DE2705229A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln eines gasstromes - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-INC. H. STROHSCHÄNK

8000 MÜNCHEN 60 · MUSÄUSSTRASSE 5 · TELEFON (089l) 881608

8.2.1977-SFLa(5) 298,1-1467P

Professor Olle Lindström, Lorensviksvägen 14, §-183_63_TäbY__(Schweden).

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln eines Gasstromes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln eines Gasstromes mit im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im einzelnen angegebenen Merkmalen sowie auf eine zum Durchführen eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Die Behandlung von Gasströmen zur Wiedergewinnung oder Entfernung von Komponenten, die darin in relativ geringer Menge als gasförmige Verbindungen, als Flüssigkeitströpfchen oder als feste Teilchen enthalten sind, stellt in vielen Industriezweigen ein großes Problem dar. Ein typisches Beispiel für diese Problemstellung bildet etwa die Reinigung von Gichtgasen oder Rauchgasen unter Entfernung von Schwefeloxiden, Stickoxiden, Salzsäure und festen Teilchen. Ein weiteres typisches Beispiel ist die Reinigung von Synthesegas, aus dem geringe Mengen an Verunreinigungen wie Schwefelwasserstoff oder Carbonylsulfid entfernt werden müßten.

In der Literatur sind bereits zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen beschrieben worden, die sich für eine solche Behandlung unterschiedlicher Prinzipien bedienen. Einige dieser Verfahren sind speziell auf bestimmte Arten von Verunreinigungen, beispielsweise auf die Entfernung von Feststoffteilchen aus Rauchgasen abgestellt, während andere Verfahren mehr allgemeiner

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Art sind.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine vollkommen allgemein gehaltene Methode geschaffen werden, die sich auf zahlreichen unterschiedlichen Anwendungsgebieten einsetzen läßt, wobei die dazu vorgesehenen Abwandlungen alle in den Rahmen der Erfindung fallen.

Die Behandlung eines Gasstromes erfolgt im allgemeinen in der Weise, daß das eintretende Gas mit einem Behandlungsmaterial in Kontakt gebracht wird, das die Fähigkeit besitzt, das aus dem Gasstrom zu entfernende Material aufzunehmen, bevor dieses die Kontaktzone verläßt. Ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß sie zu sehr gut definierten Kontaktbedingungen insbesondere im Gegenstrom führt, was eine möglichst effektive Behandlung bei geringstem Verbrauch an Be handlungsmittel gestattet.

Die vorliegende Erfindung hat gewisse Berührungspunkte mit der Art von gepackten Türmen, wie sie in der FR-PS 1 234 396 beschrieben sind, wo die Packung aus einem gleichförmigen, fluidartigen Bett aus leichten Kugeln besteht. Dieses Kugelbett ist im oberen Abschnitt eines Turmes enthalten, wo es mit Hilfe eines Gitters festgehalten wird. Der zu reinigende Gasstrom wird durch die Flüssigkeit und das Kugelbett hindurchgeblasen, wodurch sich eine große KontaktfISche ergibt. Dank der heftigen Bev;egung in «!em Kugelbett, Jn.rch die sich dieses Bett von einem in üblicher "eise gepackten Turm unter sei eil «nt, ist die Flüssigkoitszusanimensetzung über den gesamten aktiven Teil des Turmes hinvjeg etwa die gleiche.

/leiter sind Versuche gemacht v/orden, in einem Turm, der leichte Kugeln der gleichen Art enthält, wie sie bei dem Verfahren nach der FR-PS 1 234 396 verwendet werden, einen Gegenstromfluß von Flüssigkeit und Gas zu erzeugen. Bei diesem in der

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SW-AS 334 5 95 beschriebenen Verfahren werden Kugeln, sogen, leichte Elemente in einer Kontaktzone in unkontrollierter Bewegung entlang linearer Wege gehalten, die länger sind als die größte Abmessung dieser Elemente, wodurch das Volumen der Kontaktzone mindestens das zweifache Volumen ausmacht, das von den Elementen selbst im Ruhezustand eingenommen wird. Dieses Bett ist also im Vergleich zu dem nach der FR-PS 1 234 396 expandiert, so daß sich ein stärker ausgeprägter Gegenstromfluß ergibt. Wegen der unkontrollierten Bewegung der Kugeln in der gesamten Kontaktzone kommt es jedoch zur Ausbildung eines Rühreffektes, soweit die flüssige Phase betroffen ist.

