DE3338716A1 - Vorrichtung zum einspritzen eines, insbesondere adsorbierenden, materials in eine im prinzip senkrechte kontaktsaeule - Google Patents

Vorrichtung zum einspritzen eines, insbesondere adsorbierenden, materials in eine im prinzip senkrechte kontaktsaeule

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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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Description

Vorrichtung zum Einspritzen eines pulverförmigen insbesondere adsorbierenden Materials in eine im Prinzip senkrechte Kontaktsäule
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Das angegebene Material,kann z.B. aus Aluminiumoxidteilchen bestehen , während die Gasströmung aus Rauchgasen besteht, die mit fluorierten Verbindungen oder anderen schädlichen Produkten, wie Teerdämpfen, beladen sind und z.B. während des Herstellungsvorgangs von Aluminium erzeugt werden.
Es erfolgt dann eine Reinigung der Rauchgase vor ihrer Abgabe in die Atmosphäre durch Einspritzen von Aluminiumoxid in eine von diesen Rauchgasen durchströmten Kontaktsäule. Dies ermöglicht eine Fixierung der schädlichen Produkte durch Absorption am Aluminiumoxid.
Dadurch, daß das Aluminiumoxid (oder ein anderes adsorbierendes Material) am Austritt der Kontaktsäule noch zum Teil aktiv bleibt, wird es für gewöhnlich teilweise zum Eintritt der Kontaktsäule rezirkuliert und dort gleichzeitig mit einer gewissen (geringeren) Menge von frischem adsorbierendem Material eingespritzt. Dies erhöht das Ausmaß der Adsorption.
Derartige Verfahren sind insbesondere durch die FR-PS 2 1;jy 6'iG bekannt, die iifts^escn tiere die- Adsorption von fluorierten Verbindungen am Aluminiumoxid betrifft.
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Gemäß den Ausführungsbeispielen dieser Patentschrift wird das Aluminiumoxid, das bereits der Adsorption gedient hat, in die Kontaktsäule über eine Leitung rezirkuliert, die seitlich in die Kontaktsäule mündet und außerdem gleichzeitig zur Einführung von frischem Aluminiumoxid dient. Das Gemisch aus frischem Aluminiumoxid und rezirkuliertem Aluminiumoxid ist stromauf hergestellt worden
Diese Anordnung ist nicht die günstigste, da dann die "Aktivitätsdichte" des Aluminiumoxids nicht gleichmäßig auf der gesamten Querschnittsfläche der Kontaktsäule verteilt ist, was selbstverständlich dem Wirkungsgrad der Reinigung schadet.
Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung dieses Nachteils des Standes der Technik und eine merkliche Erhöhung des Wirkungsgrads der Reinigung bei Anlagen der oben beschriebenen Art selbst für den Fall von anderen Produkten, und zwar unter Erhöhung der Gleichmäßgkeit der Verteilung und der Aktivität des pulverförmigen Materials in der gesamten Querschnittsfläche der Kontaktsäule.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Dadurch, daß in jeder Düse zum Einspritzen von rezirkuliertem Material eine ausreichende Durchsatzmenge gewährleistet ist, die im allgemeinen merklich größer als die Durchsatzmenge der Düse oder Düsen zum Einspritzen von frischem Material ist, ist es möglich, die Verteilung der Aktivität des pulverf*Jr:r.ir;o:i «.-.to/'. ·.'..· /.:.. .Ij-r .^^nten lIont^tGÜule gleichmäßig zu machen und somit den Wirkungsgrad der ilei-
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nigung beträchtlich zu erhöhen.
Dieser durch die Erfindung hervorgebrachte Vorteil ist von besonderer Bedeutung bei der Verwendung von Kontaktsäulen mit großem Durchmesser, die von einem zu reinigenden Gas mit hoher Durchsatzmenge durchströmt v/erden.
