FI66762B - Foerfarande och anordning foer tvaettning av gasblandningar oc foer avlaegsnande av vaetskedroppar ur dessa - Google Patents

Description

RSF^l CAI (l1l“UU,tUTU«Ut*AI*U s.rnsn,

Ma lJ 1 > UTLACGNINGSSKRIFT OO/oZ

5¾¾ C (4ft Γη tontti syynne L!.y 10 12 1934

Patent neddelat ^ ^ pi) KvJl flmXX3 B 01 D 47/10 SUOMI—FINLAND P1) 782068 (22) 28.06.78 (23) AtaHht-dW^dn 28.06.78 (41) TmHm (ariklMial — Mhk nAuuBg n ^ 1278

Patentti- raktotarihallitut tilin iitlulp It IcaaLMkalMii pvm. —

Patent-och raglttarityraltan ' ' AnMun uth*d odi «aXteMprtAnrad 31.08.84 (31)03)(31) mmMum Ι<ΙΝ prtote 30.06.77 Ranska-Frankrlke(FR) 7720097 (71) Rh6ne-Pou1enc-lndustries, 22 Avenue Montaigne, Paris - 8e,

Ranska-Frankr ike(FR) (72) Claude Djololian, Maromme la Maine, Gerard Lagrange, Bois Guillaume, Ranska-Frankrike(FR) (74) Berggren Oy Ab (54) Menetelmä ja laite kaasuseosten pesemiseksi ja pisaroiden poistamiseksi niistä - Forfarande och anordning för tvättning av gasblandningar och för avlägsnande av vatskedroppar ur dessa Tämä keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen kaasuseosten pesemiseksi ja pisaroiden poistamiseksi niistä.

Suomalaisessa patentissa FI-62 228 esitetään keksintö, joka tarjoaa ratkaisun siihen tekniseen probleemaan, joka esiintyy joka kerta,kun jokin liukoinen kaasumainen yhdiste, esimerkiksi rikkidioksidi, jokin fluoriyhdiste,kuten fluorivetyhappo tai piitetra-fluoridi, on absorboitava nesteeseen; ja se sopii erityisesti pieniä pisaroita, esimerkiksi P205-pisaroita sisältävien kaasuseosten käsittelyyn, absorptioihin,joita seuraa kemiallinen reaktio, sekä sellaisiin käsittelyihin, jotka vaativat vähemmän kuin teoreettisen tason.

Teoreettinen taso (vrt. "Les procedes de rectification dans 1'Industrie chimique", kirj. A. Paris, toim. Dunod) tai yleisemmin sanottuna täydellinen vaihtoelin on kyseessä silloin, kun siitä poistuvat väliaineet ovat termodynaamisessa tasapainossa.

2 66762

Absorptioprobleema ratkaistaan yleisesti sanottuna välipohjakolon-nien tai myös täyttökolonnien avulla; mutta kun absorptioon liittyy reaktio ja se voi aiheuttaa likaantumista ja vaatii vähemmän kuin teoreettisen tason, käytetään mieluimmin tyhjiä kolonneja. Yksinkertaisissa vastavirtatyyppiä olevissa tyhjissä kolonneissa absorptio on usein riittämätön laitteiston kokoon nähden; tunnettuja ovat myös syklonikolonnit, ja keksintö koskeekin tätä laitetyyppiä, jossa kaasujen pyörreliike saadaan aikaan syöttämällä ne tangentiaalisesti sylinterimäiseen kolonniin ja puhdistetut kaasut poistetaan joko akselin tai tangentin suunnassa.

Olemassa olevissa tämän tyyppisissä laitteissa kaasuvirta kastellaan sumuttamalla siihen nestettä. Jotta absorptio olisi tehokasta on dispergoitumisen tunnetusti oltava mahdollisimman hyvä, so. että se on suoritettava laitetyypissä, jossa on tasotyyppiset sumuttimet. Pisarat ovat tällöin hyvin pienet ja absorptio hyvin tehokasta; käytetyt kaasun nopeudet ja pisaroiden hienous aiheuttavat kuitenkin voimakasta pisaroiden tempaantumista mukaan, jotka on poistettava lisälaitteessa. Eräässä toisessa tunnetussa syklonipesurissa taso-suihkut, jotka sijaitsevat vaakasuorassa ja joihin syötetään nestettä korkeassa paineessa, saavat aikaan erinomaisen dispergoitumisen (esimerkiksi US-patentissa n:o 3 505 788).

