LU83391A1 - Verfahren zur abscheidung von luftbestandteilen,wie schwer absorbierbaren luftverunreinigungen aus luftgasgemischen - Google Patents

Description

’ * ’ ' ' U ' ' / 4 . · ' \ * ’ ' 22 892 h.ni - 1 - 20.1.1981 t * STEULER INDUSTRIEWERKE GMBH, Höhr-Grenzhausen

Verfahren zur Abscheidung von Luftbestandteilen, wie schwer absorbierbaren Luftverunreinigungen aus Luft-gasgemischen___________

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abscheidung von Luftbestandteilen, wie schwer absorbierbaren Luftverunreinigungen aus Luftgasgemisehen durch Zusammenf ühruijg des Gemisches mit Absorptionsmitteln und auf Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

j Luftgasgemische mit Luftbestandteilen wie z. B. nitrosen

Gasen, Chlorwasserstoff, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, Mercaptanen, Aminen wurden bisher durchweg in Absorptionsan-; lagen mit Bodenkolonnen, Füllkörperkolonnen, Sprühwäschern | oder Venturiwäschern mit den Absorptionsmitteln, bspw. Na- ! tronlauge, Natronlauge-Natriumhypochlorit, Wasser oder Was- ] serstoffperoxid zusammengeführt. Der mit solchen Anlagen er- 1 zielte Abscheidegrad war, abhängig von der Art des abgeschie denen Mediums und der gewählten Anlageform schlecht, ausreichend, teilweise aber auch gut. Mit den Sprüh- bzw. Venturi-ί Wäschern ließen sich für Stickstoffdioxid und Stickstofftri- \ oxid Abscheidungsgrade in der Größenordnung von 30 bis 70 %

Jj ; erzielen; höhere Abscheidegrade bis 80 % jedoch nur bei An- f | Wendung sehr aufwendiger Anlagen, z. B. 10-stufigen Boden kolonnen oder Füllkörperkolonnen mit Schüttungen von 4 bis 6 m. Sehr niedrige Abscheidegrade ergaben sich bei Stickoxid; sie lagen bei der Verwendung von Natronlauge oder Wasser als Absorptionsmittel unter 10 % und ließen sich auch bei Natronlauge Natriumhypochlorit und Wasserstoffperoxid nicht über / 30 % hinaus steigern.

- u - 2 - . 1 I _ , 22 892 h.ni - 2 - 20.1.1981 » ' Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verzicht auf die Anwendung aufwendiger Bodenkolonnen oder Füllkörperkolonnen mit verhältnismäßig geringem Aufwand bedeutend höherliegende Abscheidegrade zu erzielen und dabei auch andere schwer absorbierbare Luftbestandteile, z. B. lösliche Sublimate, wie Ammoniumchlorid, Ammoniuiribifluorid, , Indiumchlorid und Zinkchlorid mit guten Abscheidegraden auszuscheiden. Auch schwer absorbierbare Aerosole von ölen, Fetten und Weichmachern, die in der wässrigen Phase emulgierbar sind, lassen sich mit hohen Abscheidegraden aus- « scheiden. Schwefelsäure-Aerosole sowie Schwefeltrioxid, die üblicherweise in hochprozentiger Schwefelsäure absorbiert werden, sollen sich mit Wasser absorbieren- lassen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Luft mit einem oder mehreren der oben aufgeführten Bestandteile im Durchgang durch ein oder mehrere Pakete geschichtet^ : ^ilt'-rmatten aus chemikalienfesten Vliesen mit den Absorptionsmitteln, wie z. B. Natronlauge, Natriumhypochlorit, Wassei: 'offoxid oder Wasser zusammengeführt wird. Die Filtermattei '.'te werden dabei in Abhängigkeit von der Konzentration der abzuscheidenden Stoffe in dem Luftgasgemisch auf 10 bis 50 und mehr Prozent ihres AnfangsVolumens zusammengepreßt. Die Dosierung der dem Luftgasgemisch zuzuführenden Absorptionsmittelmengen erfolgt wie die Erfindung vorschlägt, durch ph-oder Redoxregelung bzw. durch kolometrische Messung. Es ist erfindungsgemäß möglich, bei Zuführung von Wasserstoffperoxid zu einem Gemisch mit nitrosen Gasen abgeschiedene Salpeter-, säure durch Verwendung von Wasserstoffperoxidlösungen hoher

Konzentration Salpetersäure in einer für die Wiederverwendung im Ausgangsprozeß geeigneten Konzentration auszuscheiden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einem Reaktionsturm mit Zuführung des Luftgasgemisches von oben 1 j oder von unten her besteht erfindungsgemäß aus über einem im \ Ir \ - * , · t 22 892 h.ni - 3 - 20.1.1981

