DE4414646A1 - Verfahren zur Entfernung von Stäuben und/oder unpolaren Flüssigkeitstropfen aus Abgasen und Abgasreinigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Stäu­ ben und/oder unpolaren Flüssigkeitstropfen vermittels einer Absorptionsflüssigkeit, an die die Staubpartikelchen und/oder Flüssigkeitströpfchen angelagert und aus dem Abgas entfernt werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Naßwäscher.

Zur Entfernung von Stäuben, Aerosolen mit festen oder flüssi­ gen Bestandteilen dienen mechanische Filter, Zyklone, Elektro­ filter, naßarbeitende Abscheider, wie Venturiwäscher, Wasch­ türme, Anströmwäscher und Strahlwäscher.

Der Nachteil der mechanischen Filter besteht darin, daß sie im allgemeinen für Aerosole durchlässig bleiben, im Einsatz sehr teuer sind, hohe Investitions- und auch fortlaufende Betriebs­ kosten durch den Filterwechsel als auch schließlich hohe Ent­ sorgungskosten verursachen.

Zyklone arbeiten mit einem Wirkungsgrad von maximal 98% und besitzen den Nachteil, nur solange betriebsfähig zu sein, wie die abgeschiedenen Schichten die weitere Funktion des Zyklon­ abscheiders nicht hemmen. Diese Schichten sind betriebsbedingt derart dicht und fest, daß sie aufwendig ausgekratzt, zum Teil sogar in Handarbeit abgespachtelt werden müssen.

Die Elektrofilter benötigen hohe Energiekosten und müssen ebenfalls von Zeit zu Zeit aufwendig gereinigt werden.

Das Prinzip der Naßwäscher besteht darin, Staubpartikel im Abscheideraum, dem Wäscher, mit Wassertropfen zu fusionieren und danach über Zyklone oder Strömungsumlenkung die belaste­ ten Wassermengen abzuscheiden. Hierzu werden große Wasser­ mengen benötigt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs ge­ nannte Verfahren sowie die bekannte Vorrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß der Wirkungsgrad verbessert wird, d. h. höhere Abscheideraten erzielt werden, ohne daß hierdurch die Verfahrens- und die Vorrichtungskosten verteuert werden und daß durch mehrfaches Benetzen der Schadstoffe im Abgas eine besonders vollständige Absorption erfolgt.

Verfahrenstechnisch wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale gelöst, wobei das Verfahren erfin­ dungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß als Absorptionsflüs­ sigkeit eine unpolare Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, eingesetzt wird.

Insbesondere gegenüber mechanischen Filtern ergibt sich der Vorteil, daß die Absorptionsflüssigkeit alle im Abgas vorhande­ nen, zu beseitigenden Partikel benetzen kann, wonach die schad­ stoffbelastete unpolare Flüssigkeit, vorzugsweise das Öl, einer Sedimentation zugeführt werden kann. Hierdurch lassen sich höhere Reinheitsgrade der Abgase erzielen als mit mechanischen Filtern, deren Reinigungsfähigkeit durch die Porenweite be­ stimmt wird. Das Verfahren läßt sich mit geringem Energieauf­ wand betreiben. Vorzugsweise Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben. So ergaben sich größtmögliche Benetzungen bei der Verwendung von Silikon­ ölen, die auch leicht wieder von den Schadstoffen, d. h. den zu entsorgenden Stäuben und Flüssigkeitstropfen, gereinigt werden können.

Eine weitere Verbesserung der Benetzungsfähigkeit ergibt sich, wenn die Absorptionsflüssigkeit unter Druck nach oben in min­ destens eine Prallkammer gepreßt (Gleichstromprinzip) und durch den Aufprall Feinsttröpfchen erzeugt werden, mit denen die Stäube oder unpolaren Flüssigkeiten besprüht werden. Gleich­ strom- und Gegenstromprinzip sind somit in einer einzigen Absorptionskammer vereinigt. Vorzugsweise wird die Absorption in der Prallkammer selbst durchgeführt und die staub- und/oder flüssigkeitsbelasteten Absorptionsflüssigkeiten strömen bzw. fließen von selbst (Schwerkraftprinzip) nach unten (Gegenstrom­ prinzip).

Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die staub- und/ oder flüssigkeitsbelasteten Absorptionsflüssigkeiten gereinigt und anschließend rezyklierend wieder der Prallkammer zugeführt. Vorzugsweise erfolgt die Reinigung durch Sedimentation, Aufla­ dung, Ultraschallbehandlung, Wärmebehandlung oder Zentrifugieren.

Die Rückführung der gereinigten Absorptionsflüssigkeit kann mittels Konvektion in einem aufsteigenden Rohr und/oder mittels einer Pumpe vorgenommen werden.