Von der Firma Svenska Fläktfabriken ist eine Vorrichtung entwickelt worden, die einen gut entwickelten Gegenstromfluß ergibt. Das Behandlungsmittel, in diesem Falle ein Feststoff, ist auf die Oberfläche schwerer Kugeln aufgebracht, die durch eine Kontaktvorrichtung mit mehreren Böden hindurch transportiert werden. Die Kugeln bewegen sich dabei von Boden zu Boden im Gegenstrom relativ zu dem Gasstrom. Nach dem Durchgang der Kugeln durch die Kontaktvorrichtung wird das Behandlungsmittel davon entfernt. Der Gasstrom tritt auf jedem Boden durch ein gepacktes Bett aus Kugeln hindurch. Von dieser Vorrichtung ist es nur ein kleiner Schritt bis zu einem in üblicher Weise gepackten Turm, der jedoch nicht die Verwendung eines Behandlungsmittels in festem Aggregatszustand gestattet.

Der einfache Rieselturm stellt nach wie vor hinsichtlich des geringen Druckabfalls eine unübertroffene Kontaktvorrichtung dar, er eignet sich jedoch nicht ohne weiteres und in einfacher Weise für einen Gegenstromkontakt.

Die oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen ebenso wie viele andere in der Patentliteratur und in einschlägigen Handbüchern wie etwa der zweiten Ausgabe der Pollution Technology Review Nr. 21 sollen eine_rAnzahl von einander widerstreitenden Anforderungen genügen. Diese Anforderungen sind insbesondere:

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Ein geringer Druckabfall, was insbesondere bei der Reinigung von Gichtgas oder Rauchgas von großer Bedeutung ist,

ein Gegenstromkontakt zwischen Gas und Behandlungsmittel, was eine geringe Menge an Verunreinigungen im nach außen strömenden Gas und eine effektive Nutzung des Behandlungsmittels ergibt,

eine möglichst vollständige Nutzung des Behandlungsmittels, was insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen und mit Rücksicht auf anschließende Verfahren wie beispielsweise eine Abscheidung wichtig ist, und

ein einfacher kostengünstiger und zuverlässiger apparativer Aufbau.

Die zuletzt erwähnte Forderung mag trivial erscheinen, sie ist aber nichtsdestoweniger von großer Bedeutung. Die Kosten für die Gasreinigung sind nämlich vielfach der wichtigste Posten in der Wirtschaftlichkeitsrechnung für zahlreiche Verfahren und Systeme. Es rechtfertigen sich daher Versuche zur Entwicklung besserer Verfahren zur Gasreinigung ebenso wie entsprechende Versuche zur Weiterentwicklung der jeweiligen Hauptverfahren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, auf dem sich eine besonders kostengünstige, wirtschaftliche und effektive Behandlung von Gasströmen erreichen läßt.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist für ein Behandlungsverfahren im Patentanspruch 1 und für eine Behandlungsvorrichtung im Patentanspruch 7 gekennzeichnet.

Die Erfindung erfüllt die oben erwähnten Anforderungen in überraschend einfacher und wirksamer Weise. Die Erfindung läßt sich für sehr viele verschiedene Anwendungsfälle innerhalb der Technologie der Gasreinigung und Gasbehandlung einsetzen, wie sie in den oben erwähnten Veröffentlichungen beschrieben sind,

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und sie bietet daher zahlreiche und große Vorteile im Vergleich zum bekannten Stande der Technik. Die Erfindung führt in erster Linie und in einfacher Weise zu einem effektiven und gut kontrollierbaren Kontakt zwischen dem Behandlungsmittel einerseits und dem Gasstrom andererseits. Dank dieses kontrollierten Kontaktes lassen sich auch die anderen oben erwähnten Anforderungen optimal befriedigen.

