DE3022979A1 - Kontinuierliches verfahren zur reinigung von industrieabgasen mit einem formaldehydgehalt - Google Patents

Kontinuierliches verfahren zur reinigung von industrieabgasen mit einem formaldehydgehalt

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DE3022979A1
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Ludwig Ing.(grad.) 6460 Gelnhausen Hirche
Klaus-Peter Ing.(grad.) 6361 Niddatal Quanz
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Uop Inc 7252 Wipperfuerth GmbH
UOP GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/72Organic compounds not provided for in groups B01D53/48 - B01D53/70, e.g. hydrocarbons

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Description

  • Kontinuierliches Verfahren zur Reini-
  • gung von Industrieabgasen mit einem Formaldehydgehalt Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Reinigung von Industrieabgasen mit einem Gehalt an Formaldehyd. Derartige Gase entstehen beispielsweise bei der Kokillen-Herstellung für die Gußindustrie, wobei die für den Guß notwendigen Formen aus Sand hergestellt werden und dieser mittels eines formaldehydhaltigen Binders in Form gehalten wird.
  • Bei der Herstellung dieser Formlinge und bei dem anschließenden Metallguß entweichen formaldehydhaltige Abgase.
  • Aufgrund gesetzlicher Bestimmungen und behördlicher Auflagen in der Bundesrepublik Deutschland und in anderen Ländern ist es jedoch nur in begrenztem Umfang zulässig, derartige Fremdstoffe, wie Formaldehyd, an die Atmosphäre abzugeben, so daß derartige Formaldehyd enthaltendenlndustrieabgase einer Abluftreinigung unterzogen werden müssen.
  • Es ist bekannt, Formaldehyd enthaltende Industrieabgase durch thermische Behandlung zu reinigen, doch sind derartige Verfahren mit hohen Investitionskosten und Betriebskosten verbunden.
  • Weiterhin ist es aus der DE-OS 2 741 929 bekannt, Industrieabgase mit einem Formaldehydgehalt mit einer Hexamethylentetramin und Ammoniumhydroxid enthaltenden Waschlösung unter Ammoniakzufuhr zu waschen. Die Handhabung von Ammoniak kann unter bestimmten Umständen unerwünscht sein, da gasförmiges Ammoniak schon in relativ kleinen Konzentrationen geruchsbelästigend ist. Außerdem kann dieses bekannte Verfahren bei der Reinigung von Abgasen mit relativ hohen Temperaturen nicht zu den erwünschten Reinheitsgraden führen.
  • Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe bestand somit darin, ein wirksameres und hinsichtlich der Investitionskosten und Betriebskosten billigeres Verfahren zur Reinigung von Industrieabgasen mit einem Formaldehydgehalt zu bekommen. Insbesondere sollen nach dem Verfahren der Erfindung Abgase mit einem Formaldehydgehalt in der Größenordnung von etwa 500 bis 2000 mg/Nm3 auf einen Formaldehydgehalt von höchstens 20 mg/Nm3 gereinigt werden können. Außerdem soll das Verfahren dazu führen, daß nur möglichst geringe Abwassermengen aus dem Verfahrensgang abgezogen werden müssen und diese Abwässer unter Berücksichtigung der abwassertechnischen Vorschriften in die öffentliche Kanalisation abgegeben oder einer geordneten Sondermülldeponie zugeführt werden können. Diese und andere Vorteile erreicht man durch das Verfahren nach der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße kontinuierliche Verfahren zur Reinigung von Industrieabgasen mit einem Formaldehydgehalt ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Abgase in einer Waschzone mit einer alkalischen wäßrigen Waschlösung wäscht, dabei den Formaldehydgehalt in Formiat und Methanolat überführt, durch Kreislaufführung der ersten Waschlösung durch die Waschzone ihren Formiatgehalt auf 2 bis 20 Gewichts-% hält und kontinuierlich oder diskontinuierlich einen Teil der Waschlösung aus dem System abzieht.
  • Als alkalische wäßrige Lösung kann an sich jedes starke Alkali verwendet werden, wie wäßrige Lösungen von Alkali-oder Erdalkalihydroxiden, wie Natronlauge, Kalilauge oder Kalkmilch, doch ist aus Kostengründen Natronlauge bevorzugt.
  • Zweckmäßig wird der pH-Wert der ersten Waschlösung im Bereich von 10 bis 14, bevorzugt im Bereich von 11 bis 12 gehalten.
  • Durch die Behandlung des Formaldehyds mit dem starken Alkali bekommt man eine Disproportionierung des Formaldehyds in Ameisensäure und Methanol, die sofort zu Methanolat und Formiat weiter reagieren. Dieses hat zurFolge, daß esnichtmöglich ist, ein Dampfdruckgleichgewicht von Formaldehyd aufzubauen, da es sofort zu Methanol und Ameisensäure umgesetzt wird und diese zu den stabilen Produkten Methanolat und Formiat weiter reagieren.
