DE2928528C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Partikel und saure Komponenten enthaltenden Abgasen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der Literaturstelle VGB Kraftwerkstechnik 56, Heft 4, April 1976, ist ein Verfahren zum Behandeln von Partikeln und saure Komponenten enthaltenden Abgasen bekannt, bei dem das Abgas spiralförmig zur Konzentrierung von mit Flüssig­ keitströpfchen zusammentreffenden Partikeln bewegt wird, und bei dem das von konzentrierten Partikeln befreite Gas mit einem Sprühnebel oder Sprühstrahl einer basischen Flüssigkeit oder Aufschlämmung kontaktiert und die Flüssig­ keit verdampft wird. Bei dieser üblichen Waschvorrichtung bewegt sich das Gemisch aus Gas und Flüssigkeitsbestand­ teilen parallel gerichtet nach unten, d. h. in Richtung der Schwerkraft. Auf Grund der nach unten gerichteten Strömung läßt sich die Verweilzeit des Reaktionsgemisches zur Ent­ fernung von Flüssigkeit und sauren Komponenten nicht steuern, da diese Verweilzeit noch durch die Schwerkraft und der hierdurch bewirkten Beschleunigung verkürzt wird. Wenn man die Verweilzeit erhöhen möchte, so werden relativ lang be­ messene Reaktionszonen benötigt, die zu einer großen Bauhöhe einer entsprechenden Vorrichtung führen. Daher ist diese Behandlungsweise wirtschaftlich unbefriedigend. Bedingt durch die nach unten gerichtete Parallelströmung ist auch der Reinigungsgrad einer solchen Waschvorrichtung nicht zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Behandeln von Partikel und saure Komponenten enthalten­ den Abgasen der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, bei dem eine zuverlässige Neutralisierung der Abgase und eine Ver­ dampfung von flüssigen Rückständen auf wirtschaftliche Weise ermöglicht wird.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe in einem Verfahren zum Behandeln von Partikel und saure Komponenten enthaltenden Abgasen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentan­ spruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen eines Kennzei­ chens gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist nicht wie bisher üblich eine gemeinsame Reinigungs- und Waschzone vorhanden, in der auch die Reaktionen stattfinden, sondern beim erfindungs­ gemäßen Verfahren sind zwei Stufen vorgesehen, wobei in einer ersten Stufe das Abgas auf einer spiralförmigen Bahn nach oben gerichteten wird, so daß Schwerkraft - unterstützt die Flüssigkeitströpfen - in Abhängigkeit von ihrer Größe mit den Partikeln zusammentreffen und hierdurch bereits eine Grobabscheidung vorgenommen wird. Am Ende dieser ersten Zone erhält man einen Strom, der im wesentlichen parallel nach oben gerichtet ist, und kaum mehr verwirbelt ist. In der daran anschließenden zweiten Reaktionszone, in der der aus der ersten Zone austretende Strom nach oben gerichtet wird und das basische Material zur Reaktion mit dem Strom ebenfalls nach oben gerichtet eingeleitet wird, sind somit die beiden Reaktionsströme nach oben gerichtet. In der Reaktionszone wird daher die Verweilzeit des Reak­ tionsgemisches selbsttätig dadurch gesteuert, daß der Strömungsrichtung die Schwerkraft entgegenwirkt, so daß schwerere Teile länger in der Reaktionszone verweilen als leichtere Teile. Hierdurch wird erreicht, daß nahezu voll­ ständig das basische Material und die saure Komponenten in der Gasströmung reagieren, und zugleich wird eine nahezu vollständige Verdampfung der flüssigen Bestandteile er­ reicht, so daß man am Ende der Reaktionszone ein im wesent­ lichen trockenes und von Säurekomponenten befreites Abgas erhält. Beim Verfahren erhält man auf wirtschaftliche Weise und ohne die Verwendung von langen Reaktionszonen eine zu­ verlässige Reinigung des Abgases.

