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Verfahren und Vorrichtung zum Waschen bzw. Ab-
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sorbieren von Gasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Waschen
bzw. Absorbieren von Gasen, die durch einen geschlossenen Strömungsweg geleitet
werden und dabei Kontakt mit einer Flüssigkeit haben sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens, mit einem mit Waschflüssigkeit gefüllten Raum, einem
mit Rohrstutzen anschließenden Saug- oder Drucklüfter und mit Zwischen wänden.
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In Fällen, in denen eine Befeuchtung und Kühlung der zu reinigenden
Gase zulässig ist, kann eine nasse Gasreinigung eingesetzt werden. Dies erfolgt
dadurch, daß die Gase mit Wasser, eventuell mit anderen Flüssigkeiten In Kontakt
gebracht werden. In anderen Fällen, in denen ein homogenes Gasgemisch in seine Bestandteile
zu zerlegen oder irgendeine Komponente des Gemisches als reines Produkt zu gewinnen
ist, werden die Gase durch eine Flüssigkeit hindurchgeblasen.
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Übliche Apparate für die nasse Gasreinigung sind Skrubber, Desintegratoren
und Apparate mit angefeuchteten Oberflächen; Apparate für die Flüssigkeitsabsorption
sind Bläschenabsorber. Alle diese Apparate sind jedoch voluminös, brauchen zum Betrieb
viel Energie und ihre Investitions- und Betriebskosten sind beträchtlich.
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Ein bekannter Apparat zur Naßseparierung ist ein Apparat mit Scheidenwänden,
an dessen einer Seite die staubbeladene Luft zugeführt und dann durch eine Wasserschicht
durchgeblasen wird. Der angefeuchtete Staub sinkt im Bassin auf den Boden und wird
von dort z.B. mit Hilfe eines Kratzbandes in kontinuierlichem Betrieb ausgetragen.
Ein derartiger Apparat wird Roto-
clone genannt (Handbuch für Steinbergbau,
Bd. III, Technische Bibliothek, Budapest 1953, S. 140). Bekannt ist ferner ein Apparat
für Naßgasreinigung, der derart ausgebildet ist, daß die Gase mit steigender Geschwindigkeit
durch eine stehende Flüssigkeitsschicht geleitet werden, wobei die Flüssigkeit die
in den Gasen schwebenden Festteilchen abbindet (DE-AS 19 20 375).
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Ein Nachteil der bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß die Gase
unter stetiger oder steigender Strömungsgeschwindigkeit die Flüssigkeitsschicht
einmal passieren und aus diesem Grund die Flüssigkeitsschicht im Interesse einer
wirksamen Reinigung relativ hoch sein muß. 3e tiefer die Gase unter dem oberen Niveau
der Flüssigkeitsschicht durchgeleitet werden, um so höher wird der Widerstand im
System und zugleich dessen Endergiebedarf.
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Ist die Strömungsgeschwindigkeit der Gase hoch, so sind sie nicht
imstande, die Körnchen der Verunreinigungen sowie die Flüssigkeitstropfen fallenzulassen.
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Durch die Erfindung wird eine nasse Gasreinigungsanlage geschaffen,
die durch geringen Platzbedarf, geringen Energiebedarf und dabei hohen Reinigungsgrad
gekennzeichnet ist; die gereinigten Gase reißen weder Festkörper, noch Flüssigkeitstropfen
in beträchtlichem Maße mit und die Anlage ist nach Bedarf transportabel und umsetzbar.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich die vorgenannte
Aufgabe durch einen Apparat lösen läßt, in dem über der Flüssigkeitsschicht, auf
dem Weg der Gasströmung speziell ausgebildete Abschlußwände und dazwischen Scheide
wände angeordnet sind, so daß der Gasstrom mindestens zweimal gezwungen ist, unterhalb
des Flüssigkeitspegels die Flüssigkeit zu durchströmen. Da die Abschlußwände die
Flüssigkeitsoberfläche gerade nur berühren, oder höchstens einige Millimeter in
die Flüsslgket eintauchen, ferner die Geschwindigkeit der zwischen den Wänden strömenden
Gase äußerst gering und stets abnehmend Ist, wird auch der Widerstand und damit
der Energiebedarf des Apparats gering.
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Die Reinigung des Gasstromes erfolgt in erster Linie durch die kräftige
Turbulenz des mit der Flüssigkeitsoberfläche in Kontakt stehenden und unter
den
speziell ausgebildeten Abschlußwänden durchströmenden Gasstromes, infolge der mehrfachen
Berührung und Mischung zwischen Flüssigkeit und Gasstrom. Aus der geringen und stets
abnehmenden Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms ergibt sich, daß die eventuell
noch vom Gasstrom mitgeführten und befeuchteten Teilchen sowie die Flüssigkeitstropfen
absinken.
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Ferner wurde erkannt, daß bei unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche
erfolgender Anbringung einer Verzahnung an der mit der Waschflüssigkeit in Kontakt
stehenden unteren Kante der Abschlußwand eine Zone mit veränderlichem Widerstand
in normaler Richtung zum Gasstrom entsteht. Denn an dem oberen Teil der Zahnzacken
ist der Gasstrom dem geringsten Widerstand ausgesetzt und gelangt leicht hindurch.
