DE7819536U1

DE7819536U1 - Vorrichtung zum reinigen von gas

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Publication number: DE7819536U1
Application number: DE19787819536U
Authority: DE
Original assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Current assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1978-06-29
Publication date: 1978-12-14
Also published as: FI66762B; YU153978A; YU40525B; BE868599R; DE2828599A1; CA1101193A; ES471326A1; JPH0223201B2; ZA783743B; NL7807059A; MX5177E; GB2000692B; AR219757A1; FI66762C; IL55031A0; AU3761878A; AU520212B2; GB2000692A; IN151003B; DE2828599C2

Description

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DR. E. v. PKCII MANN ^SCJI WJaIOBIlSTJtASSE 2 DU. ING. D. BKIIUKNS . τι:ι.ι=ι·ον (08D) C020S1 DIPL. ING. R. GOKTZ ^τκ1"^κ* ^{D 2}* ⁰⁷°

1G-51 028

Beschreibung

Vorrichtung zum Reinigen von Gas

Gegenstand del* ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Gasgemischen mit einer Flüssigkeit, die das technische Problem löst, das sich jedesmal dann stellt, wenn eine in einer Flüssigkeit lösliche gasförmige Verbindung absorbiert werden soll, beispielsweise Schwefeldioxid, die fluorhaltigen Verbindungen wie Fluorwasserstoff und Siliciunitetrafluorid. Sie ist insbesondere anwendbar auf die Behandlungsverfahren für Gasgemische, die mit Schwebstoffen beladen sind, beispielsweise mit ΡοΟς» auf öi-^e Absorptionsverfahren, bei denen eine chemische Reaktion stattfindet, oder auch auf die Absorptionsverfahren, die weniger als einen theoretischen Boden benötigen.

Man definiert einen theoretischen Boden (sh. "Les procedes de rectification dans l'industrie cnimique" von A. Paris, fed- Dunod) oder, allgemeiner, ein vollkommenes Austauschsrbauteil, wenn sich die aus ihm austretenden fließfähigen Medien im thermodynamischen Gleichgewicht befinden.

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Das Problem der Absorption wird allgemein mit Bodenkolonnen oder auch Püllkörperkolonnen gelöst; findet die Absorption jedoch unter Reaktion statt, werden durch sie Verschmutzungen hervorgerufen, und benötigt sie v/eniger als einen theoretischen Boden, dann werden ungefüllte Kolonnen bevorzugt. Bei den ungefüllten Kolonnen des Typs mit einfacher Gegenströmung ist die Absorption häufig ungenügend, bezogen auf die Größe der Vorrichtungen. Ss sind auch ¥irbelstromkolonnen bekannt - die Neuerung bezieht sich auf diesen Vorrichtungs-Typ -, bei denen die schrauben- oderwirbelförmige Bewegung der Gase durch tangentiales Einleiten in eine zylindrische Kolonne hervorgerufen wird und die gereinigten Gase entweder axial oder tangential ausgeleitet v/erden.

Bei den bestehenden Vorrichtungen dieses Typs wird der Gasstrom durch Versprühen einer Flüssigkeit benetzt. Um eine ■wirkungsvolle Absorption zu erreichen, muß deren Dispersion oder Verteilung so groß wie möglich sein; dies wird bei einer Vorrichtung mit Sprühvorrichtungen des flachen Typs erreicht. Die Tröpfchen sind dann sehr klein, und es ergibt sich eine sehr wirkungsvolle Absxption; die angewandten Gasgeschwindigkeit© und die Kleinheit der Tröpfchen sind jedoch Ursache dafür, daß viele Tröpfchen mitgerissen werden, die in einer zusätzlichen Vorrichtung abgeschieden werden müssen. Bei einem ¥irbelstromwäscher eines anderen bekannten Typs, wie er z.B. in der US-PS 3 505 788 beschrieben ist, wird mit flachen Sprühdüsen, die waagerecht angeordnet sind und mit -unter hohes Druck stehender Flüssigkeit gespeist -werden, eine sehr gute Dispersion erzielt.

