DE2651906C2

DE2651906C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Reinigen eines Abgases

Info

Publication number: DE2651906C2
Application number: DE19762651906
Authority: DE
Inventors: Heiichiro Murakami; Tsuneo Iwaki Fukushima Okamoto
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1976-11-13
Filing date: 1976-11-13
Publication date: 1986-04-03
Also published as: DE2651906A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Reinigen eines Abgases, in Form eines vertika-Ien Turmes, bestehend aus einem Adsorptionsabschnitt zur Adsorption der gasförmigen Verunreinigungen in dem Abgas mit Hilfe vosi kugeliormigen Partikeln aus Aktivkohle mit einem Teilchendurchmesser von 0,2 bis 2,0 mm, einem mittleren Ttilchendurchmesser im Bereich von 0,5 bis 1,2 mm und einer Schüttdichte im Bereich von 0,4 bis 0,7 g/cm³, und aus eine..! Regenerationsabschnitt zum Regenerieren der kugelförmigen Teilchen der Aktivkohle, wobei der Adsorptionsabschnitt mit einer Vielzahl von gelochten Böden versehen ist, die in Vertikalrichtung stufenförmig angeordnet sind, wobei jeder Boden mit öffnungen mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm versehen ist, so daß das Verhältnis der Gesamtfläche der öffnungen in jedem Boden zu der Fläche des Bodens zwischen 0,05 und 0,25 liegt, und wobei jeder Boden mit einer Barriere von 20 bis 60 mn; Höhe versehen ist. derart, daß die Fläche in eine erste Zone mit 80 bis 95% der gesamten oberen Fläche des Bodens zur Ausbildung eines Fluidisierungsbettes aus den kugelförmigen Teilchen der Aktivkohle und in eine zweite Zone mit 5 bis 20% der gesamten oberen Fläche des Bodens geteilt wird zur Ausbildung einer Abgabezone der kugelförmigen Teilchen der Aktivkohle.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 26 07 590 bekannt. Dort sind Barrieren kreisförmig auf runden Böden angeordnet, bzw. auf rechteckigen Böden sind jeweils zwei Barrieren vorgesehen, so daß die zur Fluidisierung und zur Abgabe zur Verfugung stehenden Flächenbereiche der Böden von Boden zu Boden unterschiedlich sind. Dadurch ist es nicht möglich, gleichbleibende Wirbelschichten auszubilden, die unabhängig sind von der Menge der zugeführten Aktivkohle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Reinigen eines Abgases zu schaffen, bei welcher auf jedem der übereinanderliegenden Böden jeweils ein gleichbleibendes Wirbelschichtbett ausgebildet ist

so Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß auf jedem Boden nur eine Barriere angeordnet ist, daß die Barriere aus einer ebenen, rechteckigen Platte besteht, die auf der oberen Fläche des gelochten Bodens vertikal angeordnet ist, daß die Form und Größe der die Barrieren aufweisenden Böden gleich ff ist und daß die Böden abwechselnd und symmetrisch zur Mittelachse der Vorrichtung angeordnet sind.

^f" Die Böden sind so angeordnet und ausgebildet, daß die kugelförmigen Aktivkohleteilchen von einem Ende des

Bodens bis zu dem anderen ein gleichmäßiges horizontales Wirbelschichtbett bilden. Die Horizontalbewegung der Aktivkohleteilchen auf den Böden wird abwechselnd um 180° geändert, da die Durchfallöffnungen in den Böden einmal rechts und einmal links angeordnet sind. Dadurch ergibt sich auf jedem Boden ein gleichmäßiges Wirbelschichtbett auch für den Fall, in dem die Menge der Aktivkohle, die dem Turm zugeführt wird, in einem weiteren Bereich schwankt. Da die Barrieren auf den Boden alle gleich lang sind, ist die Menge der auf den Böden zurückgehaltenen Aktivkohle auf jedem Boden die gleiche. Damit kann die Vorrichtung auch bei größeren Schwankungen der Zufuhr von Aktivkohle effektiv arbeiten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die erste und zweite Zone der Böden auf dem gleichen Niveau liegen und daß der Durchmesser der Löcher in der zweiten Zone etwa das 1,1 - bis 3fache des Durchmessers der Löcher in der ersten Zone beträgt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Zone der Böden auf einem Niveau angeordnet, das tiefer liegt als das der ersten Zone dieser Böden.