Durch in angemessenem Ausmaß erfolgendes Vervielfachen der Anzahl der Düsen zum Einspritzen von rezirkuliertem Material in Abhängigkeit vom Querschnitt der Kontaktsäule
kann die Aktivität des pulverförmigen Materials in diesem gesamten Querschnitt, welcher er auch immer sei, gleichmäßig gemacht werden.
Im Rahmen der oben angegebenen allgemeinen Definition der Erfindung kann die Verteilung der verschiedenen, Düsen gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen erfolgen.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Düse zum Einspritzen des frischen Materials zentral oder ungefähr zentral in der Kontaktsäule angeordnet ist, und daß die .Düse zum Einspritzen des rezirkulierten Materials regelmäßig um die Düse zum Einspritzen des frischen Materials verteilt und vorzugsweise in gleichen oder ungefähr gleichen Abständen zueinander und gegenüber der Seitenwand der Kontaktsäule angeordnet sind.
Es ist ersichtlich, daß es durch diese Verteilung der verschiedenen Düsen möglich ist, mit dem pulverföriaigen Material fast den gesamten Querschnitt dor Kontaktsäule zu überstreichen und dabei beinahe völlig die Bildung von Bodenzonen zu vermeiden oder zu minirniaren. Diese Anordnung f,c>T./!Il:riüi:.:Lct insbesondere eine £;lcij'.i....l.'ji£e Verteilung cos pulverförmigen Materials im Gasstrom von den ersten Metern
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an, die von diesem Gasstrom in der Kontaktsäule durchströmt werden.
Im häufigen Fall einer Kontaktsäule mit kreisförmigem Querschnitt befinden sich somit alle Düsen zum Einspritzen von rezirkuliertsm Material in gleichen oder ungefähr gleichen Abständen von der zentralen Düse zum Einspritzen von frischem Material.
Im Fall einer Kontaktsäule mit Venturirohr ist es auch für die Gleichmäßigkeit der Verteilung des pulverförmigen Materials von Vorteil, daß die Anordnung der Düsen sich in Höhe oder ungefähr in Höhe des Venturihalses oder im divergierendem Teil des Venturirohrs befindet.
Man weiß jedenfalls, daß der Zweck eines Venturirohrs im allgemeinen darin besteht, daß das in die Kontaktsäule eingespritzte pulverförmig© Material am Herabfallen unter der Schwerkraft gehindert wird und von der in der Kontaktsäule aufsteigenden Strömung des zu reinigenden Gases selbst bei großem Durchmesser der Kontaktsäule gut mitgenommen wird.
Das Venturirohr ist jedoch nicht erforderlich, wenn die Aufstiegsgeschwindigkeit des Gases ausreicht, um die Mitnahme des pulverförmigen Materials nach oben sicherzustellen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Düsen entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Gasstroms in der Kontaktsäule in diese münden.
Vor der Benutzung seiner aufsteigenden Bahn erfährt das pulverförmige Material in der Kontaktsäule eine Richtungsänderung um 180°, was die Gleichmäßigkeit seiner Verteilung darin noch hc&hir.U.rt.
JJJbVI b
Zusätzlich kann mit jeder Düse ein Diffusor verbunden sein, der das dort austretende Material in Form eines radialen Schleiers ausbreitet.
Diese Anordnung vermindert die Gefahr der Bildung von toten Zonen in der Kontaktsäule durch eine beträchtlich Erhöhung der-von jeder Düse bestrichenen Oberfläche.
Diese Anordnung von Diffusoren oder Strahlentladevorrichtungen können ganz einfach jeweils durch eine Platte gebildet sein, die in geringem Abstand von der entsprechenden Düsenmündung befestigt ist.
Unter der Aufprallwirkung wird dann der aus pulverförmigern Material bestehende Strahl in Form eines Schleiers verteilt, der dann durch den aufsteigenden Gasstrom in eine Wolke aus Teilchen umgewandelt wird.
