DD232437A5

DD232437A5 - Verfahren und anlage zum behandeln von gasen und daempfen

Info

Publication number: DD232437A5
Application number: DD26308584A
Authority: DD
Inventors: Johann Renneberg
Original assignee: Johann Renneberg
Priority date: 1983-05-17
Filing date: 1984-05-16
Publication date: 1986-01-29
Also published as: GB8412529D0; NL8401573A; SE8402642L; SE8402642D0; GB2141944A

Abstract

Ein Verfahren zum Behandeln von Gasen und Daempfen und eine Anlage dafuer sollen eine Behandlung von Verbrennungsgasen aus der Altoel- und der Schweroelverbrennung bei moeglichst niedrigem Abwasseranfall ermoeglichen. Hierzu wird vorgeschlagen, dass das Stroemungsmedium in Form eines aus einer Altoel- oder Schweroelverbrennung od. dgl. kommenden Verbrennungsgases durch eine Stroemungsbahn mit wechselndem Querschnitt gefuehrt sowie darin maeanderartig umgelenkt wird, wobei das Stroemungsmedium Spruehnebel aus im Bereich von etwa 6 bis 7 p H gehaltenem Waschwasser durchquert und als Reaktionsstoff Ca(OH)2 eingesetzt wird. Dabei soll das Stroemungsmedium vor dem Absorptionsvorgang durch Verdampfung und Waermetausch auf maximal 150C herabgekuehlt werden. Bei dieser Anlage sind in einem Gehaeuse mehrere Absorptionskammern nebeneinander vorgesehen. Ausserdem ist der ersten Absorptionskammer ein vom Stroemungsmedium durchzogener Verdampfer vorgeschaltet und diesem bevorzugt eine Hydriereinrichtung, die eine Hydrierungsschnecke ist, deren Feststoffeingang dem Austragsende des Verdampfers zugeordnet und deren Feststoffaustrag dem Eingang fuer das Stroemungsmedium benachbart ist. Fig. 1

Description

Verfahren und Anlage zum Behandeln von Gasen und Dämpfen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Gasen und Dämpfen, beispielsweise zur Gasreinigung in wenigstens einer Absorptionskammer für jene Strömungsmittel sowie eine Anlage dafür,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Eine Absorption findet beispielsweise bei Aufnahme von Gasen durch Flüssigkeit unter Bildung einer Lösung als Bestandteil von Trennverfahren bei der Gasreinigung durch Waschprozesse statt. Zur Zeit bekannte Absorptions-Verfahren .— wie das von Ciba-Geigy; Saarberg-Hölter; Bischoff;. -Chemicon; Wellmann-Lord und das Kugelbett-Verfahren — haben alle gemeinsam, daß die Absorption mittels Turmwäscher vorgenommen wird. Diese Verfahren sind in der Hauptsache auf die Absorption von einer Schadstoffkomponente wie etwa "SO₂" ausgerichtet. In Anwesenheit mehrerer Schadstoffe wie "S0_?, HCl, HF, NO und P₂O^", muß die Absorption in mindestens zwei Turmwäschern erfolgen.

Bei Verbrennungsgasen mit hohen Schadstoffgehalten wie zum Beispiel 10 g SO₂, 25 g-HCl, 0,2 g HF und 0,3 g Ν0_χ,

sowie 20 mg GdO, 80 mg PbO und 60 mg Cr₅O₃ je Nm³-Gas, wie sie bei der .Verbrennung von Säureteeren im Gemisch mit .hochchlorierten Lösungsmittel entstehen, sind die vorbenannten Verfahren nich* in der Lage, die Gase soweit zu reinigen, daß der Restschadstoffgehalt im Reingas in den zulässigen Grenzen der TA - Luft verbleibt.

Diese Einschränkung der bekannten Verfahren macht es für die chemische Industrie zwingend, solch hochkonzentrierten Abfallstoffe mittels Verbrennungsschiffen auf See verbrennen zu lassen, da der Stand der Technik eine Verbrennung in Landanlagen zur Zeit nicht zuläßt.