Zur Veranschaulichung der Erfindung sind Zeichnungen beigefügt. In diesen Zeichnungen zeigt
F i g. 1 eine Aufsicht, die eine bevorzugte Ausführungsform für eine der mit Löchern versehenen Platte zeigt,

die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei diese mit Löchern versehene Platte eine Barriere besitzt, die auf ihrer oberen Oberfläche derart ausgeformt ist, daß die Plattenoberfläche in eine Zone mit 80 bis 95% des gesamten Oberflächenbereiches und eine andere Zone mit 5 bis 20% des gesamten Oberflächenbereiches jeweils aufgeteilt wird;

Fig.2 eine Aufsicht, die eine mit Löchern versehene Platte darstellt, die symmetrisch zu der in Fig. I gezeigten Platte ist, wobei die mit Löchern versehene Platte eine Barriere aufweist, die auf ihrer oberen Oberfläche derart ausgeformt ist, daß die Plattenoberfläche in eine Zone mit 5 bis 20% des gesamten Oberflächenbereiches und eine andere Zone mit 80 bis 95% des gesamten Oberflächenbereiches jeweils aufgeteilt wird;

Fig.3 eine schematische Darstellung, die die Anordnung einer Vielzahl stufenförmig angeordneter Böden erläutert, wobei die mit Löchern versehenen Platten der in F i g. 1 dargestellten Art und die der in F i g. 2 dargestellten Art innerhalb eines Turmes angeordnet sind;

F i g. 4 eine schematische Darstellung, die eine Vielzahl stufenförmig angeordneter Böden mit anderen mit Löchern versehenen Platten nach Fig. 1 und Fig.Fig.2 abwechselnd innerhalb eines Turmes angeordnet enthält;

F i g. 5 eine Aufsicht, die eine bevorzugte Ausfflhrungsform einer anderen Art der für die vorliegende Erfindung verwendeten mit Löchern versehenen Platten zeigt, wobei die mit Löchern versehene Platte in zwei Zonen eingeteilt ist, die Oberflächenbereiche in dem gleichen Verhältnis wie bei der Platte von F i g. 1 aufweisen;

Fig.6 eine Aufsicht die eine mit Löchern versehene Platte zeigt, die zu der in Fig.5 dargestellten Platte symmetrisch ist, wobei diese mit Löchern versehene Platte in zwei Zonen unterteilt ist, die Oberflächenbereiche in den gleichen Verbältnissen wie bei der Platte nach F ig. 2 besitzen;

F i g. 7 eine schematische Darstellung, dl"? eine Vielzahl stufenförmig angeordneter Böden darstellt, wobei die mit Löchern versehenen Platten aus F i g. 5 und F i g. 6 abwechselnd innerhalb des Turmes angeordnet sind;

F i g. 8 eine schematische Darstellung, die eine Vielzahl von stufenförmig angeordneten Böden darstellt, wobei andere Platten nach F i g. 5 und F i g. 6 abwechselnd innerhalb eines Turmes angeordnet sind, und

Fig.9 eine schematische Darstellung, die eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in der ein Gas, das gasförmige Verunreinigungen enthält, kontinuierlich zur Entfernung der gasförmigen Verunreinigungen behandelt wird.

Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung werden Aktivkohlekugeln als Adsorptionsteilchen verwendet Aufgrund ihrer kugelförmigen Gestalt bieten diese Aktivkohlekugeln die Vorteile der ausgezeichneten Fließfähigkeit hervorragenden Beständigkeit gegen Reibung und Abnutzung und der hohen Beständigkeit gegen Stoß und Druck. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung können die Aktivkohlekugeln von der Art sein, die durch Mischen eines pulverförmigen Kohlenstoffes oder Kohlenstoffvorläufers 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 aus backfähiger Kohle« bezeichnet). Es ist jedoch vorzuziehen, die Art von Aktivkohlekugeln zu verwen- den, die aus einer speziellen Art Pech als Ausgangsmaterial durch ein spezielles Verfahren, wie es im üS-Paient 39 17 806 beschrieben ist hergestellt werden, da die Aktivkohlekugeln dieser Art bezüglich ihrer Kugelform und ihrer physikalischen Eigenschaften ausgezeichnet sind. Daß die Aktivkohlekugeln dieser Art verschiedenen anderen Arten von Aktivkohleteilchen überlegen sind, wird leicht bestätigt wenn Proben der verschiedenen Arten von Aktivkohle einem Reibungstest unterworfen werden, dann die getesteten Probeteilchen durch ein Sieb mit 200 mesh der Tyler-Standardreihe (d. h. 200 Maschen pro Zoll a 0,074 mm liebte Maschenweite) gesiebt und gesichtet werden und die Gewichte der dadurch erhaltenen entsprechenden Siebmengen verglichen werden. Um dies spezieller auszuführen, dieser Vergleich kann dadurch durchgeführt werden, daß Glasbehälter mit 28 mm Durchmesser und 220 mm Länge verwendet werden, 20-cm³-Proben der verschiedenen Arten von Aktivkfchleteilclien in die einzelnen Behälter eingefüllt werden, die Behälter und ihre Inhalte mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 36 Umdrehungen pro Minute eine feste vorherbestimmte Zeitdauer rotieren gelassen werden, die Inhalte durch ein Metallsieb mit 200 mesh gesiebt und das Gewicht des Anteils jeder Probe, der durch das Sieb hindurchfällt gemessen wird. Die Ergebnisse eines typischen Experimentes, das wie beschrieben durchgeführt worden 1st, sind in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1 Ausmaß des Abnutzungsverlustes von Teilchen aufgrund von Reibung in trockenem Zustand (Gew.-%) Art der Aktivkohle Länge des Reibungstestes in Stunden