Die angegebene Platte kann flach und zur Achse der Kontaktsäule senkrecht sein. In diesem Fall wird der Materialschleier waagerecht verteilt, wobei die Kontaktsäule als senkrecht angenommen wird. Als Variante kann die Platte ein Kegel sein, dessen Achse zur Achse der Kontaktsäule parallel ist und dessen Spitze nach oben weist«
In diesem Fall verläuft der Schleier aus Behandlungsmaterial zunächst nach unten, bevor er unter der Mitnahmewirkung des aufsteigenden Stroms des behandelten Gases wieder ansteigt, was seine Verteilung darin weiter begünstigt.
Im folgenden v/erden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung boschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische, teilweise v/eg-
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gebrochene Schrägansicht eines Venturirohrs einer gemäß der Erfindung ausgerüsteten Kontaktsäule;
Fig. 2 eine gleichartige Ansicht einer zy
lindrischen Kontaktsäule;
Fig. 3 einen Querschnitt einer gemäß der
Erfindung ausgerüsteten Kontaktsäule mit einer vorteilhaften Verteilung der Düsen.
Die verschiedenen Figuren zeigen eine Düse 1 zum Einspritzen von frischem Material (z.B. von Aluminiumoxid) und verschiedene Düsen 2 zum Einspritzen von rezirkuliertem Material, nämlich gegebenenfalls von Aluminiumoxid, das bereits der Adsorption von verunreinigenden Abfallstoffen gedient hat, etwa von fluorierten Verbindungen oder Teeren, die die zu behandelnden Gase enthalten. Hierbei münden alle Düsen nach unten.
Diese Gase können z.B. Rauchgase sein, die aus Zellen entweichen, v/ie sie bei den Verfahren zur Herstellung von Aluminium verwendet werden. Diese Rauchgase müssen selbstverständlich vor ihrer Abgabe in die Atmosphäre von den verunreinigenden Abfallstoffen befreit werden.
Fig. 1 zeigt verschiedene Düsen in einem Venturirohr 3 nit senkrechter Achse, das gemäß dem Pfeil F von den Rauchgasen in aufsteigender Richtung durchströmt wird. Das obere Ende des Venturirohrs 3 ist mit der eigentlichen Kontaktsäule verbunden, deren Höhe von der gewünschten Kontaktzeit zwischen dem durch die Düsen 1 und 2 eingespritzten Alu-:iniu::.o::id und -ic-.i .la^c'i^uce:· ..,S./'.i,.,^-..;.: IzI, und ι:,,..:.· selbstverständlich in Anbetracht der Aufstiegsgecchwindig-
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ü / ID
keit der Rauchgase.
Fig. 2 zeigt die verschiedenen Düsen 1 und 2 innerhalb einer zylindrischen Kontaktsäule 4, die ebenfalls in aufsteigender Richtung (Pfeil F) von den zu behandelnden Rauchgasen durchströmt wird.
Die verschiedenen Figuren zeigen die Düse 1 zum Einspritzen von frischem Material in der Mitte des Venturirrohrs oder in der Mitte der Kontaktsäule, wobei die Düsen 2 zum Einspritzen von rezirkuliertem Material um die Düse 1 derart verteilt sind, daß sie in gleichen Abständen voneinander und von der Seitenwand des Venturirohrs oder der Kontaktsäule entfernt sind. Y/enn der Querschnitt der Leitung in Höhe der Düsen kreisförmig ist, befinden sich folglich alle Düsen 2 in gleichem Abstand von der zentralen Düse 1 zur Einspritzung von frischem Material für den Fall, daß diese Düse einteilig ist.
In Fig. 1 und 2 ist jede Düse mit einer Materialzufuhrleitung 1a für die Düse 1 und 2a für die verschiedenen Düsen 2 verbunden. Alle diese Leitungen münden unter Durchquerung der Seitenwand des Venturirohrs oder der Kontaktsäule nach außen.
Diese Speiseanordnung kann durch eine abweichende Anordnung für den Fall ersetzt v/erden, daß die Verengung der Leitung durch die verschiedenen Materialzuführungen eine Behinderung darstellt.