Turmquerschnitt angeordneten Filtermattenpaket angeordneten Sprühdüsen für das Absorptionsmittel, einem unter dem Filtermattenpaket angeordneten Auffangbehälter mit Überlauf und Abfluß zu einer Umwälzpumpe sowie einem oberhalb bzw. unterhalb des Filtermattenpaketes in einer Öffnung der Turmwand angeordneten, nach innen bzw. nach außen blasenden Gebläse, und, bei nach innen blasendem Gebläse einem durch das Filtermattenpaket aus dem Turm herausführenden Abzugsrohr. Die Vorrichtung kann auch aus zwei mit Abstand übereinander angeord-neten Filtermattenpaketen und einem zwischen den beiden Paketen angeordneten, zweiten mit einer weiteren Umwälzpumpe an den Auffangbehälter angeschlossenen zweiten Auffangbehäl-ter bestehen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele und der mit diesen erzielbaren Versuchsergebnisse näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: ; Fig. 1 eine Absorptionsanläge mit Reaktionsturm in schema- ; tischer Darstellung, : Fig. 2 eine andere Ausbildungsform und [

Fig. 3 eine weitere Ausbildungsform der Anlage.

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Wie aus Fig. 1 zu ersehen, ist in dem Reaktionsturm 1 das aus Schichten von Vliesen gebildete Filtermattenpaket 2 unterhalb des Einlaßstutzens 4 für das Luftgasgemisch angeordnet, das in Richtung des mit 3 bezeichneten Pfeils in den Turm ! eintritt. Oberhalb des Filtermattenpaketes 2 ist im Turm eine

Sprühdüse 5 angeordnet, aus der das Absorptionsmittel austritt und die Oberseite des Filtermattenpaketes 2 beaufschlagt. Die Sprühdüse 5 steht über eine Leitung 6 mit dem am Boden des Turms 1 mit Abstand unterhalb des Filtermattenpaketes 2 be- I ^ # 22 892 h.ni - 4 - 20.1.1981 findlichen Auffangbehälter 7 in Verbindung. In der Leitung 6 ist eine Umwälzpumpe 8 angeordnet. Der Auffangbehälter 7 weist einen Auffangtrichter 9 auf. Zwischen diesem Trichter 9 und der Unterseite des Filtermattenpaketes 2 ist in der Wandung 1a des Turms 1 eine Ausnehmung 1b vorgesehen, an die sich ein Tropfenabscheider 10 anschließt, der über eine mit 11 an-. gedeutete Leitung zu dem Gebläse 12 führt. Zwischen dem Tropfenabscheider 10 und dem Auffangbehälter 7 ist eine Ablaufleitung 13 angeordnet. Der Überlauf des Auffangbehälters 7 ist mit 14 bezeichnet. Das Absorptionsmittel wird aus einem Vorratsbehälter 15 über Leitungen 16 und 17 mittels der Pumpe 18 der Leitung 6 und der Sprühdüse 5 zugeführt. Die Zufuhrregelung wird durch die Meß- und Regeleinheit 19 gesteuert.

j ' Das Luftgasgemisch gelangt in Richtung des Pfeils 3 in den

Reaktionsström 1 und wird im Filtermattenpaket 2, das mit dem durch die Düse 5 aufgesprühten Absorptionsmittel getränkt ist, mit diesem zusammengeführt. Die aus der Zusammenführung entstandene Verbindung gelangt, nachdem sie das Filtermattenpaket verlassen hat, über den Auffangtrichter 9 in den Auffangbehälter 7, während die Luft und noch in ihr enthaltene geringe Flüssigkeitsbestandteile den Reaktionsturm 1 durch die Ausnehmung 1b verläßt. Die Flüssigkeitsreste werden im Tropfenabscheider niedergeschlagen und gelangen ebenfalls über die Leitung 13 in den Auffangbehälter, während die endgültig gereinigte Luft über Leitung 11 vom Gebläse 12 abgeblasen wird.

Bei der Ausbildung nach Fig. 2 sind im Reaktionsturm 1 zwei im Abstand übereinander angeordnete Filtermattenpakete 2a und 2b vorgesehen. Zwischen diesen ist ein weiterer Auffangbehälter 7a angeordnet, der über eine Leitung 21 mit dem unten im Reaktionsturm 1 angeordneten Auffangbehälter 7 verbunden ist. Vom Auffangbehälter 7 führt eine zweite Leitung 6a zu der über / dem oberen Filtermattenpaket 2a angeordneten Sprühdüse 5a.

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Im übrigen weist die Anlage die gleichen Merkmale auf, wie die in Fig. 1 dargestellte.