10 20 30 40

Aktivkohlekugeln nach US-Patent 39 17 806 Aktivkohlekugeln unter Verwendung von Backkohle Kokosnußschalen- Aktivkohle

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird es bevorzugt daß die Aktivkohlokugeln eine Schüttdichte (bulk density) im Bereich von 0,4 bis 0,7 g/cm³, 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 Teilchendurchmes-Serverteilung dieser Aktivkohlekugeln übermäßig spitz ist dann tritt während des wirklichen Gebrauchs der Aktivkohlekugeln das Phänomen auf, das als »Channeling« bekannt ist d. h. die Fortbewegung in Kanälen. Wenn die Teilchendurchmu^erverteilung der Aktivkohlekugeln übermäßig breit ist dann entsteht bei der praktischen Verwendung solcher Aktivkohlekugeln zwar nicht der beschriebene Nachteil, aber es tritt der nachteilige Umstand ein, daß die Kugeln mit größeren Durchmessern und solche mit kleineren Durchmessern an verschie-

0	0	0,05	0,05
0,05	0,08	0,22	0,60
23	2,9	33	34

denen Stellen in der Wirbelschicht schwebend gehalten werden. Dies führt zu einer Situation, in der nur Kugeln _;;

mit kleineren Durchmessern über die Barrieren auf den Böden fließen und im Inneren des Turmes nach unten

abfallen. Solch eine teilweise Bewegung der Kugeln widerspricht dem Erfordernis, daß die Kugeln stabil mit J

einem konstanten Gewicht übergeführt werden sollen. Aus diesem Grund wird es bevorzugt, daß die Aktivkoh- A

lekugeln solch eine Teilchendurchmesserverteilung aufweisen, daß die Standardabweichung einzelner Teilchen Ϊf

von der Durchmesserverteilung in den Bereich von 0,05 bis 0,20 mm fällt. |'|

Bei der vorliegenden Erfindung können als die oben angegebenen Böden oder Platten rechteckige mit M Löchern versehene Platten eines Typs, die jeweils auf der oberen Oberfläche eine Barriere aufweisen, verwendet f,J

werden. Wie in Fi g. 1 der Zeichnungen dargestellt ist, ist die Oberfläche des Bodens durch die Barriere in eine §j

ίο Zone, die 80 bis 95% des gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, und eine andere Zone, die 5 bis 20% des

gesamten Oberflächenbereiches einnimmt, unterteilt. In Fig. I bezeichnet 21 eine solche rechteckige mit Lö- ."■

ehern versehene Platte. Die obere Oberfläche dieser rechteckigen mit Löchern versehenen Platte 21 ist durch |

eine Barriere 24 in eine erste Zone oder Abschnitt 22 und eine zweite Zone oder anderen Abschnitt 23 unterteilt. '*,

In F i g. 2 bezeichnet 31 eine rechteckige mit Löchern versehene Platte, die zu der in F i g. 1 dargestellten Platte

symmetrisch ist Die obere Oberfläche dieser rechteckigen mit Löchern versehenen Platte 31 ist durch eine :

Barriere 34 in eine erste Zone oder einen Abschnitt 32 und eine zweite Zone oder einen Abschnitt 33 unterteilt. Die Zone 22 der Platte aus F i g. 1 und die Zone 33 der Platte aus F i g. 2 sind die Bodenabschnitte, über denen Wirbeischichtbetten aus Aktivkohlekugein gebildet werden. Die Zone 23 der Platte aus F i g. 1 und die Zone 32 der Platte aus F i g. 2 sind die Abschnitte, durch die die Aktivkohlekugein zu dem nächst tiefer gelegenen Boden abfallen.

Die Barriere 24 und die Barriere 34 sind jeweils so auf ihren entsprechenden rechteckigen mit Löchern versehenen Platten angeordnet, daß der Oberflächenbereich der Zone 22 gleich dem der Zone 33 und der Oberflächenbereich der Zone 23 gleich dem der Zone 32 ist. Die rechteckigen mit Löchern versehenen Platten 21 und 31, die entsprechend in F i g. I und F i g. 2 dargestellt sind, verlaufen entlang ihrer gesamten Oberflächen

eben und jede von ihnen weist eine Vielzahl von Löchern auf, die mit einem Öffnungsverhältnis im Bereich von 5 bis 25% ausgeformt sind. Die gesamten Oberflächen der rechteckigen mit Löchern versehenen Platten 21 und 31 können in einer einzigen Ebene verlaufen, wie es in den F i g. 3 untl· 7 gezeigt ist Andererseits können die zwei Zonen dieser Platten in verschiedenen horizontalen Ebenen liegen, die durch einen vertikalen Abstand von 10 bis 20 mm voneinander getrennt sind, wie es in den F i g. 4 und 8 gezeigt ist Wenn die Platten über ihre gesamte

