DE4106319A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen eines gases mit einer fluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines Gases mit einer Flüssigkeit, bei dem das Gas an wenigstens einer Sprühdüse für die Flüssigkeit vorbeigeleitet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Es sind Gaswaschanlagen bekannt, die im wesentlichen aus Sprühtürmen bestehen, in denen eine Vielzahl von Sprühdüsen angeordnet sind, an denen das Gas im Gegenstrom vorbeigeführt wird. Um eine effektive Gasreinigung zu erreichen, müssen die Sprühtürme eine gewisse Mindestlänge aufweisen. Die verbrauchten Flüssigkeitsmengen sind erheblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigung eines Gases mit einer Flüssigkeit zu ermöglichen, die effektiv auf kleinem Raum und mit einem verminderten Flüssigkeitsbedarf durchzuführen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gas in einem Reaktor mehrfach umgelenkt und an einer Sprühdüse vorbeige­ leitet wird, bevor es den Reaktor als Reingas verläßt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren strömt das Gas nicht in einer Richtung durch den Reaktor sondern wird in dem Reaktor mehrfach umgelenkt und in einem Kreislauf geführt, wobei es an einer Sprühdüse mehrfach vorbeigeleitet wird. In dem Reaktor gelangt dabei das Gas in einen intensiven Kontakt mit der Flüssigkeit, in dem sich ein Gas-Flüssigkeitsstrom ausbildet, in dem feine Flüssigtröpfchen mit dem Gas mitgerissen werden. Durch das im Kreislauf geführte Gas wird der Flüssigkeitsanteil in dem Gas immer wieder erneuert, wenn das Gas an der Sprühdüse wieder vorbeiströmt. Nach zahlreichen Kreisläufen verläßt das Gas den Reaktor als Reingas.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Flüssigkeit beim Eintritt des Gases in den Reaktor auf das Gas gespritzt und daher das Gas im Kreislauf immer wieder an dieser Eintrittsstelle vorbeigeführt, um erneut mit Flüssigkeit besprüht zu werden. Die Ausbildung des Gas- Flüssigkeitsstroms wird dadurch unterstützt, daß die Flüssigkeit im Gleichstrom auf das Gas gesprüht wird, wodurch der Transport der Flüssigkeitströpfchen in dem Gasstrom unterstützt wird.

Um den Austritt von Flüssigkeit mit dem Reingas aus dem Reaktor möglichst weitgehend zu vermeiden, kann das Gas vor dem Verlassen des Reaktors noch einmal umgelenkt werden, und zwar vorzugsweise an einer der Sprühdüse entfernten Stelle und in Form einer scharfen Umlenkung mit einem geringen Umlenkradius, um eine Trennung der Flüssigkeit aus dem Gasstrom zu unterstützen. Dies gelingt besonders dann, wenn die Umlenkung entgegen der Schwerkraft erfolgt, der Gasaustritt somit auf der Oberseite des Reaktors liegt, so daß die Umlenkung von einem lotrecht nach unten gerichteten Gasstrom scharf in einen lotrecht nach oben gerichteten Gasstrom erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform finden alle Umlenkungen im Reaktor um jeweils 180° statt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird in dem Reaktor ein symmetrischer Gas-Flüssigkeitsstrom ausgebildet, der zentrisch in die eine Richtung und zylindrisch geteilt in die Gegenrichtung fließt, wobei die Flüssigkeit beim Zusammenführen des zylindrisch geteilten Gasstromes zu dem zentrischen Gasstrom in den Gasstrom gesprüht wird. Bei solch einer rotations­ symmetrischen Ausbildung des Gas-Flüssigkeitsstroms entsteht über den Reaktorquerschnitt ein gleichmäßiges Verweilzeitspektrum für das Gas in dem Reaktor, so daß eine gleichmäßige Reinigungs­ wirkung erzielt wird. Vorzugsweise wird nur eine einzige Sprühdüse verwendet, die zentrisch im Gaseintritt angeordnet ist. Dadurch wird die benötigte Flüssigkeitsmenge minimiert und liegt beispielsweise unter einem Liter pro Kubikmeter Gas.