Aus US-PS 30 48 956 ist lediglich eine Vorrichtung zum Be­ handeln von Partikel und saure Komponenten enthaltenden Abgasen bekannt, welche eine Kammer mit einem Einlaß und Auslaß aufweist. Der Einlaß ist derart angeordnet, daß das Abgas tangential längs der Innenwandung der Kammer einströ­ men kann. Der Auslaß ist über dem Einlaß angeordnet. Ferner sind Einrichtungen zum Einleiten eines Sprühnebels bzw. eines Sprühstrahls vorgesehen, der in Kontakt mit dem Abgas gebracht wird. Mit der Reaktionskammer steht eine unter der Sprühnebel-Einleitungseinrichtung angeordnete Partikelsammeleinrichtung in Strömungsverbindung. Ferner ist zwischen der Sprühnebel-Einleitungseinrichtung und dem Reaktionsbehälter ein Venturiabschnitt angeordnet. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung wird das Gemisch aus Gas und Flüssigkeitsbestandteilen parallel im Reaktionsbehälter nach unten gerichtet. Daher ergeben sich bei dieser Vorrichtung im wesentlichen dieselben Nachteile und Schwierigkeiten wie im Zusammenhang mit der einleitend gewürdigten Literatur­ stelle angegeben ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher er­ läutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht mit Schnittdarstellung eines Reaktionsbehälters,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1, und

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines integrier­ ten Verfahrens zum Behandeln von Partikel und sauere Kompo­ nenten enthaltenden Abgasen.

Als zu behandelnde Abgase, die Partikel und saure Kompo­ nenten enthalten, kommen insbesondere von einem Ofen, einer Schmelzeinrichtung oder dergleichen kommende Abgase in Be­ tracht. Das Abgas wird in eine erste einer Reaktionszone vorgeschalteten Zone so eingeleitet, daß ihm eine spiral­ förmige Bewegung erteilt wird, um ein Entfernen relativ großer Partikel im Abgas zu ermöglichen. Die im Abgas vorhandenen größeren Feststoffpartikel werden durch Zentri­ fugalkräfte aus dem Zentrum der ersten Zone nach außen geschleudert und sammeln sich am Ende der ersten Zone vor dem Eintritt in eine sich nach oben anschließende Reak­ tionszone. Durch Entfernen dieser größeren Partikel werden durch Kontaktieren mit einem Sprühnebel in der Reaktions­ zone in unerwünschter Weise erzeugte große Flüssigkeits­ tröpfchen vermieden. Der die erste Zone verlassende Gas­ strom wird dann in den unteren Teil einer Reaktionszone geleitet, wo es mit dem Reaktionsmittel-Sprühnebel kontak­ tiert. Die durch tangentiales Einführen in die erste Zone bewirkte anfängliche spiralförmige Bewegung des Abgases ist beim Aufsteigen des Gases von der ersten Zone in die Reak­ tionszone im wesentlichen nicht mehr vorhanden. In diese kommt das Gas nach dem Entfernen der größeren Partikel mit dem Sprühnebel oder Sprühstrahl einer basischen Flüs­ sigkeit oder Aufschlämmung in Kontakt, der aus einer in dem Aufwärtsstrom angeordneten Düse austritt. Wenn das anfäng­ lich in die Reaktionszone eingeleitete saure Gas realtiv frei von größeren Partikeln ist, kann die Sprühdüse auf einer vertikalen Höhe am oder nahe am Einleitungspunkt des sauren Gases in die Reaktionszone sein.

Es können mehrere Sprühdüsen zum Einleiten einer Vielzahl von Sprühnebelstrahlen in das saure Gas vorgesehen sein. Es können mehrere gesonderte erste Zonen vorgesehen sein, in denen größere Partikel von dem Gas entfernt werden, wobei in jeder Reaktionszone stromauf der jeweils ersten Zone eine Sprühdüse angeordnet ist. Da die aus den Düsen austretenden größeren Tröpfchen einen kürzeren Weg als die kleineren Tröpfchen zurücklegen, wird das Ausbilden von großen Tropfen durch Auftreffen der größeren Tröpfchen von verschiedenen Sprühnebelstrahlen eliminiert. Das Verwenden mehrerer Sprühnebelstrahlen ist vorteilhaft, da im Vergleich zu der Verwendung eines einzigen Sprühnebelstrahls hierdurch eine vollständigere Kontaktierung erreicht wird.

