DE4114679A1 - Verfahren und vorrichtung zur zerstoerung von schaum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zerstörung von Schaum.

Die Problematik der Schaumzerstörung stellt sich bei allen chemischen und physikalisch-chemischen Prozessen, bei denen beabsichtigt oder unvermeidbar, etwa durch Einbringen eines Gases in eine schaumbildende Flüssigkeit ein Schaum entsteht, der wieder abgebaut werden muß.

Ein entsprechendes Beispiel ist die sogenannte Schaum- Gaswäsche. Hier wird ein zu reinigendes Gas - z. B. mit Schad- und/oder Geruchsstoffen belastete Abgase von Brennern, Motoren oder dergleichen - in eine Waschflüs­ sigkeit eingeleitet, die mit einem Schaumbildner versetzt ist. Dadurch bilden sich Schaumblasen, die das zu reini­ gende Gas umschließen. Während der Verweilzeit des Gases in den Blasen des aus der Waschflüssigkeit aufsteigenden Schaumes setzen sich die Verunreinigungen im Gas an den Flüssigkeitswänden der Blasen ab. Zur Trennung der nun­ mehr verunreinigten Flüssigkeit vom gereinigten Gas muß der Schaum anschließend zerstört werden.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtun­ gen zum Zerstören von Schaum, wie sie insbesondere bei Schaum-Gaswäschern eingesetzt werden, aus DE-A-37 24 099, DE-A-38 06 934, DE-A-38 23 995, DE-A-38 29 498 oder DE-A-38 44 629 bekannt. Gemäß diesen Druckschriften wird der Schaum auf sogenannte Schaumbrems-, Prallbleche oder Schaumfangsiebe - es handelt sich dabei im wesentlichen um Lochbleche - geleitet. Durch den mechanischen Kontakt der Schaumblasen mit diesen Vorrichtungen platzen die Blasen, der Schaum wird zerstört.

Nachteilig bei der im Stand der Technik angegebenen Art der Schaumzerstörung ist die Tatsache, daß die angegebe­ nen Maßnahmen in ihrer Schaumzerstörungswirkung begrenzt sind.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zerstörung von Schaum anzugeben, bei denen die Zerstörungswirkung verbessert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in verfahrenstechnischer Hinsicht im Kennzeichen des Anspruches 1 angegeben, wo­ nach der Schaum in eine Drahtpackung aus regel- und/oder unregelmäßig aneinandergelagerten und/oder ineinanderver­ schlungenen Drähten eingeleitet wird, die zwischen sich Durchtrittsöffnungen für die schaumbildende Flüssigkeit bzw. für die in den Schaumblasen eingeschlossenen, zu reinigenden Gase bilden.

Vorrichtungstechnisch ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß die Schaumzerstörungsvorrichtung eine Schaumleitung um­ faßt, die eine Schaumeintritts- und eine Gasaustritts­ öffnung bildet. In dieser Schaumleitung ist die Draht­ packung unter Abdeckung des freien Leitungsquerschnittes angeordnet.

Die Erfindung gemäß Anspruch 1 bzw. 2 weist folgende Vorteile auf:
Verfahrenstechnisch genügt es nach wie vor, den sich bil­ denden Schaum in die Schaumzerstörungsvorrichtung selbst - in die Drahtpackung also - einzuleiten. Das Einleiten des Schaumes erfolgt beispielsweise bei den angegebenen Schaum-Gaswäschern durch die über der Waschflüssigkeit wachsende Schaumsäule selbsttätig. Weitere Maßnahmen als das Einleiten selbst sind verfahrenstechnisch nicht not­ wendig.

Vorrichtungstechnisch ist von Vorteil, daß die Drahtpac­ kung aufgrund ihrer inneren Struktur mit einer Vielzahl einzelner Drähte eine besonders hohe Schaumzerstörungs­ wirkung erzielt. Dabei werden die Schaumbläschen durch den Kontakt mit der teilweise scharfkantigen, fein ge­ gliederten Drahtstruktur zerstört. Weiterhin bietet die Drahtpackung einen hohen Sperreffekt gegen ein Durchtre­ ten des Schaumes durch die Schaumzerstörungsvorrichtung. Obwohl die Drahtpackung den freien Leitungsquerschnitt der Schaumleitung abdeckt, ist der freie Strömungsquer­ schnitt in der Leitung gegenüber den Lochblechen nach dem Stande der Technik größer, da zwar fein strukturierte, also enge, doch in weitaus größerer Zahl vorhandene Durchtrittsöffnungen durch die Drahtpackungsstruktur vor­ liegen. Weiterhin ist die Drahtpackung selbst ein kon­ struktiv besonders einfaches, von der drahtverarbeitenden Industrie als Massenware herstellbares Bauteil.