Vorrichtungstechnisch wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Naßwäscher mit mindestens einer Prallkammer verwendet wird, in die chaotisch blubbernd über eine oder mehrere Düsen das mit Schadstoffen beladene Abgas unter dessen eigenen geringen Überdruck eingeleitet wird. Dabei wird die einge­ setzte Absorberflüssigkeit in die Prallkammer bzw. Prall­ kammern chaotisch blubbernd mitgerissen.

Im Prinzip können die nach dem Stand der Technik bekannten Naßwäscher, die mit einer Wasseraufgabe arbeiten, entspre­ chend umgerüstet oder ergänzt werden. Es ist bekannt, daß polare Flüssigkeiten, hydrophile Stäube sowie Aerosole neu­ traler, saurer oder basischer Natur mittels Wasser als Ab­ sorptionsflüssigkeit entfernbar sind.

Mit derselben erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch ande­ re polare Flüssigkeiten als Wasser zur Staubentfernung oder zur Beseitigung von Aerosolen verwendet werden, während er­ findungsgemäß für unpolare, ölige Flüssigkeitstropfen in Ver­ bindung mit Aerosolen sowie hydrophoben Stäuben unpolare Flüssigkeiten,wie insbesondere Silikonöle eingesetzt werden. Die Absorptionsflüssigkeiten können der im Anwendungsfall jeweiligen Abgaszusammensetzung und -verunreinigung sowie deren chemischen und physikalischen, insbesondere deren Oberflächeneigenschaften optimal angepaßt werden.

Vorzugsweise Ausführungsformen dieser Vorrichtung sind in den Ansprüchen 9 bis 13 beschrieben. So weist nach einer Weiterbildung der Erfindung die Prallkammer Venturi-Düsen für das Einsprühen der Absorptionsflüssigkeiten auf. Venturi- Düsen eignen sich insbesondere zur Abgabe bereits relativ kleiner Flüssigkeitstropfen, deren Größe durch den Aufprall in die Kammer noch weiter minimiert wird.

Die Vorrichtung kann erfindungsgemäß als reine Berieselungs- oder Waschanlage verwendet werden, vorzugsweise wird sie jedoch gleichzeitig im Gegenstrom- und Gleichstrombetrieb mit dem eingeleiteten Abgas betrieben.

Wie bereits oben erwähnt, ist der Absorptionskammer eine Reini­ gungsstufe nachgeschaltet, die vorzugsweise eine Sedimentier­ kammer und/oder eine Koagulationskammer, eine Zentrifuge und/ oder eine Ultraschallkammer sein kann. Um die Absorptionsflüs­ sigkeit rezyklierend verwenden zu können, ist eine Rückführung der gereinigten Absorptionsflüssigkeit in die Absorptionskammer vorgesehen.

Besondere Vorteile ergeben sich bei der Beseitigung von hy­ drophoben Stäuben. Sind auch hydrophile Stäube vorhanden, sollten, gegebenenfalls zusätzlich, in einer zweiten Kammer analogen Aufbaus, polare Flüssigkeiten verwendet werden.

Die mittels einer lyostatischen Druckstufe erzeugten Bla­ sen platzen in eine Prallkammer, wobei der Düsendurchmes­ ser am oberen Ende des aufsteigenden Einspritzrohres bzw. Gasblasenaufsteigkanals zweckentsprechend wählbar, aber entscheidend für die Wirksamkeit ist. Das aufsteigende Einspritzrohr dient als Zufuhr für die Absorptionsflüssig­ keit. Die sich am Boden der Prallkammer sammelnde definierbare Rücklaufmenge der Absorptionsflüssigkeit kann stetig ablau­ fen, gereinigt und zurückgeführt werden, wodurch der Kosten­ vorteil entsteht, daß praktisch kein Öl nachgefüllt werden muß. Außerdem stellen insbesondere Silikonöle keine besonde­ ren Anforderungen an den Umweltschutz. Selbst wenn insoweit problematische Absorptionsflüssigkeiten verwendet werden, können diese, da in einem Kreislauf geführt, keinen Schaden anrichten. Lediglich für den Havariefall sollten geeignete Auffangbehälter vorgesehen sein, die auch aus Kostengründen vor Verlusten bewahren helfen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet. Dabei ist besonders vorteilhaft die Ausgestaltung der Vorrichtung als Naßwäscher.