Mit zunehmender Zahn tiefe wächst jedoch der Widerstand, so daß das Durchströmen
der Gase zwischen den Zahnzacken mit veränderlicher Geschwindigkeit erfolgt.
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Der durch die Zahnzacken hindurchfließende Gasstrom wird durch eine
winkelig zum unteren Rand der Abschlußwand angeschlossene Lenkplatte auf die Oberfläche
der Waschfllüssigkeit zurückgeworfen. Während diese Lenkplatte eine Turbulenz normal
zur Strömungsrichtung der Gase erzeugt, verursachen die durch die Zahnzacken beschleunigt
durchströmenden Gasblasen durch ihre allseitige Ausdehnung eine Turbulenz sowohl
in Richtung der Strömung als auch senkrecht dazu. Durch die Resultierende dieser
beiden Effekte werden in ihrer Wirkung die Kontaktflächen und somit die Kontaktdauer
zwischen Gas und Waschflüssigkeit vergrößert, was letzten Endes zu einer wesentlichen
Verbesserung des Wirungsgrades des Apparates führt.
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Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht also darin, daß
der geschlossene Strömungsweg der Gase durch die Waschflüssigkeit begrenzt, der
Querschnitt des Gasstromes durch die mit der Flüssigkeitsoberfläche in Berührung
stehenden Abschlußwände in zumindest zwei Querschnitten ganz abgesperrt und zwischen
den Abschlußwänden Trennwände eingesetzt werden, in deren Fläche Öffnungen ausgebildet
sind. Die Querschnitte des Gasstromes zwischen den Abschlußwänden und Trennwänden
sowie den Öffnungen der Trennwände werden so ausgebildet, daß sie jeweils größer
als die vorangehenden Querschnitte, aber kleiner als die nachfolgenden sind. In
den Abschlußwänden werden entlang der mit der Flüssigkeitsoberfläche in Kontakt
stehenden Kante turbulenzsteigernde Verzahnungen ausgebildet. Entlang der mit der
Flüssigkeitsoberfläche in Kontakt stehenden Kante der Abschlußwand
werden
Lenkplatten angebracht, durch die die Turbulenz des Gasstromes gesteigert wird.
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Das Wesen des erfindungsgemäßen Apparates besteht im wesentlichen
darin, daß auf dem Weg des Gasstromes mehrere, bis zu den Seitenwänden und der Deckplatte
reichende, mit der Waschflüssigkeit in Berührung stehende Abschlußwände und zwischen
ihnen in ihrer Fläche mit Öffnungen versehene, in die Waschflüssigkeit eintauchende
Trennwände vorgesehen sind.
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Entlang der unteren Kante der Abschlußwände befindet sich eine turbulenzsteigernde
Verzahnung bzw. eine gegenüber der Abschlußwand winkelig gebogene Lenkplatte. Die
zwischen Abschlußwänden und Trennwänden normal zur Richtung des Gasstromes gebildeten
Querschnitte sowie alle Öffnungen In den Trennwänden sind jeweils größer als der
vorangehende Querschnitt.
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Bei gewissen Paarungen von Gas-Waschflüssigkeiten können im Raum vor
dem Austritt des Gasstromes und dem Austrittsstutzen Prallplatten angebracht werden.
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Aus dem unteren Sammelteil des Apparates läßt sich die abgesetzte
Trübe austragen. Wertvolle abgeschiedene Stoffe können aus der Trübe zurückgewonnen
werden.
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Anhand der beiliegenden Zeichnung, aus der eine der möglichen Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Apparate zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ersichtlich ist, wird die Erfindung näher erläutert, wobei insbesondere Bezug auf
den Anwendungsfall einer mit dem Umweltschutz verbundenen Gasreinigung genommen
ist. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Apparates und Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A
in Fig. 1.
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Der Apparat wird durch eine Deckplatte 1, einen sich konisch verjüngenden
Boden 2 sowie Seitenwände 3, 4, 5 und 6 umschlossen. An die Deckplatte 1 ist ein
Rohrstutzen 7 zur Einführung des Rohgases und ein Rohrstutzen 8 zur Ableitung des
Reingases angeschlossen, wobei der Querschnitt des letzteren wesentlich größer als
der des Rohrstutzens 7 ist. Am Rohrstutzen 7 oder am Rohrstutzen 8 kann, je nachdem
ob der Apparat im Saug- oder Druckbetrieb gefahren wird - indirekt oder direkt -
ein Lüfter angeschlossen sein, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Auf dem Weg des Gasstromes befinden sich zwischen den Seitenwänden
5 und 6 und zwar sich von Wand zu Wand, erstreckende, im wesentlichen parallel zu
den Seitenwänden 3 und 4 verlaufende Abschlußwände 9 und 10 sowie eine Trennwand
11. Bei der aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführunqsform ist in dem erfindungsgemäßen
Apparat nur eine Trennwand 11 angeordnet. Nach der Erfindung ist es aber auch möglich,
mehrere Trennwände 11 hintereinander zu schalten, die dann jeweils eine Öffnung
13 aufweisen, wobei die Abstände zwischen den einzelnen Wänden wie auch die Öffnungsquerschnitte
der Öffnungen 13 in Strömungsrichtung des Gasstromes immer größer werden, so daß
die Strömungsquerschnitte In den einzelnen Strömungsabschnitten in Strömungsrichtung
größer werden. Dabei werden also die Abstände zwischen der Seitenwand 3 und der
Abschlußwand 9, bzw.