Ein Lochblech mit einer vergleichbaren Anzahl und Größe der Durchtrittsöffnungen wäre wenn überhaupt nur mit vielfach höherem Aufwand herstellbar. Auch bedarf es keiner aufwendigen Halterung der sehr leichten Drahtpac­ kung in der Schaumleitung, wie es etwa bei einem Loch­ blech nach dem Stande der Technik notwendig wäre.

Anspruch 3 lehrt die Maßnahme, die innere Struktur der Drahtpackung hinsichtlich des mittleren freien Quer­ schnitts ihrer Durchtrittsöffnungen an die mittlere Bla­ sengröße des zu zerstörenden Schaumes anzupassen. Für einen Schaum mit großvolumigen Blasen kann eine Draht­ packung mit größeren Durchtrittsöffnungen gewählt werden als für einen Schaum mit sehr kleinen und stabilen Blasen.

Nach dem Kennzeichen des Anspruches 4 ist die Drahtpac­ kung als Drahtgestrickpackung ausgebildet. Die Gestricke haben den Vorteil, daß durch eine definierte Strickart etwa über die Maschenlänge und -form sowie die Strick­ dichte die für die Schaumzerstörung wichtigen Parameter der Drahtpackung (mittlerer freier Querschnitt der Durchtrittsöffnungen, Packungsdichte usw.) definiert eingestellt werden können.

Durch den lagenartigen Aufbau der Drahtgestrickpackung gemäß Anspruch 5 ist es möglich, die zu einer vollstän­ digen Schaumzerstörung notwendige Länge der Drahtpackung in Schaumdurchtrittsrichtung schnell und ohne Aufwand an die Stabilität des jeweils anfallenden Schaumes anzupas­ sen. Ein stabilerer Schaum wird sich beim Durchtreten durch die Drahtpackung länger einer vollständigen Zerstö­ rung widersetzen als ein instabilerer. Demgemäß ist für einen stabilen Schaum eine größere Durchtrittslänge mit entsprechend mehr Lagen notwendig.

Die Ansprüche 6 bis 8 nennen als vorteilhafte Drahtformen für die Drähte der Drahtgestrickpackung eine runde bzw. flache Drahtquerschnittsform. Diese beiden Formen können auch gemischt in einer Drahtpackung verwendet werden (Anspruch 8). Dabei ist darauf hinzuweisen, daß Flach­ drähte aufgrund ihrer scharfen Seitenkanten eine beson­ ders hohe Zerstörungswirkung für die Schaumblasen zeigen. Runddrähte wiederum weisen eine höhere mechanische Fe­ stigkeit auf, so daß bei der Verwendung beider Drahtfor­ men in einer Drahtpackung die Vorzüge beider Arten zum Tragen kommen können.

Die Ansprüche 9 und 10 lehren vorteilhafte Dimensionen für die Drahtabmessungen in Drahtquerrichtung. Insbeson­ dere hat sich bei einer Verwendung von Flachdraht für die Drahtgestrickpackung eine Drahtbreite bis 0,5 mm und eine Drahtdicke von maximal 0,1 mm hinsichtlich Zerstörungs­ wirkung und Stabilität als vorteilhaft erwiesen.

Entsprechendes gilt für die in den Ansprüchen 11 bis 13 angegebenen Parametern für die Struktur der Drahtge­ strickpackung.

Die in Anspruch 15 angegebene Maßnahme verbessert die mit der Drahtgestrickpackung erzielbare Zerstörungswirkung nochmals, da eine Plättung an den Drähten der Packung eine Vielzahl scharfer Ecken und Kanten erzeugt. Unter Plättung ist dabei das Formpressen des Drahtes aus einem Runddraht zu verstehen.

