DE2828599A1

DE2828599A1 - Vorrichtung zum reinigen von gas

Info

Publication number: DE2828599A1
Application number: DE19782828599
Authority: DE
Inventors: Claude Djololian; Gerard Lagrange
Original assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1978-06-29
Publication date: 1979-01-11
Also published as: ZA783743B; ES471326A1; JPH0223201B2; IT1156845B; BR7804123A; OA06107A; AR219757A1; NL7807059A; GB2000692B; JPS5435169A; GB2000692A; CA1101193A; FI782068A; DE7819536U1; MX5177E; IN151003B; FI66762C; AU3761878A; FR2395771B2; FR2395771A2

Description

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Pat entanmeldung

Anmelder: RHONE-POULENC INDUSTRIES 22, avenue Montaigne 75 Paris (8eme), Frankreich

Titel:

Vorrichtung zum Reinigen von Gas

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Be

chreibung

Vorrichtung zum Reinigen von Gas

In der Hauptanmeldung P 26 49 180.5-43 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Gasgemischen mit einer Flüssigkeit beschrieben.

Die Erfindung der Hauptanmeldung P 26 49 180.5-43 löst das technische Problem, das sich jedesmal dann stellt, wenn eine in einer Flüssigkeit lösliche gasförmige Verbindung absorbiert werden soll, beispielsweise Schwefeldioxid, die fluorhaltigen Verbindungen wie Fluorwasserstoff und Siliciumtetrafluorid, und ist insbesondere anwendbar auf die Behandlungsverfahren

fen.

für Gasgemische, die mit Schwebstaybeladen sind, beispielsweise mit 3?2°5» ^auf ä-^ie Absorptionsverfahren, bei denen eine chemische Reaktion stattfindet, oder auch auf die Absorptionsverfahren, die weniger als einen theoretischen Boden benötigen.

Man definiert einen theoretischen Boden (sh. "Les procedes de rectification dans l'industrie chimique" von A. Paris, ed. Dunod) oder, allgemeiner, ein vollkommenes Austauscherbauteil, wenn sich die aus ihm austretenden fließfähigen Medien im thermodynamisehen Gleichgewicht befinden.

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Das Problem der Absorption wird allgemein mit Bodenkolonnen oder auch Füllkörperkolonnen gelöst; findet die Absorption jedoch unter Reaktion statt, werden durch sie Verschmutzungen hervorgerufen, und benötigt sie weniger als einen theoretischen Boden, dann werden ungefüllte Kolonnen bevorzugt. Bei den ungefüllten Kolonnen des Typs mit einfacher Gegenströmung ist die Absorption häufig ungenügend, bezogen auf die Größe der Vorrichtungen. Es sind auch Wirbelstromkolonnen bekannt die Erfindung bezieht sich auf diesen Vorrichtungs-Typ -,

, . -, schrauben- oder „

bei denen die/wirbelforange Bewegung der Gase durch tangentiales Einleiten in eine zylindrische Kolonne hervorgerufen wird und die gereinigten Gase entweder axial oder tangential ausgeleitet werden.

Bei den bestehenden Vorrichtungen dieses Typs wird der Gasstrom durch Versprühen einer Flüssigkeit benetzt. TJm eine wirkungsvolle Absorption zu erreichen, muß die Dispersion oder Verteilung so groß wie möglich sein; dies wird bei einem Vorrichtungs-Typ mit Sprühvorrichtungen des flachen Typs erreicht. Die Tröpfchen sind dann sehr klein, und es ergibt sich eine sehr wirkungsvolle Absorption; die angewandten Gasgeschwindigkeiten und die Kleinheit der Tröpfchen sind jedoch Ursache dafür, daß viele Tröpfchen mitgerissen werden, die in einer zusätzlichen Vorrichtung abgeschieden werden müssen. Bei einem Wirbelstromwäscher eines anderen bekannten Typs, wie er z.B. in der US-PS 3 505 788 beschrieben ist, wird mit flachen Sprühdüsen, die waagerecht angeordnet sind und mit unter hohem Druck stehender Flüssigkeit gespeist werden, eine sehr gute Dispersion erzielt.

