren jeweiligen runden mit Löchern versehenen Platten angeordnet, dass die Zone 22 gleich der Zone 33 und die Zone 23 gleich der Zone 32 bezüglich des Oberflächenbereiches ist. Die runden mit Löchern versehenen Platten 21 und 31, die entsprechend in Figur 2 und Figur 3 gezeigt sind, verlaufen in ihren gesamten Oberflächen eben, und sie besitzen jeweils eine Vielzahl von Löchern, die mit einem Offnungsverhältnis im Bereich von 5 bis 25 % ausgebildet sind. Die Oberflächen der runden mit Löchern versehenen Platten 21 und 31 können jeweils in einer einzigen Ebene liegen. Andererseits können die Zonen 23 und 32 dieser Platten auch jeweils in einer

Ebene liegen, die durch einen vertikalen Abstand von 10 bis 20 mm von der der entsprechenden verbleibenden Zonen 22 und 33 getrennt ist. Wenn die Platten über die gesamte Oberfläche eben sind, weisen die in den Zonen 22 und 33 vorhandenen

vorzugsweise
Löcher/einen Durchmesser im Bereich von 3 bis 5 mm auf, und es wird bevorzugt, dass die Löcher, die in die Zonen 23 und gebohrt oder sonstwie eingebracht worden sind, einen Durchmesser von etwa dem 1,5- bis 2fachen desjenigen Durchmessers der Löcher in den Zonen 22 und 33 aufweisen. Wenn die Platten ebene abgestufte Oberflächen besitzen, können all die darin vorgesehenen Löcher einen festen Durchmesser besitzen, der näherungsweise in den Bereich von 3 bis 5 mm fällt. Die Höhen der Barrieren 24 und 34 sind nicht speziell begrenzt und liegen vorzugsweise im Bereich von 20 bis 60 mm. Darüber hinaus ist es unerlässlich, die gleich hohen Barrieren auf den entsprechenden Platten zum Zwecke der Stabilisierung der Wirbelschichtbetten, die aus den Aktivkohlekugeln gebildet werden,

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und auch zur Stabilisierung der Transportrate der Kugeln anzuordnen. Die Oberflächengeschwindigkeit/des Gases in einem Mirm liegt bei der Behandlung vorzugsweise aus praktischen Gründen im Bereich von 0,5 bis 2,0 m/sek in Anbetracht der Tatsache, dass der innere Durchmesser des Reaktionsturmes üblicherweise in den Bereich von 500 bis 2000 mm fällt.

Bei der vorliegenden Erfindung werden die runden mit Löchern versehenen Platten 21 und 31 abwechselnd angeordnet, um eine Vielzahl von stufenförmig angeordneten Böden innerhalb eines runden Turmes zu bilden, wie es in Figur 4 oder Figur 5 dargestellt ist, und in einen auf diese Weise innerhalb des Turmes gebildeten Adsorptionsabschnitt wird das Gas, das der Behandlung unterworfen wird, oder das Gas, das gasförmige Verunreinigungen enthält, die entfernt werden sollen, eingeleitet, damit es eine Behandlung zur Reinigung erfährt. In Figur 4 bezeichnet 41 einen zylindrischen Turm. Innerhalb dieses Turmes 41 sind runde mit Löchern versehene Platten 45, deren obere Oberflächen jeweils durch eine konzentrisch, ringförmige Barriere 44 in die Zone eines kreisrunden Abschnittes 42 und die Zone eines ringförmigen Abschnittes 43 unterteilt sind, und runde mit Löchern versehene Platten 49, deren obere Oberflächen jeweils durch eine konzentrisch ringförmige Barriere 48 in die Zone eines kreisförmigen Abschnittes 46 und die Zone eines ringförmigen Abschnittes 47 unterteilt sind, abwechselnd angeordnet, um eine Vielzahl stufenförmig angeordneter Böden zu bilden. In Figur 5 bezeichnet 51 einen zylindrischen Turm. Innerhalb dieses zylindrischen Turmes 51 sind runde mit Löchern versehene Platten 55, deren obere Oberflächen jeweils durch eine konzentrisch ringförmige Barriere 54 in die Zone eines kreisförmigen Abschnittes 52 und die Zone eines ringförmigen Abschnittes 53 unterteilt sind, wobei der Abschnitt 53 in einer Ebene verläuft, die nach unten durch einen vertikalen Abstand von 10 bis 20 mm von der Ebene der Zone 52 getrennt ist, und runde mit Löchern versehene Platten 59, deren obere Oberflächen jeweils durch eine -konzentrisch ringförmige Barriere 58 in die Zone aus einem ring-

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förmigen Abschnitt 56 und die Zone aus einem kreisförmigen Abschnitt 57 unterteilt sind, wobei der Abschnitt 57 in einer