Hiernach besteht die Vorrichtung aus einem Naßwäscher mit einem rohrartigen, zum Teil mit Absorptionsflüssigkeit ge­ füllten Behältnis mit einer Absorptionskammer und mindestens einer im oberen Bereich des Behältnisses ausgebildeten Prall­ kammer, wobei das beidseitig verschlossene, rohrförmige Be­ hältnis mit einer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Ab­ sorptionsflüssigkeit liegenden Zuführung für das mit Schad­ stoffen beladene Abgas, einer Ableitung im oberen Bereich des Behältnisses für das von Schadstoffen befreite Abgas, min­ destens einer oberhalb der Absorptionsflüssigkeit angeordneten Prallkammer und einer bodenseitigen Ableitung für das Sediment versehen ist. Wesentlich ist dabei, daß oberhalb des Flüssig­ keitsspiegels der in der Absorptionskammer angeordneten Absorptionsflüssigkeit eine erste trichterartige Trennwand als Rücklauftrichter mit einem mittigen, in die Absorptions­ flüssigkeit tauchenden Rohr als Gasblasenaufsteigkanal und oberhalb der trichterartigen Trennwand unter Ausbildung einer ersten Prallkammer eine zweite trichterartige Trennwand als weiterer Rücklauftrichter mit einer mittigen Öffnung als Schwallerzeugungseinrichtung und mit darüberliegender zweiten Prallkammer angeordnet sind, wobei das rohrförmige Behältnis oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Absorptionsflüssigkeit einen Zulauf für das mit Schadstoffen beladene Abgas und im oberen Bereich eine Ableitung für das von Schadstoffen be­ freite Abgas aufweist, während am Boden des Behältnisses eine Ableitung für das Sediment vorgesehen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen teils in Ansicht, teils in einem senkrechten Schnitt

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Entfernen von Stäuben oder un­ polaren Flüssigkeitstropfen aus Abgasen durch Besprühen mit einer Absorptionsflüssigkeit in einem Behältnis,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung mit einem Behältnis mit außerhalb des Behältnisses angeordnetem Auffang­ behälter für das Sediment,

Fig. 3 eine Ausführungsform der Vorrichtung mit einer Ring­ sammelleitung für das abzuleitende Sediment in mindestens einen Auffangbehälter und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung mit einer im oberen Bereich des Behältnisses vorgesehenen Kühlvorrich­ tung.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Vorrichtung 100 zur Ent­ fernung von Stäuben und/oder unpolaren Flüssigkeitstropfen aus Abgasen durch Besprühen mit einer Absorptionsflüssigkeit ist als Naßwäscher ausgebildet und besteht aus einem rohrar­ tigen, beidendseitig mittels einer Bodenplatte 11 und einer oberen Abdeckung 12 verschlossenen Behältnis 10, in dessen oberen Bereich zwei übereinanderliegend angeordnete, trichter­ artige Trennwände 40, 50 vorgesehen sind, wobei die erste trich­ terartige Trennwand 40 mit einer mittigen Öffnung und einem an diese angeschlossenen Zentralrohr 45 versehen ist, das mit seinem freien Ende in die im Innenraum des Behältnisses 10 angeordnete Absorptionsflüssigkeit 20 taucht. Der Innenraum des Behältnisses 10 bildet die Absorptionskammer 15. Vermit­ tels der beiden trichterartigen Trennwände 40, 50 werden Prall­ kammern 80, 85 ausgebildet, auf die nachstehend noch näher ein­ gegangen wird.

Das beidseitig verschlossene, rohrförmige Behältnis 10 ist mit einer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 21 der Absorp­ tionsflüssigkeit 20 liegenden Zuführung 31 für das mit Schad­ stoffen beladene Abgas versehen, welches in Pfeilrichtung X2 der Absorptionskammer 15 zugeführt wird. Da oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 21 der Absorptionsflüssigkeit 20 die erste trichterartige Trennwand 40 angeordnet ist, wird das einströmende Abgas in die Absorptionsflüssigkeit 20 ge­ drückt, da es nicht nach oben in den oberen Bereich des Be­ hältnisses 10 ausweichen bzw. strömen kann. Des weiteren ist das Behältnis 10 in seinem oberen Bereich mit einer Ableitung 32 für das von Schadstoffen befreite Abgas ver­ sehen, wobei diese Ableitung 32 unabhängig von der Anzahl der im Innenraum des Behältnisses 10 ausgebildeten Prall­ kammern jeweils von der obersten Prallkammer ausgehend ist. Die Ableitung des von Schadstoffen befreiten Abgases über die Ableitung 32 erfolgt in Pfeilrichtung X3.

Über die an der Bodenplatte 11 des Behältnisses 10 ange­ ordnete Ableitung 30 wird in Pfeilrichtung X5 das sich am Boden des Behältnisses 10 ansammelnde Sediment abgeleitet.

Zweckmäßigerweise wird die Absorptionsflüssigkeit 20 in der Absorptionskammer 15 des Behältnisses 10 in einem Kreislauf geführt. Hierzu ist das Behältnis 10 im Bereich der Absorptionsflüssigkeit 20 mit einer bodenseitigen Ab­ leitung 17 und mit einem unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 21 der Absorptionsflüssigkeit 20 liegenden Zulauf 16 ver­ sehen, wobei der Zulauf 16 und die Ableitung 17 über eine Verbindungsrohrleitung 18 miteinander verbunden sind, die bevorzugterweise parallel zur Längsachse des rohrartigen Behältnisses 10 verlaufend ist, welches, wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt, eine senkrechte Stellung aufweist. Die Absorptionsflüssigkeit 20 in der Absorptionskammer 15 des Behältnisses 10 wird über die Ableitung 17 in Pfeilrichtung X abgezogen und über den Zulauf 16 in Pfeilrichtung X1 der Absorptionskammer 15 wieder zugeführt, so daß die Absorp­ tionsflüssigkeit 20 im Kreislauf geführt wird.