Bei den bekannten Vorrichtungen steht jedoch das Ausmaß, in dem Tröpfchen mitgerissen werden, in einem direkten Verhältnis zur Güte der Dispersion, somit der Absorption, und es werden häufig zwei Vorrichtungen benötigt, um die beiden gegensätzlichen Forderungen erfüllen und ein akzeptables Ergebnis erzielen zu können.

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Der Erfindung der Hauptanmeldung P 26 49 180.5-43 liegt die Aufgabe zugrunde, die Absorption von gelösten Verbindungen enthaltendem Gas und die Bereitstellung eines gereinigten und weder Tröpfchen noch Stäube enthaltenden Gases in einer einzigen Vorrichtung zu verwirklichen.

Die Hauptanmeldung P 26 49 180.5-43 betrifft eine Vorrichtung des Waschkolonnen-Typs mit wirbeiförmigem Gasstrom und Sprühwäsche, bei der in einer ersten Waschzone ein wirbeiförmiger Gasstrom mit einer vertikalen, von oben nach unten gerichteten Versprühung kombiniert ist, sodann in einer zweiten Zone oder Tröpfchenabscheidezone der wirbeiförmige Gasstrom so an die Wänden der Kolonne kommt,

daß die Tröpfchen in Form eines Flüssigkeitsfilms abfangbar sind. Die zweite Zone der Kolonne oder Tröpfchenabscheidezone ist weiterhin durch einen Rand ergänzt, die so angeordnet ist, daß sie an den Wänden den mitgerissenen Flüssigkeitsfilm abfängt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vor der Waschzone der Wirbelstromkolonne eine Vorwaschzone ausgebildet, in der das zu behandelnde Gas eine Beschleunigung und eine Verwirbelung der Art erfährt, daß es sich vor seinem Einleiten in die Wirbelstromkolonne mit kleinen Tröpfchen belädt.

Vorteilhafterweise ist die Vorwaschzone mit einem Venturirohr gebildet, das mit einer in Strömungsrichtung vor der Einschnürung und in geringem Abstand davon angeordneten Einführung für Flüssigkeit versehen ist.

Das Einführen von Flüssigkeit in die Vorwaschzone geschieht im allgemeinen mit Sprühdüsen, die so angeordnet sind, daß der gesamte Gasstrom mit der Flüssigkeit in Berührung ist.

Mit Vorteil wird als Zerstäuber eine Vielzahl von Rohren verwendet, die an den Radien eines kreisrunden Abschnittes des Venturirohres angeordnet und an einer Seite

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mit einem an der Außenseite des Abschnittes des Venturirohres konzentrisch, angeordneten, kreisförmigen Rohr verbunden sind und deren freie Enden im Abstand vom Zentrum angeordnet sind, also im Abstand von der Mittellinie münden.

Bei dieser Ausführungsform sind die Rohre vorzugsweise von ungleicher, abwechselnd kleinerer und größerer Länge, so

sich über daß die aus den freien Enden austretenden Strahlen/den gesamten Querschnitt des Venturirohres verteilen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Zerstäubung ist die Flüssigkeit durch eine Gruppe von Perforationen einleitbar, die zur Achse des Venturirohres rechtwinklig Strahlen erzeugen.

Derartige Ausführungsformen sind weiter unten näher erläutert.

Pur den Sprühdruck in jeder Waschzone stehen getrennte Reguliervorrichtungen zur Verfugung.

Das zu reinigende Gas wird in die Vorwaschzone eingeleitet, wo kleine Tröpfchen erzeugt werden. Der mit kleinen Tröpfchen

beladene Gasstrom wird danach in der Boden der Kolonne einschraub enart ige Bewegung oder geleitet, wo ihm eine/Wirbelbewegung erteilt wird. Er tritt dann in die Waschzone genannte Zone der Wirbelstromkolonne ein, wo er mit einem vertikal von oben nach unten gerichteten Flüssigkeits- Hebel in Berührung kommt, der von Tropfen großen Durchmessers gebildet ist, welche auf die in der Vorwaschzone erzeugten kleinen Tröpfchen eine Koaleszenzwirkung ausüben. Der mit Tropfen beladene, die löslichen Verbindungen enthaltende wirbeiförmige Gasstrom tritt dann in den leeren bzw. ungefüllten Raum der Wirbelstromkolonne oder die Tröpfchenabscheidezone ein. Wie bei dem Verfahren nach der Hauptanmeldung P 26 49 180.5-43 werden die suspendierten Flüssigkeitstropfen gegen die Wände gedrückt, von dem Rand aufgefangen und mit den im unteren Teil der Kolonne aufgefangenen Flüssigkeiten vereinigt.