Bei der Ausbildung nach Fig. 3 ist in dem Reaktionsturm 1 das Filtermattenpaket 21 ebenfalls unterhalb des hier mit 23 bezeichneten Einlaßstutzens für das Luftgasgemisch angeordnet, das in Richtung des Pfeils 24 über das Gebläse 20 in den Turm eingeblasen wird. Oberhalb des Filtermattenpaketes 21 sind hier mehrere Sprühdüsen 5a und 5b angeordnet, die ebenfalls über eine Leitung 6 mit dem am Boden des Turms 1 mit Abstand unterhalb des Filtermattenpaketes 21 angeordneten Auffangbehälter 7 über eine Umwälzpumpe 8 in Verbindung stehen. Der Auffangbehälter 7 ist mit einer Niveauregelung 26 versehen; er wird über eine Leitung 16 mit frischem Absorptionsmittel gespeist und weist ferner eine Ablaufleitung 27 auf.

Durch das Filtermattenpaket 21 ist zentral ein Abzugsrohr 22 geführt, das in Richtung des Pfeils 25 aus dem Turm 1 heraus-; führt.

Das durch das Gebläse 20 in Richtung des Pfeils 24 in den Turm 1 eingeführte Luftgasgemisch wird im Filtermattenpaket 21 mit dem aufgesprühten Absorptionsmittel getränkt und die entstandene Verbindung gelangt, nachdem sie das Filtermattenpaket 21 verlassen hat, wie bei den bereits beschriebenen Einrichtungen, in den Auffangbehälter 7, während die Luft und noch in ihr enthaltene geringe Flüssigkeitsbestandteile den Reaktionsturm 1 ! durch das Abzugsrohr 22 in Richtung des Pfeils 25 verlassen.

; Beim Betrieb der Vorrichtung für das beschriebene Verfahren wurden, wie die nachfolgenden tabellarischen Gegenüberstel- ; lungen zeigen, mit den verschiedenen Arten von Absorptions mitteln jeweils bedeutend höherliegende Abscheidegrade erzielt. Diese liegen bei Natronlauge, Natronlauge Natriumhypochlorid / und Wasser, Wasserstoffperoxid durch weg an der höchsterreich- : ; - 6 - ii .s ’·*»**' », -Μ - * ·**·. t.,.

» I ’ ·*· / ; ' ' · , ·. , 1 ' , . '*·. · · ;,·< ·>'..· · . ' · '· ..· '•‘νΉ V · ». . i : 22 892 h.ni - 6 - 20.1.1981 baren Grenze von 90 bis 99,9 %. Bei der Abscheidung von Stickoxid unter Verwendung von Wasserstoffperoxid als Absorptionsmittel ist die Steigerung des Grades der Abscheidung gegenüber den mit anderen Anlagen erzielbaren Ergebnissen besonders deutlich, da hier 90 bis 95 %, verglichen mit 30 und weniger Prozent erzielt werden konnten. Diese Ergebnisse bei der Anwendung von Wasserstoffperoxid sind deshalb von besonders großer wirtschaftlicher Bedeutung, weil das, Neutralisations- und Entgiftungskosten für.Oxidation des gebildeten Nitrits ersparende Rückgewinnen von Salpetersäure bei Absorption von Stickstoffdioxid eine 44prozentige, bei der Absorption von Stickstofftrioxid eine 26prozentige und bei der Absorption von Stickoxid noch eine 17prozentige Salpetersäure ergab. Bei Verwendung noch höherer konzentrierter Wasserstoffperoxidlösungen könnten auch entsprechend höherprozentige Salpetersäuren erzeugt werden.

Vergleichtabelle I

Abscheidegrade von Stickstoffdioxid NO2

Absorptions- Natronlauge „ Wasser mittel Natronlauge Natrlun,hy’0. Wasser wasserstoff_ chlorid peroxid Wäschertyp 10stufige

Bodenkolonne 60-80 % 60-80 % 40-60 % 60-80 % Füllkörperkolonne 60-80 % 60-80 % 40-60 % 40-70 % 4-6m Schüttung

Sprühwäscher 30-50 % 30-50 % 10-30 % 30-50 %

Venturiwäscher 40-70 % 40-70 % 30-50 % 30-60 %

Filtermatten- g0-98 % 95-99,5 % 70-80 % 95-99,9 % / wascher - 7 - l' ' ' ' I i.