Ebene verläuft, die nach unten durch einen vertikalen Abstand von IO bis 20 mm von der Ebene der Zone 56 getrennt ist, alternierend abwechselnd angeordnet, um eine Vielzahl von stufenförmig angeordneten Böden zu bilden. Es wird üblicherweise erwartet, dass der vertikale Abstand, durch den zwei benachbarte Böden voneinander getrennt sind, näherungsweise die Summe aus■der Hohe der Barriere, vergrössert um eine Länge von 60 mm ist. Um die Reinigung des Gases in dem wie oben beschrieben aufgebauten Reaktionsturm zu bewirken, muss man nur das Gas durch den Bodenteil des Turmes nach oben in diesen Turm einführen und dafür Sorge tragen, dass das eingeführte Gas im Gegenstrom mit Aktivkohlekugeln, die durch den oberen Teil nach unten eingeführt werden, in Kontakt kommt, so dass die Aktivkohlekugeln durch die Kraft des Gasstromes gezwungen werden, Wirbelschichtbetten auf den stufenförmig angeordneten Böden zu bilden. Die Aktivkohlekugeln, die so jeweils auf der Zone 42 und .47 die Wirbelschichtbetten gebildet haben, werden horizontal in Richtung auf Zone 43 und 46 verschoben und fallen dann aufgrund der Schwerkraft durch die Löcher in den Zonen 43 und 46 der runden mit Löchern versehenen Platten 45 und 49 in dem Turm der Figur 4 (oder in den Zonen 53 und 57 der runden mit Löchern versehenen Platten 55 und 59 in dem Turm der Figur 5), während sie die gasförmigen Verunreinigungen des zu behandelnden Gases adsorbieren. Nachdem sie den Adsorptionsabschnitt, der aus der Vielzahl von stufenförmig angeordneten Böden zusammengesetzt ist, passiert haben, werden sie einer

ReBehandlung zur/generierung in dem Desorptions- und Regenerationsabschnitt unterworfen. Die regenerierten Aktivkohlekugeln werden zurückgeführt, damit sie wieder zur zyklischen Verwendung durch den oberen Teil in den Reaktionsturm nach unten ein-

kpnnen
geführt werden/. Bevor die die Wirbelschicht betten bildenden Aktivkohlekugeln durch die Schwerkraft gezwungen werden, von einem Boden zu einem anderen zu fallen, werden die einzelnen Äktivkohlekugeln auf den stufenförmig angeordneten Böden horizontal auf dem jeweiligen Boden bewegt. Spezieller ausgedrückt,

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bewegen sich die Aktivkohlekugeln, die von dem schmaleren Abschnitt (im folgenden als "Zone II" bezeichnet) eines gegebenen Bodens auf den weiten Abschnitt (im folgenden als "Zone I" bezeichnet) des nächst tieferen Bodens gefallen sind, zu der Zone II des unteren Bodens, wenn sie an Ort und Stelle ein Wirbelschichtbett bilden. Beispielsweise werden die Aktivkohlekugeln, die auf den mittleren Bereich der Zone 42 der runden mit Löchern versehenen Platte 45 in dem Turm nach Figur 4 zugeführt werden, durch den nach oben gerichteten Strom des Gases und Schwerkraftanziehung horizontal in der Richtung der Zone verschoben und fallen dann durch die Löcher, die in Zone 43 verteilt angeordnet sind, nach unten. Da die mit Löchern versehenen Platten, die in der vorliegenden Erfindung als stufenförmig angeordnete Böden verwendet werden, kreisförmig in ihrer Gestalt sind und da ihre oberen Oberflächen jeweils durch eine konzentrische ringförmige Barriere in zwei Zonen unterteilt sind, weist die Erfindung diesbezüglich die folgenden in (1) bis (3) angegebenen Vorteile auf.

(1) All die Teilchen der Aktivkohlekugeln, die auf einen Kreis fallen, der einen gegebenen Radius aufweist und mit einer mit Löchern versehenen Platte einen gemeinsamen Mittelpunkt besitzt, sind dazu bestimmt, eine gleich lange horizontale Verrückung zu machen. Das bedeutet, dass die Stabilisierung des Wirbelschichtbettes auf jedem Boden nicht durch die Bewegung der Aktivkohlekugeln gestört wird, die auf diesem Boden schwebend gehalten werden'

(2) Die Richtung, in der die horizontale Verschiebung der einzelnen Aktivkohlekugeln auf der Vielzahl der stufenförmig angeordneten Böden auftritt, alterniert entlang der abfallenden Ordnung der stufenförmig angeordneten Böden und die Höhen der Wirbelschichtbetten aus den Kugeln auf den jeweiligen stufenförmig angeordneten Böden werden auf gleiche Höhe mit einander durch die Barrieren, die gleiche Höhe aufweisen, gesteuert. Diese Umstände machen es möglich, dass die Aktivkohlekugeln in stetige Förderung ge-

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bracht werden und in gleichmässigen Kontakt mit dem behandelten Gas kommen.

O) Jeder der stufenförmig angeordneten Böden ist in einen Abschnitt, der den abwärts gerichteten Fluss der Aktivkohlekugeln (Zone II) erlaubt, und einen Abschnitt zum Ausbilden eines Wirbelschichtbettes aus den Kugeln (Zone I) unterteilt, und das Bereichsverhältnis dieser zwei Abschnitte ist konstant. Daher kann durch Festlegen des gesamten offenen Bereiches in der Zone I auf einen Wert, der in den Bereich des 4- bis 20-fachen des gesamten offenen Bereiches in der Zone II fällt, das Gewicht der Kugeln, die übergeführt und gefördert werden sollen, genügend stabilisiert werden, um die mögliche Abweichung zu minimalisieren.