Beim Behandlungsverfahren haben die in der Reaktionszone gebildeten Tröpfchen eine größere Verweilzeit in der Reaktionszone, da der Einfluß der auf die Tröpfchen ein­ wirkenden Schwerkraft zu der Aufwärtsbewegung des Gasstromes entgegengerichtet ist. Die Tröpfchen werden daher verdampft. Die kleineren Partikel, die schneller verdampft werden können, haben eine kürzere Verweilzeit. In jedem Fall werden alle Tröpfchen vor dem Austritt verdampft. Je grö­ ßer die Tröpfchen der Dispersion infolge einer Störung einer Sprühdüse sind, desto sicherer arbeitet das Verfahren.

Die Temperatur des Gases kann etwa 65,6°C bis 1649°C oder mehr betragen, wobei die Temperatur typischerweise im Bereich von 121 bis 538°C liegt. Die Strömungsgeschwindig­ keiten können sehr klein sein, beispielsweise 1 cm³/min betragen, und auch sehr groß werden (beispielsweise etwa = 28320 m³/min), wobei eine Begrenzung nur durch die Größe und Auslegung der Reaktionszone vorhanden ist. Bei Dünge­ mittel-, Aluminium- und aluminiumverarbeitenden Betrieben fallen beispielsweise große Mengen an Fluorwasserstoff und Siliziumtetrafluorid an. Bei Kokereien fallen große Mengen an Schwefeldioxid und kleinere Mengen an Stickoxiden an. Chlorwasserstoff ist ein anderes Nebenprodukt bei alumi­ niumverarbeitenden Betrieben, beim Verbrennen bzw. Ver­ aschen von chlorierten Abfall-Kohlenwasserstoffen und bei städtischen Müllverbrennungsanlagen.

Der Gasstrom enthält auch in typischer Weise mitgerissene Makroteilchen, die aus Staub, unverbranntem Kohlenstoff, verschiedenen metallischen Oxiden, wie Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Ferriten, usw. bestehen können. Bei Raffi­ nerien können auch mitgerissene Tröpfchen von flüssigen Kohlenwasserstoffen und Derivaten bzw. Abbauprodukten in dem Abgas gefunden werden.

In der Reaktionskammer kommt der Aufwärtsstrom einer Lösung oder einer Aufschlämmung eines basischen Materials in Berührung, das heißt einer Verbindung oder Substanz, die eine basische Reaktion in Wasser hat. Die üblichsten Stoffe dieser Art sind Alkali bzw. Laugensalze und alkali­ sche Erdmetalloxide, Hydroxide, Karbonate und Bikarbonate. Insbesondere geeignet für das Behandlungsverfahren sind die folgenden Materialien: NaOH, Na₂CO₃, NaHCO₃, Na₂SO₃; KOH, K₂CO₃, KHCO₃, K₂SO₃; LiOH, Li₂CO₃, LiHCO₃; Ca(OH)₂, CaO, CaCO₃; Mg(OH)₂, MgO, MgCO₃; Ba(OH)₂, BaO, BaCO₃; Zn(OH)₂, ZnO, ZnCO₃; Ni(OH)₂, NiO, NiCO₃; Cu(OH)₂ CuOH; Fe(OH)₃, Fe₂O₃, FeCO₃, Fe₂(CO₃)₃. Es sind ferner die ver­ schiedenen Erze eingeschlossen, die eine oder mehrere der obigen Verbindungen aufweisen können und eine basische Reaktion in Wasser haben. Beispiele für solche Erze sind Nephelin Syenit und Phonolith.