Hierzu kann z.B. ein waagerechtes kreisförmiges Sammelrohr vorgesehen werden, das alle Düsen 2 verbindet und mit der Außenseite über eine einzige Leitung verbunden ist, die seitlich am Venturirohr oder der Kontaktsäule mündet. Die Anzahl der dann die Seitenwand durchquerenden Leitungen ^
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ist somit auf zwei reduziert.
Fig. 1 zeigt Diffusoren in Form von ebenen und waagerechten Platten 5, von denen eine unterhalb der Düse 1 und die anderen unter jeder der Düsen 2 befestigt sind. Diese Diffusoren sind durch Stäbe 6 mechanisch mit den verschiedenen Düsen verbunden. Auf diese Weise wird das aus den Düsen 1 und 2 austretende Material auf die Platten 5 geworfenund in Form von radialen Schleiern verteilt, die somit eine starke Richtungsänderung erfahren, bevor das sie bildende pulverförmige Material schließlich durch den aufsteigenden Strom aus dem zu behandelnden Gas nach oben mitgenommen wird, das das Venturirohr 3 durchströmt. Man erhält somit eine hervorragende Verteilung des aus den Düsen 1 und 2 austretenden Materials.
Man kann diese Verteilung noch verbessern durch Ersetzen der ebenen und waagerechten Platten 5 von Fig.1 durch Kegel 7, mit denen die Düsen 1 und 2 der Ausführungsform von Fig. 2 versehen sind. Diese Kegel sind in gleicher Weise durch Befestigungsstäbe 8 mit den entsprechenden Düsen verbunden. In diesem Fall nimmt das Material, ausgehend von den Düsen 1 und 2, auf einer gewissen Höhe einen absteigenden Verlauf, bevor es schließlich durch den die Kontaktsäule 4 durchströmenden aufsteigenden Gasstrom mitgenommen wird.
Fig. 3 zeigt, wie sich die von jeder der Düsen 1 und 2 erzeugten verschiedenen radialen Schleier überschneiden und fast den gesamten Querschnitt der Kontaktsäule ausfüllen und somit die Bildung von toten Zonen darin praktisch vermeiden.
Da das von der zentralen Düne 1 abgegebene frische AIu-■minioumoxid eine Adsorptionskapazität von 100% hat, wäh-
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rend das von den Düsen 2 abgegebene rezirkulierte Aluminiumoxid bereits beinahe mit den verunreinigenden Abfallstoffen gesättigt ist, ist ersichtlich, daß zr Verwirklichung einer guten Gleichmäßigkeit der Aktivität des Materials im gesamten Querschnitt des Venturirohrs oder der Kontaktsäule eine Regelung der Materialdurchsätze in Abhängigkeit von ihrer Aktivität stattfinden muß.
Somit ist die von der zentralen Düse 1 abgegebene Durchsatzmenge an frischem Material beträchtlich geringer als die von den Düsen 2 abgegebene Durchsatzmenge an rezirkuliertem Material.
Wenn z.B. das die Düsen 2 speisende Aluminiumoxid mit 90;j gesättigt ist, ist seine Durchsatzmenge in jeder der Düsen 10 etwa zehnmal größer als die von der Düse 1 abgegebene Durchsatzmenge an frischem Aluminiumoxid.
Bei Betrachtung einer Anlage nach dem Stand der Technik, wie sie zu Beginn beschrieben ist und bei der das rezirkulierte Material durch eine einzige Düse in die Kontaktsäule eingespritzt wird, ist festzustellen, daß bei einer Anlage nach der Erfindung und dank der Vervielfachung und zweckmäßigen Verteilung der Düsen zum Einspritzen des rezirkulierten Materials um eine Düse zum Einspritzen des frischen Materials das gasförmige Fluor mit einem Anteil von 80?i> beseitigt worden kann, das aus der Anlage nach dem Stand der Technik entwichen wäre (die bereits die Beseitigung eines sehr großen Teils dieses Fluors gestattet).