Oberfläche eben sind, besitzen die in die Zonen 22 und 33 eingebrachten Löcher einen Durchmesser im Bereich \

von 3 bis 5 mm, und diejenigen, die in den Zonen 23 und 32 angebracht sind, haben vorzugsweise einen '

Durchmesser vom 1,1- bis 3fachen des Durchmessers der Löcher in den Zonen 22 und 33. Wenn die Platten stufenförmig versetzte horizontale Oberflächen besitzen, können all die in ihnen angebrachten Löcher einen festen Durchmesser aufweisen, der in den näherungsweisen 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 Wirbeischichtbetten aus den Aktivkohlekugein und auch zur Stabilisierung der Transportrate der Kugeln anzuordnen. Die Oberflächenturmgeschwindigkeit (superficial velocity) (der Ausdruck »Oberflächenturmgeschwindigkeit« bezeichnet die Gasgeschwindigkeit bei leerer Kolonne ohne Füllung wie beispielsweise Aktivkohle) des Gases in dem Turm liegt aus praktischen Gründen vorzugsweise im Bereich von 03 bis 2,0 m/sek, in Anbetracht der Tatsache, daß der innere Durchmesser des Turmes üblicherweise 500 bis 2000 mm beträgt

Bei der vorliegenden Erfindung werden die rechteckigen mit Löchern versehenen Platten 21 und 31 abwechselnd angeordnet um eine Vielzahl von stufenförmig angeordneten Böden innerhalb eines Turmes zu bilden, wie es in F i g. 3 und 4 gezeigt ist und um so einen Adsorptionsabschnitt zu bilden, in den das Gas zur Reinigung eingeführt wird. In F i g. 3 bezeichnet 41 einen Turm. Innerhalb dieses Turmes 41 sind rechteckige mit Löchern versehene Platten 45 mit Oberflächen, die jeweils durch eine Barriere 44 in eine Zone 42 und eine andere Zone 43 unterteilt sind, und rechteckige mit Löchern versehene Platten 49 mit Oberflächen, die jeweils durch eine Barriere 48 in eine Zone 46 und eine andere Zone 47 unterteilt sind, abwechselnd angeordnet, um eine Vielzahl

so stufenförmig angeordneter Böden zu bilden. In Fig.4 bezeichnet 51 einen Turm. Innerhalb dieses Turmes 51 befinden sich rechteckige mit Löchern versehene Platten 55 mit Oberflächen, die jeweils durch eine Barriere 54 in eine Zone 52 und eine andere Zone 53 unterteilt sind Die Oberfläche der Zone 53 verläuft in einer Ebene, die ■

10 bis 20 mm unterhalb der Oberfläche der Zone 52 liegt Jeder andere Boden in dem Turm 51 ist eine rechteckige mit Löchern versehene Platte 59, die durch eine Barriere 58 in eine Zone 56 und eine andere Zone 57 _:

unterteilt ist, die in einer Ebene verläuft die 10 bis 20 mm unterhalb der Zone 56 liegt Es wird üblicherweise erwartet, daß der vertikale Abstand, durch den zwei benachbarte-Böden voneinander getrennt sind, näherungsweise die Summe aus der Höhe der Barriere plus 60 mm ist Um die Reinigung des Gases in dem oben _; beschriebenen Turm zu bewirken, muß nur das Gas von dem Boden her nach oben in den Turm eingeführt und bewirkt werden, daß das eingeführte Gas im Gegenstrom mit den Aktivkohlekugein, die von dem oberen Teil nach unten eingeführt werden, in Kontakt kommt so daß die Aktivkohlekugein durch die Kraft des Gasstromes

gezwungen werden, Wirbelschichten auf den stufenförmig angeordneten Böden zu bilden. Die Aktivkohleku- ;

geln, die so auf den Bodenabschnitten 42 und 47 die Wirbeischichtbetten bilden, werden horizontal in der ^

Richtung auf Zone 43 und 46 verschoben und fallen dann aufgrund der Schwerkraft durch die Löcher in den Zonen 43 und 46 der rechteckigen mit Löchern versehenen Platten 45 und 49 in dem Turm, der in F i g. 3 gezeigt .;^:t

ist (oder der Zonen 53 und 57 der rechteckigen, mit Löchern versehenen Platten 55 und 59 in dem Turm nach i

F i g. 4), nach unten, während sie die gasförmigen Verunreinigungen des zu behandelnden Gases adsorbieren. '-~\ Nachdem sie den Adsorptionsabschnitt der aus der Vielzahl von stufenförmig angeordneten Böden gebildet ..::

wird, passiert haben, werden sie in dem Desorpiions- und Regeneraiionsabschniit regeneriert Die regenerierten :>