  • Der Methanolatgehalt in der Waschlösung der obigen Waschzone liegt gewöhnlich bei 1,5 bis 20, vorzugsweise bei 1,5 bis 15 Gewichts-%. Die höchstmögliche Anreicherung an Formiat und Methanolat in der ersten Waschzone bekommt man bei einer Temperatur im Bereich bis zu 400 C. Beim Überschreiten dieser Sättigungstemperatur tritt verstärkt eine Hydrolyse des Methanolats ein, was zur Folge hat, daß mehr Methanol aus der ersten Waschstufe austritt.
  • Die Disproportionierung des Formaldehyds erfolgt üblicherweise in einer Waschstufe mit drei Stoffaustauschbetten oder in zwei Waschstufen mit je einem Stoffaustauschbett.
  • Da im Regelfall in der obigen Waschbehandlung ein Teil des Methanolats zu Methanol hydrolysiert, das mit den Abgasen die Waschzone verläßt, ist es zweckmäßig, der oben beschriebenen ersten Waschzone eine zweite Waschzone nachzuschalten, bei der Frischwasser zugeführt wird, wobei kontinuierlich oder diskontinuierlich ein Teil der zweiten Waschlösung aus dem System abgezogen wird. Besonders zweckmäßig ist es, in der zweiten Waschzone die zweite wäßrige Waschlösung, die im wesentlichen aus methanolhaltigem Waschwasser besteht, im Kreislauf zu führen, so daß der Methanolgehalt der zweiten Waschlösung auf 1 bis 15 Gewichts-% gehalten wird.
  • Wenn man in der ersten Waschzone bei höheren Temperaturen arbeitet oder wenn die eintretenden Abgase einen sehr hohen Gehalt an Formaldehyd oder gegebenenfalls bereits Methanol enthalten, kann es erforderlich oder zweckmäßig sein, der zweiten Waschzone noch eine dritte oder weitere Waschzonen anzuschließen, die wie die zweite Waschzone arbeiten. In diesem Fall ist es dann zweckmäßig, jeweils einen Teil der Waschlösung einer jeden nachfolgenden Waschzone diskontinuierlich oder kontinuierlich in die Waschlösung der vorausgehenden Waschzone zu überführen. Die Methanolemission der letzten Waschzone sollte einen Wert kleiner als 280 mg/Nm3 erreichen.
  • In der ersten Waschzone soll der Formaldehydgehalt möglichst quantitativ mit einer Lauge, wie Natronlauge, zu Formiat und Methanolat umgesetzt werden. Zu diesem Zweck wird der ersten Waschzone ein starker Überschuß an Alkali gegenüber der stöchiometrisch erforderlichen Menge zugeführt.
  • Für eine sichere Verfahrensführung und eine ausreichende Alkali zufuhr zu der ersten Waschstufe und um eine möglichst quantitative Reaktion des Formaldehyds zu Formiat und Methanolat zu bekommen, istes zweckmäßig, eine pH-Wert-Kontrolle in der ersten Stufe durchzuführen und bei entsprechender Abweichung kontinuierlich frische Lauge zu der Waschflüssigkeit zuzudosieren. Die Laugenzugabe kann jedoch auch aufgrund von pH-Wertmessungen diskontinuierlich erfolgen.
  • Die sicherste Verfahrensweise ist jedoch die automatische Regelung der Natronlaugenzufuhr in kontinuierlicher Weise in Abhängigkeit des pH-Wertes der ersten Waschflüssigkeit.
  • Durch die Kreislaufführung der ersten Waschstufe wird es möglich gemacht, die Abwassermenge auf ein Minimum zu drücken.
  • Das aus dem System abgezogene Wasser kann entweder direkt der Kanalisation oder einer Sondermüllaufbereitung zugeleitet werden.
  • Da die zu reinigenden Industrieabgase sich gewöhnlich auf einem höheren Temperaturniveau befinden, beispielsweise auf einer Temperatur von 600 C, wird normalerweise ein Teil des durch die erste Waschzone im Kreislauf geführten Waschwassers adiabatisch verdampft, so daß ein nicht unwesentlicher Teil des Waschwassers zusammen mit den gereinigten Abgasen als Wasserdampf die Reinigungsanlage verläßt. Daher ist es notwendig, der ersten Waschstufe genügend Frischwasser kontinuierlich oder diskontinuierlich zuzusetzen, um das so an die Atmosphäre abgegebene Wasser zu ergänzen.
  • Die Anreicherung des Formiats und Methanolats in der ersten Waschlösung erfolgt durch deren Kreislaufführung durch die erste Waschzone. Die Obergrenze der Konzentration in der ersten Waschflüssigkeit ergibt sich durch Veränderung der physikalischen Eigenschaften, die da sind die Hydrolyse des Formiats bzw. Methanolats, die Viskosität und Oberflächenspannung der Waschflüssigkeit. Die Einstellung der Konzentration erfolgt durch seinen kontinuierlichen Austrag an Waschlösung aus der ersten Waschstufe.
