DE2828599C2

DE2828599C2 - Wirbelstromkolonne

Info

Publication number: DE2828599C2
Application number: DE2828599A
Authority: DE
Inventors: Claude Maromme La Maine Djololian; Gerard Boiguiliaume Lagrange
Original assignee: RHONE-POULENC INDUSTRIES PARIS FR; Rhone Poulenc Industries SA
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1978-06-29
Publication date: 1984-06-28
Also published as: AU3761878A; AR219757A1; OA06107A; FI66762C; BE868599R; FI782068A; DE7819536U1; NL7807059A; YU153978A; JPS5435169A; JPH0223201B2; BR7804123A; IT1156845B; FI66762B; ES471326A1; IT7850113A0; IL55031A0; FR2395771A2; MX5177E; CA1101193A

Description

Gegenstand des Hauptpatents ist eine Wirbelstromkolonne zum Reinigen von Gasen, insbesondere lösliche Stoffe enthaltenden Gasen, mit einem tangential in die Kolonne einmündenden Gaszuleitungsrohr, einer an einer Zufuhrleitung für Waschflüssigkeit angeschlossene nach unten sprühende Düsenanordnung, die unter Bildung einer Waschzone im axialen Abstand über der Einmündung des Gaszuleitungsrohrs und unter dem oberen Ende der Kolonne angeordnet ist. Ein Gasableitungsrohr mit zentraler Eintrittsöffnung führt oben aus dieser heraus, der Kolonnenboden weist eine Flüssigkeitsableitung auf. Die Wirbelstromkolonne nach dem Hauptpatent ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen der Düsenanordnung und dem Gasableitungsrohr eine Abscheidezone hat und daß in dem oberen Teil unterhalb des Gasableitungsrohrs eine in die Kolonne ragende Krone vorgesehen ist, die als Ebene mit seinem Außenrand an der Kolonneninnenwand befestigter Kreisring ausgebildet ist und einen vertikal in die Kolonne ragenden zylindrischen Teil trägt Das Gaszuleitungsrohr kann rechteckigen Querschnitt aufweisen und an der Einmündung in die Kolonne ein gegen herabrieselnde Flüssigkeit schützendes ebenes Bauteil vorgesehen sein. Das Gaszuieitungsrohr kann in einen zylindrischen vertikalen Rohrstutzen mit öffnungen führen, der an seinem oberen Ende eine kreisförmige Sammeltasse für Flüssigkeit aufweist. Das tangential zur Kolonne angeordnete Gasableitungsrohr kann mit einem absperrenden Bauteil zum Abfangen und Ableiten der Flüssigkeit unter Aufrechterhchung der wirbelnden Bewegung des Gasstroms ausgestattet sein. Dazu können zumindest zwei Waschkolonnen vorgesehen sein, deren Verbindung von der ersten bis zur vorletzten über das absperrende Bauteil erfolgt

Mit Hilfe der Wirbelstromkolonne nach dem Hauptpatent werden Bläschen durch die Krone zurückgehalten. D»;r zusammenlaufende Film der Waschflüssigkeit wird gesammelt Aufgabe der Wirbelstromkolonne nach dem Hauptpatenl ist ein möglichst guier Kontakt zwischen gasförmiger und flüssiger Phase, wobei ein ausreichender Zerstäubungsdruck für eine gegebene Gasgeschwindigkeit benötigt wird, ohne daß ein erhöhter Zerstäubungsdruck zu einem Mitreißen von Tröpfchen führt.

Vorliegende Erfindung betrifft nun eine Verbesserung der Wirbelstromkolonne nach dem Hauptpatent mit Hilfe einer Vorwaschzone, wodurch der Kontakt zwischen gasförmiger und flüssiger Phase weiter verbessert wird.