Alle oben genannten Alkalimetallverbindungen, diejenigen von Natrium, Kalium und Lithium, sind in Wasser sehr lös­ lich und können in Form einer wäßrigen Lösung eingesetzt werden. Die anderen oben genannten basischen Verbindungen reichen von kaum lösbar in kaltem Wasser bis tatsächlich unlösbar. Diese Verbindungen können in fein verteilter Form als wäßrige Aufschlämmungen eingesetzt werden. Aufschlämmun­ gen von Kalzium- und Magnesiumverbindungen können bei dem vorliegenden Verfahren wirtschaftlich eingesetzt werden. Während die Lösungen und Aufschlämmungen in typischer Weise bei oder etwa bei Raumtemperatur eingesetzt werden, kann es im Fall eines basischen Materials mit Grenzlöslich­ keit erwünscht sein, eine erwärmte Lösung einzusetzen, um den Stoff in Lösung zu halten und hierdurch die Verstopfungs­ probleme zu vermeiden, die häufig bei Verwendung von Auf­ schlämmungen auftreten. In den Fällen, bei denen die Tem­ peratur unter etwa 121,1°C liegt, insbesondere wenn die Temperatur unter dem Siedepunkt von Wasser liegt, ist es erwünscht, die Lösung oder Aufschlämmung zu überhitzen. Beispielsweise kann die Flüssigkeitstemperatur durch Er­ hitzen unter Druck auf etwa 538°C erhöht werden, um eine ausreichende Wärme in der Reaktionszone sicherzustellen, damit die gesamte Flüssigkeit vollständig sowie unmittelbar verdampft und ein trockenes Salz als Reaktionsprodukt übrigbleibt. Es ist jedoch zweckmäßig und in den meisten Industriebetrieben der Fall, daß die von dem Abgas selbst zugeführte Wärme ausreichend ist.

Beim Kontakt zwischen dem Gasstrom und der wäßrigen Lösung oder Aufschlämmung erfolgt eine gewissermaßen heftige Reak­ tion. Das Wasser wird unter Kühlung des Gasstroms verdampft, wodurch eine große Turbulenz erzeugt und eine innige Kon­ taktierung zwischen den sauren Gasen und dem basischen Ma­ terial stattfindet. Ein Säurenebel wird an die Sprühdüsen angrenzend erzeugt, und zwar wegen der gesättigten Umgebung und des hohen Taupunktes der Säuregase. Dies bewirkt eine längere Verweilzeit der sauren Gase in dem an die Düsen an­ grenzenden Nebelbereich, wodurch sich eine vollständigere Neutralisation der sauren Gase unter Bildung der entspre­ chenden sauren Salze ergibt. Unter den beschriebenen Bedin­ gungen läuft die Reaktion sehr schnell ab, und die notwendige Verweilzeit des Gases in der Reaktionszone reicht von etwa 1 ms bis zu maximal etwa 2 s.

Wenn beispielsweise eine Kalkaufschlämmung zum Behandeln eines Chlorwasserstoff enthaltenden Gasstromes benutzt wird, wird das Salz Kalziumchlorid (CaCl₂) erzeugt. Die Konzentration des basischen Materials in der wäßrigen Lösung oder Aufschlämmung und der relative Anteil von Abgas in der Lösung oder Auf­ schlämmung sind Variable, die eingestellt werden können, um si­ cherzustellen, daß ein stöchiometrisches Äquivalent oder ein Überschuß an basischem Material in der Reaktionszone zu jeder Zeit und für das gesamte zu verdampfende Wasser vorliegt, um ein "trockenes" Produktgas zu bilden. Beispielsweise kann für eine gegebene Strömungsgeschwindigkeit des Abgases mit einer vorge­ gebenen Konzentration von sauren Gasbestandteilen durch herkömmliche Mittel der Zugabebetrag von basischem Material berechnet werden, der er­ forderlich ist, um ein stöchiometrisches Äquivalent oder einen Überschuß zu erhalten. Auf der Basis der Strömungsgeschwindigkeit und der Temperatur des Abgases kann auch das Volumen von Wasser oder wäßriger Lösung berechnet werden, welches von dem Gasstrom erhitzt und verdampft werden kann. Unter Belassung eines gewissen Fehlerspielraums zum Berück­ sichtigen eines unwirksamen Wärmekontaktes kann eine geeignete Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit ausgewählt werden. Dann wird die Konzentration des basischen Materials in der Lösung oder Auf­ schlämmung bestimmt, die notwendig ist, um den zuvor berechneten Zugabebetrag von basischem Material einzusetzen. Wenn die Flüssig­ keitsströmungsgeschwindigkeit vergrößert wird, ohne die Geschwin­ digkeit zu übersteigen, bei der die Flüssigkeit noch erhitzt und vollständig verdampft werden kann, kann die Konzentration des ba­ sischen Materials entsprechend vermindert werden.