  • Durch die Zeichnung, die in schematischer Weise ein Fließbild des Verfahrens nach der Erfindung zeigt, wird die Erfindung weiter erläutert. Der Übersichtlichkeit halber wurden die beiden Waschzonen in der Zeichnung hintereinander angeordnet, doch ist es in gleicher Weise möglich, beide Waschzonen in einer gemeinsamen Außenhülle übereinander vorzusehen.
  • In dem dargestellten Fließbild sind zwei hintereinander geschaltete Gaswäscher mit 1 und 2 bezeichnet. Jeder dieser Gaswäscher enthält für Gas und Flüssigkeit durchlässige Lochböden 3, zwischen denen sich eine Wirbelschicht von kugeligen Füllkörpern 4 befindet. Oberhalb der Lochböden 3 sind Zerstäuberdüsen 5 und oberhalb dieser Zerstäuberdüsen Tropfenabscheider 6 vorgesehen.
  • Über einen Ventilator 7 gelangen die zu reinigenden Abgase beispielsweise mit einer Temperatur von 800 C über Leitung 8 in den unteren Teil des Gaswäschers 1 und strömen im Gegenstrom zu der Waschflüssigkeit durch die Lochböden 3, die Füllkörperwirbelschichten 4 und den Tropfenabscheider 6 und verlassen den Gaswäscher 1 am oberen Ende. Im Gaswäscher 1 erfolgt eine adiabatische Abkühlung der zu reinigenden Abgase, wobei ein Teil des Wassers der Waschflüssigkeit verdampft und mit den vorgereinigten Abgasen am oberen Ende aus dem Gaswäscher 1 austritt.
  • Über Leitung 9 gelangen die so vorgereinigten Abgase zum unteren Ende des Gaswäschers 2 und wiederum im Gegenstrom zur Waschflüssigkeit durch die Lochböden 3, die Füllkörperwirbelschichten 4 und den Tropfenabscheider 6 und verlassen den Gaswäscher 2 durch Leitung 10, von wo sie in die Atmosphäre abgegeben werden. über Leitung 11 und Ventil 12 gelangt 10 %ige Natronlauge in die Leitung 14 vor der Pumpe 15, die die Waschflüssigkeit aus dem Auffangbehälter 13 zu den Zerstäuberdüsen 5 des Gaswäschers 1 zurückführt und über diese Teile und Leitung 16 konstant rezyklisiert.
  • Ebenso wird die Waschflüssigkeit in dem Auffangbehälter 17 des Gaswäschers 2 über Leitung 18 und Pumpe 19 zu den Zerstäuberdüsen 5 des Gaswäschers 2 geführt und über diese und über Leitung 20 konstant rezyklisiert. Über Leitung 21 und Ventil 22 wird dem Auffangbehälter 17 und über Leitung 29 und Ventil 28 dem Auffangbehälter 13 kontinuierlich Frischwasser zugeführt. Über Leitung 23 mit Ventil 24 wird kontinuierlich ein Teil der Waschflüssigkeit im Auffangbehälter 17 des Gaswäschers 2 zu dem Auffangbehalter 27 überführt. Von dem Auffangbehälter 13 wird kontinuierlich über Leitung 25 und Ventil 26 ein Teil der Waschflüssigkeit zu dem Auffangbehälter 27 geleitet.
  • Durch entsprechende Einstellung der Ventile 12, 22, 24 und 26 sowie der Zirkulationsgeschwindigkeit durch die Pumpe 15 und 19 erreicht man, daß die Konzentration an Formiat und Methanol in der Waschflüssigkeit des Gaswäschers 1 und 2 auf einen Wert eingestellt wird, der innerhalb der beanspruchten Bereiche liegt. Vorzugsweise liegt die Formiatkonzentration in der im Kreislauf durch den Gaswäscher 1 geführten Waschflüssigkeit im Bereich von 10 bis 15 % und in der im Kreislauf durch den Gaswäscher 2 geführten Waschflüssigkeit die Methanolkonzentration bei 5 Gewichts-%.
  • Das nachfolgende Ausführungsbeispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.
  • Beispiel Durch die zuvor beschriebene Apparatur wurde ein zu reinigendes Abgas von einer Teppichboden-Inprägnierung in einer Menge von maximal 18.000 Nm3/h geleitet. Dieses Abgas hatte eine Temperatur von maximal 900 C und eine Schadstoffbelastung von maximal 700 mg Formaldehyd/Nm3. Nach Durchströmen des Gaswäschers 1 betrug die Temperatur des Abgases etwa 530 C. über Leitung 21 gelangten je Stunde 900 1 Frischwasser in den Auffangbehälter 17 mit einem Volumen von ca. 3 m3.
  • Diese 3 m3 enthielten nach einer gewissen Anlaufzeit ca. 30 kg Methanol. über Leitung 23 gelangten stündlich 900 1 Überlauf aus dem Auffangbehälter 17 in den Auffangbehälter 27. Der Auffangbehälter 13 der ersten Waschzone enthält ebenfalls 3 3 m , welche nach dieser Anlaufzeit 500 kg gelöste Salze in Form von Formiat und Methanolat enthielten. Aus Leitung 11 wurden außerdem stündlich 170 kg einer 10 %igen Natronlauge eingeführt. Aus dem Auffangbehälter 13 wurden stündlich maximal 175 1 über Leitung 25 in Vorratsbehälter 27 gegeben.
  • Bei dieser Anordnung wurde das behandelnde Abgas auf einen gasförmigen Formladehydgehalt gleich oder kleiner als 20 mg/Nm3 gereinigt. Die entstandene Formiat-Methanolat-Lösung wird getrennt behandelt.
  • L e e r s e i t e

