DE3221795C2

DE3221795C2 -

Info

Publication number: DE3221795C2
Application number: DE19823221795
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt De Zajonz; Norbert 6200 Wiesbaden De Kijowski
Original assignee: Hugo Petersen Gesellschaft fur Verfahrenstechnischen Anlagenbau Mbh & Co Kg 6200 Wiesbaden De
Current assignee: Hugo Petersen Gesellschaft fur Verfahrenstechnischen Anlagenbau Mbh & Co Kg 6200 Wiesbaden De
Priority date: 1982-06-09
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1988-12-15
Also published as: DE3221795A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Entfernen von Formaldehyd aus einem Abgas- oder Abluftstrom mittels einer wäßrigen Waschlösung, wobei mindestens einer von zwei Teilstrommengen an Einsatz- und Reaktionsprodukte enthaltender Waschlösung unmittelbar nach dem Waschprozeß kontinuierlich frische, wäßrige Alkalihydroxid- und Wasserstoffperoxidlösung in den Waschprozeß rückgeführt wird.

Es sind verschiedene gattungsgemäße Verfahren zum Entfernen von Formaldehyd aus einem Abgas- oder Abluftstrom bekannt.

So ist in der DE-OS 27 41 929 ein kontinuierliches Verfahren beschrieben, nach dem formaldehydhaltige Industrieabgase mittels einer Waschflüssigkeit, die Hexamethylentetramin und Ammoniumhydroxid enthält, in einem aus Lochböden, Tropfenabscheidern und Füllkörper- Wirbelschichten bestehenden Gaswäscher ohne Sumpf behandelt werden.

Ein weiteres aus der DE-PS 27 19 022 bekanntes Verfahren benutzt Ammoniumsalze starker, nichtflüchtiger anorganischer Säuren, z. B. Ammoniumsulfat, in wäßriger Lösung zur Formaldehydauswaschung aus Abgasströmen, wobei man den pH-Wert der Waschlösung durch Zusatz von Ammoniak auf einen Wert zwischen 6 und 3, vorzugsweise 5,5 und 4, hält. Der ausgewaschene Formaldehyd setzt sich dabei mit den Ammoniumionen zu Hexamethylentetramin um. Eine Beseitigung des Hexamethylentetramins erfordert bei beiden Verfahren entweder eine erneute Freisetzung des Formaldehyds oder aber eine Verbrennung der wäßrigen Hexa methylentetraminlösung.

Aus DE-OS 24 37 729 dagegen ist ein Verfahren bekannt, bei dem aus einer Holztrocknungsanlage stammendes Abgas bzw. Abluft, die neben flüchtigen organischen Verbindungen die zu entfernenden Bestandteile Phenol und Formaldehyd enthält, mit Alkalihydroxid-Zusatz, insbesondere Natronlauge, im Gleichstrom und in einem Wäscher, beispielsweise einem Venturiwäscher, bei Temperaturen zwischen 80° und 140°C so zu behandeln, daß das Phenol gebunden, der Formaldehyd disproportioniert und die organischen Verbindungen angelöst werden. Dabei werden aus einem Abscheidebehälter zwei Teilströme an verbrauchter Waschlösung abgeführt, von denen der eine Teilstrom mit H₂SO₄ und/oder Ca(OH)₂ zur Ausfällung der Schadstoffe geimpft und als geklärtes Rücklaufwasser rückgeführt und der andere Teilstrom mit NaOH geimpft wieder als frische Waschlösung in dem Reinigungsprozeß eingesetzt wird. Versuche haben jedoch gezeigt, daß der Umsatz des Formaldehyds mit einer NaOH-Waschlösung nur unwesentlich ist.