Die mit Löchern versehenen Platten, die in der vorliegenden Erfindung als die stufenförmig angeordneten Böden verwendet werden sollen, müssen nicht immer kreisförmig in ihrer Gestalt sein, wenn sie nur die unter (1) bis (3) beschriebenen Vorteile aufweisen. Sie können auch eine rechteckige Form besitzen, wie es beispielsweise in den Figuren 6 und 7 dargestellt ist. Wenn ein grosses System von einer derartigen Grosse, dass der Reaktionsturm einen inneren Durchmesser besitzt, der 1500 mm überschreitet, bei der Erfindung aus irgendeinem speziellen Grund verwendet wird, kann eine leichte Neigung von nicht mehr als 2°, die den einzelnen stufenförmig angeordneten Böden verliehen wird, möglicherweise wirksam die horizontale Bewegung der Aktivkohlekugeln auf den stufenförmig angeordneten Böden unterstützen. Wenn der innere Durchmesser des Reaktionsturmes klein ist, kann dagegen solch eine Neigung, die den einzelnen stufenförmig angeordneten Böden verliehen wird, umgekehrt zu einer vergrösserten Variation des Volumens an Aktivkohlekugeln, die übergeführt werden, führen. Es sollte daher mit gebührender Sorgfalt in Bezug auf die Grosse des inneren Durchmessers des verwendeten Reaktionsturmes abgeschätzt werden, inwieweit es vorteilhaft ist, den stufenförmig angeordneten Böden eine solche Neigung zu verleihen.

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Durch die Tatsache, dass Aktivkohlekugeln als die Adsorptionsteilchen und mit Löchern versehene Platten mit einer speziellen Gestalt als die stufenförmig angeordneten Böden verwendet werden, wie es oben beschrieben ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass die auf den stufenförmig angeordneten Böden gebildeten Wirbelschichtbetten bis zu einer Höhe stabilisiert werden, die gleich der Höhe der Barrieren ist, die auf den stufenförmig angeordneten Böden vorgesehen sind, und gestattet darüber hinaus die mögliche Änderung des Gewichtes der Aktivkohlekugeln, die übergeführt werden, innerhalb + 10 Gew.% zu beschränken, ohne dass irgendwelche weiteren Hilfsvorrichtungen noch eingeführt werden müssten. Daher gestattet die Erfindung, die Reinigung des Abgases eine lange Zeitdauer von beispielsweise mehr als 200 Stunden kontinuierlich durchzuführen, wobei der Wirkungsgrad der Entfernung der gasförmigen Verunreinigungen auf einem hohen Niveau gehalten wird ( das 80 % weit überschreitet). Das Gas, das demzufolge gereinigt worden ist, kann in seiner unveränderten Form durch den oberen Abschnitt des Reaktionsturmes in die Atmosphäre freigelassen werden. Die vorliegende Erfindung dient ebenfalls dem Zweck der Vereinfachung des Systems selbst, da es die Notwendigkeit, die stufenförmig angeordneten Böden mit Fallwegen oder Falleinrichtungen für die Adsorptionsteilchen auszustatten, im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren nicht mehr aufweist.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung spezieller unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. Es wird jedoch bemerkt, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf diese Beispiele beschränkt ist.

Beispiel 1

Zuerst wurden mit Löchern versehene paarweise verbundene Platten dadurch hergestellt, dass eine Seite einer 20 cm χ 5 cm grossen rechteckigen mit Löchern versehenen Platte (a), die Löcher mit 5 mm im Durchmesser in einem Öffnungs-

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verhältnis von 17,9 % enthielt, mit einem Ende einer 20 cm χ 45 cm grossen rechteckigen perforierten Platte (b), die Löcher mit 4 mm im Durchmesser in einem Öffnungsverhältnis von 17,9 % enthielt, verbunden wurde. Eine Barriere aus einer flachen Platte mit einer Höhe von 20 mm wurde entlang der verbundenen Kanten so befestigt, dass die Zonen an den gegenüberliegenden Seiten der Barriere ein Verhältnis der offenen Bereiche von 1:9 aufwiesen. Dann wurden rechteckige mit Löchern versehene Platten, wie sie in Figur 6 dargestellt sind, hergestellt, um als stufenförmig angeordnete Böden zu dienen, indem zwei Plattenpaare an den freien Enden der Platten (b) der entsprechenden Plattenpaare miteinander verbunden wurden. Eine andere Art rechteckiger mit Löchern versehener Platten, wie sie in Figur 7 dargestellt sind, wurden ebenfalls durch Verbinden zweier Plattenpaare an den freien Enden der Platten (a) der entsprechenden Paare hergestellt, um als stufenförmig angeordnete Böden zu dienen. Die Zonen, die die Löcher mit 5 mm Durchmesser enthielten, wurden als Zonen II benutzt, um einen nach unten gerichteten Fluss von Aktivkohlekugeln zu gestatten, und die anderen Zonen wurden entsprechend als Zone I benutzt. Eine kastenartige Wirbelschicht-Testapparatur wurde dadurch hergestellt, dass derartige Böden mit insgesamt vier Stufen, in solch einer Weise angeordnet wurden, dass die horizontale «Richtung der Bewegung der Aktivkohlekugeln beim Absteigen in der Reihenfolge der Böden alternierend abwechselte. Aktivkohlekugeln wurden in den höchsten Boden mit einer Durchflussmenge von 40 kg/h nach unten eingeführt und trockene Luft wurde in