Bei den bekannten Vorrichtungen steht jedoch das Ausmaßj in dem Tröpfchen mitgerissen ΐ/erden, in einem direkten Verhältnis zur Güte der Dispersion, somit der

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Absorption, und es werden häufig zwei Vorrichtungen benötigt, um die beiden gegensätzlichen Forderungen erfül len und ein akzeptables Ergebnis erzielen zu können.

Der Vorrichtung nach liegt die Aufgabe zugrunde, die Absorption von gelösten Verbindungen enthaltendem Gas und die Bereitstellung eines gereinigten und weder Tröpfchen noch Stäube enthaltenden Gases in einer einzigen Vorrichtung zu verwirklichen.

Sie betrifft eine Vorrichtung des Washkolonnen-Typs mit wirbeiförmigem Gasstrom und Sprühwäsche, bei der in einer ersten Waschzone ein wirbeiförmiger Gasstrom mit einer vertikalen, von oben nach unten gerichteten Versprühung kombiniert ist, sodann in einer zweiten Zone aäer Tröpfchenabscheidezone der wirbeiförmige Gasstrom so an die "Wände der Kolonne kommt, daß die Tröpfchen in Form eines Flüssigkeitsfilms abxangbar sind. Die zweite Zone der Kolonne oder Tröpfchenabscheidezone ist weiterhin durch einen Rand ergänzt, die so angeordnet ist, daß sie an den l'Tänden den mitgerissenen Flüssigkeitsfilm abfängt.

Gemäß der vorliegenden Neuerung ist vor der liaschzoae der WirbRlstromkolonne eine Vorwaschzone ausgebildet, in der das zu behandelnde Gas eine Beschleunigung und eine Verwirbelung der Art erfäht, daß es sich vor seinem Einleiten in die Wirbelstromkolonne mit kleinen Tröpfchen belädt.

Vorteilhafterweise ist die Vorwaschzons mit einem Venturirohr gebildet, das mit einer in Strömungsrichtung vor der Einschnürung und in geringem Abstand davon angeordneten Einführung für Flüssigkeit versehen ist.

Das Einführen von Flüssigkeit in die Vorwaschzone gesenield; im allgemeinen mit Sprühdüsen, die so angeordnet

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sind, daß der gesamte Gasstrom mit der Flüssigkeit in Berührung ist.

Mit Vorteil wird als Zerstäuber eine Vielzahl von Rohren verwendet, die an den Radien eines kreisrunden Abschnittes des Venturirohres angeordnet und an einer Seite mit einem an der Außenseite des Abschnittes des Venturirohres konzentrisch angeordneten, kreisförmigen Rohr verbunden sind und deren freie Enden im Abstand von Zentrum angeordnet sind, also im Abstand von der Mittellinie münden.

Bei dieser Ausführungsform sind die Rohre vorzugsweise von ungleicher, abwechselnd kleinerer und größerer-Länge, so daß die aus den freien Enden austretenden Strahlen sich über den gesamten Querschnitt des Venturirohres verteilen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Zerstäubung ist die Flüssigkeit durch eine Gruppe von Perforationen einleitbar, die zur Achse des Venturirohres rechtwinklig Strahlen erzeugen.

Derartige Ausführungsformen sind weiter unten näher

Für den Sprühdruck in jeder "Waschzone stehen getrennte Reguliervorrichtungen zur Verfugung.