Tunnetuissa laitteissa mukaantempautuvien pienten vesipisaroiden määrä vetää kuitenkin vertoja dispergoitumisen laadulle, ja näin ollen absorptiolle, ja usein tarvitaan kaksi laitetta näiden kahden vastakkaisen vaatimuksen täyttämiseksi ja hyväksyttävän tuloksen saavuttamiseksi .

Patentin FI-62 228 keksinnön kohteena on saada aikaan yhdessä ainoassa laitteessa liukoisia yhdisteitä sisältävän kaasun absorptio ja saada puhdistettua kaasua, joka ei sisällä pieniä pisaroita eikä tomua.

Mainittu keksintö koskee kolonnityyppistä pesulaitetta, jossa kaasu-virta on pyörteinen ja pesu tapahtuu sumuttamalla ja ensimmäisessä pesuvyöhykkeessä saadaan aikaan kaasun pyörteisen virtauksen ja pystysuorassa ylhäältä alas tapahtuvan sumutuksen yhdistelmä; sen jälkeen toisessa vyöhykkeessä eli pisaroiden poistovyöhykkeessä pyörteinen kaasuvirta ja kolonnin seinämät saadaan toimimaan yhdessä 3 66762 siten, että pisarat saadaan pidätettyä kolonnin seinämiin neste-kalvona. Kolonnin toinen vyöhyke eli pisaroiden poistovyöhyke on lisäksi täydennetty renkaalla, joka on sijoitettu siten, että se pidättää mukaantempautuneen nestekalvon seinämille.

Esillä olevan keksinnön mukainen laite on tunnettu siitä, että se käsittää ylävirtaan tornin kaasuntulovyöhykkeestä sijaitsevan esipesu vyöhykkeen, jossa käsiteltävä kaasu saatetaan kiihtymään ja pyörteilemään ja jossa on toiset nestesumutusvälineet kaasun pesemiseksi toisella nestesumulla, sekä itsenäiset säätöelimet ensimmäisen ja toisen nestesumutuksen paineen säätämiseksi itsenäisesti siten, että ensimmäisen nestesumutuksen paine on pienempi kuin toisen nestesumutuksen.

Esipesuvaihe toteutetaan edullisesti venturi-suppiloputken avulla, joka on varustettu nesteen ruiskutuslaitteella, joka sijaitsee ylävirran puolella kaulaosaan nähden ja pienen välimatkan päässä siitä.

Nesteen ruiskuttaminen esipesuvyöhykkeessä tapahtuu tavallisesti sumuttimien avulla, jotka on asennettu siten, että koko kaasuvirta on kontaktissa nesteen kanssa.

Sumuttimiksi valitaan edullisesti sellaiset, joissa on useita pieniä putkia, jotka on asetettu venturin pyöreän poikkileikkauksen säteiden tavoin ja jotka ovat liittyneet toiselta puolen venturin poikkileikkauksen kanssa samankeskiseen, pyöreään ulkopuoliseen putkeen ja joiden vapaat päät ovat kaukana keskustasta.

Tässä toteutusmuodossa valitaan mieluimmin eri pitkiä putkia, vaihdellen pieniä ja suuria sillä tavoin, että vapaista päistä lähtevät suihkut peittävät koko venturin poikkileikkauksen.

Toisessa sumutuksen toteutusmuodossa neste lisätään useiden reikien läpi, joista lähtee venturin akselin suhteen pystysuoria suihkuja. Jäljempänä on selostus tällaisista toteutusmuodoista.

Jokaisessa pesuvyöhykkeessä on itsenäiset sumutuspaineen säätely-laitteet. Puhdistettava kaasu tuodaan esipesuvyöhykkeeseen, jossa muodostetaan pieniä pisaroita.

Sen jälkeen pieniä pisaroita sisältävä kaasuvirta ohjataan kolonnin tyveen, missä sille annetaan pyörreliike. Sen jälkeen se joutuu syk-lonikolonnin ns. pesuvyöhykkeessä kontaktiin ylhäältä alas kohdistuvan pystysuoran nestesumutuksen kanssa, jonka pisarat ovat läpi- 4 66762 mitaltaan suuria ja jolla on yhteensulattava vaikutus esipesuvyöhyk-keessä muodostuneisiin pieniin pisaroihin.