(superficial tower velo· den untersten Boden mit einerOberflächenturmgeschwindigkeit / city) von 1 m/sek. eingeführt, um die Kugeln zu verwirbeln. Die Aktivkohlekugeln waren von dem Typ mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,7 mm und einem Teilchendurchmesserverteilungäjereich. von 0,2 mm bis 2,0 mm. Während einer Gesamtheit von zwei Stunden kontinuierlichen Betriebs

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wurde das Gewicht der Aktivkohlekugeln, die in einer bestimmten festen Zeitdauer von 2 Minuten (mittlere Aufenthaltszeit von Aktivkohlekugeln pro Boden in dem Apparat im vorliegenden Fall) ausflössen, bei insgesamt 10 willkürlich ausgewählten Zeitpunkten gemessen. Die so erhaltenen 10 Werte ergaben im Durchschnitt 1,33 kg, und die Differenz zwischen dem höchsten und dem niedrigsten der 10 Werte betrug 0,12 kg.

Für Vergleichszwecke wurden mit Löchern versehene paarweise zusammengestellte Platten hergestellt, indem eine Seite einer 20 cm χ 10 cm grossen rechteckigen mit Löchern versehene Platte (c), die Löcher mit 5 mmDurchmesser in einem Öffnungsverhältnis von 24 % aufwies, mit einem Ende einer 20 cm χ 40 cm grossen rechteckigen mit Löchern versehenen Platte (d), die Löcher mit 4 mm Durchmesser in einem Öffnungsverhältnis von 17,9 % enthielt, verbunden wurde. Eine Barriere aus einer flachen Platte, die 20 mm hoch war, wurde entlang der verbundenen Kanten befestigt, so dass die Zonen an den gegenüberliegenden Seiten der Barriere ein Verhältnis der offenen Bereiche von 1:3 aufwiesen. Dann wurden rechteckige mit Löchern versehene Platten, wie sie in Figur 6 dargestellt sind, hergestellt, um als stufenförmig angeordnete Böden zu dienen, indem zwei Plattenpaare an den freien Enden der Platten (d) der entsprechenden Paare miteinander verbunden wurden. Eine andere Art rechteckiger mit Löchern versehener Platten, wie sie in Figur 7 dargestellt sind, wurden ebenfalls hergestellt, indem zwei Plattenpaare an den freien Enden der Platten (c) der entsprechenden Paare miteinander verbunden wurden, um als stufenförmig angeordnete Böden zu dienen. Die Zonen, die die Löcher mit 5 mm Durchmesser enthielten, wurden als Zonen II benutzt, um den nach unten gerichteten Fluss von Aktivkohlekugeln zu gestatten, und die anderen Zonen wurden als Zonen I entsprechend benutzt.

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Eine Wirbelschichtbett-Testapparatur wurde dadurch hergestellt, dass derartige Böden mit einer Gesamtheit von vier Stufen in der gleichen Weise wie oben angeordnet wurden. Unter Verwendung dieser Apparatur wurde das oben beschriebene Experiment unter den gleichen Bedingungen durchgeführt. Der Durchschnitt der Werte betrug 1,28 kg und die Differenz zwischen den grössten und kleinsten Werten betrug 0,31 kg. Der Betrieb wurde in seiner unveränderten Form weiter fortgeführt. Während des fortgesetzten Betriebes wurde das Gewicht der Aktxvkohlekugeln, die über eine feste Zeitdauer von 8 Minuten (mittlere \ufenthaltszeit von Aktivkohlekugeln in der Apparatur in diesem Fall) aus dem Turm ausflössen, dreimal in Intervallen von 20 Minuten gemessen. Die Werte betrugen 5,8 kg, 5,4 kg und 6,7 kg, was anzeigte, dass der Transport der Kugeln keine Stabilität besass.

Um diese Testapparatur für die vorliegende Erfindung anzupassen, wurde etwa die Hälfte der in den Zonen (Zone II), die den nach unten gerichteten Fluss der Kugeln gestatteten, enthaltenen Löcher in all den mit Löchern versehenen Platten mit Klebband verschlossen. Der gleiche Betrieb wurde in dieser Apparatur durchgeführt. Die Menge an Aktivkohlekugeln, die über eine feste Zeitdauer von 2 Minuten aus dem Turm ausflössen, wurde viermal während einer Zeitdauer von 30 Minuten gemessen. In diesem Falle betrug die Differenz zwischen dem grössten und dem kleinsten der Werte 0,15 kg. Beim fortgesetzten Betrieb wurde die Menge an Kugeln, die über eine feste Zeitdauer von 8 Minuten ausflössen, dreimal in Intervallen von 30 Minuten gemessen. Die Werte betrugen 5,3 kg, 5,4 kg und 5,1 kg, wodurch angezeigt wurde, dass das Verschliessen der Hälfte der Löcher dazu diente, den Transport von Kugeln zu stabilisieren.