Wenn das Reaktionssystem in der Reaktionszone sich selbst überlassen bleibt, hat der Gasstrom in typischer Weise eine Temperatur von etwa 37,8-260°C und er ist weit­ gehend frei von sauren Gasen. Die bei der Reaktion gebildeten sau­ ren Salze werden mit dem neutralisierten Gasstrom mitgerissen und in entsprechender Weise behandelt.

Wenn das ankommende Abgas über einen Verteiler zu mehreren, gesonderten ersten Zonen geleitet wird in denen derselben eine Spiralförmige Bewegung erteilt wird, können die größeren Partikel hiervon getrennt werden. In der Reaktionszone wird das heiße Gas mit dem Flüssigkeits- oder Schlamm-Sprühnebel Kontaktiert, um die darin befindlichen sauren Gase zu neutralisieren. Ein Arbeiten auf diese Weise ermöglicht ein Vergrößern der Kapazität eines ge­ gebenen Reaktionssystems, und es besteht der weitere Vorteile, daß eine unabhängige Verwendung einer Mehrzahl von Flüssigkeits- oder Schlamm-Sprühnebeln eingesetzt werden kann. Hierdurch wird ein Ausbilden großer Tropfen infolge eines Auftreffens von Flüssig­ keits- oder Schlammtröpfchen vermindert oder vermieden, die aus unterschiedlichen Düsen austreten, während infolge des verbesser­ ten Flüssigkeit-Gas-Kontakts die Wirksamkeit der Reaktion ver­ größert wird.

Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren der Zeichnung sind in einem Reaktionsbehälter 10 eine Hauptreak­ tionszone 12 und eine Mehrzahl von ersten Zonen 14, 16, 18 und 20 vorgesehen. Das Abgas S₁ wird in einen Verteiler 24 mit drei inneren Wandungen 25, 26 und 27 eingeleitet, durch die Ein­ gänge 28, 30 und 32 zu den ersten Zonen 14, 16, 18 und 20 ge­ bildet werden. Da das Abgas in die ersten Zonen jeweils tangential zu deren Innenwandung eingeführt wird, wird dem Abgas eine spiralförmige Bewegung erteilt, und die größeren Partikel in dem Gas wandern zu der Wandung, um in Kanälen 34, 36, 38 und 40 gesammelt zu werden. Die durch Pfeile 42 und 44 dargestellten, aufwärts gerichteten Gasströme berühren einen Sprühnebel von Flüssigkeit oder einer Aufschlämmung aus einem basischen Material, der aus Sprühdüsen 46 und 48 in die Reaktionszonen austritt, welche in Venturiabschnitten 66 und 68 angeordnet sind. Gemäß der Darstellung weisen die Sprüh­ düsen 46 und 48 eine Doppelfluid-Sprühanordnung auf, die jeweils eine Leitung 50 oder 52 zum Einführen eines Gases, wie von unter Druck stehender Luft, und eine Leitung 54 oder 56 zum Einführen der basischen Flüssigkeit oder Aufschlämmung hat. Die Luft und die Flüssigkeit oder Aufschlämmung werden am Ausgang der Düse 58 oder 60 gemischt und in die durch die Pfeile 42 oder 44 darge­ stellten Gasströme sowie Tröpfchen mit einer Größe allgemein im Bereich von etwa 20 µ bis etwa 200 µ eingeleitet. Um die erwünsch­ te mittlere Tropfengröße und eine anfängliche aufwärts gerich­ tete Sprühgeschwindigkeit im Bereich von etwa 0,61 bis 3,05 m/sec zu erreichen, Zweckmäßigerweise von etwa 0,91 bis 1,52 m/sec, wird der Düsenüberdruck zwischen et­ wa 2,75 und 13,75 bar gehalten, insbesondere zwischen 2,78 und 4,53 bar. Jede der Sprühdü­ sen 46, 48, 62 und 64 ist innerhalb ihrer zugeordneten Reaktions­ zone vertikal einstellbar, so daß die Kontaktzeit bzw. Verweilzeit zwischen dem Sprühnebel und dem aufwärts gerichteten Gas in dem gesamten Reaktionsbehälter 10 in der erwünschten Weise einge­ stellt werden kann. Zweckmäßerweise ist der Kopf der Düsen in jeder ersten Zone an oder nahe an dem Venturiabschnitt angeordnet ist, wie den Venturiabschnitten 66 und 68. Durch einen derartigen Betrieb werden der Sprühstrahl und das Gas anfänglich in Berührung gebracht, nachdem die größeren Partikel von dem Gas entfernt worden sind, und die entsprechenden Sprühstrahlen sind unabhängig voneinander, wodurch ein Ausbilden von großen Tropfen infolge einer Tropfenansammlung vermindert wird. Die entsprechenden Sprühnebel und das Gas bewegen sich dann in die Reaktionszone 12, wo die Neutralisation des sauren Gases vollständig erfolgt.