Die obengenannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem zylindrischen Reaktor mit einem in einer Stirnseite zentrisch angeordneten Gaseinlaß, einem zentrischen Kanal zur gegenüber­ liegenden Stirnwand, Umlenkeinrichtungen zur Aufteilung des zentrischen Gasstromes in einen zylindrisch aufgeteilten Gasstrom entlang der Mantelwand des Reaktors und Zusammenführen des zylindrisch aufgeteilten Gasstromes in den zentrischen Gasstrom. Ein derartiger Reaktor hat den Vorteil, daß er totvolumenfrei ausgebildet sein kann und eine intensive Durchmischung erlaubt. Der prinzipielle Aufbau eines solchen Reaktors ist an sich bekannt und wird für Mischer von beispielsweise zwei pastösen Massen verwendet. Die Vorteile dieses Reaktors werden erfindungs­ gemaß für das Gasreinigungsverfahren ausgenutzt, indem in dem Reaktor eine Gasströmung, angereichert mit der Flüssigkeit, aus­ gebildet wird.

Vorzugsweise ist eine Sprühdüse zentrisch in dem Gaseinlaß des Reaktors angeordnet. Dabei ist es aus den obenerwähnten Gründen vorteilhaft, wenn die Sprührichtung der Sprühdüse in der Strömungsrichtung des Gases liegt, so daß die Flüssigkeit im Gleichstrom in das Gas gelangt.

Die Gasauslaßöffnung liegt vorzugsweise auf der dem Gaseinlaß gegenüberliegenden Stirnwand und steht mit dem Gasraum hinter der auf dieser Stirnseite befindlichen Umlenkeinrichtung in Verbindung, so daß das durch die Umlenkeinrichtung umgelenkte Gas die Auslaßöffnung nur nach einer weiteren, vorzugsweise scharfen Umlenkung erreicht.

Der Reaktor ist vorzugsweise im wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut und vorzugsweise auf einer Stirnwand stehend angeordnet, wobei auf dieser Stirnwand ein Flüssigkeitssammler ausgebildet ist, mit dem die bei der Umlenkung des Gases aus dem Gas ausgeschiedene Flüssigkeit gesammelt und abgeleitet wird.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die Zeichnung läßt einen zylindrischen Reaktor 1 erkennen, der vertikal stehend angeordnet ist und eine untere Stirnwand 2 und eine obere Stirnwand 3 aufweist. Zentrisch in der unteren Stirnwand ist ein Gaseinlaß 4 angeordnet, an den ein abge­ winkelter Gaseinlaßstutzen 5 angeschlossen ist. Zentrisch in dem Gaseinlaß 4 befindet sich eine Sprühdüse 6, die eine Flüssigkeit über eine Mischkammer 7 erhält. Der Mischkammer werden für den Reinigungsvorgang des Gases geeignete Flüssigkeiten über Dosierpumpen 8 zugeleitet. In dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel sind 4 Dosierpumpen für eine Waschflüssigkeit (z. B. Wasser) für einen Katalysator (z. B. Schwefelsäure), für einen Reaktanten (z. B. H₂O₂) und für die aus dem Reaktor gesammelte Umwälzflüssigkeit vorgesehen.

Die Sprühdüse 6 sprüht die in der Mischkammer 7 gemischte Flüssigkeit im Gleichstrom mit der durch Pfeile 9 angedeuteten Gasströmung in einen zentrischen Kanal 10 des Reaktors ein, der durch eine zylindrische Wandung 11 begrenzt ist. Vor der oberen Stirnwand 3 ist die zylindrische Wandung 11 unter Bildung eines Innenraum 12 nach außen umgebogen und weist einen nach unten gerichteten Abschnitt 13 auf. Zusammen mit der Stirnwand 3, die ringförmig nach außen gewölbt ist, bildet der umgebogene Teil der Wandung 11 eine Umlenkeinrichtung, durch die der zentrische Gasstrom 9 in dem zentrischen Kanal 10 rotationssymmetrisch zylindrisch aufgeteilt wird und entlang der Außenwand des Reaktors 1 in Gegenrichtung radial außen von der zylindrischen Wandung 11 zurückströmt. Eine entsprechende Umbiegung der zylindrischen Wandung 11 an ihrem unteren Ende zusammen mit einer analog gewölbten unteren Stirnwand 2 stellt eine Umlenkein­ richtung am unteren Ende des Reaktors 1 dar, durch die der zylindrisch geteilte Gasstrom wieder in den zentrischen Gasstrom im zentrischen Kanal 10 vereinigt und erneut an der Sprühdüse 6 vorbeigeführt wird.