Unter Nachvollziehung des oben beschriebenen Verfahrens wurden die Durchflussmenge von Kugeln für die mittlere Aufenthaltszeit (pro Boden) und die Durchflussmenge von

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Kugeln für die mittlere Aufenthaltszeit (pro Turm) in Abhängigkeit von dem Verhältnis der offenen Bereiche unter variierenden Bedingungen gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Verhältnis der offenen Durchflussmenge Durchflussmenge wäh-Bereiche zwischen der während der Auf- rend der Aufenthalts-Zone für abwärts gerich- enthaltszeit pro zeit pro Turm teten Fluss und der Zo- Boden

ne für Wirbelschicht = ₅ = _c

Durch-Differenz Durch-Differenz

schnitt schnitt

1/3 1,28 kg 0,31

1/4 1,24 kg 0,27 1/6

1/10 1,33 kg 0,12

1/10 1,33 kg O,1S

1/12 1,25 kg 0,15

1/12

1/18 1,31 kg 0,20

1/20 1,2S kg 0,15

1/24

Aus den Ergebnissen wurde beobachtet, dass der Transport von \ktivkohlekugeln innerhalb 10 Gew.% stabilisiert werden konnte, wenn der offene Bereich der Zone I im Bereich des 4 bis 20fachen des offenen Bereiches der Zone II lag.

Beispiel 2

6,0	kg	1,3
5,6	kg	0,9
5,3	kg	0,3
5,7	kg	0,2
5,7	kg	0,9
5,4	kg	0,3
5,3	kg	0,3
5,0	kg	1,2

(1) In der Testapparatur von Beispiel 1, die ein Verhältnis der offenen Bereiche von 9:1 aufwies, wurde das Experiment mit

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der in vier Graden variierten Oberflächen-Turm-Gasgeschwindigkeit (superficial-tower gas velocity) von 0,6 m/sek , 0,8 m/sek, 1,0 m/sek und 1,2 m/sek und der in drei Werten variierten Zirkulationsrate der Kugeln von 20 kg/h, 40 kg/h und 50 kg/h durchgeführt, um die Wechsel im Druckverlust im gesamten Turm zu bestimmen. Es wurde gefunden, dass unter allen Bedingungen der Druckverlust konstant bei dem Wert von 40 mm Wassersäule lag. Unter all den Bedingungen war die Veränderung im Wasserniveau im Manometer.sehr leicht von der Grössenordnung von etwa 5 mm.

(2) Um die Probenentnahme von Kugeln von jedem der stufenförmig angeordneten Böden in dieser Testapparatur zu gestatten, wurden die Zonen der Platten für den nach unten gerichteten Fluss der Kugeln bei Niveaus angeordnet, die 20 mm tiefer lagen als diejenigen der anderen Zonen für Wirbelschichtbetten und wurden jeweils mit einer Probeentnahmeöffnung versehen. Für einen kurzen Moment wurden farbige Kugeln in den Turm eingeführt, die durch Besprühen von Aktivkohlekugeln mit einer weissen Farbe hergestellt worden waren. Dann wurden Proben von den verschiedenen Böden geprüft, um den Zeitlaufwechsel der Dichte der gefärbten Kugeln in den Proben zu bestimmen. In all den Böden waren die Intervalle von dem Zeitpunkt, in dem die gefärbten Kugeln eingeführt wurden, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die Dichte der gefärbten Kugeln in den Proben ihren Spitzenwert erreichte, unveränderlich im Bereich von 90 bis 100 Sekunden. Das. bedeutet, dass die mittlere Geschwindigkeit der Bewegung der Kugeln in der horizontalen Richtung zwischen den stufenförmig angeordneten Böden gleich war und daher, dass die von den Kugeln gebildeten Wirbelschichtbetten so stabil waren, dass die mittlere Aufenthaltszeit der Kugeln zwischen den Böden gleichgemacht wurde.

Es wurde ferner beobachtet, dass der nach unten gerichtete Fluss von Kugeln extrem stabil war, wenn die Zonen der Platten für den nach unten gerichteten Fluss der Kugeln (Zone II) sich auf Niveaus befanden, die tiefer als diejenigen der anderen

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- 24 Zonen für die Wirbelschichtbetten (Zone I) lagen.

Beispiel 3

In einer zylindrischen Glassäule, die 600 mm inneren Durchmesser und 400mm Höhe aufwies, wurde eine Leitung aus Edelstahl, die 30 mm äusseren Durchmesser aufwies, entlang der Säulenachse angeordnet. Diese Leitung wurde dazu verwendet, einen Luftstrom zum Zurückführen von regenerierten Aktivkohlekugeln zu leiten. Eine Wirbelschicht-Testapparatur wurde dadurch hergestellt, dass mit Löchern versehene Platten aus Edelstahl, die Löcher mit 3,5 mm Durchmesser mit einem Öffnungsverhältnis von 17,5 % enthielten, mit insgesamt 6 Niveaus innerhalb der Glassäule angeordnet wurden, wobei die Leitung gleichzeitig als ein Haltestab diente. In dieser Testapparatur wurde ein Experiment durchgeführt, bei dem die Stabilität der Wirbelschichtbetten und die Stabilität der Förde rungsmenge von Kugeln beobachtet wurden.