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Bei einer allgemeinen Anwendungsform wird die im unteren Teil der Kolonne aufgefangene Flüssigkeit vollständig abgeleitet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform für kontinuierlichen Betrieb gelangt die Flüssigkeit wieder zur Zerstäubung und es wird ein Teil davon abgeleitet, der durch, eine äquivalente Menge Zusatzflüssigkeit ersetzt wird.

Wie nach der Hauptanmeldung P 26 49 180.5-43 werden die Drücke der verschiedenen eingeleiteten Flüssigkeiten auf 0,1 bis 3 bar, abhängig von der angestrebten Größe der Tröpfchen, eingestellt.

Wie bei der Hauptanmeldung P 26 49 180.5-43 kann der Wirbelstromkolonne nach der Erfindung wenigstens eine zweite Wirbelstromkolonne desselben Typs nachgeschaltet sein, die vorteilhafterweise über der ersteren angeordnet ist.

Die Flüssigkeiten werden im unteren Teil jeder Vorrichtung getrennt aufgefangen; am Auslaß der mit der Vorwaschzone versehenen Wirbelstromkolonne oder, eventuell, am Auslaß der letzten Wirbelstromkolonne wird ein gereinigter Gasstrom aufgefangen. Dieser Gasstrom ist praktisch von allen seinen löslichen Verbindungen gereinigt und enthält weder Tröpfchen noch Stäube.

v/eiter-Die mit der Vorwaschzone erzielte Verbesserung erlaubt eine / gehende Absorption der löslichen Verbindungen und folglich einen höheren Absorptions-Wirkungsgrad. Dieses Ergebnis läßt sich u.a. der durch das Zerteilen der Flüssigkeit in kleine Tröpfchen erhaltenen Vergrößerung der spezifischen absorbier endaaELäche zuschreiben, die die Diffusion bzw. Verteilung im Gasfilm verbessert,

Es ist bereits darauf hingewiesen worden, daß die Güte der Absorption in einer Flüssigkeit von deren Dispersionsfeinheit abhängig ist, daß aber eine sehr

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feine Dispersion zur nachteiligen Ausbildung von unerwünschten Tröpfchen führt. Gemäß der Hauptanmeldung P 26 49 180.5-43 wurden die Absorption und die Abscheidung von Stäuben und Tröpfchen in einer einzigen Vorrichtung durchgeführt.

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung verbessert die Absorption, ohne durch die Tröpfchen bedingte Nachteile zu schaffen. Die beiden Ergebnisse, nämlich die Abscheidung von Stäuben und Tröpfchen, bleiben erhalten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine- vertikale zylindrische Kolonne,

eine Einzelheit einer Sprühvorrichtung,

den Schnitt A-A durch die Sprühvorrichtung gemäß Fig. 2,

einen Schnitt durch eine andere Sprühvorrichtung und

einen Schnitt durch eine noch andere Sprühvorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Kolonne 1 weist entsprechend der Hauptanmeldung P 26 49 180.5-43 eine Leitung 2 zum tangentialen Einleiten des Gasstromes auf. Hier treten die zu behandelnden Gase über die Leitung 2 ein, nachdem sie an einer Einleitungsstelle 2¹ in die Vorwaschzone eingeleitet worden sind, in der sie eine Beschleunigung und eine starke Verwirbelung erfahren und sich mit kleinen Tröpfchen beladen.