Claims (7)

  1. Kontinuierliches Verfahren zur Reinigung von Industrieabgasen mit einem Formaldehydgehalt Patentansprüche Kontinuierliches Verfahren zur Reinigung von Industrieabgasen mit einem Formaldehydgehalt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abgase in einer Waschzone (1) mit einer stark alkalischen wäßrigen Waschlösung wäscht, dabei den Formaldehyd in Formiat und Methanolat überführt, durch Kreislaufführung der Waschlösung durch die Waschzone ihren Formiatgehalt auf 2 bis 20 Gewichts-% hält und kontinuierlich oder diskontinuierlich einen Teil der Waschlösung aus dem System abzieht.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die die erste Waschzone verlassenden Abgase in einer zweiten Waschzone (2) unter Wasserzufuhr mit einer zweiten wäßrigen Waschlösung wäscht und kontinuierlich oder diskontinuierlich einen Teil der zweiten Waschlösung aus dem System abzieht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Kreislaufführung der zweiten Waschlösung durch die zweite Waschzone deren Methanolgehalt auf 1 bis 15 Gewichts-% hält.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Methanolatgehalt der ersten Waschlösung auf 1,5 bis 20 Gewichts-% hält.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch cekennzeichnet, daß man in der ersten Waschzone bei einer Temperatur von maximalt 400 C arbeitet.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert der ersten Waschlösung auf etwa 11 bis 12 hält.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man der ersten Waschlösung kontinuierlich das verbrauchte Sättigungswasser zuführt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3903975A1 (de) * 1989-02-10 1990-08-16 Psw Knopf Gmbh Entfernung von formaldehyd aus gasstroemen, insbesondere zur abgasreinigung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3903975A1 (de) * 1989-02-10 1990-08-16 Psw Knopf Gmbh Entfernung von formaldehyd aus gasstroemen, insbesondere zur abgasreinigung

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