In den Ansprüchen 15 und 16 ist jeweils eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung angege­ ben, die durch die röhrenartige Ausbildung der Schaumlei­ tung (Anspruch 15) und durch die Anordnung eines Befesti­ gungsflansches an deren endseitigen Öffnungen (Anspruch 16) mit besonders geringem Montageaufwand in eine gegebe­ nenfalls bereits bestehende, Rohrleitungen aufweisende Anlage chemischer oder physikalisch-chemischer Art einge­ setzt werden kann. Damit ist gegebenfalls auch eine Nach- oder Umrüstung besonders einfach möglich.

Durch die im Kennzeichen des Anspruches 17 angegebene Maßnahme ist es möglich, die durch die Schaumzerstörung in der Drahtpackung rückgewonnene, schaumbildende Flüs­ sigkeit abzuleiten und vor ihrer Wiederverwendung einem Reinigungsprozeß zuzuführen.

Gemäß Anspruch 18 kann die erfindungsgemäße Schaumzerstö­ rungsvorrichtung in vorteilhafter Weise bei einem Schaum- Gaswäscher zur Reinigung von Abgasen oder Abluft einge­ setzt werden. Jedoch ist zu betonen, daß ihr Einsatz keineswegs auf diesen Anwendungsfall beschränkt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden anhand der beiliegenden Figuren in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, aus dem weite­ re Einzelheiten und Vorteile der Erfindung deutlich wer­ den. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Schaum-Gaswasch­ vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Schaumzer­ störungsvorrichtung und

Fig. 2 die Schaumzerstörungsvorrichtung im Längsschnitt.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaum-Gaswaschvorrichtung be­ steht im wesentlichen aus einem Schaumerzeuger 1, einer sich vertikal daran anschließenden Schaum-Steigleitung 2 und der erfindungsgemäßen Schaum-Zerstörungsvorrichtung 3, die sich an das obere Ende der Schaum-Steigleitung 2 mit ihrer gegenüber der Horizontalen leicht abwärts geneigten Schaumleitung 4 anschließt.

Der aus dem Stand der Technik bekannte Schaumerzeuger 1 wird über eine Speiseleitung 5 mit Pumpe 6 aus einem Be­ hälter 7 von unten mit einer Waschflüssigkeit 8 befüllt. Der maximale Füllpegel der Waschflüssigkeit 8 im Schaum­ erzeuger 1 ist durch die weiter oben vom Schaumerzeuger 1 wegführende Rücklaufleitung 9 gegeben, die in einen Rück­ laufbehälter 10 mündet. Über eine Gaszuführungsleitung 11 werden die zu reinigenden Gase - beispielsweise die Abga­ se eines stationären Verbrennungsmotors, eines Heizungs­ brenners oder der Befeuerungsanlage eines Kraftwerkes - in die Waschflüssigkeit 8 im Schaumerzeuger 1 einge­ bracht. Da der Waschflüssigkeit 8 Schaumbildner, wie bei­ spielsweise Fettalkoholsulfate, Alkylbenzolsulfonate, Fettalkoholethoxylate oder Alkylphenolethoxylate zuge­ setzt sind, bildet sich ein Schaum, in dessen Blasen das zu reinigende Gas eingeschlossen ist. Aus der Oberfläche der Waschflüssigkeit 8 wächst eine Schaumsäule hervor, die sich kontinuierlich nach oben durch die Schaum-Steig­ leitung 2 bewegt und schließlich in die Schaum-Zerstö­ rungsvorrichtung 3 eintritt. Durch die Verweilzeit des zu reinigenden Gases in den Blasen während der Schaumbewe­ gung von der Waschflüssigkeit 8 in die Schaum-Zerstö­ rungsvorrichtung 3 werden die Schad- und Geruchsstoffe im Gas von der die Blasenwandungen des Schaumes bildenden Flüssigkeit aufgenommen und das Gas somit gereinigt.

Die Blasen selbst weisen bei den angegebenen Schaumbild­ nern eine Blasendurchmesser von etwa 1 bis 10 mm auf, wobei eine starke Häufung beim Durchmesserwert von etwa 1,5 mm festzustellen ist.

Zur Trennung des nunmehr gereinigten, sich in den Blasen befindenden Gases und der mit den Schad- und Geruchsstof­ fen belasteten Blasenwandungsflüssigkeit muß der Schaum zerstört werden.