Den mit kleinen Tröpfchen beladenen Gasen wird in einer

,„. , (icae in eineni Zyklon). , , , .. Zone 3 eine Wirbelbewegung/erteilt. Sie durchströmen zuerst eine Waschzone 4, sodann eine leere Zone 5, in der sie von den Tröpfchen befreit werden, bevor sie über einen Auslaß 7 abgeleitet werden. Die Flüssigkeiten werden am Boden 6 der Kolonne 1 aufgefangen, von wo sie beim gezeigten Beispiel wieder Zerstäubern 8 und 8¹ zugeführt werden.

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Ein Teil der Waschflüssigkeit ist über eine Leitung 8" der Vorwaschzone zuführbar, die erfindungsgemäß in einem Venturirohr 20 in der Nähe der Engstelle 21 mit einer Einspritzvorrichtung 22 gebildet ist. Im Bedarfsfall läßt sich über eine Leitung 8'¹¹ Zusatzwasser einspritzen.

Gemäß Fig. 2 ist die Sprühvorrichtung 22 (1) in der zur Achse des Venturirohres 20 normalen Ebene A-A und nahe der Engstelle 2.1 angeordnet.

Gemäß Fig. 3 ist der Sprühvorrichtung 22 (1) Sprühflüssigkeit über einen Rohrstutzen 8"a zuführbar. Ein kreisförmiges Rohr 23 speist Einspritzrohre 24 und 25, von denen beim gezeigten Beispiel je drei vorhanden sind. Die Anzahl und die Abmessungen der Einspritzrohre 24 und 25 sind an die Merkmale der Vorrichtung und an die Eigenschaften des zu behandelnden Gases anpaßbar,

Fig. 4 zeigt eine andere Sprühvorrichtung 22 (2), bei der die Waschflüssigkeit über eine Einleitstelle 8"b einem Rohr 26 zuführbar ist, das mit 6 Öffnungen

versehen ist, von denen nur eine 27 gezeichnet

Bei der in Fig. 5 dargestellten Sprühvorriohtung 22 (3) ist die Waschflüssigkeit über eine Einleitstelle 8"c einem äußeren Kranz 28 zuführbar, von dem aus sie in das Venturi-

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rohr 20 über Perforationen einleitbar ist, von denen zwei

gezeichnet sind.

Beispielsweise wurde in einer Vorrichtung nach der Erfindung des in Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Typs ein Gasgemisch behandelt, das als hauptsächliche Verunreinigung Siliciumtetrafluorid SiF. enthielt.

Die austretenden Gase enthielten weniger als 10 mg F/m .

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Beim Betreiben der Vorrichtung ohne das Venturirohr 20 wurde in den gleichen Gasen beim Austreten ein Gehalt von 40 mg P/m^ festgestellt.

In beiden Fällen enthielten sie weder Tröpfchen noch Stäube.

BEISPIEL·

In derselben Vorrichtung wie vorstehend beschrieben wurden Gase aus dem Kühlsystem eines Phosphorsäureaufschlusses behandelt. Die Gase, deren Durchsatz 124 000 m^/h betrug, hatten beim Eintritt in das Venturirohr 20 eine Temperatur von 65 ⁰C und einen Fluorgehalt von 250 mg/m .

Das Venturirohr 20 hatte 6 Waschdüsen mit einer Leistung von je 16,7 rcr/h, also mit einem Gesamtdurchsatz von 100,2 mvh. Der Druckverlust betrug 185 mm WS. Der Betriebsdruck betrug 0,7 bar, die Strömungsgeschwindigkeit der Gase an der Engstelle 21 des Venturirohres 20 50 m/s. Die Gase strömten in die Kolonne ein. Der Druckverlust betrug 60 mm WS. Der Durchsatz einer Verteilerlei/mi^ 6 Sprühdüsen betrug 20 rnVh je Sprühdüse.

Der Fluorgehalt der austretenden Gase betrug 6,9 mg/m .

Das Vorschalten einer Vorwaschzone vor die Wirbelstromkolonne gemäß der Erfindung

erlaubt somit eine Erhöhung der Waschleistung.