Da bereits gut bekannt, ist die Technik nicht dargestellt, in der das Aluminiumoxid, das durch Adsorption die verunreinigenden Abfal] ctcif 3 fixiert hut, von dr-r Rauchgasen getrennt und rezir'.iuliert wird: Diese Trennung kann durcli jede geeignete Vorrichtung, z.B. Filter, erfolgen.
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Claims (9)

  1. 3333716
    Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.
    PATENTANWÄLTE
    I r—« V fa·» t ^ I r~\ I^ TT r^ ^_ * l~~
    ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE
    Te/Li
    Vorrichtung zum Einspritzen eines pulverförmigen insbesondere adsorbierenden, Materials in eine im wesentlichen senkrechte Kontaktsäule
    Patentansprüche:
    Vorrichtung zum Einspritzen eines pulverförmigen, insbesondere adsorbierenden, Materials in eine im wesentlichen senkrechte Kontaktsäule, die von einem Gasstrom durchquert v/ird, insbesondere von einem mit schädlichen Abfallstoffen beladenen Gas, die an diesem Material fest haften sollen, wobei die Vorrichtung eine in die Kontaktsäule mündende Einrichtung aufweist zum Einspritzen von frischem und von rezirkuliertera Material, das bereits für denselben Zweck verwendet vmrde,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Einricntur:'; e:.;;o govi :-;:;c .--.-.r.aii"1 von i)ür>-:.:r. (2) zum Einspritzen des rczirkuiierten i-iaterials (2a) aufweist, die um wenigstens eine Düne (1) zum
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    Einspritzen des frischen Materials (1a) verteilt sind, und daß die Düsen (1,2) innerhalb der Kontakt-, säule (3 oder 4) angeordnet sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (1) zum Einspritzen des frischen Materials (1a) zentral oder ungefähr zentral in der Kontaktsäule (3 oder 4) angeordnet ist, und daß die Düse (2) zum Einspritzen des rezirkulierten Materials (2a) regelmäßig um die Düse (1) zum Einspritzen des frischen Materials (1a) verteilt und vorzugsweise in gleichen oder ungefähr gleichen Abständen zueinander und gegenüber der Seitenwand der Kontaktsäule (3 oder 4) angeordnet sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktsäule (3 oder 4) einen kreisförmigen Querschnitt in der Höhe hat, in der sich die Düsen (1,2) befinden, und daß alle Düsen (2) zum Einspritzen des rezirkulierten Materials (2a) in gleichen oder ungefähr gleichen Abständen von der zentralen Düse (1) zum Einspritzen des frischen Materials (1a) angeordnet sind.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kontaktstelle an ihrer Basis ein Venturirohr aufweisen,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Düsen (1,2) sich in Höhe oder ungefähr in Höhe des Venturihalses oder im divergierenden Teil des Venturirohrs befindet.
  5. 5. Vorrichtung nach eine:n der vorhergehdnden Ansprüche, dadurch jo>;cr;-.::·.'i.-ir:^ t,
    daß die Düsen (1,2) entgegengesetzt zur Strömungs-
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    richtung (F) des Gasstroms in der Kontaktsäule (3 oder 4) in diese münden.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit jeder Düse (1,2) ein Diffusor (5 oder 7) verbunden ist, der das dort austretende Material (1,2a) in Form eines radialen Schleiers ausbreitet .
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor aus einer Platte (5) besteht, die in einem kleinen Abstand von der Mündung der entsprechenden Düse (1,2) befestigt ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5) eben zur Achse der Kontaktsäule (3 oder 4) senkrecht ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Platte ein Kegel (7) ist, dessen Achse zur Achse der Kontaktsäule (3 oder 4) parallel ist, und dessen Spitze nach oben weist.
    BAD ORIGINAL
DE19833338716 1982-10-25 1983-10-25 Vorrichtung zum einspritzen eines, insbesondere adsorbierenden, materials in eine im prinzip senkrechte kontaktsaeule Withdrawn DE3338716A1 (de)

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