Wie erfindungsgemäß angegeben, erfolgt dies durch die Einleitung des Schaumes in die Schaum-Zerstörungsvor­ richtung 3, deren Aufbau anhand Fig. 2 näher erläutert wird:

Ihre Schaumleitung 4 ist durch eine Röhre 12 gebildet, deren endseitige Öffnungen eine Schaumeintrittsöffnung 13 bzw. eine Gasaustrittsöffnung 14 bilden. Beide endseiti­ gen Öffnungen 13, 14 sind jeweils mit einem Befestigungs­ flansch 15 versehen, über den die Schaum-Zerstörungsvor­ richtung 3 in üblicher Weise mit den angrenzenden, die Schaum-Gaswaschvorrichtung bildenden Röhren (s. Fig. 1: Eckstück 16, Gasableitungsstutzen 17) verbunden werden kann. Zentral bezüglich der Röhrenlängsrichtung ist in der Röhre 12 eine zylindrische Drahtgestrickpackung 18 angeordnet, die den freien Leitungsquerschnitt der Röhre 12 abdeckt. Die Packung 18 besteht aus fünf scheibenför­ migen Drahtgestricklagen 19, die dicht an dicht aneinan­ dergereiht sind. In Fig. 2 sind diese Drahtgestricklagen 19 wegen ihrer schwer darstellbaren feinen, relativ unge­ ordneten inneren Struktur im Umriß gezeigt. Lediglich bei der der Schaumeintrittsöffnung 13 nächstliegenden Lage ist diese Struktur in einem teilkreisförmigen Bereich X schematisch dargestellt. Die Packung ist etwa wie folgt zu charakterisieren:

Die Packungsdicke in Röhrenlängsrichtung beträgt ca. 150 mm, die durch Pressen entstandene Packungsdichte etwa 1,7 kg/dm³. Da die Drähte der Drahtpackung in der Regel aus Edelstahl mit einer Dichte von etwa 7,8 kg/dm³ gefertigt sind, ergibt sich bei der verpreßten Drahtpackung ein freies Volumen von etwa 78%. Die Drahtgestricklagen 19 sind jeweils aus radial aufgewickeltem Flachdrahtge­ strick, die Flachdrahtabmessungen betragen in der Breite bis 0,5 mm und in der Dicke 0,075 mm. Es wurde eine Ma­ schenlänge von 5,6 bis 6 mm gewählt. Das Gestrick ist mit einer Wellhöhe von ca. 10 mm gewellt. Um eine wirksame Zerstörung des Schaumes mit der oben angegebenen Größen­ struktur zu gewährleisten, liegt der mittlere freie Quer­ schnitt der Durchtrittsöffnungen 23 zwischen den Flach­ drähten der Drahtgestrickpackung 18 im Bereich von klei­ ner etwa 1,5 mm².

In Schaumdurchtrittsrichtung nach der Drahtgestrickpac­ kung 18, also zwischen dieser und der Gasaustrittsöffnung 14 ist eine Abzugsöffnung 20 vorgesehen, von der aus über eine Rückleitung 21 mit Pumpe 22 eine Verbindung zur Rückleitung 9 und damit zum Rücklaufbehälter 10 geschaf­ fen ist. Zur Verbindung der Rückleitung 21 mit der Ab­ zugsöffnung 20 ist ein flanschartiger Anschlußstutzen 24 an der Röhre 12 vorgesehen. Zwischen dem Rücklaufbehälter 10 und dem Behälter 7 kann eine (nicht dargestellte) Rei­ nigungsvorrichtung zwischengeschaltet werden, um die zu­ rückgewonnene Waschflüssigkeit 8 von ihren Verunreinigun­ gen zu befreien.

Durch das Vordringen des Schaumes aus der Schaum-Steig­ leitung 2 in die Schaum-Zerstörungsvorrichtung 3 mit der Drahtgestrickpackung 18 werden die Schaumblasen durch den Kontakt mit den teilweise scharfen Kanten und Spitzen des Drahtes zerstört und zerplatzen. Die Schaum-Zerstörungs­ vorrichtung 3 sperrt also durch ihre einzelnen Drähte die Schaumleitung 4 gegen ein weiteres Vordringen des Schau­ mes. Es ist darauf hinzuweisen, daß in der beiliegenden Zeichnung zwei Schaumzerstörungsvorrichtungen 3, 3′ hin­ tereinandergeschaltet sind, um eventuell aus der ersten Schaum-Zerstörungsvorrichtung 3 noch austretenden Schaum zuverlässig in der zweiten derartigen Vorrichtung 3′ restlos zu zerstören. Dies ist jedoch als reine Vor­ sichtsmaßnahme zu werten, da bei einer entsprechenden Auslegung der Schaum-Zerstörungsvorrichtung 3 unter An­ passung der Packungsgröße und -struktur an die Stabilität des zu zerstörenden Schaumes eine restlose Schaumzerstö­ rung innerhalb einer Drahtgestrickpackung 18 zuverlässig erzielt werden kann.