Die mit Löchern versehene Platte, die an dem höchsten Niveau dieser Apparatur angeordnet war, war ein mit Löchern versehener Boden mit einem Zwei-Niveau-Aufbau, bei dem die Zone II, die den nach unten gerichteten Fluss der Kugeln gestattete, nämlich der Abschnitt der mit Löchern versehenen Platte in Gestalt einer ringförmigen Ebene mit 25 mm Breite, entlang der inneren Wand des Glaszylinders angeordnet und an dem anderen Ende mit dem unteren Ende einer zylindrischen Barriere verbunden war, welche am äusseren Umfang der Zone I, die die Bildung eines Wirbelschichtbettes aus Kugeln gestattete, d.h. des Abschnittes, der mit Löchern versehenen Platte in Gestalt einer kreisförmigen Ebene mit 550 mm Durchmesser, angeordnet war. Die Zone I war konzentrisch der den Luftstrom leitenden Leitung benachbart, die entlang der Achse des Glaszylinders angeordnet war. Die wie beschrieben angeordnete Barriere diente dazu, die Zonen I und II voneinander zu trennen und stand bis zu einer Höhe von 15 mm in der Zone I und bis zu einer Höhe von 25 mm in der Zone II. Mit Löchern versehene Platten mit völlig dem

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gleichen Aufbau wurden ebenfalls in den dritten und fünften Niveaus in absteigender Ordnung verwendet.

Die mit Löchern versehenen Platten, die an dem zweiten und den folgenden geradzahligen Niveaus angeordnet waren, bestanden jeweils aus einem mit Löchern versehenen Boden vom Zwei-Niveau-Aufbau, wobei die Zone II, die den nach unten gerichteten Fluss der Kugeln gestattete, nämlich der Abschnitt, der mit Löchern versehenen Platte in Gestalt einer kreisrunden Ebene mit 235 mm Durchmesser und mit einem gemeinsamen Mittelpunkt mit der den Luftstrom nach oben führenden Leitung, im Mittelpunkt des Querschnittes des Glaszylinders angeordnet war und mittels einer zylindrischen Barriere mit einer Höhe von 25 mm , die an dem äusseren Umfang der Zone II angeordnet war, mit der Zone I verbunden war, welche an der Aussenseite der Peripherie der Barriere angeordnet war. Ähnlich wie bei der mit Löchern versehenen Platte an dem obersten Niveau wurden die zwei Zonen mit der Barriere bei solchen relativen Höhen verbunden, dass die Oberfläche der Zone I 10 mm höher als die der Zone II lag. Bei jeder der mit Löchern versehenen Platten, die auf den sechs Niveaus angebracht waren, betrug das Flächenverhältnis der Zone I zur Zone II konstant 85:15. Die zwei Arten der mit Löchern versehenen Platten mit Zwei-Niveau-Aufbau wurden in gleichen senkrechten Intervallen von 70 mm angeordnet.

In die Testapparatur nach der vorstehenden Beschreibung wurden Aktivkohlekugeln mit der gleichen Teilchendurchmesserverteilung wie bei den in Beispiel 1 verwendeten Kugeln kontinuierlich durch die Steigleitung in die mit Löchern versehene Platte an dem obersten Niveau mit einer Durchflussrate von 55 kg/h eingeführt. Trockene Luft wurde durch die untere Seite des unter-

3 sten Niveaus mit einem Durchflussvolumen von 814 m /h nach oben eingeführt, um einen aufsteigenden Luftstrom mit einer Oberflächen-Säulen-Geschwindigkeit (superficial column velocity) von 0,8 m/s zu erzeugen, der die Aktivkohlekugeln verwirbelte. Es wurde beobachtet, dass nach Verlauf von 15 Minuten vom Beginn des Betriebes an die Wirbelschichtbetten aus Kugeln

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auf all den Böden stabilisiert waren und einen konstanten Zustand angenommen hatten. Nachdem dieser konstante Zustand angenommen worden war, wurde das transportierte Gewicht von Aktivkohle kugeln, die aus dem untersten Boden über eine feste Zeitdauer von 2 Minuten gefallen war, insgesamt bei 10 willkürlich ausgewählten Zeitpunkten während einer Zeitdauer von zweieinhalb Stunden gemessen. Die zehn Werte der Messung betrugen im Durchschnitt 1,82 kg und die Differenz zwischen dem grössten und dem kleinsten dieser Werte betrug nur 0,3 kg. Unter den Bedingungen wurde der Betrieb weiter fortgeführt. Nach Verlauf von 30 Stunden vom Beginn dieses fortgeführten Betriebes an wurde die Menge an Kugeln, die über die feste Zeitdauer von zwei Minuten ausfiel, achtmal während der folgenden zwei Stunden gemessen. Der Durchschnitt der gefundenen Werte betrug 1,83 kg und die Differenz zwischen dem grössten und dem kleinsten dieser Werte betrug 0,4 kg.

Was die Bedingung der Wirbelschichtbetten aus Kugeln, die auf den verschiedenen Niveaus ausgebildet wurden, anbelangt, so waren alle Wirbelschichtbetten in einem völlig stabilen Zustand mit der Ausnahme, dass die Oberflächenwelligkeit des Wirbelschichtbettes auf dem obersten Niveau eher deutlich sichtbar war als auf den übrigen Niveaus, was wahrscheinlich auf die Menge der Kugeln zurückzuführen ist, die durch die Steigleitung bis zu einem gewissen Ausmass fluktuierten. Die Turbulenz des Wirbelschichtbettes, deren Auftreten erwartet worden war, wenn das Zuführen der Kugeln eingestellt und anschliessend wiederbegonnen wurde, wurde kaum beobachtet. Im Grunde genommen konnte sicher darauf geschlossen werden, dass das Wirbelschichtbett innerhalb von zwei Minuten nach Beginn des Zufahrens von Kugeln völlig in einen konstanten Zustand gebracht worden war. Daher wurde somit bestätigt, dass die Apparatur extrem stabile Wirbelschichtbetten entstehen liess.