Eine derartige Anordnung kann bei gleicher Waschleistung auch eine Verkleinerung der Wirbelstromkolonne durch Verringern der Höhe der Waschzone 4 ermöglichen. Ferner kann sie eine Verringerung der Zahl der Kolonnen, die in einer in der Hauptanmeldung P 26 49 180.5-43 beschriebenen Hintereinanderschaltung miteinander verbunden sind, bei Erzielung der gleichen Reinigungsleistüng ermöglichen. Sie führt somit zu einer Investitionseinsparung.

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Die Verbindung einer Venturi-Waschvorrichtung mit einer Wirbelstromkolonne hat in zahlreichen Fällen auch den Vorteil einer weniger umfangreichen und "bequemen Installation.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat im wesentlichen dieselben Anwendungsgebiete wie die Vorrichtung gemäß der Hauptanmeldung P 26 49 180.5-43 und ist insbesondere bei der Behandlung der Gasgemische verwendbar, die bei der Düngemittelherstellung, bei der Reinigung von Aufschlußgefäßen für Phosphorsäure, in Vorrichtungen für die Konzentration von Phosphorsäure oder auch beim Entfluorieren der Gase aus Fabrik- hallen, in denen Fluaxsilic ate hergestellt werden,· entstehen.

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Claims

Ansprüche

Vorrichtung zum Reinigen von lösliche Verbindungen enthaltendem wirbeiförmig strömendem Gas di;rch Sprühwäsche, bei der in einer ersten Zone oder Waschzone in einen wirbeiförmigen Gasstrom vertikal von oben nach unten Flüssigkeit eingespritzt wird, in einer zweiten Zone oder Tröpfchenabscheidezone der Kolonne die Tröpfchen des wirbeiförmigen Gasstroms an den Wänden der Kolonne ablaufen und die einen Rand zum Abfangen des Flüssigkeitsfilms besitzt, nach Patentanmeldung P 26 49 130, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Waschzone (4) der Wirbelstromkolonne (1) eine Vorwaschzone zur Beschleunigung und Verwirbelung des Gases vorgesehen ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in die Vorwaschzone ein Teil der Waschflüssigkeit der Wirbelstromkolonne (1) einspritzbar ist,

3» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vcrwaschzone durch ein Venturirohr (20) gebildet ist, das mit einer in Strömungsrichtung vor der Engstelle (21) und in geringem Abstand davon angeordneten Einspritzvorrichtung (22) für die Flüssigkeit versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß zum Einspritzen von Flüssigkeit in die Vorwaschzone Sprühdüsen angeordnet sind*

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß zum Einspritzen von Flüssigkeit eine Vielzahl von Rohren (24, 25) dient, -die-radial in einem kreisrunden Abschnitt des Venturirohres (20), verbunden mit einem an der Außenseite des Abschnittes des Venturirohres (20) konzentrisch angeordneten Verteilerrohr^ 23) ,die im Abstand von der Mitte enden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit durch eine Gruppe von Perforationen (27» 29) einleitbar ist, die zur Achse des Venturirohres (20) rechtwinklige Strahlen erzeugen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß .sie getrennte Regelvorrichtungen für den Sprühdruck in jeder Waschzone (4) aufweist.

8. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das zu reinigende Gas in die Vorwaschzone eingeleitet, in dem Gasstrom Waschflüssigkeit zerstäubt, das mit kloinen Tröpfchen beladene Gas in den Boden (6) der Kolonne (1) eingeleitet und in v/irbelnde Bewegung gebracht wird, worauf in den wirbeiförmigen Gasstrom vertikal von oben nach unten Flüssigkeit in relativ großen Tropfen eingespüht wird, welche die kleinen Tröpfchen aus der Vorwaschzone zum Zusammenfließen bringen, anschließend die Tröpfchen in der Abscheidezone (5) gegen die Wände geführt und vom Rand aufgefangen werden und das Reingas am Kopf und die Waschflüssigkeit aus dem Boden der Kolonne (1) ausgetragen werden.

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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil der Waschflüssigkeit wieder verwendet und der nicht rückgeleitete Teil aufgefrischt

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Drücke der eingeleiteten Flüssigkeiten unabhängig voneinander auf 0,1 bis 3 bar eingestellt v/erden.

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