Das zu reinigende Gas wird in die Vorwaschzone eingeleitet, wo kleine Tröpfchen erzeugt v/erden. Der mit kleinen Tröpfchen beladene Gasstrom wird danach in den. Boden der Kolonne eingeleitet, wo ihm eine schraubenartige Bewegung oder Wirbelbewegung erteilt wird. Er tritt dann in die ¥ascltzone genannte Zone der "ffirbelstromkolonne ein, wo

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er mit einem vertikal von oben nach unten gerichteten Flüssigkeits-Nebel in Berührung kommt, der von Tropfen großen Durchmessers gebildet ist, welche auf die in der Vorwaschzone erzeugten kleinen Tröpfchen eine Koaleszenzvlrkung ausüben. Der mit Tropfen beladene, die löslichen Verbindungen enthaltende wirbeiförmige Gasstrom tritt dann in den leeren bzw« ungefüllten Raum der Virbelstromkoloane oder die Tröpfchenabscheidezone ein. Wie bei der Vorrichtung nach -k werden die suspendierten Flüssigkeitstropfen gegen die Wände gedrückt, von dem Rand aufgefangen und iait den im unteren Teil der Kolonne aufgefangenen Flüssigkeiten vereinigt. .

Bei einer allgemeinen Anwendungsform wird die im unteren Teil der Kolonne aufgefangene Flüssigkeit vollständig abgeleitet

Bei einer bevorzugten Ausführungsform für kontinuierlichen Setrieb gelangt die Flüssigkeit wieder zur Zerstäubung oder es wird ein Teil davon abgeleitet, der durch eine äquivalente Menge Zusatzflüssigkeit ersetzt wird.

Die Drücke der verschiedenen eingeleiteten Flüssigkeiten werden auf 0,1 bis 3 bar, abhängig von der angestrebten Größe der Tröpfchen, eingestellt.

Der Wirbelstromkolonne kann wenigstens eine zweite Wirbelstromkolonne desselben Typs nachgeschaltet sein, die vorteilhafterweise über der ersteren angeordnet ist.

Die Flüssigkeiten werden im unteren Teil jeder Vorrichtung getrennt aufgefangen; am Auslaß der mit der Vorwaschzone versehenen Wirbelstromkolonne oder, eventuell, am Auslaß , der letzten Wirbelstromkolonne wird ein gereinigterGasstrom ' aufgefangen. Dieser Gasstrom ist praktisch von allen seinen löslichen Verbindungen gereinigt und enthält weder Tröpfchen noch Stäube.

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Die mit der Vorwaschzone erzielte Verbesserung erlaubt
eine weitergehende Absorption der löslichen Verbindungen und folglich einen höheren Absorptions-Wirkungsgrad. Die Ergebnis läßt sich u. a. der durch das Verteilen der
Flüssigkeit in kleine Tröpfchen erhaltenen Vergrößerung
spezifischen absorbierenden Fläche zuschreiben, die die
Diffusion bzw. Verteilung im Gasfilm verbessert.

Es ist bereits darauf hingevriesen worden, daß die Güte d Absorption in einer Flüssigkeit von deren Disperslonsfei: abhängig Ist, daß aber eine sehr feine Dispersion zur na teiligen Ausbildung von unerwünschten Tröpfchen führt.

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Neuerung verbesser die Absorption, ohne durch die Tröpfchen bedingte Nachte zu schaffen. Die beiden Ergebnisse, nämlich die Abscheid von Stäuben "und Tröpfchen, bleiben erhalten.

Ausführungsbeispiele der Neuerung werden im folgenden an schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Figo 1 einen Schnitt durch eine vertikale zylindrisch Kolonne,

Fig. 2 eine Einzelheit einer Sprühvorrichtung,
Fig. 3 den Schnitt A-A durch die Sprühvorrichtung

gemäß Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine andere Sprühvorrichtu

und
Fig. 5 einen Schnitt durch eine noch andere Sprühvorr

Die in Fig. 1 dargestellte Kolonne 1 weist entsprechend d \ eine Leitung7_zum tange tialen Einleiten des Gasstromes auf. Hier treten die zu
handelnden Gase über die Leitung 2 ein, nachdem sie an e Einleitungsstelle 2¹ in die Vorwaschzone eingeleitet wor sind, in der sie eine Beschleunigung und eine starke Ver