Ausgehend von einem beispielsweisen Abfallprodukt einer Zusammensetzung wie

10	Gew. 'j	* ^Ci2^H6	^C14	^C13	Tetrachlordiphenyl
6	H	^C6 ^H5	CJ		Chlorbenzol
6	η		Cl ΟΉ	Chlorphenol
7	η	C Cl₃	CH₃	Trichioräthan
6,	5. "	C Cl₃	CH	Trichloräthylen
7	Il	^C2^C14		Tetrachloräthylen
10	H	CH^ Cl₂ 0 SO^	Schwefelsäur«chiorid
. 6	If	F C₂	Fluortrichloräthylen
4i,	5 ^η	^C7^Hi4	Methvlzyklohexan

100,0 Gew. -ρ Sonderabfall - Brennstoff

entsteht ein Abgasvolumen von 7,686'Nm /Kg-Brennstoff mit ein-em Heizwert von 5 813 Kcal/Kg oder · 24 337 Kj/Kg.

Die Luftüberschußrate betr. 1,15-fach

Diese .geringe Luftrate ist erforderlich, um Feuerraumtemperaturen von etwa 1 300. - 1 350⁰C zu erreichen, die wiederum'notwendig ist, um langkettige Molekülreihen zu brechen und die ho.hen Cl-Anteile voll in HCl umzusetzen.

Bei der Verbrennung eines solchen Abfallproduktes ist die Stoffzusammensetzung im Verbrennungsgas etwa wie folgt:

°2 -	2,	6	VoI £	37,411	g/Nm³	HCl =	45,421	g/Nm³
^N2 -	75,	5	VoI f,	949,383	G/Nm³	5O₂ =	4,651	g/Nm³
CO, -	'3,	1	VOL £'	258,699	g/Nm³	HF	1,319	g/Nm³
H,0 -	8,	76	VoI s	70,40 5	g/Vrr.³	NO X	O, 180	g/Nm³
	99,	96	Vo Ϊ £	; spez.-Gew	.-Rohgas		1,367	Kg/Nm³

Bei den erwähnten Turmwäschern wird das Waschwasser mit einem Düsendruck von etwa 1 bis 1,5 bar von oben nach unten gesprüht. Hier ist die Tropfenanfangsgeschwindigkeit maximal 20 m/s, und die Waschwasserumsatzrate beträgt etwa 1,5 bis 2,5 ltr/Nm , Die Tropfengröße liegt bei diesen Turmwäschern aufgrund der Düsenanordnung, des Düsenvordruckes und der Durchsatzrate je Düse im Mittel bei 80 bis 200 pm.

Die Tropfengeschwindigkeit wird durch Gegenströmung der Gase soweit gebremst, bis die Tropfen aufgrund ihrer Masse und de*' daraus resultierenden Fallgeschwindigkeit den Widerstand des Gasgegendruckes aufhebt.

Durch die Fallbeschleunigung der Tropfen verändert sich aber die Tropfengröße bis auf annähernd 500 bis 600/um, wodurch die ^ropfenoberfläche extrem verringert und somit auch die Stoffaustauschfläche wesentlich kleiner wird· Die Gasgeschwindigkeit bei Turmwäschern beträgt 1 bis 1,5 m/s, die mittlere Tropfengeschwindigkeit etwa 5 bis 6 m/s· Durch diese vorgegebenen kinetischen Bedingungen ist die Aufprallenergie der Stoffpartikel sehr gering·

Alle bisher bekannten Verfahren sind derzeit nicht in der Lage, diese Verbrennungsgase mit solch hohen Abseheide— raten zu reinigen, daß die zulässigen JSmissionsraten der einzelnen Stoff arten im Heingas unterschritten werden· Dies gilt insbesondere für Abgase aus der Altöl- und der SchwerölVerbrennung·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens sowie einer Anlage der eingangs beschriebenen Art, mit denen eine Behandlung von Verbrennungsgasen aus der Altöl- und der Schwerölverbrennung bei möglichst niedrigem Abwasseranfall möglich wird· Insbesondere soll eine Verbesserung der Abscheidung sowohl von Schwermetallverbindungen wie Blei od· dgl· in Form von dampfförmigen wie auch festen Stoffen als auch von karzinogenen Stoffen und Aerosolen ermöglicht werden· Zudem sollen gasförmige Schadstoffe als Feinstaub mit einer Körnung <1 um einfacher absorbiert werden können· ·