Die erfindungsgemäß gesetzte Bedingung, daß die Kontaktelemente in dem zu behandelnden Gasstrom in gleichförmiger Weise frei fallen sollen, schließt naturgemäß ein, daß sich alle diese Kontaktelemente in ein und derselben Richtung und vorzugsweise auch mit gleicher Geschwindigkeit bewegen. Bedingung dafür ist, daß die Kontaktzone ein Volumen einnimmt, das viel größer oder im Grenzfalle mindestens zweimal so groß ist wie das Volumen, das die Kon takte lernen te einnehmen, wenn sie in einem sich nicht bewegenden Bett gepackt sind. Eine zweite Bedingung besteht darin, daß das Volumen des Behandlungsmittels sehr viel kleiner ist als das Gesamtvolumen der Kontaktelemente und im Grenzfalle mindestens weniger als die Hälfte des Gesamtvolumens ausmacht.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, wobei die einzige Figur der Zeichnung eine schematisch gehaltene Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Behandlungsvorrichtung zeigt.

Die Darstellung in der Zeichnung zeigt einen einfachen Turm mit einer Kontaktzone 1. In diesen Turm wird an einem Einlaß 2 ein nach aufwärts gerichteter Gasstrom eingeführt und verteilt sich dann über das Strömungsgebiet der Kontaktzone 1. Dabei bewegt sich das Gas nach oben durch die Kontaktzone 1 hindurch, die mit einem Expansionsteil 3 endet. Im Anschluß an diesen Expansionsteil 3 tritt das Gas in ein Rohr 4 ein, über das es zu weiterer Behandlung, weiterer Verwendung oder einfachem Ablaß in die freie Atmosphäre abgeführt wird.

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In den unteren Teil der Kontaktzone 1 werden mit Hilfe eines Verteilers 6 Kontaktelemente 5 eingeführt. Diese Kontaktelemente 5 bewegen sich dann in der Kontaktzone 1 nach abwärts und werden in einem Sammelten 7 gesammelt, von wo aus sie dann über einen Extraktionsteil 8 aus dem Turm ausgebracht werden.

In der Zeichnung ist weiter ein Behälter 9 für die Wiederaufbereitung der Kontaktelemente 5 schematisch angedeutet, aus dem aufgebrauchtes Behandlungsmittel über eine- Leitung IO abgezogen werden kann, während für die Zuführung von neuem Behandlungsmittel eine Leitung 11 vorgesehen ist. Aus dem Behälter 9 werden die erneut mit Behandlungsmittel versehenen Kontaktelemente 5 mit Hilfe einer Fördereinrichtung 12 zu erneutem Durchgang durch die Kontaktzone 1 zum Verteiler 6 abtransportiert.

Im Gegensatz zu den Verhältnissen bei den bisher bekannten

Vorrichtungen und Verfahren beschreiben die Kontaktelemente 5 erfindungsgemäß eine geordnete Bewegung relativ zum Gasstrom. Natürlich können die Kontaktelemente 5 dabei gelegentlich miteinander oder mit den Begrenzungswänden der Kontaktzone 1 in Berührung kommen. Die durchschnittliche Wegstrecke, die ein Kontakt element 5 relativ zum Gasstrom zwischen solchen zufälligen Kol lisionen zurücklegt, ist jedoch relativ groß, sie beträgt mindestens das Fünffache der größten Abmessung der Kontaktelemente 5. Diese zufälligen Kollisionen stellen kein Hindernis dafür dar,daß sich die Kontaktelemente 5 im Gasstrom in nahezu freier und geordneter Weise bewegen. Die Masse der leichten Elemente 5 bewegt sich stets in einer Art von Kolbenhub relativ zur Gasmasse. Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung läßt sich daher als ein Rohrreaktor von nahezu idealem Verhalten beschreiben, wobei sich die beiden Medien in nahezu idealem Gegenstrom bewegen. Dies gibt im Vergleich zum bekannten Stand der Technik erhebliche Vorteile. Der Wirkungsgrad wird sehr hoch, da der austretende Gasstrom vor dem Verlassen der Kontaktzone 1 mit

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Kontaktelementen 5 in Berührung kommt, die mit frischem Behandlungsmittel versehen sind.