Auch in der DE-AS 25 11 432 ist ein absorptives und oxidatives Verfahren zur Behandlung von formaldehydhaltigen Abwässern beschrieben, bei dem dem Abwasser mit einer Anfangstemperatur von 10° bis 35°C jeweils in äquivalenten Mengen zunächst Alkalihydroxid - vorzugsweise Natronlauge - zugegeben und dann 30-50gew.-%iges Wasserstoffperoxid - vorzugsweise unter Rühren und im offenen Behälter - zugemischt wird, wobei die Reaktion sofort und unter Wärmeentwicklung einsetzt. Der vollständig in flüssiger Phase ablaufenden Reaktion liegt neben dem Absorptionsvorgang der bekannte, rein chemische Mechanismus und kein biochemischer Abbau zugrunde.

Dabei wird der Formaldehyd nach einer an sich bekannten Reaktion, wie "Walker, Formaldehyde, 3. Auflage, S. 244", bis zum Alkalisalz der Ameisensäure umgewandelt. Je nach der Formaldehyd-Konzentration im Abwasser laufen neben der Hauptreaktion diverse Nebenreaktionen ab, die die Reaktionsgeschwindigkeit und den Stoffumsatz nach der Hauptreaktion unterschiedlich beeinflussen. Da Wasserstoffperoxid in alkalischen Lösungen zerfällt, wird, um den Peroxid-Selbstzerfall verfahrensmäßig gering zu halten, die Reaktion bei relativ niedrigen Temperaturen durchgeführt.

Unter diesen Bedingungen läuft die Reaktion recht langsam ab und ist in einigen Fällen nach 30 min noch nicht beendet. Nur bei sehr hohen Formaldehydkonzentrationen im Abwasser, die wegen der exothermen Reaktion zu erhöhter Temperatur des Abwassers führen, ist bereits nach 10 min der Formaldehyd vollständig abgebaut.

Diese Vorgehensweise ist bei einem Gaswaschprozeß nicht durchzuführen, da in einem Waschturm die erforderlichen Verweilzeiten nicht realisiert werden können und zudem eine erhöhte Formaldehydkonzentration in der Waschflüssigkeit zwangsläufig zu einer erhöhten Konzentration dieses Stoffes in der Abluft führt, die ja gerade davon befreit werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der DE-AS 25 11 432 ein kontinuierliches Verfahren zu entwickeln, bei dem unter Beibehaltung bestimmter Mengenverhältnisse der im Waschprozeß im Umlauf befindlichen verbrauchten wäßrigen Waschlösung frische Waschlösung zugegeben wird, so daß eine optimale Auswaschung des Formaldehyds aus dem Gasstrom in einem Füllkörperwaschturm gewährleistet ist.

Als Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung die Kombination folgender Merkmale vor, daß

- der Waschprozeß im Gegenstrom in einem Füllkörperwaschturm mit Sumpf durchgeführt wird
- aus dem mit konstanter Waschlösungsmenge betriebenen Sumpf zwei Teilstrommengen abgezogen werden, von denen
- - die eine mit der 1,1- bis 1,7fach stöchiometrisch erforderlichen Menge an Natriumhydroxid und mit der 1,0fach stöchiometrisch erforderlichen Menge Wasserstoffperoxid aufgefüllt und in den Kopf des Füllkörperwaschturms eingeführt wird,
- - die andere Teilstrommenge unbehandelt abgeführt wird.

Eine bevorzugte Verfahrensführung besteht darin, daß eine der zwei Teilstrommengen aus dem Sumpft des Füllkörperwaschturms in den Kopf des Füllkörperwaschturms unbehandelt wieder eingesetzt wird und der anderen Teilstrommenge in einem externen Behälter Alkalihydroxid und Wasserstoffperoxid zugegeben und die derart behandelte Waschlösung wieder in zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei der eine Teilstrom in den Sumpf des Füllkörperwaschturms, der andere Teilstrom aus dem Waschprozeß abgeführt wird.

In den beigefügten Schemazeichnungen werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen,

Fig. 2 ein Schema des erfindungsgemäßen Waschprozesses mit den in Anspruch 2 aufgeführten Verfahrensmerkmalen.