Fig. 3 zeigt ein Verfahrensschema eines integrierten Prozesses zum Entfernen saurer Gase vom Abgas. Der Ausgangsstrom S₂ von der Reaktionszone 12 wird über eine Leitung 29 stromab zu einem Mischbereich 103 (gestrichelt dargestellt) geleitet, wo ein Partikelstoff, welcher restliche saure Gase absorbieren kann, in den Gasstrom geblasen oder in anderer Weise eingeführt wird. Der Partikelstoff kann an einem oder mehreren Punkten längs der Leitung 29 stromab von der Reaktionszone 12 in den Gasstrom eingeblasen oder in anderer Weise eingeführt werden, und zwar in einer zum Absorbieren der sauren Restgase ausreichenden Menge. Zweckmäßigerweise wird der Partikelstoff von einem Be­ hälter 105 in eine Leitung 107 allmählich eingegeben und mit über eine Leitung 109 eingeführter Sekundärluft gemischt, um die Partikel in Schwebe zu halten. Der gemischte Partikel-Luft- Strom wird dann über eine Leitung 111 in den Hals eines Venturi­ abschnitts 113 in der Leitung 29 bzw. 28 eingeführt.

Für diesen Vorgang sind Nephelin Syenit und Phonolith besonders zweckmäßige absorptionsfähige Stoffe. Die Verwendung von Nephelin Syenit zum Absorbieren kleiner Restmengen von sauren Gasen aus einem großvolumigen Abflußgasstrom ist bereits bekannt.

Zum Beseitigen von sauren Gasemissionen in der Größenordnung von 100- 500 ppm aus einem heißen Abgasstrom, können folgende Schnitte angewandt werden: (1) Abschrecken des Gasstroms mit Wasser zum Kühlen und Befeuchten desselben; (2) Einführen von Nephelin Syenit Partikeln in den Gasstrom mit einer Partikelgröße von etwa 5-20 µ zum Ab­ sorbieren von Feuchtigkeit sowie sauren Gasen; (3) Einleiten des Gasstroms mit den Nephelin Syenit Partikeln in einen Beutelfilter 115 zum Entfernen der Partikel zusammen mit den ab­ sorbierten Feuchtigkeits- und Säuregasbestandteilen.