-4a-Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, geeignete Mittel aufzufinden, mit denen eine weitestgehende Reinigung von Verbrennungsgasen aus einer Altöl- oder Schwerölverbrennung möglich wird·

Die Lösung dieser Aufgabe wird in einem Verfahren gesehen, während dessen Durchführung das Strömungsmittel in Form eines aus einer Altöl- oder Schwerölverbrennung od« dgl« kommenden Verbrennungsgases durch eine Strömungsbahn mit wechselndem Querschnitt

geführt sowie darin mäanderartig umgelenkt wird, wobei das Strömungsmittel Sprühnebel aus im Bereich von bevorzugt 6 "bis 7 pH gehaltenem Waschwasser durchquerfc und als Reaktionss'toff Ca (OH)₂ eingesetzt wird. Dazu hat es sich als günstig erwiesen, das Strömungsmittel vor dem A'bsorptionsvorgang durch Verdampfung und Wärmetausch auf maximal 150 C herabzukühlen, insbesondere beim Durchgang des Strömungsmittels durch eine Dünnschicht-Verdampferzone während des.Verdampfungsvorgangs etwa'80 % des HpO-Anteils einer Ca⁺-Lösung zu verdampfen, die durch den Absorptionsvorgang entsteht.

Dieses Verfahren führt zu einer außergewöhnlich günstigen Reinigung-des Altöl- oder Schweröl-Verbrennungsgases ohne jeglichen Anfall von Abwasser; in, der Verdampfungszone und/oder der Hydrierzone entstehender Dampf wirtel·/vor dieser/diesen Zone/n in das Strömungsmedium eingeleitet, bevorzugt bei Unterdruck.

Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Strömungsmittel vor dem Verdampfungsvorgang hydriert, wobei es von einer Temperatur von 240 bis 35O⁰C entsprechend der HpO - und Kristallwasserverdampfung herabgekühlt wird. Dank der nachfolgenden Weiterkühlung im Verdampfer tritt das Verbrennungsgas mit etwa 140 bis 150 C in die Absorptionseinrichtung ein. ,.

In der Dünnschicht-Verdampferzone wird Gipsbrei od.dgl. erzeugt und gegen die Strömungsrichtung des Strömungsmittels in dessen Hydrierzöne überführt, in welcher der freie H-O-Anteil des Gipsbreis verdampft wird.

Eine für das Verfahren geeignete Anlage zeichnet sich dadurch aus, daß in dem Gehäuse mehrere Absorptionskammern nebeneinander vorgesehen und jeweils zwei an ihren benachbarten Enden miteinander zu einer "in Draufsicht etwa U-förmigen Strömungs- bähn verbund-en sind sowie zumindest eine Absorptionskammer einen sich .in Strömungsrichtung verjüngenden od-er verengenden Querschnitt und die nachfolgende Abjsorptionskammer einen sich in Strömungsrichtung verengenden oder'verjüngenden — also sich gegenläufig verändernden — Querschnitt aufweist, wobei im Querschnitt der Absorptionskammer zumindest ein Düsenstock mit Sprühnebel erzeugenden Sprühdüsen vorgesehen ist. Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, daß die erste Absorptionskammer in Strömungsrichtung von der Eingangsleitung ab einen zun-ehmenden Querschnitt aufweist und die nachfolgende mit in Strömungsrichtung abnehmendem Querschnitt versehen ist.

Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, daß die den Ausgangsstutzen aufweisende Absorptionskammer sich bei einer Vorrichtung mit ungerader Kammerzahl zum Ausgangsstutzen hin querschnittlich erweitert oder, daß bei einer geraden Kammerzahl jene letzte der Absorptionskammern sich zu dem Ausgangsstutzen hin querschnittlich verjüngt und ihr eine Absorptionskammer mit in Strömungsrichtung zunehmendem Querschnitt vorgeschaltet ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Boden der Absorptionskammer zu einer Lösungsmittelleitung unter Veränderung des Strömungsquerschnittes geneigt; bevorzugt ist allen Absorptionskammern der-Gehäuseboden gemeinsam. Als günstig hat es sich erwiesen, letzteren vom Eingangsstutzen ab abwärts zu neigen.

Mit dem geneigten Boden entsteht die gewünschte Querschnittsveränderung und zudem in allen Absorptionskammern ein gleichgerichtetes Gefälle; die überschüssige Absorptionslösung wird den genannten Lösungsmittelleitungen zugeführt und durch diese abgezogen.

Von besonderer Bedeutung ist die Zuordnung eines Reaktionsbeckens zur Absorptionskammer.· In dieses Reaktionsbecken wird durch ein Zuführorgan, z. B. einen Luftverteiler, Preßluft, dreiatomiger Sauerstoff od. dgl. Oxidationsmittel eingebracht, um eine Aufoxidation des Beckeninhalts zu ermöglichen.

Aus dem Reaktionsbecken wird jede Absorptionsstufe über eine eigene Pumpenleitung mit Sprühwasser versorgt, welches durch die Düsenstöcke in den Absorptionskammern gegen die Ströraungsrichtung versprüht wird.

Als günstig hat es sich erwiesen, den Düsenstock einer Absorptiönskammer aus dem Reaktionsbecken der nachfolgenden Absorptionskammer zu versorgen, wobei die letzte dieser Absorptionskammern an ein Frischwasserbecken angeschlossen sein kann. Dies hat zur Folge, daß sich im Reaktionsbecken der ersten der Absorptionskammern eine aufkonzentrierte Säurelösung einstellt.

Dem Ausgangsstutzen ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein Tropfenabscheider nachgeschaltet, der seinerseits über eine Abscheiderleitung mit dem Reaktionsbecken verbunden ist, welches — nach einem weiteren Merkmal der Erfindung — durch eine Flutwand von einem Eingangsbecken getrennt sein kann; in dieses führen ,die Lösungsleitungen der Absorptionskammern.

Die als Seiten 9' bis 18 hier anschließenden Abscheidediagramme Nr. I bis X sind empirisch, durch Meßreihen und Gutachten an zwei Versuchsanlagen ermittelt und könnei jederzeit durch Messungen nachgewiesen werden.

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Ausführungsbeis-piel

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele·

In der beiliegenden Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die schematisierte Wiedergabe einer erfindungsgemäßen Anlage;

Fig. 2: die gegenüber Fig. 1 vergrößerte Draufsicht auf ein teilweise gebrochen dargestelltes Detail;

Fig. 3: den Längsschnitt durch Fig· 2 nach deren Linie III - III;

Figi 4: die Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel des in Fig« 2; 3 gezeigten Details;

Fig. 5: den Längsschnitt durch Fig· 4 nach deren Linie 7 - 7.

Aus dem Fuchs 10 od. dgl. einer nicht dargestellten Verbrennungsanlage in Pfeilrichtung χ anströmendes Gas einer-Temperatur von 240 bis 350 ⁰C wird über einen Gasstutzen 11 mit Stellklappe 12 und einen Verbindungskanal 13 in den Doppelmantel einer übersichtlichkeitshalber im einzelnen nicht dargestellten Gips-Hydrierungsschnecke 14 eingeleitet.