Entsprechend der in Fig. 1 aufgeführten Verfahrensweise wird ein mit Formaldehyd beladener Abgasstrom 5 einem mit Füllkörper 2 gefüllten Waschturm 1 zugeführt und mit einer Waschflüssigkeit 6 im Gegenstrom in Kontakt gebracht. Die Waschflüssigkeit enthält an der Aufgabestelle eine stöchiometrische Menge Wasserstoffperoxid und die 1,1- bis 1,7fache Menge des stöchiometrischen Verbrauchs an Natronlauge. Der pH-Wert der Waschlösung liegt über 12.

Der Formaldehyd setzt sich dabei entsprechend der Reaktionsgleichung

2 CH₂O + 2 NaOH + H₂O₂ ⇄ 2 HCOONa + 2 H₂O + H₂

vollständig zu Natriumformiat, Wasserstoff und Wasser um. Etwa 80% des Gesamtumsatzes findet bereits in der Füll körperschüttung 2 statt, der Restumsatz läuft im Sumpf 3 des Waschturmes 1 ab.

In der Tabelle 1 sind die Ergebnisse von experimentellen bestimmten Umsätzen für verschiedene Natronlaugenmengen in der Waschlösung bei einer 3 min langen Reaktionszeit und für Temperaturen von 25-35°C wiedergegeben.

Mit einer Pumpe 11 wird eine größere Teilstrommenge 7 der verbrauchten Waschlösung wieder in den Kopf 4 des Waschturms 1 zurückgepumpt, wobei dieser Teilstrom mit Natronlauge 9 und Wasserstoffperoxid 10 aufgefüllt wird, um die oben aufgeführten Konzentrationen an der Aufgabestelle wieder einzustellen und die Waschlösungsmenge im Sumpf des Füllkörperwaschturmes konstant zu halten.

Eine kleinere Teilstrommenge 8 der verbrauchten Waschlösung wird zur Entfernung des gebildeten Natriumformiats aus dem Waschprozeß geführt und gegebenenfalls nach Neutralisation der überschüssigen Natronlauge einer biologischen Abwasserreinigung zugeführt. Von Vorteil dabei ist, daß wegen der guten Löslichkeit des Natriumformiats die auszuschleusende Menge an verbrauchter Waschlösung nur das 2- bis 2½fache des gebildeten Natriumformiates beträgt. Dadurch ist auch der Verlust an Natronlauge aus dem Waschprozeß sehr klein.

Nach dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren wird fortlaufend aus dem Sumpf 3 des Füllkörperwaschturms 1 eine Waschlösung 12 abgeführt und in zwei Teilströme 6 und 13 aufgeteilt, wobei der eine Teilstrom 6 in den Kopf 4 des Füllkörperwaschturms 1 wieder eingesetzt wird und wobei dem anderen Teilstrom 13 in einem externen Behälter 14 Alkalihydroxid 15 und Wasserstoffperoxid 16 zugegeben und die derart behandelte Waschlösung 17 ihrerseits wieder in zwei Teilströme 18 und 19 aufgeteilt wird, wobei der eine Teilstrom 18 in den Sumpf des Füllkörperwaschturms, der andere Teilstrom 19 aus dem Waschprozeß abgeführt wird.

Claims

1. Verfahren zum kontinuierlichen Entfernen von Formaldehyd aus einem Abgas- oder Abluftstrom mittels einer wäßrigen Waschlösung, wobei mindestens einer von zwei Teilstrommengen an Einsatz- und Reaktionsprodukte enthaltender Waschlösung unmittelbar nach dem Waschprozeß kontinuierlich frische, wäßrige Alkalihydroxid- und Wasserstoffperoxidlösung zugeführt und diese in den Waschprozeß rückgeführt wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale, daß

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zwei Teilstrommengen aus dem Sumpf des Füllkörperwaschturms in den Kopf des Füllkörperwaschturms unbehandelt wieder eingesetzt wird und der anderen Teilstrommenge in einem externen Behälter Alkalihydroxid und Wasserstoffperoxid zugegeben und die derart behandelte Waschlösung wieder in zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei der eine Teilstrom in den Sumpf des Füllkörperwaschturms, der andere Teilstrom aus dem Waschprozeß abgeführt wird.