Aktivkohlekugeln werden zurückgeführt, wobei sie wieder von oben in den Turm nach unten eingeführt werden. Bevor die Aktivkohlekugeln, die die Wirbelschichten bilden, von einem Boden zum anderen herabfallen, bewegen sich die einzelnen Aktivkohlekugeln auf den stufenförmig angeordneten Böden horizontal auf dem jeweiligen Boden. Spezieller ausgedrückt, bewegen sich die Aktivkohlekugeln, die von dem schmaleren Abschnitt (im folgenden als »Zone II« bezeichnet) eines gegebenen Bodens auf den breiten Abschnitt (im folgenden als »Zone I« bezeichnet) des nächst tieferen Bodens gefallen sind, zu der Zone II des unteren Bodens, während sie an Ort uiu? Stelle eine Wirbelschicht bilden. Beispielsweise werden die Aktivkohlekugeln, die einem Teil der Zone 42 der rechteckigen mit Löchern versehenen Platte 45 in dem Turm nach F i g. 3 zugeführt werden, durch den nach oben gerichteten Strom des Gases und die Schwerkraftanziehung horizontal in der Richtung der Zone 43 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, rechteckförmig in ihrer Gestalt sind und da ihre oberen Oberflächen jeweils durch eine Barriere in zwei Zonen unterteilt sind, weist die Erfindung die folgenden in (1) bis (4) angegebenen Vorteile auf.

(1) Die perforierten Platten sind einfach in ihrem Aufbau und können daher leicht hergestellt werden. Aus is diesem Grunde sind die Platten für eine Gasbehandlungstemperatur großer Größe brauchbar.

(2) All die Teilchen aus Aktivkohlekugeln bewegen sich auf den einzelnen stufenförmig angeordneten Böden in horizontaler Richtung. Das bedeutet, daß die Stabilisierung des Wirbelschichtbett: auf jedem Boden nicht durch die Bewegung der Aktivkohlekugeln gestört wird, die auf diesem Boden schweben.

(3) Die Richtung, in der die horizontale Verschiebung der einzelnen Aktivkohlekugeln auf den stufenförmig angeordneten Böden geschieht, wechselt von Boden zu Boden, und die Höhen der Wirbelschichtbetten auf den einzelnen stufenförmig angeordneten Böden sind gleich, da die Barrieren gleich Höhe aufweisen. Diese Tatsachen ermöglichen es, daß die Aktivkohlekugeln gleichmäßigen Übergang und gleichmäßigen Kontakt mit dem zu behandelnden Gas erreichen.

(4) Jeder der stufenförmig angeordneten Böden ist in eine Zone, die das Abwärtsströmen der Aktivkohlekugeln gestattet (Zone Ii), und einen Abschnitt zum Ausbilden eines Wirbelschichtbettes aus den Kugeln (Zone 1) unterteilt, und das Flächenverhältnis dieser zwei Zonen ist konstant Daher kann durch Festlegen des gesamten offenen Bereiches in der Zone I auf einen Wert, der in den Bereich des 4- bis 20fachen des gesamten offenen Bereiches der Zone Il fällt, das Gewicht der Kugeln, die übergeführt und gefördert werden sollen, mit minimaler Abweichung stabilisiert werden.

Die mit Löchern versehenen Platten, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden sollen, müssen nicht rechteckig in ihrer Gestalt sein, wenn sie nur die unter (1) bis (4) beschriebenen Vorteile aufweisen. Sie können auch eine runde Gestalt besitzen, wie es in F i g. 5 und 6 beispielsweise gezeigt ist Wenn ein großes System mit einer derartigen Größe, daß der Turm einen inneren Durchmesser besitzt, der 1500 mm überschreitet, aus irgendeinem speziellen Grund bei der Erfindung verwendet wird, kann eine leichte Neigung der stufenförmig angeordneten Böden von nicht mehr als 2 Grad möglicherweise die horizontale Bewegung der Aktivkohlekugeln auf den stufenförmig angeordneten Böden unterstützen. Wenn der innere Durchmesser des Turmes klein ist, kann dagegen solch eine Neigung umgekehrt zu einer vergrößerten Variation des Volumens an Aktivkohlekugeln, die übergeführt werden, führen. Es sollte daher mit gebührender Sorgfalt in bezug auf den inneren Durchmesser des Turmes abgeschätzt werden, inwieweit eine solche Neigung wünschenswert ist

Durch die Tatsache, daß Aktivkohlekugeln als Adsorptionsteilchen und mit Löchern versehene Platten mit einer speziellen Gestalt als stufenförmig angeordnete 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 stufenför- mig angeordneten Böden vorgesehen sind, und gestattet darüber hinaus, daß die Änderung des Gewichtes der Aktivkohlekugeln, die übergeführt werden, innerhalb ± 10 Gew.-% begrenzt werden, 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 gereinigt worden ist, kann ohne weitere Behandlung von dem oberen Teil des Turmes in die Atmosphäre freigesetzt werden. Die vorliegende Erfindung dient ebenfalls dem Zweck der Vereinfachung des Systemes selbst, da es nicht mehr die Notwendigkeit aufweist, die stufenförmig angeordneten Böden mit Fallkanälen oder Falleinrichtungen wie bei herkömmlichen Verfahren auszustatten.