Die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der in der Absorptions­ kammer 15 angeordneten Absorptionsflüssigkeit 20 angeordnete erste trichterartige Trennwand 40 hat die Funktion eines Rücklauftrichters und nimmt das in die Absorptionsflüssig­ keit 20 tauchende Zentralrohr 45 als Gasbläschenaufsteig­ kanal auf. Die zweite trichterartige Trennwand 50 mit ihrer mittigen Öffnung 51 ist dabei in einem Abstand von der trichterartigen Trennwand 40 angeordnet. Der zwischen den beiden Trennwänden 40, 50 ausgebildete Zwischenraum stellt die erste Prallkammer 80 dar. Der Raum oberhalb der oberen trichterartigen Trennwand 50 bildet die zweite Prallkammer 85. Die Anzahl der Prallkammern 80, 85 wird sich jeweils nach der Menge des zu reinigenden Abgases und nach der Größe der Vorrichtung richten. Wesentlich ist, daß mindestens eine trichterartige Trennwand im Innenraum des Behältnisses 10 der Vorrichtung 100 vorgesehen ist, wobei diese trichter­ artige Trennwand 40 mit dem Zentralrohr versehen sein muß, welches in die Absorptionsflüssigkeit 20 taucht, da sonst keine ausreichende Reinigung des Abgases möglich wäre.

Die trichterartige Ausbildung der beiden Trennwände 40, 50 erbringt den Vorteil, daß durch die schräg verlaufenden Trennwandabschnitte sich unterhalb der Trennwände im Be­ reich der Wandung des Behältnisses Kammern bilden, die zu einer zusätzlichen Verwirbelung der mit Absorptionsflüssig­ keit benetzten Abgasbläschen beiträgt, was in den Fig. 1 bis 4 bei 26 angedeutet ist.

Dadurch, daß die Absorptionsflüssigkeit 20 im Kreislauf aus dem Behältnis 10 und in dieses geführt wird, ist es möglich, die Absorptionsflüssigkeit über einen längeren Zeitraum zu verwenden, ohne daß es erforderlich wird, ver­ lorengegangene Absorptionsflüssigkeit zu erneuern und auf die erforderliche Füllmenge aufzufüllen. Ist die den Zu­ lauf 16 und die Ableitung 17 verbindende Rohrleitung 18 mit einer Heizeinrichtung 19 verbunden, vermittels der die durch die Verbindungsrohrleitung 18 strömende Absorp­ tionsflüssigkeit erwärmt wird, so wird ein selbständig umlaufender Selbstreinigungsprozeß erreicht, denn durch die thermische Konvektion wird der Umlauf der Absorptionsflüs­ sigkeit bewirkt. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, noch zusätzlich in die Verbindungsrohrleitung 18 eine in der Zeichnung nicht dargestellte Pumpe einzubauen (Fig. 1).

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ver­ bindungsrohrleitung 18 über die Ableitung 17 für die Ab­ sorptionsflüssigkeit bodenseitig mit einem Rohrabschnitt 18a verlängert ausgebildet, wobei das freie untere Ende 18b des Rohrabschnittes 18a in einen Auffangbehälter 60 für das Sediment 22 mündet. Auf diese Weise ist es möglich, einmal am Boden des Behältnisses 10 Sediment 22 anzusammeln und zum anderen noch zusätzlich gebildetes Sediment 22 über die Verbindungsrohrleitung 18 in einen gesonderten Auffangbe­ hälter 60 abzuleiten, wobei die Ableitung 30 für das Sedi­ ment 22 aus dem Behältnis 10 mit dem Auffangbehälter 60 verbunden sein kann.