Beispiel 4

In dem oberen Teil eines Turmes wurde ein Wirbelschicht-Adsorptionsabschnitt angeordnet, der aus den sechs stufenförmig

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angeordneten Böden der vorliegenden Erfindung, wie in Beispiel 3 angegeben ist, bestand, und ein beweglicher Bettvorheizungs-

2 abschnitt (mit einer Wärmeübergangsfläche von 6,4 m ) und ein beweglicher Bett-Desorptionsabschnitt (mit einer Wärme-

2
Übergangsfläche von 9,7 m ) wurden in dem unteren Teil des Turmes angeordnet, um einen Reaktionsturm zu erzeugen (der insgesamt über die ganze Höhe 5,4 m gross war, einen Turmdurchmesser an dem Adsorptionsabschnitt von 640 mm und einen Turmdurchmesser an den Vorheizungs- und Desorptionsabschnitten von 840 ram aufwies). Ein System mit dem in Figur 10 dargestellten Aufbau wurde durch Anordnen einer Luftstromsteigleitung entlang der Achse des Turmes vervollständigt, damit regenerierte Aktivkohlekugeln zu dem Adsorptionsabschnitt gebracht werden konnten. Unter Verwendung dieses Systems wurde Perchloräthylen kontinuierlich von dem Abgas einer Waschanlage wiedergewonnen.

In der Darstellung der Figur 10 bezeichnet 101 das Ausgangsabgas, 102 ein verdünnendes Trägergas, 103 das Gas, das den Kondensator durchströmt hat, 104 einen Siebeinsatz, 105 ein Gebläse, 106 das Gas, das behandelt werden soll, 107 den Adsorptionsabschnitt, 108 einen Auslauf zur Entnahme bzw. Abgabe des gereinigten Gases, 109 den Vorheizungsabschnitt, 110 den Desorptions- und Regenerationsabschnitt, 111 das desorbierende Trägergas, 112 einen Kondensator, 113 eine Trennanlage und 114 das Kühlwasser. Zur Behandlung in dem Adsorptionsabschnitt wurde ein gemischtes Gas, das aus dem Ausgangsabgas, dem verdünnenden Trägergas (Luft) und dem Gas (Luft) bestand, welches das restliche Perchloräthylen enthielt und durch den Kondensator geströmt war und daher dem Partialdruck bei der Kondensatortemperatur (20°C) äquivalent war, in den Adsorptionsabschnitt eingeführt. Vor diesem Einleiten wurde das der Behandlung unterworfene Gas mit Luft verdünnt, damit seine Perchloräthylenkonzentration auf 6000 ppm eingestellt wurde. Dieses gemischte Gas wurde mit einem Durchflussvolumen von 890 Nm /h oder einer Oberflächen-Turm-Geschwindigkeit von 0,8 m/sek. in

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den Adsorptionsabschnitt eingeführt, und Aktivkohlekugeln der gleichen Art, wie die in Beispiel 1 beschriebenen wurden mit einer Rate von 110 kt h in Kreislauf zurückgeführt. Die kontinuierliche Wiedergewinnung von Perchloräthylen von dem Gas wurde fortgesetzt, wobei der Desorptionsabschnitt auf 140 C gehalten wurde und das Durchflussvolumen des desorbierenden

Trägergases (Dampf) fest bei 36 Nm"/h lag. Folglich wurde gefunden, dass das gereinigte Gas, das durch den Adsorptionsabschnitt geströmt und in die Atmosphäre freigelassen worden war, eine Perchloräthylenkonzentration von weniger als 30 ppm besass. Die Wiedergewinnung von Perchloräthylen wurde mit einer Elate von 33,6 kg/h erzielt.

Unter den beschriebenen Bedingungen wurde das System zehn Stunden lang täglich während einer Zeitdauer von zwei Monaten (die wirkliche Betriebszeit belief sich auf 500 Stunden) und einer Dauer von sechs Monaten (die wirkliche Betriebszeit belief sich auf 1500 Stunden) kontinuierlich betrieben. Beim Anfang des Betriebes wurden 300 kg Aktivkohlekugeln dem System zugeführt, und sie wurden überhaupt nicht während des fortgesetzten Betriebes nachgefüllt. Während der Testperiode wurden die oben beschriebenen Raten der Adsorption und der Entfernung aufrechterhalten und die Menge an wiedergewonnenem Perchloräthylen wurde sehr wenig verändert.

Die Perchloräthylen-Adsorptionskapazität von frisch aktivierten Kohlenstoffkugeln und die von den gleichen Kugeln, die nach einem 500 stündigem und 1500 stündigem Betrieb regeneriert worden waren, wurden verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Die Ergebnisse zeigen deutlich keine Abnahme in der Adsorptionskapazität der Aktivkohlekugeln.