Wie bereits erwähnt wurde, hat der den Reaktionsbehälter 10 ver­ lassende Gasstrom S₂ in typischer Weise eine Temperatur von etwa 37,8-260°C, und er ist befeuchtet; der Restgehalt des sauren Gases liegt in der Größenordnung von 100-500 ppm. So­ mit ist der Gasstrom in idealer Weise für die praktische Durchfüh­ rung des zuvor genannten Verfahrens geeignet. Dementsprechend be­ netzt bzw. befeuchtet der feuchte Gasstrom die Nephelin Syenit Partikel, um diese hierdurch zu aktivieren und den selektiven Ab­ sorptionsvorgang von sauren Gasen zu beschleunigen. Die Aktivie­ rung sowie Absorption erfolgen ziemlich schnell und sind in idea­ ler Weise beendet, wenn der Gasstrom sowie das mitgerissene Nephe­ lin Syenit die Mittel zum Abscheiden der Partikel erreichen. Die Aktivierungsgeschwindigkeit von Nephelin Syenit scheint zumindest teilweise von der relativen Feuchte des Gasstroms abzuhängen; bei einer relativen Feuchte von 20-30% oder mehr liegt die Aktivierungszeit in der Größenordnung von 1 ms. Obwohl die Aktivierungszeit bei höheren relativen Feuchten noch weiter reduziert wird, wird gewöhnlich bei dem Absorptionsvorgang die Menge des in den Gasstrom in den Reaktionsbehälter 10 eingeführten Was­ sers so gesteuert, daß die relative Feuchte des Stroms S₂ nicht etwa 50% übersteigt. Der Grund für diese Maßnahme besteht darin, daß bei höheren relativen Feuchten eine Neigung für einen gewissen Verstopfungseffekt der mitgerissenen Partikel auf dem Strömungsweg und insbesondere in dem Beutelfilter besteht. Nach einer Aktivierung absorbiert Nephelin Syenit Partikelstoff saure Gase aus dem Gasstrom in etwa 0,01-3,0 s.

Es hat sich gezeigt, daß dieses Verfahren zum Unschädlichmachen von Restemissionen saurer Gase eine Wirksamkeit von etwa 95-99% hat und beim Entfernen von sauren Gasen bei Konzentrationen von etwa 100-500 ppm wirtschaftlich ist. Da dieses Absorptionsverfah­ ren hauptsächlich eine Oberflächenerscheinung ist, wird nur ein vergleichsweise kleiner Teil des gesamten Partikelmaterials in der Größenordnung von 7-15 Gewichtsprozent aktiv benutzt; es ist nicht wirtschaftlich, dieses Verfahren bei höheren Konzentratio­ nen von sauren Gasen einzusetzen. Die Tatsache, daß nur 7-15 Ge­ wichtsprozent des Partikelmaterials für die Absorption von sauren Gasen zur Verfügung stehen, muß beim Berechnen der Zugabegeschwin­ digkeit des Partikelstoffs berücksichtigt werden, die auf der Ba­ sis der Konzentration der sauren Gase und der Strömungsgeschwin­ digkeit des Gasstroms für eine ungefähre stöchiometrische Äquiva­ lenz erforderlich ist. Indem zunächst der Abschreckungsreaktions­ schritt angewendet wird, bei dem im wesentlichen das gesamte ba­ sische Material zum Entfernen des Hauptteils der sauren Gase zum Einsatz kommt, wird der mehr selektive und wirkungsvolle Absorp­ tionsschritt zum Säubern bzw. Entfernen der sauren Gasrestbestand­ teile wirtschaftlich. Die Gesamtleistungsfähigkeit der ersten Stufe, das heißt des Abschreckvorgangs in der Reaktionskammer, und der zweiten Stufe, das heißt des Einführungsvorgangs von Ne­ phelin Syenit Partikeln oder einem ähnlichen Material, beim Un­ schädlichmachen oder Vernichten von sauren Gasemissionen beträgt 99,9%.

Der Beutelfilter 115 entfernt nicht nur Nephelin Syenit Partikel und ähnliches Material mit absorbierter Feuchtigkeit sowie absorbierten sauren Gasen, son­ dern auch die mitgerissenen Salzpartikel von der ersten Behand­ lungsstufe und andere Partikel, die von Anfang an in dem Ab­ gas enthalten sind. Deshalb kann der abgabeseitige Strom S₄ nach Verlassen des Beutelfilters 115 an die Atmosphäre bzw. nach außen abgelassen werden.