Liukoisia yhdisteitä sisältäviä pisaroita täynnä olevan kaasun pyör-teinen virta joutuu sen jälkeen syklonikolonnin vapaaseen tilaan eli pisaroiden poistovyöhykkeeseen. Kuten suomalaisen patentin FI-62 228 mukaisessa menetelmässä suspendoituneet nes- tehiukkaset litistyvät seinämille renkaan pysäyttäminä ja yhtyvät nesteeksi, joka otetaan talteen kolonnin alapäästä.

Kolonnin alapäästä talteenotettu neste heitetään pois kokonaan yleisessä sovellutusmuodossa.

Ensisijaisessa jatkuvatoimisessa sovellutusmuodossa sumutusneste otetaan uudelleen sykliin ja siitä heitetään pois vain osa, joka korvataan ekvivalentilla määrällä täydennysnestettä.

Nestesyöttöjen paineet säädellään kuten suomalaisessa patentissa FI-62 228, välille 0,1-3 baaria haluttujen pisaroiden koon funktiona.

Kuten patentissa FI-62 228 voidaan keksinnön mukaisen syklonikolonnin kanssa kytkeä sarjaan vähintään toinen samantyyppinen sykloni-kolonni, joka asetetaan edullisesti ensimmäisen yläpuolelle.

Kunkin laitteen alapäästä otetaan erikseen talteen nesteet; puhdistetun kaasun virta otetaan talteen esipesuvyöhykkeellä varustetun syklonikolonnin ulostuloaukosta, tai mahdollisesti viimeisen syklonikolonnin poistoaukosta; tämä kaasuvirta on käytännöllisesti katsoen täysin puhdas liukoisista yhdisteistä, se ei sisällä pisaroita eikä tomua.

Lisäksi todetaan, että esipesuvyöhykkeen avulla toteutettu parannus saa aikaan liukoisten yhdisteiden lisääntyneen absorption ja siis paremman absorptiotuloksen. Tämä tulos voidaan katsoa mm ominais-absorptiopinnan suurenemisen ansioksi, mikä taas johtuu nesteen jakautumisesta hyvin pieniksi pisaroiksi, mikä parantaa diffuusiota kaasukalvossa.

Edellä on jo mainittu, että nesteeseen tapahtuvan absorption laatu on riippuvainen tämän nesteen dispergoitumisen hienojakoisuudesta, 5 66762 mutta että hyvin hienojakoinen dispergoituminen aiheuttaa haitallisten pisaroiden muodostumisen. Patentin FI-62 228 mukaan suoritettiin yhdessä ainoassa laitteessa absorptio, sekä pölyn ja pisaroiden poisto.

Esillä olevan keksinnön mukainen laite parantaa absorptiota ilman pisaroiden tuomaa haittaa. Molempien muiden, pölyn ja pisaroiden poiston tulokset ovat samat.

Seuraavassa on selostus kuvioihin viitaten keksinnön mukaisen laitteen eräästä edullisesta toteutusmuodosta sekä sen varianteista.

Kuviossa 1 on poikkileikkaus pystysuorasta sylinterin muotoisesta kolonnista 1, jossa on patentin FI-62 228 mukaisesti sisääntulo-putki 2, josta kaasuvirta tulee tangentin suuntaisesti. Käsiteltävät kaasut tulevat sisään osaan 2 sen jälkeen,kun ne on syötetty kohdassa 2' esipesuvyöhykkeeseen, jossa niille annetaan kiihtyvyys, voimakas pyörteisyys ja niihin tulee pieniä pisaroita. Pieniä pisaroita sisältävät kaasut joutuvat vyöhykkeessä 3 pyörteiseen liikkeeseen; ne kulkevat ensin pesuvyöhykkeen 4 kautta, sen jälkeen tyhjän vyöhykkeen 5 kautta, jossa niistä poistetaan pisarat(ennen kuin kaasut poistetaan poistoaukosta 7. Nesteet otetaan talteen kolonnin alapäässä 6, josta ne otetaan takaisin sykliin sumuttajiin 8 ja 8'.

Kohdassa 8' nähdään pesunesteen osan tulokohta esipesuvyöhykkeelle, mikä suoritetaan keksinnön mukaan venturiputkessa 20, lähellä kaula-osaa 21, ruiskulaitteella 22. Lisävesi voidaan ruiskuttaa tarvittaessa kohdasta 8".