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Tabelle 3

Restmenge Adsorptionsmenge

Perchloräthylen Perchloräthylen

(g)/Aktivkohle (g)/Aktivkohle C) (g)

Aktivkohlekugeln vor dem Betrieb

Aktivkohlekugeln,regeneriert nach 500 stündigem Betrieb

Aktivkohlekugelnj regeneriert nach 1500 ständigem Betrieb

0,06

0,6P.

0,60

0,63

Getrennt davon wurde, als die nach 1500 ständigem Betrieb regenerierten Aktivkohlekugeln für den Adsorptionstest probeweise entnommen wurden, ein Teil der Probe einem Test auf Bruch bzw. Zerkleinerung durch Abreiben unterworfen. Bei diesem Test wurde beobachtet, dass praktisch keine Zerkleinerung in den regenerierten Kugeln auftrat ähnlich wie bei den Ergebnissen, die in Tabelle 1 angegeben sind. Wenn eine vorgegebene Menge dieser regenerierten Kugeln gewogen wurde, wurde ein Anwachsen von etwa 7 Gew.% über dem Gewicht der entsprechenden Kugeln vor dem Gebrauch beobachtet. In Anbetracht des Anwachsens in dem Rest von der Desorption kann leicht geschlossen werden, dass im wesentlichen kein Gewichtsverlust während des Gebrauchs stattgefunden hatte.

ORIGINAL INSPECTED

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum kontinuierlichen Reinigen eines Abgases, das gasförmige Verunreinigungen enthält, die entfernt werden sollen, dadurch gekennzeichnet, dass es das kontinuierliche Einführen des Gases in einen Turm durch dessen Boden nach oben und das gleichzeitige kontinuierliche und zirkulierende Zuführen von \ktivkohlekugeln in diesen Turm durch dessen oberen Teil nach unten umfasst, um dadurch das Gas und die Aktivkohlekugeln kontinuierlich miteinander in Kontakt zu bringen, wobei der Turm in seinem Inneren wenigstens zwei stufenförmig angeordnete Böden aufweist, die durch in vertikaler Richtung abwechselndes Anordnen zweier Arten von mit Löchern versehenen Platten ausgebildet sind, wovon die eine Art der mit Löchern versehenen Platten jeweils eine Barriere aufweist, die an ihrer oberen Oberfläche so ausgebildet ist, dass die obere Oberfläche in eine zentrale Zone I, die 80 bis 95 % des gesamten Oberflächenbereichs einnimmt, und eine peripherienahe bzw. Randzone II, die 5 bis 20 % des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, unterteilt ist und die offene Fläche in der Zone I im Bereich des vier- bis zwanzigfachen von der der Zone II liegt, und wovon die andere Art der mit Löchern versehenen Platten jeweils eine Barriere enthält, die eine gleiche Höhe aufweist und an der oberen Oberfläche der jeweiligen Platte derart ausgebildet ist, dass die obere Oberfläche in eine zentrale Zone II, die 5 bis 20 % des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, und eine peripherienahe bzw. Rand-Zone I, die 80 bis 95 % des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, unterteilt ist, wobei die offene Flä^ne in der Zone I im Bereich von dem vier- bis zwanzigfachen von der der Zone II liegt, und dass durch die Aktivkohlekugeln in der Zone I jeder Platte eine Wirbelschicht bis zu einer Höhe, die gleich der der Barriere

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- 31 ist, bilden gelassen wird.
2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , dass die mit Löchern versehenen Platten jeweils eine Vielzahl von Löchern mit einem Öffnungsverhältnis von 5 bis 25 % aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Höhe der Barriere im Bereich von 20 bis 60 mm liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Abgas.mit einer Oberflächen-Turm-Geschwindigkeit im Bereich von 0,5 bis 2,0 m/sek. zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Löcher einen festen Durchmesser aufweisen, der im Bereich von 3 bis 5 mm liegt, unter der Bedingung, dass in jeder der mit Löchern versehenen Platten die Zone II auf einem Niveau liegt, das 10 bis 20 mm tiefer als das der Zone I liegt
6. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , dass der Durchmesser der Löcher in der Zone II 1,5 bis 2 mal so gross ist wie der der Löcher in der Zone I unter der Bedingung, dass in jede?der mit Löchern versehenen Platten das Niveau der Zone II gleich dem der Zone I ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Aktivkohlekugeln einen Teilchendurchmesserverteilungsbereich von 0,2 bis 2,0 mm, einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 0,4 bis 1,2 mm und eine Schüttdichte

(bulk d weisen.

(bulk density) im Bereich von 0,5 bis 0,7 g/cm auf-

ORlGlNAL INSPECTED

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8. Verfahren nach \nspruch 1 , dadurch gekenn ζ e i c h net, dass die verwendeten Aktivkohlekugeln durch Schmelzen von Pech, Ausformen des geschmolzenen Peches zu Kugeln und dem Unterwerfen der entstandenen Pechkugeln den Behandlungen zum Unschmelzbarmachen, Karbonisieren und Aktivieren hergestellt worden sind.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Aktivkohlekugeln nach Abschluss des Kontaktes mit dem behandelten Abgas sofort der Regenerierung unterworfen werden, damit sie im Kreisprozess für den Kontakt mit dem Gas wieder verwendet werden können.

K 0 9 8 3 7 / 0 7 2 6 gr!s;hal inspected