In der Zeichnung ist teils das Grundprinzip der Erfindung und teils eine spezifische Ausführungsform dafür veranschaulicht. Im folgenden sollen nunmehr die einzelnen Abschnitte der dargestellten Vorrichtung näher beschrieben werden, wobei gleichzeitig unterschiedliche Möglichkeiten für deren Ausführung deutlich werden.

Die Darstellung in der Zeichnung zeigt eine vielfach bevorzugte Ausführungsform, wo die Kontakteierente 5 nach der Regenerierung des Behandlungsmittels oder der Entfernung verbrauchten Behandlungsmittels unter Zugabe neuen Behandlungsmittels erneut in die Kontaktzone 1 eingebracht werden. In manchen Fällen kann es jedoch von Vorteil sein, mit Einwegelementen zu arbeiten, die nach einmaligem Durchgang durch die Vorrichtung vernichtet oder ausgelagert werden.

Da sich die Kontaktelemente 5 relativ zueinander und zum Gasstrom in vergleichsweise freier Weise und hauptsächlich unter der Einwirkung der Schwerkraft bewegen sollen, muß die Kontaktzone 1 eine solche freie Bewegung gestatten. Dies führt natürlich zu einer Kontaktzone, die als Turm oder Säule mit vorzugsweise vertikaler Erstreckung gebaut ist.

Diese Kontaktzone 1 kann außerdem Einrichtungen für die Zufuhr von Behandlungsmittel enthalten. Wenn es sich bei dem Behandlungsmittel um eine Waschflüssigkeit handelt, kann das Behandlungsmittel in die Kontaktzone 1 eingesprüht werden, in welchem Falle es von den Kontaktelementen 5 sofort aufgenommen und dann auf den Kontaktelementen 5 durch die Kontaktzone 1 hindurchtransportiert wird.

Weiter ist es möglich, in die Kontaktzone 1 Waschflüssigkeiten, beispielsweise von verschiedener Zusammensetzung auf

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unterschiedlicher Niveauhöhe einzuführen. Auf diese Weise läßt sich beispielsweise der pH-Wert der Waschflüssigkeit auf verschiedene¹" Pegelhöhe in der Kontaktzone 1 variieren, was beispielsweise bei einer Verwendung von ammoniakalischen Lösungen für die Entfernung von Schwefeloxiden aus Gicht- oder Rauchgasen von Vorteil sein kann. Auf diese Weise kann auch eine Verdampfung von Wasser aus der Waschflüssigkeit kompensiert werden.

Die Form und die Gestaltung der Kontaktelemente 5 selbst hängt zum Teil von dem jeweiligen Behandlungsmittel ab. Vielfach ist es vorzuziehen, als Kontaktelemente 5 Hohlkugeln zu verwenden, wie sie in den oben erwähnten Veröffentlichungen beschrieben sind. Es ist jedoch auch möglich, Kontaktelemente 5 von anderer Form wie beispielsweise Rohrstückchen, Ellipsoide, Ringe und dergleichen zu verwenden. Weiterhin kann die Oberfläche der Kontaktelemente 5 durch poröse überzüge oder durch überziehen mit Aktivkohle oder anderen Adsorbertien vergrößert werden.

Selbstverständlich müssen die Kontaktelemente 5 aus einem Material hergestellt werden, das sich in der jeweiligen Umgebung als resistent erweist. So sind beispielsweise verschiedene PoIymerisate wie Zelluloid, Polyäthylen, Polypropylen und dergleichen ebenso wie widerstandsfähige Metallegierungen dank ihrer einfachen Herstellung, ihrer geringen Dichte und ihrer guten chemischen Resistenz für diesen Zweck geeignet. Für den Fachmann bereitet die Auswahl des richtigen Baumaterials für die Kontaktelemente 5 ebenso wenig Schwierigkeiten wie deren geeignete Oberflächenbehandlung und das für den jeweiligen Zweck anzuwendende Herstellungsverfahren. Kontaktelemente dieser Art sind im Handel erhältlich, da sie beispielsweise auch im Rahmen der oben beschriebenen bekannten Verfahren Verwendung finden.