Kuviossa 2 nähdään yksityiskohta edullisesta sumutuslaitteesta 22 (1), joka sijaitsee tasossa AA, joka on kohtisuorassa venturin akseliin nähden ja lähellä kaulaosaa 21.

Kuvio 3 on leikkaus tasoa AA pitkin sumutuslaitteesta 22 (1), jota syötetään sumutusnesteellä putken 8'a avulla. Kohdassa 23 on pyöreä putki, joka syöttää ruiskuputkia 24 ja ruiskuputkia 25, joita kumpiakin on 3. Ruiskuputkien lukumäärä ja dimensio voidaan valita laitteen ja käsiteltävän kaasun fysikaalisten ominaisuuksien mukaan poistumatta keksinnön piiristä.

6 66762

Kuvio 4 esittää leikkausta toisesta sumutuslaitteesta 22 (2), jossa pesuneste syötetään kohdasta 8'b ja jakelu tapahtuu putkesta 26, jossa on 6 reikää, joista vain yksi on näkyvissä, 27.

Kuvio 5 esittää leikkauksen eräästä toisesta sumutuslaitteesta 22 (3), jossa pesuneste syötetään kohdasta 8 ja jaellaan ulkopuolisesta renkaasta 28, mistä se syötetään venturiin reikien kautta, joista on näkyvissä kaksi, 29.

Esimerkin vuoksi käsitellään kuvioiden 1, 2 ja 3 tyyppiä olevassa keksinnön mukaisessa laitteessa kaasuseosta, joka sisältää pääasiallisena epäpuhtautena piitetrafluoridia SiF^.

Todetaan, että poistuvat kaasut sisältävät vähemmän kuin 10 mg F/m3.

Jos laitteen annetaan toimia ilman venturia, todetaan samojen kaasu-

O

jen sisältävän poistuessaan 40 mg F/m .

Kummassakaan tapauksessa ne eivät sisällä pisaroita eikä tomua. Esimerkki 1

Samassa laitteessa kuin edellä käsitellään kaasuja, jotka ovat peräisin fosforihapon liuotusaltaan jäähdytyksestä. Kaasujen vir-

O

tausnopeus on 124 000 m /h ja niiden lämpötila on 65°C tullessaan 3 venturiin, niiden fluoripitoisuus on 250 mg/m .

Venturissa on 6 pesuputkea, joiden kunkin virtausnopeus on 16,7 m /h, eli kaikkiaan 100,2 m·3/h. Painehäviö on 185 mm vesipatsasta. Käyttöpaine on 0,7 baria, kaasun nopeus 50 m/sek venturin kaula-osassa; kaasut tulevat kolonniin; painehäviö on 60 mm vesipatsasta; kuuden sumuttimen muodostama sumutusramppi syöttää kuhunkin sumutti-

O

meen 20 m /h.

Poistuvan kaasun fluoripitoisuus on 6,9 mg/m3.

Asentamalla esipesuvyöhyke syklonikolonnin ylävirran puolelle kyseessä olevan keksinnön tarjoaman parannuksen mukaan voidaan siis parantaa pesutulosta.

7 66762 Tällaisen asennuksen ansiosta voidaan myös, pesun ollessa yhtä tehokasta, pienentää syklonikolonnin kokoa pienentämällä pesuvyöhyk-keen korkeutta.

Lisäksi voidaan vähentää sarjassa olevien kolonnien lukumäärää, kuten on selostettu patentissa FI-62 228 ja päästä samaan puhdis-tusasteeseen. Sen ansiosta voidaan siis säästää investoinneissa.

Pesuventurin ja syklonikolonnin yhdistelmällä on myös useissa tapauksissa etuna yksinkertaisempi ja helpompi paalutus maahan.

Esillä olevan hakemuksen kohteena olevan parannetun laitteen käyttömahdollisuudet ovat suunnilleen samat kuin patentin FI-62 228 mukaisen; se soveltuu erityisesti kaasuseosten käsit telyyn, jotka ovat peräisin lannoitetehtaasta tai fosforihappoliuo-tusastioista tai fosforihapon väkevöintiastioiden tyhjennyksestä tai fluorin poistoon kaasuista, jotka tulevat fluorisilikaatin valmistuslaitoksista .