Dort findet ein Tf?a*nneaustausch statt, dank dessen das Gas — entsprechend der E^O - und Kristallwasserverdampfung — heruntergekühlt wird und dann über eine Verbindungsleitung 15 in den Doppelmantel einer HgO-Dünnschicht-Verdampfer-

schnecke 16 gelangt» Dort wird erneut durch einen Tauschvorgang Warme entzogen, das Gas tritt mit nunmehr maximal 150 ⁰C über eine Verbindungsleitung 17 in die erste Absorptionsstufe eines bei 20 angedeuteten Absorbers ein»

Dieser Absorber 20 weist gemäß ^ig. 2, 3 ein Gehäuse 21 aus Boden 22, ^seitenwänden 23, Stirnwänden 24 und einem Deckel 25 auf¹. Innerhalb dieses Gehäuses 21 verlaufen parallel zu jenen Seitenwänden 23 sowie in Abstand a zu ihnen trennwände 26« Jede trennwand 26 ist einerseits an einer der Stirnwände 24 festgelegt und endet andererseits an einer mit der gegenüberliegenden Stirnwand 24 einen Spalt 27 der länge b. bildenden Kante 28.

in 3?ig. 2 untenliegende Stirnwand 24 begrenzt mit der ihr gegenüberstehenden Trennwand 26 eine erste Absorptionskammer 31, in welche das Gas oder Strömungsmedium aus einem Stutzen 19 der ^erbindungsleitung 15 eintritt und die es ~ nach Umlenkung an der Kante 28 — durch den Spalt 27 verläßt, um in eine parallele zweite Absorptionskammer 32 zu gelangen. Diese wird beidseits von Trennwänden 26 begrenzt, von den jede an eine andere Stirnwand 24 angefügt ist; die von den beiden Trennwänden 26 gebildeten Spalt 27 sind somit in Draufsicht der Pig. 2 seitlich versetzt, und das aus der ersten Absorptionskammer 31 austretende Strömungsmedium muß die zweite Absorptionskammer 32 durchziehen; an deren anderen wird das Strömungsmedium — um

die Kante 28 der dort befindlichen Trennwand 26 — in eine dritte Absorptionskammer 33 geführt. Diese ist an ihrem spaltfernen Ende mit einem Ausgangsstutzen 35 für d'as Strömungsmedium versehen.

In Fig. 2 ist der in Draufsicht mäanderartig geführte zwangsläufige Weg des Strömungsmediums durch einen Pfeil S angedeutet.

In die drei Absorptionskammern 31, 32, 33 sind jeweils zwei Düsenstöcke 40 so eingesetzt, daß die Sprühkegel 41 ihrer Sprühdüsen 42 gegen die Strömungsrichtung des Strömungsmediums S gerichtet sind. Im Bedarfsfall können auch beispielsweise drei "Düsenstöcke 40 je. Absorptionskamraer 31,32,33^ eingefügt werden.

Der Boden 22 des Gehäuses 21 ist in Ströraungsrichtung y der ersten und dritten Absorptionskammer 31,33 abwärts geneigt. Der Bodenwinkel w des Bodens 22 bestimmt ein Gefälle in den drei Absorptionskaramern 31,32,33; in einer gemeinsamen Richtung kann überschüssige Absorptionslösung über Lösungsleitungen 36 aus jeder der Absorptionskammern 31,32,33 ohne weiteres abfließen.

Mit einem Absorber 20 gemäß Fig. 4,5 ist es möglich, mit bis zu vier Absorptionslösungen zu fahren. Hier ist beispielsweise die Voraussetzung geschaffen, HCl oder HpSO.,., als Säurekomponente aus dem Strömungsmedium zurückzugewinnen;in den Spalten 27 zwischen den Kammertrennwänden 26 und der — hier geneinsamen — Stirnwand 24 ist eine Flutschwelle 30 angeordnet.

Der 2 "bis 4/Komponenten-Absorber 20_ö der Fig. 4; 5 ist

a "-

i.w» so aufgebaut wie der beschriebene Absorber 20, weist aber — dank einer weiteren trennwand 29 — noch, eine vierte Absorptionskaramer 34 auf·« Die vier Absorptionskammern 31; 32; 33; 34 führen das Strömungsmedium S gemäß Draufsicht der Pig» 4 ebenfalls mäanderartig bis zum Ausgangsstutzen 35» wozu die beiden den Seitenwänden 23 benachbarten trennwände 26; 29 jeweils mit einer gemeinsamen (in Pig» 4ί der rechten) Stirnwand 24 jenen Spalt 27 bilden, wohingegen die mittlere Trennwand 26 an der letztgenannten Stirnwand 24 festliegt,

et

wie dies auch Pig» 5 verdeutlicht»