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zwischen der Abschlußwand 9 und der Trennwand 11, bzw. zwischen der
Trennwand 11 und der Abschlußwand 10 bzw. zwischen der Abschlußwand 10 und der Seitenwand
4 in der vorgenannten Reihenfolge von mal zu mal grösser. Die Trennwand 11 ragt
verhältnismäßig tief in eine Waschflüssigkeit 12 hinein. In der Trennwand 11 ist
eine Öffnung 13 ausgebildet, durch die der Gasstrom auf seinem Weg vom Rohrstutzen
7 zum Rohrstutzen 8 hindurchtritt. Die Öffnung 13 kann dabei so ausgebildet sein,
daß die obere Kante der Trennwand 11 nicht ganz bis zur Deckplatte 1 reicht, so
daß der durch die Öffnung 13 hindurchtretende Gasstrom weitgehend ohne Reibungsverluste,
die Öffnung passiert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, braucht sich die Öffnung 13 nicht
über die gesamte Breite der Trennplatte 11 erstrecken, so daß zwischen dem den Abschlußwänden
9 und 10 benachbarten Öffnungsrändern 19, 20 und den Abschlußwänden ein Abstand
eingehalten ist, Wie aus
Fig. 2 ersichtlich, liegt die Öffnung 13
aber oberhalb des Flüssigkeitspegels der Waschflüssigkeit 12. Die Abschlußwände
9 und 10 sind unmittelbar an die Deckplatte 1 angeschlossen. Ihre untere in die
Waschflüssigkeit 12 eintauchende Kante ist derart mit einer Verzahnung 14 versehen,
daß die Zahngründe die Oberfläche der Waschflüssigkeit 12 gerade berühren, während
der übrige Teil der Verzahnung vollständig unterhalb des Wasch flüssigkeitspeg els
zu liegen kommt. In der Nähe der unteren Kanten der Abschlußwände 9 und 10 sind
Lenkplatten 15 angeordnet, die mit den Abschlußwänden 9 und 10 einen spitzen Winkel
einschließen und deren freien Ende etwa in Höhe der Zahn gründe der Verzahnung 14
liegen und somit ebenfalls gerade die Waschflüssigkeitsoberfläche berühren. Zum
Ablassen des Schlammes und der Flüssigkeit dient eine Armatur 16. Die Armatur 17
dient zum Nachfüllen der Flüssigkeit und zur Einstellung ihres Niveaus.
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Infolge der Wirkung des Saug- oder Drucklüfters treten die Gase durch
den Rohrstutzen 7 in den Flüssigkeitsraum ein. Der Gasstrom umgeht die Abschluß
wände 9 und 10 von unten, wobei die von den Lenkplatten 15 erzeugte Turbulenz den
Gasstrom mit der Waschflüssigkeit 12 in intensiven Kontakt bringt. Die Trennwand
11 wird vom Gasstrom durch die Öffnung 13 oder zwischen der oberen Kante der Trennwand
11 und der Deckplatte 1 umströmt. Die senkrecht zur Strömungsrichtung des Gasstromes
auf dessen Weg in die benachbarten Räume liegenden Strömungsquerschnitte des Gasstromes,
die sich zwischen den Abschlußwänden 9 und 10 sowie in der Trennwand 11 einstellen,
werden in Strömungsrichtung des Gasstromes immer größer, wodurch die Geschwindigkeit
des Gasstromes immer geringer wird.
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Der größte Teil der von den Gasen mitgeführten festen und flüssigen
Verunreinigungen fällt dadurch in die Flüssigkeit zurück, so daß der durch den Rohrstutzen
8 abziehende Gasstrom frei von Verunreinigungen ist.
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Die wichtigsten Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens sind darin
zu sehen, daß es zum Schutz der Luftreinheit im Umweltschutz und am Arbeitsplatz
wirtschaftlich und mit hohem Wirkungsgrad eingesetzt werden kann. Der zur Durchführung
dieses Verfahrens geeignete Apparat ist mobil und kann leicht, entsprechend sich
gegebenenfalls ändernden Ansprüchen, von einer zur anderen Stelle verlegt werden.
Der Energiebedarf eines solchen Apparates ist gering, da er einen geringen und damit
nur unwesentlichen
Energieverlust verursacht, so daß sein Wirkungsgrad
sehr hoch ist. Die Betriebs- und Investitionskosten sind niedrig. Auf diese Weise
ergibt sich eine zeitgemäße und hoch wirksame Gasreinigung.
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