Das anzuwendende Behandlungsmittel ist vielfach eine Flüssigkeit, die Reaktanten enthält, die auf die jeweils zu entfernenden Stoffe eine Sorptions- und Bindewirkung ausüben.

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Auch Feststoffteilchen lassen sich mit Hilfe von flüssigen Agentien festhalten. Jedoch ist es keine notwendige Bedingung für die Durchführung der Erfindung, daß das Behandlungsmittel als Flüssigkeit vorliegt, wenn dies auch häufig günstig ist. Stattdessen kann das Behandlungsmittel auch in Pulverform mit Hilfe von Flüssigkeit oder in anderer Feise auf die Xontaktelemente 5 aufgebracht werden. Es kann dann mit einem Schlamm aus dem Behandlungsmittel unter dessen Dispersion in einem geeigneten Dispersionsmittel wie beispielsweise Wasser gearbeitet werden. Beispiele für solche Feststoffmaterialien als Behandlungsmittel sind etwa pulverförmiger Kalkstein oder Kalk für eine Reaktion mit in Gicht- oder Rauchgasen enthaltenen Schwefeloxiden,

Das Behandlungsmittel kann auch aus elektrischen Ladungen gebildet werden, die beim Durchgang der Kontaktelemente 5 durch ein starkes elektrisches Feld oder eine ionisierte Gasnasse erzeugt werden. Derartige elektrische Ladungen lassen sich auch in Form der sogenannten Reibungselektrizität erzeugen. In diesem Falle entspricht die von den Kontaktelementen 5 ausgehende Wirkung der Arbeitsweise der sogenannten Elektrofilter. Im allgemeinen erweisen sich jedoch Flüssigkeiten oder in Flüssigkeiten enthaltene feste Agentien als sehr wirksam, und daher sind diese Art von Behandlungsmitteln bevorzugt, da sie eine einfache Regenerierung und damit gekoppelte Behandlung des extrahierten Materials erlauben.

Bei der üblicherweise bevorzugten Ausführungsform mit erneuter Einführung der Kontaktelemente 5 nach Wiederherstellung der Wirksamkeit des Behandlungsmittels können verschiedene bekannte Transporteinrichtungen verwendet werden. Vor ihrer Einführung in die Vorrichtung müssen die Kontaktelemente 5 zunächst auf einen höheren Pegel gebracht werden. Als Fördervorrichtung für diesen Zweck kommt beispielsweise eine einfache Schnecke in Betracht, mit deren Hilfe die Kontaktelernente 5 in der Fördereinrichtung 12 nach oben transportiert werden können. Statt-

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dessen kann für den Transport der Kontaktelemente 5 auch eine pneumatische Fördereinrichtung vorgesehen werden, oder die Kontaktelemente 5 können beispielsweise mit Hilfe einer Schnecke oder einer Speiseschleuse in ein mit einer Flüssigkeit gefülltes Steigrohr eingebracht werden. Mit Vorteil werden alle diese Bauteile so ausgebildet, daß sie gleichzeitig als Organe für eine erneute Ausbildung des Behandlungsmittels auf den Kontaktelementen 5 dienen können.