Beispiel I

Dieses Beispiel zeigt, daß das Verfahren zu einer be­ trächtlichen Verminderung der Reaktionsbehälter-Größe ohne nachtei­ lige Beeinflussung des erwünschten Neutralisationsvorgangs führt. Die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Daten stellen einen Vergleich des aufwärts gerichteten Parallelstromvorgangs beim erfindungsgemäßen Verfahren mit dem herkömmlichen nach unten gerichte­ ten Parallelstromvorgang dar. Bei einem typischen Neutralisations­ vorgang haben die ankommenden heißen sauren Abgase eine Temperatur von etwa 1000°C, während die Größe der größten Sprühnebeltropfen etwa 400 µ beträgt. Die Anfangsgeschwindigkeit des Sprühnebels von der Düse beträgt etwa 1,83 m/sec, während die abschließende Tropfengeschwindigkeit infolge der entgegen gerichteten Schwerkräfte etwa 1,52 m/sec beträgt.

Die in der Tabelle aufgeführten Daten zeigen, daß beim Verfahren nach der Erfindung ein sehr viel kleinerer Reaktionsbehälter verwendet werden kann, um denselben Trocknungsgrad zu erreichen wie er mit einem abwärts gerichteten Parallelstrom-Reaktionsbehälter erreicht wird. Ferner haben in dem Aufwärtsstrom-Reaktionsbehälter die größten Tröpfchen eine län­ gere Verweilzeit in der Reaktionszone als die kleineren Tröpfchen, wodurch der Gesamttrocknungsgrad des Gasprodukts ver­ bessert wird, während in dem Abwärtsstrom-Reaktionsbehälter die Ver­ weilzeit der größeren Tröpfchen kleiner als diejenige der kleineren Tröpfchen ist. Somit ist in dem Abwärtsstrom-Reaktions­ behälter die Wahrscheinlichkeit für ein Eintreten von Flüssigkeit in stromabwärts gelegene Behandlungsstufen viel größer.

Tabelle

Claims (5)

1. Verfahren zum Behandeln von Partikel und saure Kompo­ nenten enthaltenden Abgasen, bei dem das Abgas spiralförmig zur Konzentrierung von mit Flüssigkeitströpfchen zusammen­ treffenden Partikeln bewegt wird und bei dem das von konzen­ trierten Partikeln befreite Gas mit einem Sprühnebel oder Sprühstrahl einer basischen Flüssigkeit oder Aufschlämmung kontaktiert und die Flüssigkeit verdampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas mit der spiral­ förmigen Bewegung in einer ersten Zone nach oben derart gerichtet wird, daß am Ende der ersten Zone ein im wesent­ lichen spiralfreier Strom gebildet wird, daß das basische Material in einer an die erste Zone nach oben anschließenden Reaktionszone parallel zur aufwärts gerichteten Bewegung des die erste Zone verlassenden Stromes eingeleitet wird, und daß das basische Material in der Reaktionszone mit den Säurekomponenten im Aufwärtsstrom unter Steuerung der Ver­ weilzeit nach Maßgabe der der Aufwärtsbewegung entgegen­ gerichteten Schwerkraft reagiert und die Flüssigkeit ver­ dampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abgas in mehrere Gasströme aufgeteilt wird, daß jeder Gasstrom in eine jeweils zuge­ ordnete erste Zone geleitet wird, und daß jeder Gasstrom gesondert mit dem jeweiligen Sprühstrahl oder Sprühnebel der basischen Flüssigkeit oder Aufschlämmung kontaktiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zum Verdampfen im we­ sentlichen der gesamten basischen Flüssigkeit oder Auf­ schlämmung erforderliche Wärme vom Abgas geliefert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil zum Verdampfen im wesentlichen der gesamten basischen Flüssigkeit oder Aufschlämmung erforderlichen Wärme durch Überhitzen der basischen Flüssigkeit oder Aufschlämmung aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die basische Flüssig­ keit oder Aufschlämmung eine Verbindung eines Alkalimetalls aus der Gruppe Calcium, Magnesium und Mischungen hiervon enthält.