‘ ' * -· ·* I 22 892 h.ni - 7 - 20.1.1981 ]

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; Vergleichtabelle II

Abscheidegrade von Stickstofftrioxid N„0_ bzw. Ν0-/Ν0 im Molverhältnis 1:1

Absorptions- ... , , Natronlauge Wasser mittel Natronlauge Natriumhyp0_ Wasser Hassersto(£-

Chlorid peroxid 10stufige 60-80 % 60-80 % 20-50 % 40-60 %

Bodenkolonne Füllkörperkolonne 60-80 % 60-80 % 20-50 % 40-60 % 4-6m Schut- - - tung

Sprühwäscher 30-50 % 30-50 % 10-30 % 20-50 %

Venturiwäscher 40-60 % 40-60 % 10-40 % 20-50 %

Filtermatten- g0-99 % 95-99,5 % 50-70 % 95-99,9 % .

wascher

; Vergleichtabelle III

Abscheidegrade von Stickoxid NO f !; " Absorptions- , Ί Natronlauge „„„ Wasser ! mittel Natronlauge Natriumhy;o_ Wasser Wasserstoff_ j Chlorid peroxid 10stufige o-10 % o-30 % 0-10 % 0-30 %

Bodenkolonne Füllkörper- kolonne 0_10 % o-30 % 0-10 % 0_30 % | 4-6m Schut- I tung

Sprühwäscher 0-10 % 0-20 % 0-10 % 0-20 % ί Venturiwäscher 0-10 % 0-30 % 0-10 % 0-30 % ' , Filtermatten- o-20 % 50-70 % 0-10 % 90-95 % / wascher • I · ' .

- ’ #v* ( »** ·~ • : f t, f • i Ί '* 22 892 h.ni - 8 - 20.1.1981 Für die Absorption verschiedener Luftbestandteile mit Wasserstoffperoxid oder Natronlauge wurde bei einer Berieselungs-dichte von 20 m /m x h die Packungshöhe der Filtermatten bei SO^ von 0,3 auf 0,15 m verdichtet, für SO^ von 1,80 auf 0,60 m und für Ammoniumchlorid und andere Sublimate von 0,60 auf 0,30 m.

,/C.

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Claims (7)

1. Verfahren zur. Abscheidung von Luftbestandteilen wie schwer absorbierbaren Luftverunreinigungen aus Luftgasgemischen durch Zusammenführen des Gemisches mit Absorptionsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft mit Bestandteilen wie nitrosen Gasen, Chlorwasserstoff, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, Mercaptanen, Aminen, löslichen Sublimaten wie Ammonium-chlorid, Ammoniumbifluorid, Indiumchlorid, Zinkchlorid, Aerosolen von ölen, Fetten oder Weichmachern, Schwefelsäure-Aerosolen, Schwefeltrioxid, im Durchgang durch ein oder mehrere Pakete geschichteter Filtermatten aus chemikalienfesten Vliesen mit den Absorptionsmitteln, wie Natronlauge, Natriumhypochlorid, Wasser, Wasserstoffperoxid zusammengeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermattenpakete (2) in Abhängigkeit von der Konzentration der auszuscheidenden Stoffe im Luftgasgemisch auf 10 bis 50 oder mehr Prozent ihres Anfangsvolumens zusammengepreßt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung der aus dem Luftgasgemisch zuzuführenden Absorptionsmittelmengen durch ph- oder Redoxregelung bzw. = _ durch kolorimetrische Messung erfolgt. I l~, -2- 22 892 h.ni - 2 - 20.1.1981

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zuführung von Wasserstoffperoxid zu einem Gemisch mit nitrosen Gasen abgeschiedene Salpetersäure durch Verwendung von Wasserstoffperoxidlösungen hoher Konzentration Salpetersäure in einer für die Weiderver-wendung im Ausgangsprozeß geeigneten Konzentration abgeschieden wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, Idaß Luft mit Bestandteilen von, in wässriger-Phase emulgierbaren Aerosolen, z. B. von Ölen, Fetten, Weichmachern, mit Wasser als Absorptionsmittel zusammengeführt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, in einem Reaktionsturm mit Zuführung des Luftgasgemisches von oben oder von unten her, gekennzeichnet durch über einem im Turmquerschnitt angeordneten Filtermattenpaket (2) bzw. (21) angedrdneten Sprühdüsen (5 bzw. 5a, 5b) für das Absorptionsmittel, einem unter dem Filtermattenpaket (2 bzw. 21) angeordneten Auffangbehälter

(7) Überlauf (14) und Abfluß zu einer Umwälzpumpe (8) sowie ein oberhalb bzw. unterhalb des Filtermattenpaketes (2 bzw. 21) in einer Öffnung (1b bzw. 23) der Turmwand angeordnetes nach außen bzw. nach innen blasendes Gebläse (12 bzw. 20) und bei nach innen blasendem Gebläse (20) ein durch das Filtermattenpaket (21) aus dem Turm (1) herausführendes Abzugsrohr (28). un»)