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wirbelung erfahren und sich, mit kleinen Tröpfchen beladen. Den mit kleinen Tröpfchen beladenen Gasen wird in einer Zone 3 eine Wirbelbewegung (wie in einem Zyklon) erteilt. Sie durchströmen zuerst eine Waschzone 4, sodann eine leere Zone 5, in der sie von den Tröpfchen befreit werden, bevor sie über einen Auslaß 7 abgeleitet werden. Die Flüssigkeiten werden am Boden 6 der Kolonne 1 aufgefangen, von wo sie beim gezeigten Beispiel wieder Zerstäubern 8 und 8· zugeführt werden.

Ein Teil der Waschflüssigkeit ist über eine Leitung 8^H der Vorwaschzone zuführbar, die erfindungsgemäß in einem Venturirohr 20 in der Nähe der Engstelle 21 mit einer Einspritzvorrichtung 22 gebildet ist. Im Bedarfsfall läßt sich über eine Leitung 8^r>1 Zusatzwasser einspritzen.

Gemäß Fig. 2 ist die Sprühvorrichtung 22 (1) in der zur Achse des Venturirohres 20 normalen Ebene A-A und nahe der Engstelle 21 angeordnet.

Gemäß Fig. 3 ist dar Sprühvorrichtung 22 (1) Sprühflüssigkeit über einen Rohrstutzen 3"a zuführbar.. Ein kreisförmiges Rohr 23 speist Einspritz rohre Zh und 25 /sind an die Merkmale der Vorrichtung und an die Eigenschaften des zu behandelnden Gases anpaßbar.

Fig_e 4 zeigt eine andere Sprühvorrichtung 22 (2), bei der die Waschflüssigkeit über eine Einleitstelle 8"b einem Rohr 26 zuführbar ist, das mit 6 Öffnungen versehen ist, von denen nur eine 27 gezeichnet ist.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Sprühvorrichtung 22 (3) ist die Waschflüssigkeit über eine Einleitstelle 8"c einem äußeren Kranz zuführbar, von dem aus sie in das Venturirohr 20 über Perforationen j 29 einleitbar ist, von denen zwei gezeichnet sind. *)von denen beim gezeigten Beispiel je drei vorhanden sind. Die j Anzahl und die Abmessungen der Einspritzrohre 24 und 25

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Beispielsweise -wurde in einer Vorrichtung des in Fig. 1,2 und 3 dargestellten Typs ein Gasgemisch behandelt, das als hauptsächliche Verunreinigung Siliciumtetrafluoria SiF, enthielt.

Die austretenden Gase enthielten weniger als 10 mg F/nP. Beim Betreiben der Vorrichtung ohne das Venturirohr 20 wurde in den gleichen Gasen beim Austreten ein Gehalt von AO mg F/nr festgestellt.

In beiden Fällen enthielten sie weder Tröpfchen noch Stäube.

Beispiel

In derselben Vorrichtung wie vorstehend beschrieben wurden Gase aus dem Kühlsystem eines Phosphorsäureaufschlusses behandelt. Die Gase, deren Durchsatz 124 000 nr/h betrug, hatten beim Eintritt in das Venturirohr 20 eine Temperatur von 65°C und eignen Fluorgehalt von 250 mg/m .

Das Venturirohr 20 hatte 6 Waschdüsen mit einer Leistung von je 16,7 nr/h, also mit einem Gesamtdurchsatz von 100,2 m /h. Der Druckverlust betrug 185 mm WS. Der Betriebsdruck betrug 0,7 bar, die Strömungsgeschwindigkeit der Gase an der Engstelle 21 des Venturirohres 20 50 m/s. Die Gase strömten in die Kolonne ein. Der Druckverlust betrug 60 mm WS. Der Durchsatz einer Verteilerleitung mit 6 Sprühdüsen betrug 20 m /h je Sprühdüse.