Die Abmessungen der Kontaktelemente 5 müssen selbstverständlieh entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall gewählt und diesem optimal angepaßt werden. Wichtige Eingangsdaten sind beispielsweise durch die Konzentration der von dem Behandlungsmittel aufzunehmenden Substanz im eintretenden Gasstrom und durch die gewünschte Konzentration dieser gleichen Substanz im austretenden Gasstrom nach der Behandlung gegeben. Das Behandlungsmittel muß von den Kontaktelementen 5 während des Durchgangs durch die Kontaktzone 1 getragen werden, der für alle Kontaktelemente etwa die gleiche Zeit, nämlich die sogenannte Kontaktzeit, in Anspruch nimmt. Diese Kontaktzeit hängt naturgemäß von der Geschwindigkeit des Gasstromes, von der Fallgeschwindigkeit der Kontaktelemente 5 in der Gasmasse und von der Länge der Kontaktzone 1 ab. Die Gasgeschwindigkeit in der Kontaktzone 1 ist umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche der Kontaktzone 1. Die Fallgeschwindigkeit der Kontaktelemente 5 hängt natürlich in erster Linie von deren Größe, Form und Gewicht ab.

Weiterhin ist die Geschwindigkeit der Aufnahme der zu entfernenden Substanz durch das Behandlungsmittel ein wesentlicher Faktor. In dieser Hinsicht wird selbstverständlich ein Arbeiten im sogenannten Diffusionsbereich angestrebt, in dem der Massentransport aus dem Gas durch einen Gasfilm auf der Oberfläche der Kontaktelemente 5 der geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist. Der chemische Vorgang wie beispielsweise die Neutralisierung einer sauren Verunreinigung im Gicht- oder Rauchgas durch

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das Behandlungsmittel, das in diesem Falle etwa eine alkalische Waschflüssigkeit ist, verläuft dann so rasch, daß die Konzentra tion der zu entfernenden Substanz nahe der Oberfläche der Kontaktelemente 5 sehr niedrig ist. Gerade unter diesen Bedingungen erweist sich das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung als von besonderem Vorteil ini Vergleich zum bekannten Stand der Technik.

Sowohl für die Kontaktzone 1 als Ganzes als auch für kleine Elementarbereiche dieser Zone muß materielles Gleichgewicht herrschen. Daraus ergibt sich dann, daß die Menge der der Kontaktzone 1 pro Zeiteinheit unter den gegebenen Bedingungen zugeführten Kontaktelemente 5 nicht von der Form der Kontaktzone abhängt, und weiter, daß auch die Menge der gleichzeitig in der Kontaktzone 1 vorhandenen Kontaktelemente 5 nicht durch die Form der Kontaktzone 1 bestimmt wird. Die Kontaktzeit hängt natürlich von der Form der Kontaktzone 1 sowie von den Eigenschaften der Kontaktelemente 5 und insbesondere von deren scheinbarer durchschnittlichen Dichte ab. Auf diese Weise muß die Zeit bestimmt werden, die erforderlich ist für einen nahezu vollständigen Verbrauch des auf einem einzelnen Kontaktelement 5 aufgebrachten Uehandlungsmittels in aufeinanderfolgendem Kontakt mit dem Gas, dessen Zusammensetzung zwischen einem anfänglichen Wert bei seiner Einführung und einem Endwert bei seinem Abzug variiert. Diese Kontaktzeit läßt sich durch Messungen in Modellexperimenten oder mit Hilfe theoretischer Berechnungen bestimmen, wenn die Geschwindigkeitskonstanten für den Massentransport und die chemische Reaktion bekannt sind.

Die gebräuchlichste und gleichzeitig günstigste Forrr für die Kontaktelemente 5 ist im allgemeinen die Kugelform, was insbesondere mit den Herstellungsmethoden zusammenhängt. Kleinere Werte für den Kugeldurchmesser ergeben größere Werte für die kombinierte Oberfläche bezoaen auf das Volumen der Kontaktelemente bei deren Packung in einen Bett. In extremen Füllen, wenn mit einer möglichst kleinen Kontaktzone 1 gearbeitet worden soll