Ausgehend von der Wirbelstromkolonne nach dem Hauptpatent wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorwaschzone vor der Waschzone der Wirbelstromkolonne zur Beschleunigung und Verwirbelung des Gases gelöst. Diese Vorwaschzone wird erfindungsgemäß durch ein Venturirohr gebildet, das mit einer in Strömungsrichtung vor der Einschnürung und in geringem Abstand davor angeordneten Einspritzvorrichtung für die Flüssigkeit versehen ist.

Bei Betrieb der erfindungsgemäßen Wirbelstromkolonne ist die Gasgeschwindigkeit nach dem Venturirohr entsprechend der Gasgeschwindigkeit bei Eintritt in die Wirbelstromkolonne nach dem Hauptpatent, so daß sich am Kolonneneintritt wieder die Zyklonströmung einstellt. Es treten also bei der erfindungsgemäßen Wirbelstromkolonne in die Waschzone nach dem Hauptpatent bereits fein zerstäubte Tröpfchen ein, die weitestgehend die in Gas gelösten Substanzen bereits aufgenommen haben.

Von besonderer Bedeutung ist, daß bei der erfindungsgemäßen Wirbelstromkolonne der erste Zerstäubungsdruck in Verbindung mit der Gasgeschwindigkeit im Venturirohr unabhängig einstellbar ist, so daß die Berührung der Phasen außerordentlich gut ist ohne der Gefahr des Mitreißens von Bläschen. Der zweite Zerstäubungsdruek in Verbindung mit der Gasgeschwindigkeit in der Kolonne selbst ist unabhängig, so daß eine vollständige Absorption und Zurückhaltung der Bläschen in der Krone gewährleistet wird.

Die Wirbelstromkolonne nach vorliegender Erfindung läßt sich wie die nach dem Hauptpatent zur Absorption von Gasen anwenden, beispielsweise von SO2

und Fluorverbindungen wie HF und SiFi, aber auch für das Auswaschen von schwebstoffhaltigen Gasen, die beispielsweise P2O5 enthalten und bei denen chemische Reaktionen stattfinden können. Ganz allgemein gesagt, läßt sich die erfindungsgemäße Wirbelstromkolonne für Absorptionsverfahren anwenden, die weniger als einen theoretischen Boden benötigen.

In die Vorwaschzone der erfindungsgemäßen Wirbelstromkolonne kann ein Teil der Waschflüssigkeit eingespritzt werden. Dies geschieht zweckmäßiger Weise über Sprühdosen bzw. eine Vielzahl von Rohren, die radial in einem Kreis des Venturirohrs in dieses münden und in weiche aus einem konzentrisch zum Venturirohr angeordneten Verteilerrohr die Flüssigkeit zugeführt wird. Die Flüssigkeit kann durch öffnungen oder Perforationen in Form von zur Achse des Venturirohrs rechtwinkeligen Strahlen austreten.

Bei Betrieb in der erfindungsgemäßen Wirbelstromkoiunne wird in der Vorwaschzone in das zu reinigende Gas Waschflüssigkeit zerstäubt und der ,nit feinen Tröpfchen beladene Gasstrom in den Boden der Kolonne eingeleitet und in wirbelnde Bewegung gebracht. In diesen wirbelnden Gasstrom wird vertikal von oben nach unten Waschflüssigkeit in relativ großen Tropfen eingesprüht, welche die kleinen Tröpfchen aus der Vorwaschzone zum Zusammenfließen bringen. Die sich bildenden Tröpfchen werden in einer Abscheidezone gegen die Kolonnenwände geführt und vom Rand abgezogen, während das gereinigte Gas die Kolonne am Kopf und die Waschflüssigkeit am Boden der Kolonne ver- jo läßt.

Ein Teil der Waschflüssigkeil kann wiederverwendet werden, während der nichirückgeleitete Teil zweckmäßigerwe'se aufgefrischt wird. Die Drücke der Flüssigkeiten ir 'er Vorwaschzone und in der Waschzone sind unc: 'äng.£ voneinander auf 0,1 bis 3 bar einstellbar.