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

Es wurden rechteckige mit Löchern versehene Platten jeweils dadurch hergestellt daß eine rechteckige mit Löchern versehene Platte, die 20 cm χ 10 cm groß war und Löcher mit 5 mm Durchmesser in einem Öffnungsverhältnis von 17,9% enthielt, und eine rechteckige mit Löchern versehene Platte, die 20 cm χ 90 cm groß war und Löcher mit 4 mm Durchmesser bei einem Öffnungsverhältnis von 17,9% enthielt, entlang ihrer entsprechenden 20 cm langen Kanten verbunden wurden und eine Barriere in Form einer flachen Platte mit 20 mm Höhe entlang der Verbindungsstelle angebracht wurde, so daß die entsprechenden Zonen ein Öffnungsbereichsverhältnis von 1 :9 aufwiesen. Die Zonen, die die Löcher mit 5 mm Durchmesser enthielten, bildeten Zonen Π, die das Abwärtsströmen der Aktivkohlekugeln gestatten sollten. Es wurde eine kastenartige Wirbelschichttestappa-

ratur hergestellt, indem vier solcher Böden in solch einer Weise angeordnet wurden, daß die horizontale Richtung der Bewegung von Aktivkohlekugeln alternieren sollte, wenn sie von Boden zu Boden herabfielen. Es wurden Aktivkohlekugeln mit einer Rate von 40 kg/h in den obersten Boden in abwärts gerichteter Bewegung zugeführt, und trockene Luft wurde unterhalb des untersten Bodens mit einer Oberflächenturmgeschwindigkeit von 1 m/sek in aufwärts gerichteter Richtung eingeführt, um die Kugeln zu Wirbelschichten zu verwirbeln. Die Aktivkohlekugeln waren von der Art, die einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,7 mm und einen Teilchendurchmesserverteilungsbereich von 0,2 mm bis 2,0 mm aufwies. Während eines insgesamt zwei Stunden dauernden kontinuierlichen Betriebes wurde das Gewicht von Aktivkohlekugeln, die in zwei Minuten aus dem Turm ausflössen (entsprechend der mittleren Aufenthaltsdauer von Aktivkohlekugeln pro Boden in der Apparatur im

ίο vorliegenden Falle) an insgesamt 10 willkürlich ausgewählten Zeitpunkten gemessen. Die so erhaltenen 10 Werte betrugen im Mittel 133 kg, und die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten der 10 Werte war 0,12 kg.

Für Vergleichszwecke wurden rechteckige mit Löchern versehene Platten hergestellt, indem jeweils eine quadratische Platte, die 20 cm χ 20 cm groß war und Löcher mit 5 mm Durchmesser in einem öffnungsverhält-

nis von 24% enthielt, und eine rechteckige Platte, die 20 cm χ 80 cm groß war und Öffnungen mit 4 mm Durchmesser bei einem Öffnungsverhältnis von 17,9% enthielt, entlang ihrer entsprechenden 20 cm langen Kanten verbunden wurden und eine Barriere in Form einer flachen Platte mit 20 mm Höhe entlang der Verbindungsstelle angebracht wurde, so daß die entsprechenden Zonen ein öffnungsbereichsverhäitnis von i : 3 aufwiesen. Die quadratischen Zonen Il gestatteten den abwärts gerichteten Fluß von Aktivkohlekugeln. Es wurde eine Wirbelschichttestapparatur hergestellt, indem soche Böden in insgesamt vier Stufen in der gleichen Weise wie oben angeordnet wurden. Unter Verwendung dieser Apparatur wurde das oben beschriebene Experiment unter den gleichen Bedingungen wiederholt. Der Mittelwert der Werte pro Boden betrug !,28 kg, und die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten der Werte betrug 0,31 kg. Der Betrieb wurde weiterhin ohne Veränderung fortgeführt, und das Gewicht der Aktivkohlekugeln, die über eine Zeitdauer von 8 Minuten (entsprechend der mittleren Aufenthaltsdauer von Aktivkohlekugeln pro Turm in der Apparatur in diesem Falle) aus dem Turme ausflössen, wurde dreimal in Intervallen von 20 Minuten gemessen. Die Werte waren 5,8 kg, 5,4 kg und 6,7 kg, was anzeigte, daß die Transportrate der Kugeln nicht stabil war.

Um diese Testapparatur für die vorliegende Erfindung anzupassen, wurde etwa die Hälfte der in den Zonen 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 wiederholt. 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 pro Boden 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 pro Turm betrugen 53 kg, 5,4 kg und 5,1 kg, was anzeigte, daß das Verschließen der Hälfte der Löcher dazu diente, die Transportrate der Kugeln zu stabilisieren.