Es besteht darüber hinaus auch die Möglichkeit, das Behält­ nis 10 der Vorrichtung 100 so auszubilden, daß an verschie­ denen Stellen gebildetes und abgeschiedenes Sediment abge­ zogen werden kann. So ist nach der in Fig. 3 gezeigten Aus­ führungsform das Behältnis 10 im Bereich der mit Absorp­ tionsflüssigkeit 20 gefüllten Absorptionskammer 15 boden­ seitig mit mehreren, radial angeordneten Ableitungen 17 für die Absorptionsflüssigkeit versehen, die über eine un­ tere Ringleitung 62 miteinander verbunden sind. Im oberen Bereich der Absorptionsflüssigkeit 20 sind ebenfalls mehre­ re Zuläufe 16 für die Absorptionsflüssigkeit angeordnet, die ebenfalls über eine obere Ringleitung 62 miteinander verbunden sind. Die beiden Ringleitungen 61, 62 sind wiederum über mindestens eine Rohrleitung 18 verbunden, die über die untere Ringleitung 62 mit einem Rohrabschnitt 18a verlängert ausgebildet ist, wobei dieser Rohrabschnitt 18a mit seinem freien unteren Ende 18b in einen Auffangbehälter 60 für das Sediment mündet. Um an möglichst mehreren Stellen eine Sedimentansammlung und -ableitung zu erreichen, sind zweckmäßigerweise die beiden Ringleitungen 61, 62 über mehre­ re Rohrleitungen 18 miteinander verbunden, die mit ihren freien unteren Enden 18b ihrer Rohrabschnitte 18a entweder in einen gemeinsamen Auffangbehälter 60 oder in mehrere einzelne Auffangbehälter 60 für das Sediment 22 münden (Fig. 3). Die Länge der Rohrabschnitte 18a der Rohrleitungen 18 kann beliebig gewählt sein; vorteilhafterweise sollte die Länge dieser Rohrabschnitte 18a möglichst groß sein, um eine hohe Sedimentationsgeschwindigkeit zu erreichen.

In Abhängigkeit von den Eigenschaften der eingesetzten Ab­ sorptionsflüssigkeit, insbesondere in Abhängigkeit von deren Eigendampfdruck,ist es von Vorteil, wenn das Behältnis 10 in seinem oberen Bereich mit einer Rücklauf-Kühleinrichtung ver­ sehen ist. Nach der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist in der oberen Abdeckung 12, und zwar mittig, ein Sammelrohr 70 angeordnet, welches mit einer Kühleinrichtung 75 zusammen­ wirkt. Wird beispielsweise eine Absorptionsflüssigkeit mit einer geringen Viskosität, d. h. ein niedrig siedendes oder leicht-flüssiges Öl, eingesetzt, so wird das in das Sammelrohr 70 strömende, noch mit Absorptionsflüssigkeit benetzte Abgas gekühlt und eine Trennung des von Schadstoffen befreiten Abgases von der Absorptionsflüssigkeit erreicht, die wieder in den Innenraum des Behältnisses zurückfließt. Auf diese Weise ist es möglich, gasförmig mitströmende und mitgerissene Absorptionsflüssigkeit durch Kühlung vom Abgas zu trennen, welches dann über das Sammelrohr 70 abgeleitet wird. Die obe­ re Ableitung 32 an dem Behältnis 10 für die Ableitung des von Schadstoffen befreiten Abgases ist dann mit einem Ventil 71 versehen, welches bei einem Ableiten des Abgases über das Sammelrohr 70 zu verschließen ist. Auf diese Weise ist die Vorrichtung 100 für Absorptionsflüssigkeiten mit verschiedensten physikalischen Eigenschaften einsetzbar.

Die trichterartige Trennwand 40 ist nach den in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen mit einem Zentralrohr 45 versehen, welches in die Absorptionsflüssigkeit 20 im Innenraum des Behältnisses 10 eintaucht. Zwischen dem oberen Flüssigkeitsspiegel 21 der Absorptionsflüssigkeit 20 und dem unteren umlaufenden Rand 45a des Zentralrohres 45 wird eine hydrostatische Druckstufe HD ausgebildet. Um diese den jeweiligen Erfordernissen anpassen und somit ändern zu können, ist das Zentralrohr 45 in seiner Länge veränderbar, um durch diese Längenveränderbarkeit die Eintauchtiefe des Zentralrohres 45 in die Absorptionsflüssigkeit 20 variieren zu können. Auf diese Weise ist es zusätzlich möglich, die Gasblasendurchlaufstrecke, a priori beschränkt vorgegeben durch die Länge des Zentralrohres 45, ändern zu können. In erster Linie kann die Gasblasendurchlaufstrecke bei festliegendem Aufbau durch verschiedene Füllhöhe der Absorberflüssigkeit eingestellt werden, soweit es die vorliegenden Abmessungen zulassen. Anstelle eines Zentralroh­ res 45 kann die trichterartige Trennwand 40 auch mit mehre­ ren, in die Absorptionsflüssigkeit 20 eintauchenden Rohr­ stutzen versehen sein, die dann vorteilhafterweise ringförmig angeordnet sind. Diese Eintauchstutzen können auch düsenartig ausgebildet sein.

Die vorangehend beschriebene Vorrichtung 100 wird nachste­ hend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

Bei der Erzeugung von Zinkselenid durch Elementarsynthese führt das Trägergas Argon überschüssigen Selenstaub und nicht im Rezipienten verbliebenen Zinkselenidstaub aus dem Reaktor hinaus. Zum Schutz der Vakuumpumpe, zur Be­ triebssicherheit und zur Vermeidung von Umweltbelastungen muß dieser Selenstaub abgefangen werden. Herkömmliche Metho­ den, einschließlich Filtern, erwiesen sich als unzulänglich. Insbesondere konnte wegen der immer wieder auftretenden Quer­ schnittsverringerungen der Arbeitsdruck nicht ausreichend konstant gehalten werden; eine physikalisch-chemische Vor­ bedingung zur reproduzierbaren Beherrschung dieses techno­ logischen Prozesses.