Für jede der Absorptionskammern 31» 32; 33; 34 ist ein Reaktionsbecken 45; 46; 47; 48 mit in ihm mündender Druckluftleitung 50 vorgesehen; entsprechende Reaktionsbecken 45; 46; 47 sind im Ausführungsbeispiel der Pig» 2; 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit vernachlässigt» Die dem Reaktionsbecken 45; 46; 47; 48 zugeführte Preßluft dient zur Aufoxidation der in das Reaktionsbecken 45; 46; 47; 48 eingebrachten Substanz»

Jede der durch die Absorptionskammern 31» 32; 33; 34 erzeugten Absorptionsstufen A, B, C, D wird über eine eigene Pumpenleitung versorgt; die Dtisenstöcke 40 der ersten Absorptionskammer 31 werden über eine Pumpenleitung aus dem Reaktionsbecken 46 der zweiten Absorptionskammer 32, deren Düsenstöcke 40 über eine Pumpenleitung aus dem Reaktionsbecken 47 der nachfolgenden Absorptionskammer 32 und die Düsenstock« 40 der dritten Absorptionakammer 33 mit Prischwasser aus einem Wasserbecken 49 versorgt» Damit ist erreicht, daß sich im ^eaktionsbecken 45 der ersten Absorptionsstufe A eine aufkonzentrierte Säurelösung einstellt»

Die Sprühdüsen 42 der Düsenstöcke 40 sind an diesen rasterartig angeordnet, wobei das Rastermaß in der Höhe zwischen

105 "bis 315 mm» die horizontalen Abstände zwischen den Sprühdüsen 42 etwa 35 Ms 105 mm "betragen. Die Breite des Büsenstockes 40^ ist so gewählt, daß er den Querschnitt der Absorptionskammer 31J 32; 33ϊ 34 etwa ausfüllt»

In der ersten — von der Absorptionskanmier 31 gebildeten — Absorptionsstufe A muß das Strömungsmittel S eine durch die Düsenstöcke 40 aufgebaute Wand aus Waschwasserfeinstnebel durchströmen» Hierbei setzen aufgrund der HpO-Verdampfungsphase bis zur Sättigung auf 100 % rel_#-Feuchte die Verdampfungsreaktionen der St off komponenten im Rohgas ein· J^iircfa. die Sättigung der Gase auf 100 % rel»-Feuchte kühlt sich das Gas adiabatisch bis auf die Taupunkttemperatur bei etwa 55 bis 65 ⁰G ab, wobei sich gleichzeitig das Gasvolumen im Betriebszustand (Bm ) um etwa 10 bis 20 % verringert· Durch die Volumenreduzierung der Gase und die lineare Vergrößerung des Strömungsquerschnittes fällt die Gasgeschwindigkeit im Strömungsraum ab.

Hach ^Druchströmen der ersten Absorptions stufe A muß das Strömungsmittel S umkehren und tritt in die zweite Absorptionskammer 32 bzw. in Absorptionsstufe B ein, worin es wieder eine durch die Düsenstöcke 40 aufgebaute Flüssigkeitfeinstnebelwand durchströmen muß· Hier laufen die Absorptionsreaktionen voll durch, wobei sich die Gasgeschwindigkeit durch die lineare Verkleinerung des Strömungsquerschnitts dank des Bodenwinkels w entsprechend erhöht·

Am Bnde der zweiten Absorptionsstufe B muß das Strömungsmedium S wiederum umkehren und gelangt in die dritte Äbsorptionskammer. 33 bzw. die dritte Absorptionsstufe 0» Durch die lineare Vergrößerung des Strömungsquerschnittes — entsprechend jener in Absorptionsstufe A — fällt die

Geschwindigkeit des durch den Üüssigkeitsfeinstnebel getriebenen Strömungsmediums S ab.