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und dennoch die für die Erfindung geltenden Bedingungen eingehalten v/erden sollen, kann es sich als zwecknäßig erweisen, mit sehr kleinen Kontaktelementen 5 mit einen Durchmesser von etwa 0,1 era oder sogar noch geringfügig v/eniger zu arbeiten. In diesen Fällen können die Kontaktelemente 5 eine relativ hohe Dichte aufweisen, die gut bei mehr als 1 kg/cln liegen kann, und sie können dann Kugeln aus Glas oder andere Teilchen Mineralen Ursprungs sein. In den häufigsten Anwendungsfällen nehmen die Kontakte lernen te 5 jedoch ein Volumen ein, das lediglich einen Eruchteil des Volumens der Kontaktzone 1 ausmacht und vielfach weniger als 20% davon beträgt. Hin gebräuchlicher Bereich liegt zwischen 1 und 10?. bezogen auf das Volumen aller Kontakteierente 5, die in der Kontaktzone 1 in Form eines hypothetisch dicht gepackten Bettes gleichzeitig vorhanden sind, in Relation zum Gesamtvolamen der Kontaktzone 1. In diesen Fällen kann der Durchmesser für die Kontaktelemente 5 unter Berücksichtigung der anderen Erfordernisse des Verfahrens frei gewählt werden. Brauchbare Vierte für den Durchmesser dar Kontaktelemente 5 liegen unter diesen Bedingungen zwischen 0,5 und 5,0 cm oder darüber. In der Praxis

2(3 liegt dieser Durchriesserbereich vielfach zwischen 1 und 2,5 cm. Unter diesen Bedingungen liegt die Dichte der Kontaktelemente gut unter 1 kg/dm und vielfach in einem Bereich zwischen O,l und 0,7 kg/dm , wobei ein bevorzugter Bereich zwischen 0,2 und 0,5 kg/dm liegt. In diesen Fällen kann man von leichten EIementan sprechen. Die geforderte Dichte läßt sich mit Hilfe eines billigen Ballastmaterials wie beispielsweise Sana in den Kontaktelementen 5 erreichen, die dann vorzugsweise als Hohlkugeln ausgebildet sind.

Vielfach ist es empfehlenswert, mit einer vergleichsweise langen Kontaktzone 1 zu arbeiten. Eine sehr interessante Möglichkeit besteht hierbei darin, die Kontaktzone 1 in einem Rohr oder sonstigen ähnlichen Bauteil auszubilden, das für den jeweiligen Prozeß ohnehin erforderlich ist. Ein derartiges rohrförmiges ijlement ist für den Fall von Gicht- oder Rauchgasen oder sonstigen Abgasen beispielsweise der diese Gase führende Kamin.

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Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann in diesem Falle einfach in der Weise durchgeführt werden, daß leichte Kontaktelerr.ente in den oberen Teil eines solchen Kanins eingeführt werden. Für den Faclunann bereitet es keinerlei Schwierigkeiten, das erfindungsgeir.äße Verfahren in diesen oc.er ähnlichen Fällen durchzuführen, wobei die speziellen bedingungen durch die Abwandlung des jeweiligen Systems hinsichtlich der Verbindungselemente und der Zuführungseinrichtungen für die Einspeisung und die Abführung der leichten Kontnkteleir.ente und der Einrichtungen für de-1υ ren Wiederaufbereitung gegeben sind.

Die Zahl der möglichen Anwendungsfälle für das erfindungsgemäße Verfahren ist so groß, und die Anwendungsfälle liegen auf so unterschiedlichen Gebieten, daß sie sich nicht alle aufzählen lassen. Im folgenden soll daher als ein Anwendungsfall von besonuerer Bedeutung lediglich die Lntfernung von Schv/efeldioxid und Feststoffteilchen aus Rauchgasen behandelt werden.

Für die Entfernung von Schvefeloxiden aus den Abgasen von mit Kohle oaer öl betriebenen Kraftwerken sind bereits zahlreiche verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Eine zusammenfassende Leschreibung verschiedener dieser bekannten Verfahren findet sich in der Veröffentlichung 1974: 9 E des National Swedish Environment Protection Board. Alle dort beschriebenen Behandlungsmittel und Verfahren lassen sich unter den speziellen Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwenden. Der Einfachheit halber soll im folgenden nur das einfachste mögliche Behandlungsmittel, nämlich eine wäßrige Lösung von Natriumhydroxid behandelt werden. Die Kontaktzone 1 befindet sich in einem großen Turm, der gleichzeitig als Kamin dient. Dieser Turm oder Kamin kann entsprechend der für dieses Gebiet ent-