Bei einem Argondurchsatz von 0,12 cbm je Stunde (1 at) werden durchschnittlich 8 g Selen transportiert, von dem etwa die Hälfte und einiges Zinkselenid abgefangen werden muß. Bei einem Druck von 9 mm Hg bedeutet dies einen Argon­ durchsatz von 10 cbm je Stunde.

Die Absorptionskammer 15 des Behältnisses 10 der Vorrichtung 100 wird zum Auffangen von überschüssigem Selenstaub und Anteilen von Zinkselenid bis zur Füllhöhe FH mit einem ge­ eigneten Silikonöl gefüllt, wobei je nach Ausgangsprodukt auch andere geeignete Absorptionsflüssigkeiten eingesetzt werden können, wie z. B. Paraffinöle. Die Ölmenge sperrt das Zentralrohr 45 unter Ausbildung einer hydrostatischen Druckstufe ab. Diese ist von der Füllhöhe abhängig und im Prinzip von 0 mm Hg aufwärts dem Zweck anpaßbar. Bei Ein­ tritt des verunreinigten Gases, hier Abgas, über den Zulauf 31 in die Absorptionskammer 15 des Behältnisses 10 wird der hydrostatische Druck der äußeren Ölsäule unterstützt durch die Absaugung des von Schadstoffen befreiten Abgases über die Ableitung 32, die beispielsweise mit einer in der Zeich­ nung nicht dargestellten Vakuumpumpe oder einer anderen ge­ eigneten Pumpeinrichtung in Verbindung steht. Dieser hy­ drostatische Druck der äußeren Ölsäule wird überwunden bis sich an dem unteren umlaufenden Rand 45a des Zentralrohres 45 Blasen BL bilden. Bereits beim Auftreffen und Eindringen in die Absorptionsflüssigkeit 20 erfolgt eine erste Be- Netzung B1 der auf den Flüssigkeitsspiegel 21 der Absorp­ tionsflüssigkeit 20 auftreffenden und in diese eindringen­ den Abgase (Fig. 1). Eine zweite Benetzung B1′ erfolgt im Augenblick der Bläschenbildung am unteren umlaufenden Rand 45a des Zentralrohres 45 der trichterartigen Trennwand 40. Die Gasbläschen BL blubbern im Innenraum des Zentral­ rohres 45 kräftig auf und führen das zu reinigende Abgas bei kräftiger Durchmischung mit dem sich im Innenraum des Zentralrohres 45 befindlichen Öl bei gleichzeitiger wirk­ samer Benetzung im Zentralrohr 45 in Pfeilrichtung X4 nach oben, nachdem die erste Benetzung B1 und B1′ an der äußeren Öloberfläche und am unteren umlaufenden Rand 45a des Zentralrohres 45 stattgefunden hat.

Höhe und Durchmesser des Zentralrohres 45 werden dabei so gewählt, daß ein Schwall des Öls mit dem Gas an die erste Trennwand 40 als Prallfläche schlägt. Damit tritt abermals eine zusätzliche Verwirbelung des Öls ein und die Kontaktzeit zur Benetzung wird erhöht. Dieser Vorgang kann in weiteren Prallstufen wiederholt werden. Das chaotische Blubbern sorgt dabei im Gleichstromverfahren bereits für eine alle Schadstoffpartikelchen erfassende Benetzung. Jedoch wird diese Wirkung dadurch wesentlich verstärkt, daß zwangsläufig das Öl zurückströmt und dabei im Gegenstrom einen weiteren Beitrag zur Benetzung der Schadstoffpartikel­ chen beisteuert. Nach den ersten Benetzungen B1 und B1′ er­ folgt in der ersten Prallkammer 80 eine zweite Benetzung B2, worauf sich dann eine dritte Benetzung B3 in der zweiten Prallkammer 85 anschließt, wobei die Benetzung B3 in der Prallkammer 85 dadurch unterstützt und erhöht wird, daß das Abgas mit dem Öl schwallartig aus der mittigen Öffnung 51 in der oberen, trichterartigen Trennwand 50 austritt.

Das absorbierende Öl wird einem Kreislauf unterworfen, der analog einer Schwerkraftheizung funktioniert oder durch eine Pumpe unterstützt wird. Das im oberen Bereich des Öles zugeführte reinere Öl bewirkt dabei einen Spüleffekt, der oberflächennah angesammelte, noch nicht abgesunkene Fest­ stoffpartikelchen nach unten sich abzusetzen zwingt. Somit wird die Sedimentation unterstützt. Am Boden des Behältnis 10 sammelt sich dann das Sediment 22 an.