Bei der Schaumzerstörung zerplatzen instabile, große Bla­ sen bereits in den ersten Drahtgestricklagen 19, feinerer Schaum dringt tiefer in die Drahtgestrickpackung 18 ein und zerplatzt folglich später. Beim vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel wird der gesamte Zerstörungsvorgang nach ungefähr 10 bis 120 mm Eindringtiefe in die Drahtge­ strickpackung 18 abgeschlossen. Die entstehende Flüssig­ keit läuft schwerkraftbedingt durch die Drahtgestrickpac­ kung 18 nach unten und kann über die Abzugsöffnung 20 und die Rückleitung 21 zum Rücklaufbehälter 10 abgeleitet werden. Das gereinigte Gas tritt über die Gasaustritts­ öffnung 14 und den Gasableitungsstutzen 17 aus der Vor­ richtung aus und gelangt gegebenenfalls über eine ent­ sprechende Abgasleitung in die Atmosphäre.

Claims (18)

1. Verfahren zur Zerstörung von Schaum, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schaum in eine Drahtpackung aus regel- und/oder unregelmäßig aneinandergelagerten und/oder in­ einander verschlungenen Drähten eingeleitet wird, die zwi­ schen sich Durchtrittsöffnungen für die schaumbildende Flüssigkeit (Waschflüssigkeit 8) bzw. für die in den Schaumblasen eingeschlossenen Gase aufweisen.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, gekennzeichnet durch eine eine Schaumeintritts- (13) und Gasaustrittsöffnung (14) bildende Schaumleitung (4), in der die Drahtpackung unter Abdeckung des freien Leitungsquerschnittes angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere freie Querschnitt der Durchtrittsöffnun­ gen (23) zwischen den Drähten der Drahtpackung kleiner als die mittlere Blasengröße des zu zerstörenden Schaumes ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drahtpackung als Drahtgestrickpackung (18) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtgestrickpackung (18) aus mehreren, in Schaumdurchtrittsrichtung hintereinander angeordneten Drahtgestricklagen (19) zusammengesetzt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte der Drahtgestrickpackung (18) jeweils als Runddraht ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte der Drahtgestrickpackung (18) als Flachdraht ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtgestrickpackung (18) aus Rund- und Flachdrähten gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtabmessungen in Drahtquer­ richtung im Submillimeterbereich liegen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachdraht der Drahtgestrickpac­ kung (18) eine Breite bis 0,5 mm und eine Dicke von maximal 0,1 mm aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drahtgestrickpackung (18) aus einem Gestrick mit einer Maschenlänge von mehreren Millimetern, insbesondere bis 6,0 mm gebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das die Drahtgestrickpackung (18) bildende Gestrick gewellt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellhöhe bis 10 mm beträgt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drahtgestrickpackung (18) gepreßt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, ge­ kennzeichnet durch eine die Schaumleitung (4) bildende Röhre (12), deren endseitige Öffnungen die Schaumein­ tritts- (13) bzw. Gasaustrittsöffnung (14) bilden und in der zentral bezüglich der Röhrenlängsrichtung die Draht­ packung (Drahtgestrickpackung 18) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die endseitigen Öffnungen (Schaumeintritts- (13), Gasaustrittsöffnung (14)) jeweils mit einem Befestigungs­ flansch (15) zum Anschluß weiterer Röhren versehen sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Schaumdurchtrittsrichtung nach der Drahtpackung (18) eine Abzugsöffnung (20) für die Ablei­ tung der durch die Schaumzerstörung in der Drahtpackung (Drahtgestrickpackung 18) zurückgewonnenen, schaumbilden­ den Flüssigkeit (Waschflüssigkeit 8) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, ge­ kennzeichnet durch ihre Verwendung in einem Gas-Schaumwä­ scher zur Reinigung von Abgasen oder Abluft.