Be. der oben erwähnten Zerstäubung sind die Rohre vorzugsweise ungleich lang und abwechselnd kürzer und länger, so daß sich die eingesprühte Flüssigkeit über den gesamten Querschnitt des Venturirohrs gleichmäßig verteilt.

Wie im Falle der Wirbelstromkolonne nach dem Hauptpatent kann auch diejenige nach vorliegender Erfindung mit wenigstens einer zweiten Kolonne der gleichen Art zusammengeschaltet werden, wobei zweckmäßigerweise die zweite über der ersten angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Wirbeistromkolonne eignet sich besonders für die Reinigung von Abluft oder Abgasen, die bei der Düngemittelherstellung, beim Aufschluß von Rohphosphat zur Herstellung von Phosphorsäure und bei der Konzentrierung von Phosphorsäure oder dem Entfluorieren der Hallenluft im Rahmen der Herstellung von Fluorsilicaten anfällt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine vertikale Wirbel· stromkolonne,

F i g. 2 die erfindungsgemäße Vorwaschzone in Form eines Venturirohres im Schnitt,

F i g. 3 die Zerstäubungseinrichtung für die Vor- eu waschzone gemäß Fig. 2 im Schnitt entlang A-A und d:e

⁰ i g. 4 und 5 Sch

^;;rrh ?irr-r

Ze·-.tauber.

waschzone, in der sie eine Beschleunigung und eine starke Verwirbelung erfahren und sich mit kleinen Tröpfchen der Waschflüssigkeit beladen. Dieser Strom wird in einer Zone 3 in eine Wirbelbewegung versetzt, durchströmt die Waschzone 4 und dann eine Abscheidezone 5, in der sich die Tröpfchen sammeln, worauf das Gas über eine Gasableitung 7 ausgetragen wird. Die flüssige Phase wird am Boden 6 der Kolonne 1 aufgefangen, von wo sie über Zuleitung 8 und Zersfäuber B wieder in die Waschzone 4 geführt werden kann. Ein Teil der Waschflüssigkeit wird über eine Leitung 8' der Vorwaschzone zugeführt, die erfindungsgemäß von einem Venturirohr 20 mit Einschnürung 21 gebildet wird und in welche durch die Zerstäuber 22 Waschflüssigkeit eingeführt wird. Gegebenenfalls kann man durch eine Leitung 8" zusätzlich Wasser einspritzen.

Gemäß F i g. 2 ist der Zerstäuber 22(1) in der zur Achse des Venturirohrs 20 senkrechten Ebene A-A vor der Einschnürung 21 angeordnet.

Beim Zerstäuber 22(1) nach der F i g. 3 wird Flüssigkeit über einen Rohrstutzen 8"a zugeführt. Ein kreisför- ■ miges Verteilerrohr 23 weist Einspritzrohre 24 und 25 auf, von denen je drei gezeigt sind und die unterschiedliche Längen besitzen. Die Anzahl und die Abmessungen der Einspritzrohre 24,25 sind an die Kolonnenkonstruktion und das zu behandelnde Gas anzupassen.

F i g. 4 zeigt einen anderen Zerstäuber 22(2), bei dem die Flüssigkeit über 8"b einem Rohr 26 zugeführt wird, das mit 6 Öffnungen 27 versehen ist (nur eine ist gezeigt).

Bei dem Zerstäuber 22(3) nach Fig. 5 gelangt die Flüssigkeit über 8"c in einen äußeren Kanal 28, von wo sie über Perforationen 29 in das Venturirohr 20 eingeleitet wird (nur zwei sind gezeigt).

Die erfindungsgemäße Wirbeistromkolonne nach Fig. 1, 2 und 3 eignet sich für ein Gasgemisch, das als hauptsächliche Verunreinigung Siliciumtetrafluorid SiF^ enthält. Es läßt sich ein Fluorgehalt des Reingases von < 10 mg/m³ erreichen gegenüber 40 mg/m³ ohne Vorwaschzone mit einem Venturirohr nach der Erfindung.

Die Reingase enthielten weder Tröpfchen noch Stäube.