Claims (29)

1. Verfahren zur Entfernung von Stäuben und/oder unpolaren Flüssigkeitstropfen aus Abgasen durch Besprühen mit einer Absorptionsflüssigkeit, an die die Staubpartikel­ chen oder Flüssigkeitströpfchen angelagert und aus dem Abgas entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Absorptionsflüssigkeit unpolare Flüssigkeit, vorzugsweise Öl oder Gemische, eingesetzt und eine Absorptionskammer mit mindestens einer Prallkammer verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) in einer ersten Stufe die einem teilweise mit der Absorptionsflüssigkeit angefüllten Absorptionsraum zugeführten, schadstoffbeladenen Abgase die Absorp­ tionsflüssigkeit durchlaufen und beim Auftreffen auf die Absorptionsflüssigkeitsoberfläche die Feststoff­ partikelchen und/oder Flüssigkeitströpfchen von der Absorptionsflüssigkeit benetzt werden,
• b) in einer zweiten Stufe die schadstoffbeladenen Ab­ gase unter Bläschenbildung durch eine in der Absorp­ tionsflüssigkeit ausgebildete hydrostatische Druck­ stufe geleitet und bei gleichzeitiger Benetzung der Feststoffpartikelchen und/oder Flüssigkeitströpf­ chen einer ersten Prallkammer zugeführt werden,
• c) in einer dritten Stufe die schadstoffbeladenen Ab­ gase bei gleichzeitiger Benetzung der Feststoffpar­ tikelchen und/oder Flüssigkeitströpfchen durch mit­ gerissene Absorptionsflüssigkeit in Form eines Flüs­ sigkeitsschwalles mindestens einer zweiten Prallkammer zugeführt werden,