Der nach unten offene ringförmige Innenraum 12 der oberen Umbiegung der zylindrischen Wandung 11 stellt einen Sammelraum dar, in den ein Teil des Gasstroms nach der oberen Umlenkung durch eine erneute Umlenkung gelangt und der mit Auslaß­ öffnungen 14 für das Reingas in Verbindung steht. Die Auslaßöffnungen 14 münden in einen Auslaßstutzen 15.

Unterhalb der ringförmigen Wölbung der unteren Stirnwand 2 befindet sich ein ringförmiger Sammelraum 16 für die Flüssigkeit, die aus dem Gasstrom durch die Umlenkungen separiert wird und sich aufgrund ihrer Schwerkraft in der Wölbung der unteren Stirnwand 2 ansammelt. Die Flüssigkeit wird in einen Behälter 17 geleitet und von dort, ggfs. nach einer Aufbereitung, teilweise in das Abwasser, teilweise über eine Dosierpumpe 8 wieder in die Mischkammer 7 bzw. die Sprühdüse 6 geleitet.

Der Innenraum 12, der als Sammelraum für das Reingas dient, weist eine verengte, nach unten offene Eingangsöffnung 18 auf, die eine gleichmäßige Verweilzeit des in den Reaktor 1 eingeleiteten Gasvolumens bewirkt. Dadurch kommt es zu einer gleichmäßigen Reinigung des Gases in dem Reaktor 1.

Claims (12)

1. Verfahren zum Reinigen eines Gases mit einer Flüssigkeit, bei dem das Gas an wenigstens einer Sprühdüse (6) für die Flüssigkeit vorbeigeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in einem Reaktor (1) mehrfach umgelenkt und mehr­ fach an einer Sprühdüse (6) vorbeigeleitet wird, bevor es den Reaktor (1) als Reingas verläßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssigkeit beim Eintritt des Gases in den Reaktor (1) auf das Gas gesprüht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit im Gleichstrom in das Gas gesprüht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas vor dem Verlassen des Reaktors (1) noch einmal umgelenkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkungen des Gases im Reaktor (1) um jeweils 180° erfolgen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reaktor (1) ein rotationssymmetrischer Gas-Flüssigkeitsstrom ausgebildet wird, der zentrisch in die eine Richtung und zylindrisch geteilt in die Gegenrichtung fließt und daß die Flüssigkeit beim Zusammenführen des zylindrisch geteilten Gasstromes zu dem zentrischen Gasstrom in das Gas gesprüht wird.

7. Vorrichtung zum Reinigen eines Gases mit einer Flüssigkeit mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Reaktor (1) mit einem in einer Stirnseite (2) zentrisch angeordneten Gaseinlaß (4), einem zentrischen, zur gegenüberliegenden Stirnwand (3) führenden Kanal (10), Umlenk­ einrichtungen zur Aufteilung des zentrischen Gasstromes in einen zylindrisch aufgeteilten Gasstrom entlang der Mantelwand des Reaktors (1) und Zusammenführen des zylindrisch aufgeteilten Gasstroms in den zentrischen Gasstrom.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Sprühdüse (6) zentrisch in dem Gaseinlaß (4) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprührichtung der Sprühdüse (6) in der Strömungsrichtung des Gases liegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasauslaß­ öffnung (14) auf der dem Gaseinlaß (4) gegenüberliegenden Stirnwand (3) angeordnet ist und mit dem Gasraum (12) hinter der auf dieser Stirnseite (3) befindlichen Umlenkeinrichtung in Verbindung steht, so daß das durch die Umlenk­ einrichtung umgelenkte Gas die Auslaßöffnung (14) nur nach einer weiteren Umlenkung erreicht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (1) im wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (1) auf einer Stirnwand (2) stehend angeordnet und auf dieser Stirnwand (2) mit einem Flüssigkeits­ sammler (16) versehen ist.