Unter Nachvollziehung des oben beschriebenen Verfahrens wurden die Durchflußmenge von Kugeln für die mittlere Aufenthaltsdauer (pro Boden) und die Durchflußmenge an Kugeln für die mittlere Aufenthaltsdauer (pro Turm) für verschiedene Öffnungsbereichsverhältnisse gemessen. Die Ergebnisse sind m Tabelle 2 angege-

40 ben.

Tabelle 2

öffnungsbcrcichsvcrhaltnis Durchflußmenge während der

zwischen der Zone für ab- Aufenthaltsdauer pro Boden

wärts gerichteten FIuB und Durchschnitt Differenz

der Zone für Wirbelschicht

DurchfluDmcngc während der Aufenthaltsdauer pro Turm Durchschnitt Differenz

1/3

50 1/4 1/6 1/10 1/10 1/12

55 1/12 1/18 1/20 1/24

1,28 kg 1,24 kg	031 0,27
133 kg 133 kg 1,25 kg	0,12 0,18 0,15
131 kg 1,28 kg	0,20 0,15

6,0 kg 5,6 kg 53 kg	13 0,9 03
5,7 kg 5,7 kg 5.4 kg	02 0,9 03
53 kg 5,0 kg	03 kg

Aus den obigen Ergebnissen wurde gefolgert, daß die Transportrate von Aktivkohlekugeln auf innerhalb 10 Gew.-% stabilisiert werden konnte, wenn der Öffnungsbereich der Zone I im Bereich des 4- bis 20fachen des Öffnungsbereiches der Zone II lag.

Beispiei 2

(1) In der Testapparatur von Beispiel 1, die ein Öffnungsbereichsverhältnis von 9.-1 aufwies, wurde das Experiment mit der in vier Stufen variierten Oberflächenturmgeschwindigkeit (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 Änderungen im Druckverlust über den gesamten Turm zu bestimmen. Es wurde gefunden, daß unter allen Bedingungen der Druckverlust konstant bei dem Wert von 40 mm Wassersäule blieb. Unter all den Bedingungen war die Veränderung im Wasserniveau im Manometer sehr gering in der Größenordnung von etwa 5-mm.

(2) Um die Probenentnahme von Kugeln jedem der stufenförmig angeordneten Böden in dieser Testiijipsratür zu gestatten, wurden die Zonen der Platten für den nach unten gerichteten Fluß der Kuggin auf Niveaus angeordnet, die 20 mm tiefer lagen als diejenigen der anderen Zonen, die die Wirbelschichtbetten trugen, und wurden jeweils mit einer Probenentnahmeöffnung versehen. Für einen 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 to 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 horizontaler Richtung für alle Böden gleich war, und daher waren die Wirbelschichtbetten von Kugeln so stabil, daß sich gleiche mittlere Aufenthaltszeiten ergaben.

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 die Zonen, die die Wirhelschichtbetten trugen (Zone 1), lagen.

Beispiel 3

Vinylchloridmonomer (VCM) wurde von einem Abgas, das das VCM enthielt, gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung entfernt und wiedergewonnen, indem Aktivkohlekugeln mit 0,8 mm mittleren Durchmesser in einer Gasbehandlungsapparatur, wie sie in F i g. 9 gezeigt ist, zirkulierend verwendet wurden.

In F i g. 9 bezeichnet 101 die Gasbehandlungsapparatur mit einem Wirbelschicht-Adsorptionsabschnitt (D), der aus den sechs stufenförmig angeordneten Böden besteht, die durch abwechselndes Anordnen der rechteckigen mit Löchern versehenen Platten, wie sie in F i g. 1 und 2 gezeigt sind, gebildet werden. Die Zone Il auf jedem Boden befindet sich auf einem Niveau, das tiefer liegt als die Zone I, wie es in F i g. 4 gezeigt ist.

Das Öffnungsbereichsverhältnis der Zone I zu dem der Zone II ist 9 :1. Jede der rechteckigen mit Löchern versehenen Platten, die aus Edelstahl hergestellt sind, ist 450 mm χ 450 mm groß und enthält Löcher mit 3,5 mm Durchmesser bei einem Öffnungsverhältnis von 17,5%. Die Barriere auf jeder Oberfläche der rechteckigen mit Löchern versehenen Platten ist 40 mm hoch. Der Abstand zwischen Zone I und Zone II beträgt 15 mm. Der Desorptionsabschnitt (E) in der Apparatur 101 ist mit dem Adsorptionsabschnitt (D) mittels eines Flansches 102 verbunden und ist im sogenannten Rohr- und Mantelaufbau (shell-and-tube type structure) ausgebildet und besteht aus einer Vorheizzone und einer Desorptionszone. Der Desorptionsabschnitt (E) hat die Form eines runden Turmes mit einem inne^ren Durchmesser von 690 mm und einer Höhe von etwa 3000 mm. Der Adsorptionsabschnitt (D) hat die Form eines rechteckigen Turmes mit einer Höhe von 2000 mm. Ferner bezeichnen in F i g. 9 des Bezugszeichen 103 einen Vorheizmantel und das Bezugszeichen 104 ein Dekantiergefäß.