wobei das von den Feststoffpartikelchen und/oder den Flüssigkeitströpfchen befreite Abgas als gasförmiges Medium aus der zweiten Prallkammer abgesogen und das im Absorptionsraum absinkende Sediment am Boden des Absorptionsraumes angesammelt und abgesogen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Absorptionsflüssigkeit aus dem Ab­ sorptionsraum abgesogen und im Kreislauf diesem wieder zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in jeweiliger Abhängigkeit vom Eigen- Dampfdruck und/oder der Viskosität der Absorptionsflüs­ sigkeit die im oberen Bereich der Absorptionskammer an­ gesammelte Absorptionsflüssigkeit gekühlt wird bzw. in der Gasphase (Abgas) abgeleitetes, gasförmiges Absorp­ tionsmedium am gekühlten Rückfluß kondensiert wird und in flüssiger Form wieder in die Prallkammer zurückläuft und am Kreislaufteil nimmt, ohne in die Umgebung zu ent­ weichen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Öl ein Silikonöl verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Absorptionsflüssigkeit unter Druck in mindestens eine Prallkammer mit hoher Geschwindigkeit, zweckmäßigerweise tropfenweise,gepreßt und durch den Aufprall Feinsttröpfchen erzeugt werden, mit denen die Stäube oder unpolaren Flüssigkeiten der Abgase benetzt und besprüht werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Absorption in der Prallkammer oder in den Prallkammern durchgeführt und die Staub- oder flüssigkeitsbeladenen Absorptionsflüssigkeiten bodensei­ tig ablaufen oder abgesogen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die staub- und/oder flüssigkeitsbeladene Absorptionsflüssigkeit gereinigt und anschließend re­ cyklierend wieder dem Prozeß zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung durch Sedimentation, Ultraschallbehandlung, Wärmekoagulation oder Zentrifugieren erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die gereinigte Absorptionsflüssigkeit durch Konvektion in einem aufsteigenden Rohr und/oder mittels einer Pumpe zurückgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Absorptionsflüssigkeit be­ netzten Feststoffpartikelchen und/oder Flüssigkeits­ tröpfchen aus dem Absorptionsraum abgesogen und einer gesonderten Sedimentationskammer zugeführt werden.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (100) aus einem Naßwäscher mit einem rohr­ artigen , zum Teil mit Absorptionsflüssigkeit (20) ge­ füllten Behältnis (10) mit einer Absorptionskammer (15) und mindestens einer im oberen Bereich des Behältnisses (10) ausgebildeten Prallkammer (80; 85) besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das beidseitig verschlossene, rohrförmige Behältnis (10) mit einer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (21) der Absorptionsflüssigkeit (20) liegenden Zuführung (31) für das mit Schadstoffen beladene Abgas, einer Ableitung (32) im oberen Bereich des Behältnisses (10) für das von Schadstoffen befreite Abgas, mindestens einer ober­ halb der Absorptionsflüssigkeit angeordneten Prallkammer (80; 85) und einer bodenseitigen Ableitung (30) für das Sediment versehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (21) der in der Absorptionskammer (15) angeordneten Absorptionsflüssigkeit (20) eine erste trichterartige Trennwand (40) als Rücklauftrichter mit einem mittigen, in die Absorptionsflüssigkeit (20) tauchenden Zentral­ rohr (45) als Gasblasenaufsteigkanal und oberhalb der trichterartigen Trennwand (40) unter Ausbildung einer ersten Prallkammer (80) eine zweite trichterartige Trennwand (50) als weiterer Rücklauftrichter mit einer mittigen Öffnung (51) als Schwallerzeugungseinrichtung und mit darüberliegender zweiten Prallkammer (85) ange­ ordnet sind, daß das rohrförmige Behältnis (10) ober­ halb des Flüssigkeitsspiegels (21) der Absorptionsflüs­ sigkeit (20) einen Zulauf (31) für das mit Schadstoffen beladene Abgas und im oberen Bereich eine Ableitung (32) mit einem Absperrventil (71) für das von Schadstof­ fen befreite Abgas aufweist, und daß am Boden (11) des Behältnisses (10) eine Ableitung (30) für das Sediment vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis (10) im Bereich der mit Absorptionsflüssigkeit (20) gefüllten Absorptions­ kammer (15) bodenseitig mindestens eine Ableitung (17) und mindestens einen mit diesem über eine Rohrleitung (18) verbundenen oberen Zulauf (16) für die im Kreis­ lauf umlaufende Absorptionsflüssigkeit (20) aufweist, wobei in der Rohrleitung (18) zweckmäßigerweise eine Umwälzpumpe angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (18) parallel zur Längsachse des Behältnisses (10) verlaufend ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (18) mit einer Heizeinrichtung (19) und/oder einer Pumpe verbunden ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (18) über die Ab­ leitung (17) für die Absorptionsflüssigkeit (20) boden­ seitig mit einem Rohrabschnitt (18a) verlängert ausge­ bildet ist und mit ihrem freien unteren Ende (18b) in einen Auffangbehälter (60) für das Sediment (22) mündet.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis (10) in seiner oberen Abdeckung (12) ein Sammelrohr (70) aufweist, das mit einer Kühleinrichtung (75) in Wirkverbindung steht.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis (10) im Bereich der mit Absorptionsflüssigkeit (20) gefüllten Absorptions­ kammer (15) bodenseitig mehrere radial angeordnete Ableitungen (17) für die Absorptionsflüssigkeit, die über eine untere Ringleitung (62) miteinander verbunden sind, und im oberen Bereich der Absorptionsflüssigkeit (20) mehrere Zuläufe (16) für die Absorptionsflüssigkeit aufweist, die über eine obere Ringleitung (61) mitein­ ander verbunden sind, und daß beide Ringleitungen (61, 62) über Rohrleitungen (18) miteinander verbunden sind, die über die untere Ringleitung (62) mit je einem Rohr­ abschnitt (18a) verlängert ausgebildet sind, wobei die Rohrabschnitte (18a) mit ihren freien unteren Enden (18b) in einen gemeinsamen Auffangbehälter (60) für das Sediment oder in mehrere Auffangbehälter (60) mün­ den.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Prallkammer (80, 85) Venturi-Düsen für das Einssprühen der Absorptions­ flüssigkeit aufweist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, gekenn­ zeichnet durch mindestens eine im Gegenstrom und im Gleichstrom arbeitende Prallkammer (80; 85).

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkammer (80; 85) eine Reini­ gungsstufe nachgeschaltet ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsstufe eine Sedimentierkammer, eine Zentrifuge und/oder eine Ultraschallkammer und/oder eine Wärmekammer ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 24, gekenn­ zeichnet durch eine Rückführung der gereinigten Absorp­ tionsflüssigkeit (20) in die Absorptionskammer (15) des Behältnisses (10).

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrohr (45) längenveränder­ bar ausgebildet ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die erste trichterartige Trennwand (40) neben dem Zentralrohr (45) oder anstelle des Zen­ tralrohres (45) eine Vielzahl von Öffnungen (41) mit an diese angeschlossenen, in die Absorptionsflüssigkeit (20) tauchende Rohrstutzen aufweist.

28. Verwendung einer hydrostatischen Druckstufe zur Bil­ dung von Gasbläschen, die chaotisch aufblubbern bei frei wählbarer Druckstufe durch die Füllhöhe der Ab­ sorptionsflüssigkeit und bei einer Düsendimensionierung derart, daß die ansteigende Absorptionsflüssigkeit in ein in diese tauchendes Rohr einen Flüssigkeitsschwall bildet, der in nachgeschalteten Prallkammern zerstiebt, zur Reinigung und zum Entfernen von Staub- bzw. Fest­ stoffpartikelchen und /oder Flüssigkeitströpfchen aus mit Schadstoffen beladenen Abgasen.