Claims (10)

1. Pesutornityyppinen laite liukoisia tuotteita sisältävien kaasujen puhdistamiseksi, käsittäen syklonitornin (1), jossa on kaasun tulovyöhyke (2), johon puhdistettavaa kaasua johdetaan liikkumaan pyörteisesti ylöspäin, tulovyöhykkeen (2) yläpuolella sijaitseva pesuvyöhyke (4), jossa on ensimmäinen nesteen-sumutin (8) kaasun pesemiseksi ensimmäisellä nestesumulla, pesu-vyöhykkeen (4) yläpuolella sijaitseva pisaranpoistovyöhyke (5), jossa pyörteinen kaasuvirta on yhteistoiminnassa tornin (1) seinän kanssa siten, että pisaroista muodostuu nestekalvo, ja kaasun poistoaukko (7), minkä ohella syklonitornissa on pisaranpoisto-vyöhykkeen (5) ja kaasunpoistoaukon (7) välissä siten sijaitseva rengas, että nestekalvo ei tempaudu laitteesta poistuvan kaasun mukaan, tunnettu siitä, että laite käsittää ylävirtaan tornin (1) kaasuntulovyöhykkeestä (2) sijaitsevan esipesu-vyöhykkeen (20), jossa käsiteltävä kaasu saatetaan kiihtymään ja pyörteilemään ja jossa on toiset nesteensumutusvälineet (22) kaasun pesemiseksi toisella nestesumulla, sekä itsenäiset säätö-elimet ensimmäisen ja toisen nestesumutuksen paineen säätämiseksi itsenäisesti siten, että ensimmäisen nestesumutuksen paine on pienempi kuin toisen nestesumutuksen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että esipesuvyöhykkeeseen (20) ruiskutetaan osa sykloni-kolonnin (1) pesunesteestä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että esipesuvyöhyke käsittää venturiputken (20) , joka on varustettu nesteen ruiskutuslaitteella (22) , joka sijaitsee kaulaosan (21) ylävirran puolella ja pienen välimatkan V päässä mainitusta kaulaosasta.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että nesteen ruiskuttaminen esipesuvai-heessa (20) suoritetaan sumuttimien (22) avulla, jotka on asetettu siten, että koko kaasuvirta on nesteen kanssa kontaktissa.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että sumuttimet muodostuvat useista putkista (24, 25), jotka sijaitsevat venturin (20) pyöreän poikkileikkauksen sä- 9 66762 teiden tavoin ja joiden toinen puoli on venturin poikkileikkauksen kanssa samankeskisen ulkopuolisen pyöreän putken (22) kanssa yhteydessä ja joiden vapaat päät ovat välimatkan päässä keskustasta.

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että neste syötetään useiden reikien (27) kautta, joista lähtevät suihkut ovat kohtisuorassa venturin akselin suhteen.

7. Menetelmä liukoisia tuotteita sisältävän kaasun puhdistamiseksi, tunnettu siitä, että puhdistettava kaasu johdetaan esipesuvyöhykkeeseen (20), jossa muodostuu pieniä pisaroita, sen jälkeen pieniä pisaroita sisältävä kaasu johdetaan kolonnin alapäähän (3), jossa se joutuu pyörteeseen liikkeeseen, pannaan pieniä pisaroita sisältävä pyörteinen kaasuvirta kontaktiin pystysuoraan ylhäältä alaspäin tulevan nestesumutuksen kanssa, joka on läpimitaltaan suurempien pisaroiden muodostamaa, jotka vaikuttavat yhteensulattavasti esipesuvyöhykkeessä muodostuneisiin pieniin pisaroihin, johdetaan pyörteinen kaasuvirta pisa-rain poistovyöhykkeeseen (5), jossa suspendoituneet nestehiukkaset litistyvät seinämiä vasten ja rengas pidättää ne ja ne yhtyvät nesteeksi, ja pesuneste (6) otetaan talteen kolonnin alapäästä ja kolonnin yläpäästä (7) otetaan talteen tomusta, pisaroista ja liukoisista yhdisteistä puhdistettu kaasu, jonka puhtausaste on parantunut.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lasketaan pois kaikki talteenotetut nesteet.

8 66762

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lasketaan pois osa talteenotetuista nesteistä (6) ja palautetaan loput takaisin sykliin sumutusnesteeksi (3, 8’) ja korvataan poistettu määrä vastaavalla määrällä täydennysnestettä.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eri nestesyöttöjen paine säädetään itsenäisesti välillä 0,1-3 baaria. ' * 10 66762