Die Betriebsbedingungen und die Ergebnisse in diesem Beispiel sind in Tabelle 3 angegeben.

⁴⁰ Beispiel 4

VCM wurde von dem Abgas durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 3 entfernt und wiedergewinnen, wobei die gleiche Apparatur, wie sie in Beispiel 3 verwendet worden ist, mit der Ausnahme verwendet wurde, daß die runden mit Löchern versehenen Platten, die in F i g. 5 und 6 dargestellt sind, anstelle der rechteckigen mit Löchern versehenen Platten verwendet wurden.

Jede der runden mit Löchern versehenen Platten, die aus unlegiertem Stahl hergestellt waren, hatte einen Durchmesser von 500 mm und enthielt Löcher mit 33 mm Durchmesser bei einem Öffnungsverhältnis von 17^°/o. Das Öffnungsbereichsverhäknis der Zone 1 zur Zone II betrug 9:1. Die Barriere auf jeder Oberfläche der runden mit Löchern versehenen Platten besaß eine Höhe von 40 mm. Die Zone II auf jedem Boden lag bei einem Niveau, das tiefer als die Zone I war, wie es in Fig.8 gezeigt ist Der Abstand zwischen Zone I und Zone II betrug 15 mm. Der Adsorptionsabschnitt (D) hatte die Form eines runden Turmes mit einer Höhe von 2000 mm.

Von den erhaltenen Ergebnissen, die in Tabelle 3 angegeben sind, erwies sich der Typ der runden mit Löchern versehenen Platten (Beispiel 4) im wesentlichen als etwas schlechter als der Typ der rechteckigen mit Löchern versehenen Platten (Beispiel 3) bezüglich der Leistungsfähigkeit

Tabelle3

Betriebsbedingungen Gestalt des Bodens DurchfluBmenge des zu behandelnden Abgases (NmVh) Temperatur des zu behandelnden Abgases (° C) Zirkulierende Menge an Aktivkohlekugeln (kg/h) Dampfdruck zum Erhitzen des Desorptionsabschnittes (E) (bar) Zugeführte Menge des Abtreibdampfes für den

Desorptionsabschnitt (E) [kg/h)

Ergebnis

Konzentration von VCM (ppm Volumen/Volumen)

Einlaß

Auf dem ersten Boden Auf dem zweiten Boden Auf dem dritten Boden Auf dein vierten Boden Auf dem fünften Boden Auf dem sechsten Boden

Auslaß

Beispiel 3 Beispiel 4

rechteckig	rund
560	555
23	23
120	120
6,1	6,1
24	25

4947

1546

218

41

12

5047

2009

375

104

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Reinigen eines Abgases, in Form eines vertikalen Turmes, bestehend aus einem Adsorptionsabschnitt zur Adsorption der gasförmigen Verunreinigungen in dem Abgas mit Hilfe von kugelförmigen Partikeln aus Aktivkohle mit einem Teilchendurchmesser von 0,2 bis 2,0 mm. einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 0,5 bis 1,2 mm und einer Schüttdichte im Bereich von 0,4 bis 0,7 g/cm³, und aus einem Regenerationsabschnitt zum Regenerieren der kugelförmigen Teilchen der Aktivkohle, wobei der Adsorptionsabschnitt mit einer Vielzahl von gelochten Böden versehen ist, die in Vertikalrichtung stufenförmig angeordnet sind, wobei jeder Boden mit öffnungen mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm versehen ist, so daß das Verhältnis der Gesamtfläche der Öffnungen in jedem Boden zu der Fläche des Bodens zwischen 0,05 bis 0,25 liegt, und wobei jeder Boden mit einer Barriere von 20 bis 60 mm Höhe versehen ist, derart, daß die Fläche in eine erste Zone mit 80 bis 95% der gesamten oberen Fläche des Bodens zur Ausbildung eines Fluidisierungsbettes aus den kugeiförmigen Teilchen der Aktivkohle und in eine zweite Zone mit 5 bis 20% der gesamten oberen Fläche des Bodens geteilt wird zur Ausbildung einer Abgabezone der kugelförmigen Teilchen der Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Boden nur eine Barriere angeordnet ist, daß die Barriere aus einer ebenen, rechteckigen Platte besteht, die auf der oberen Fläche des gelochten Bodens vertikal angeordnet ist, daß die Form und Größe der die Barrieren aufweisenden Böden gleich ist und daß die Böden abwechselnd und symmetrisch zur Mittelachse der Vorrichte!^ angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Zone der Böden auf dem gleichen Niveau liegen und daß der Durchmesser der Löcher in der zweiten Zone etwa das 1,1- bis 3fache des Durchmessers der Löcher in der ersten Zone beträgt

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone der Böden auf einem Niveau angeordnet ist, das tiefer liegt als das der ersten Zone dieser Böden.