Der Fluorgehalt der austretenden Gase betrug 6,9 mg/m .

Das Vorschalten einer Vorwaschzone vor die Wirbelstromkolonne gemäß der Neuerung erlaubt somit eine Erhöhung der Waschleistung.

Eine derartige Anordnung kann bei gleicher Waschleistung auch eine Verkleinerung der Wirbelstromkoionne durch Verringern der Höhe der Waschzone 4 ermöglichen. Ferner kann sie eine Verringerung der Zahl der Kolonnen, die in einer Hintereinanderr schaltung miteinander verbunden sind, bei Erzielung der ;

gleichen Reinigungsleistung ermöglichen. Sie führt somit zu | einer Investitionseinsparung_e |

Die Verbindung einer Venturi-Waschvorrichtung mit einer Wirbelstromkolonne hat in zahlreichen Fällen auch den Vorteil einer weniger umfangreichen und bequemen Installation.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Neuerung hat im wesentlichen dieselben Anwendungsgebiete wie die Vorrichtung na ei - und ist insbesondere bei der Behandlung der Gasgemische verwendbar, die bei der Düngemittelherstellung, bei der Reinigung von Aufschlußgefäßen für Phosphorsäure, in Vorrichtungen für die Konzentration von Phosphorsäure oder auch'beim Entfluorieren der Gase aus Faibrikfeallen, in denen Fluorosilicate hergestellt werden, entstehen.

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Claims

DJK. IXG. F. WUTESTnOFK «-,. .. **.**..* ? "..* SOOO MÜXCIIJEX 9O DH.JE. ν. PJECHMAKX Sdi VElGEHSTJtASSE S DK. IKG. D. BJSIUlKTtS telei-ox toSDJ ce 20 51 DJJ?JL·. IXG. H.UO ETZ ™ 1 G-51 028 Ansprüche

1. Vorrichtung zum Reinigen von lösliche Verbindungen enthaltendem wirbeiförmig strömendem Gas durch Sprühwäsche, bei der in einer ersten Zone oder Waschzone in einen wirbeiförmigen Gasstrom vertikal von oben nach unten Flüssigkeit eingespritzt wird, in einer zweiten Zone oder Tröpfchenabscheidezone der Kolonne die Tröpfchen ues wirbeiförmigen Gasstroms an den Wänden der Kolonne ablaufen und die einen Rand zum Abfangen des Flüssigkeitsfilms besitzt, nach Patentanmeldung P 26 49 180, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Waschzone (4) der Wirbelstromkolonne

(1) eine Vorwaschzone zur Beschleunigung und Verwirbelung des Gases vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in die Vorwaschzone ein Teil der Waschflüssigkeit der Wirbelstromkolonne (1) einspritzbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwaschzone durch ein Venturi- rohr (20) gebildet ist, das mit einer in Strömungsrichtung vor der Engstelle (21) und in geringem Abstand davon angeordneten Einspritzvorrichtung (22) für die Flüssigkeit versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3_t dadurch

* gekennzeichnet, daß zum Einspritzen von

* Flüssigkeit in die Vorwaschzone Sprühdüsen angeordnet sind*

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5. Vorrichtung nach Anspruch :>, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einspritzen von Flüssigkeit eine Vielzahl von Rohren (24, 25) dient, radial in einem kreisrunden Abschnitt des Venturirohr es (20), verbunden mit einem an der Außenseite des Abschnittes des Venturirohres (20) konzentrisch angeordneten Vert3ilerrohie3C23),die iia Abstand von der Mitte enden. 9 ■

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit durch eine Gruppe von Perforationen (27, 29) einleitbar ist, die zur Achse des Venturirohres (20) rechtwinklige Strahlen erzeugen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß .sie getrennte Regelvorrichtungen für den fjprühdruck in jeder Waschzone (4) aufv/ei st.