Each Durchgang durch die dritte Absorptionsstufe C werden die Gase durch einen in Pig· 1 erkennbaren Absaug-Ventilator 51 über Ausgangsstutzen 35 in einen Tropfenabscheider 52 angesaugt· Hier werden die vom Gasstrom mitgerissenen Wassertropfen abgeschieden und über eine Leitung 53 in' ein ^eaktionsbecken 61 abgelassen, während die Gase durch jenen Absaug-Ventilator 51 über einen Kanal 55» eine Stellklappe 56, einen Verbindungsstutzen 57 in einen weiteren Kanal 58 mit Kanalstutzen 58_e und darm in einen

Kaminzuführkanal 59 gedrückt werden· Yon hier gelangt das Gas über einen Kamin 60 in die Atmosphäre·

Das vür den Absorptionsprozeß nach Pig» 1 erforderliche Waschwasser wird mit einer Pumpe 62 aus dem Reaktionsbecken 61 über filter angesaugt· Eine im Bypass ange« setzte Filter- und Membranventilgruppe wird über ein Kontaktdruckmanometer in einer Pumpendruckleitung 63 gesteuert, in welcher der Pumpendruck bei Verstopfen des Betriebsfilters zwangsläufig soweit abfällt, bis der eingestellte Mindestdruck erreicht ist« Dann wird ein Magnet-Vorsteuerventil einer Preßluftsteuerleitung geöffnet und dadurch jenes Membranventil geschlossen· Parallel dazu wird das Magnet-Vorsteuerventil der Preßluftsteuerleitung der Bypass-Filtergruppe geschlossen und dadurch das Membranventil der Bypassleitung geöffnet· Bun saugt die Pumpe 62 über die Bypass-^iltergruppe, so daß der verschmutzte Filter gereinigt werden kann;

Die Pumpe 62 drückt mit vorgegebenem Pumpendruck die Waschwasserlösung Ober eine Düsenstockversorgungsleitung 39 in die Düsenstöcke 40 der einzelnen Absorptionsstufen A,B,C.

Aufgrund des Düsenvordruckes, der Düsenraster der einzelnen Düsenstöcke 40 und der eingesetzten Spezialdüsen 42 wird in jeder Absorptionsstufe A,B,C eine kompakte Feinsttropfenwand von etwa 2/3 der Kammerl-änge e aufgebaut, Dadurch entsteht in der Wirklänge des Tropfenspektrums — und auf den Kammerquerschnitt ausgelegt — eine optimale Tropfendichte, wodurch eine bis zu 99,95%ige Abscheidung aller gasförmigen Stoffkomponenten im Gas erreicht wird. ^;

Die im Gasstrom befindlichen Feststoffpartikel, mit Korngrößen von 0,01- 3 pm, werden bis zu 99 % durch die hohe Aufprallenergie im Tropfenkern eingebunden und ausgeschlämmt, über die Anströmgeschwindigkeiten der Gase, mit im Mittel 4 m/s und der Tropfen mit 40 bis 50 m/s, ist die Aufprallenergie so stark, daß die feinkörnigen Feststoffpartikel in den Tropfenkern eindringen und — durch die Oberflächenspannung der Tropfenhülle gekapselt — mit dem Tropfen ausgetragen werden.

Die Feststoffpartikel größer als 3 pm schlagen aufgrund ihrer Masse durch den Tropfen durch und werden nur zum Teil mit maximal 70 % durch die Umlagerung mehrerer Tropfen abgeschieden.

Da das fit's an H-O-Menge durch Verdampfung bis zur Sättigung auf 100 % rel.-Feuchte weniger aufnimmt als die Waschwasserumwälzmenge in Kg/Nm -Gas ausmacht, fließt überschüssiges Waschwasser über Rücklaufleitungen 64 in ein Eingangsbecken 65 am Reaktionsbecken 61 zurück.