JO wickelten und beispielsweise in der schwedischen Baunomi SBN S-68 beschriebenen Technologie konstruiert und ausgeführt werden. Der Gasfluß beträgt 75 m je Sekunde. Mit Rücksicht auf die Einwirkung des Behandlungsmittel^ müssen die Innenwände des Kamins aus alkalifesteni Material hergestellt oder mit

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solchem Material überzogen werden. Vielfach ist es nicht zulässig, die Abgastemperatur unter einen Wert von 13O°C absinken zu lassen, um eine Kondensation an den Kaminwänden zu vermeiden. Mit einem Film aus einer wäßrigen Lösung überzogene Kontaktelemente erfahren im Kontakt mit den heißen Abgasen naturgemäß eine rasche Austrocknung. Der sehr dünne Alkalifilm auf der Oberfläche der Kontaktelemente reagiert mit den sauren Komponenten in den Abgasen, wobei sich die entsprechenden Salze ausbilden. Die kugelförmigen Kontaktelemente werden am Grunde des Kamins entfernt, und die darauf gebildeten Salze werden zur Ablagerung für ihre weitere Aufbereitung abgewaschen oder abgekratzt.

Die kugelförmigen Kontaktelemente werden in ein eine Waschflüssigkeit enthaltendes Steigrohr eingeführt und steigen darin von selbst bis zu dessen oberem Ende auf, wo sie in die Kontaktzone überführt werden. Mit dem Steigrohr ist ein Fallrohr verbunden. Die säulenförmige Kontaktzone ist in diesem Falle 100 m lang mit einem Querschnitt von 3 m , und diese Säule enthält gleichzeitig 3 Millionen leichter Kontaktelemente. Jedes dieser Kontaktelemente weist einen Durchmesser von 1 cm auf und besitzt eine anfängliche Dichte von 0,45 kg/dm . Die Kontaktelemente sind aus Polysulfon hergestellt, und ihre Dichte wird mit Hilfe von Ballastsand eingestellt. Die Kontaktzeit beträgt 106 Sekunden.

Diese Ausführungsform ist naturgemäß zahlreicher Abwandlungen fähig. Eine dieser Abwandlungen besteht in der Verwendung von hydratisiertem Kalk anstelle von Natriumhydroxid als Behandlungmittel. Bei einer anderen Ausführungsvariante wird das Rauchgas in einem regenerativen Wärmetauscher zunächst auf etwa 50 C heruntergekühlt und die Behandlung des Rauchgases bei dieser Temperatur durchgeführt, wobei es dann nicht zu einem Austrocknen des Films aus dem Behandlungsmittel auf den Kontaktelementen kommt.

Patentansprüche:

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Claims (7)

1. Verfahren zum Behandeln eines Gasstromes in einer turm-, säulen- oder kaminförmigen Kontaktvorrichtung mit einem auf Kontaktelementen angeordneten Behandlungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kontaktelemente eine in Gegenstromrichtung zum aufsteigenden Gasstrom nach abwärts gerichtete freie und gleichförmige Fallbewegung ausführen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktelemente Kugeln mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 5,0 cm und einer durchschnittlichen Dichte zwischen 0,2 und 0,7 kg/dm verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Reinigung von Schwefeloxide enthaltenden Abgasen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Behandlungsmittel Natriumhydroxid verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Behandlungsmittel hydratisierter (gelöschter) Kalk verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Behandlungsmittel Kalksteinpulver verwendet wird.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzone (1) in einem Turm mit einem Einlaß (2) für einströmendes Gas und einem Expansionsteil (3) für abströmendes Gas angeordnet ist und mit Behandlungsmittel überzogene frei fallende Kontaktelemente (5) enthält, für deren Umlauf und Aufbereitung der Turm mit Speise-, Sammel- und Fördereinrichtungen (7 bis 12) versehen ist.

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ORJGiNAL INSPECTED