Beispiel

In obiger Wirbeistromkolonne wurden die Gase aus dem Kühlsystem eines Phosphorsäure-Aufschlusses gereinigt: Durchsatz l24 000m³/h; Eintrittstemperatur am Venturirohr 65°C; Fluorgehait 250 mg/m³. Vorwaschzone: Venturirohr mit 6 Waschdüsen von je 16,7 m³/h — also Gesamtdurchsatz 100,2 m³/h —, Druckverlust 18,5 mbar; Betriebsdruck 0,7 bar: Strömungsgeschwindigkeit der Gase an der Einschnürung des Venturirohrs 50 m/s.

Druckverlust der Gase in der Kolonne 6 mbar; Durchsatz der Sprühdüsen je 20 m³/h.

Fluorgehalt des Reingases 6,9 mg/m³.

Mit der erfindungsgemäßen Wirbeistromkolonne kann also entweder die Waschleistung erhöht oder bei gleicher Waschleistung die Wirbelschichtkolonne durch Verringern der Höhe der Waschzone 4 kleiner dimen^c;rr^:f Π --¹THJCi. Ferner im eine Verringerung der ',n-.':,:"■ -..'-..'τ '"ntcroinander geschalteten Kolonnen und da- < : „^;i; rer:;"i'^rei'er investiiionsaufwnnci möelich.

ien Einleiten des zu reinigenden Gasstroms auf. Die Gase gelangen zuerst über eine Zuleitung 2' in eine VorHierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wirbelstromkolonne zum Reinigen von Gasen, insbesondere lösliche Stoffe enthaltenden Gasen, mit einem tangential in die Kolonne einmündenden Gaszuleitungsrohr (2), einer an eine Zuführleitung (8) für Waschflüssigkeit angeschlossene nach unten sprühende Düsenanordnung (9), die unter Bildung einer Waschzone (4) im axialen Abstand über der Einmündung des Gaszuleitungsrohrs und unter dem oberen Ende der Kolonne angeordnet ist, aus der oben ein Gasableitungsrohr (7) mit zentraler Eintrittsöffnung herausgeführt ist, einer vom Kolonnenboden (6) ausgehenden Flüssigkeitsableitung, einer zwischen der Düsenanordnung und dem Gasableitungsrohr vorgesehenen Abscheidezone (5) und einer in deren oberem Teil unterhalb des Gasableitungsrohrs eine in die Kolonne ragenden Krone, die als ebener, mit seinem Außenrand an der Kolonneninnenwand befestigter Kreisring ausgebildet ist, der einen vertikalen in die Kolonne ragenden zylindrischen Teil trägt, nach Patent 26 49 180, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Gaszuleitungsrohr (2) eine Vorwaschzone in Form eines Venturirohrs (20) mit Einschnürung (21) vorgesehen ist und sich in einer Gaszuleitung (2') in geringem Abstand stromauf von der Einschnürung (21) eine Zerstäubereinrichtung (22) befindet, welche über die Leitung (8') aus dem Boden (6) der Kolonne (1) Waschflüssigkeit zuführbar ist.

2. Wirbelstromkolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubereinrichtung (22(1)), in einer zur Achse des Venturirohr senkrechten Ebene vor der Einschnürung vorgesehen ist und aus einem kreisförmigen Verteilerrohr (23) mit radial nach innen gerichteten Einspritzrohren (24, 25) unterschiedlicher Länge besteht.

3. Wirbelstromkolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubereinrichtung (22(2)) ein in die Zuleitung (2') gerichtetes Rohr (26) mit öffnungen (27) ist.

4. Wirbelstromkolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubereinrichtung (22(3)) aus einem äußeren Kanal (28) im Bereich der Einschnürung des Venturirohrs mit Perforationen (29) besteht.

5. Wirbelstromkolonnen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie getrennte Regelvorrichtungen für den Sprühdruck in der Vorwaschzone und in der Waschzone aufweist.