Als Reaktionsstoff für die Absorption wird Ca(OH)₂ eingesetzt und es entstehen Ca⁺-Lösungen. Die Waschwasser-'lösung wird im Bereich von 6 bis 7 pH gehalten. Die Verdampfungsreaktionsphasen im Absorber laufen wie folgt ab:

SO₀ + H₀O ^H₀SO-, + 1/2 Ca(OH)₉ JCa(HSO₀), + H.

d d d. J C. ^v -J C. t

HCl + H₂O + 1/2 Ca(OH)₂

HF + H₂O + 1/2 Ca(OH)₂ _^

NO₂ + H₂O ^HNO₃ + 1/2Ca(OH)₂-—^Ca(NO₃J₂

CO₂ + H₂O + 1/2 Ca(OH)₂ _ Ca(HSO₃J₂ + Ca(OH)₂-+2 CaSO₃ + 2 Ca(HCO₃J₂ + Ca(OH)₂-*2 CaCO₃ + 2

Bei Rohgas.en mit Schwermetallgehalt neben gasförmigen Stoffen" wie HCl ergeben sich beispielsweise die nachstehenden Absorptionsreaktionen in Abhängigkeit vom vorherrschenden gasförmigen Stoff. Mit lit. a sind Reaktionen auf Schwefelbasis, mit lit. b solche auf Salzsäurebasis bezeichnet.

Kadmium:

a) CdO + H₂ SO

CdSO

4 ⁺

Cd (OH)₂ + CaSO₄;

- 27 -

Ca(OH)

CdCl₂ + Ca(OH)

b) CdO + 2HCL jx

Cd(OH)₂ + CaCl₂ ;

Blei:.

_»·. PbSO₄ + Ca(OH)₂

a) PbO + H₂SO₃

Pb(OH)₂₊ CaSO₄

b) PbO + 2HCl

Zink:

a) ZnO + H₂SO₃

b) ZnO + 2HCl

PbCl₂ + H₂O + PbOH₂ + CaCl₂

ZnSO₄ + Ca(OH)₂-^Zn OH₂ + CaSO₄

Zn CL₂ + H₂O + CaOH₂

Zn OH

Zn

Die Ca(0H)₂-Lösung fließt bei geöffnetem Membran-Ventil 67 über eine Falleitung 68 in das Reaktionsbecken 61.

Durch die im Absorber 20 abgelaufenen Reaktionen ist der Ca-Ionenüberschuss der Waschwasserlösung verbraucht, so daß der pH-Wert der ins Eingangsbecken 65 rückfließenden Ca⁺*Lösung absinkt. Diese flutet nach Füllung des Eingangsbeckens 65 über eine Flutwand 66 in das Reaktionsbecken 61. Hiermit ist erreicht, daß im Eingangsbecken 65 nur eine Ca⁺-Lösung mit geringstem Ca-Ionenüberschuß für die Waschwasser-Aufbereitung vorhanden ist.

Die zur Waschwasser-Aufbereitungsanlage Ca⁺-Lösungsmenge ist so ausgelegt, daß deren Stoffmengen gleich sind den Stoffmengen, die durch die Reaktion im Absorber 20 mit der rückfließenden Waschwasserlösung ins Eingangsbecken 65 eingebracht werden. Dadurch ist ein Stoffgleichgewicht, i. e. eine relativ konstante Stoffkonzentration, im Waschwasser erreicht,

Um die Waschwässermenge konstant zu halten, wird über einen als Schwimmer ausgebildeten Kontaktgeber'69 bei absinkendem Niveau auf die untere Niveaugrenze das Magnet-Vorsteuerventil der Preßluftsteuerleitung für ein weiteres Membranventil 70 geschlossen, so daß dieses durch den Druckabfall der Preßluftsteuerleitung geöffnet wird. Nun fließt soviel Frischwasser aus einer Wasserleitung 71 über die Ventilgruppe 72 in das Reaktionsbecken 61,bis die obere Niveaustellung des Schwimmers oder Kohtaktgebers 69 erreicht ist.

Nun wird das Magnet-Vorsteuerventil geöffnet, so daß das Membranventil 70 durch den Druck der Preßluftsteuerieitung geschlossen wird.

Um den pH-Wert im Reaktionsbecken 61 auf einem bestimmten Niveau zu halten, wird über einen pH-Meter 74 das Magnet-Vorsteuerventil der Preßluftsteuerleitung für das Membran-Ventil 67 geschlossen und dieses dadurch geöffnet. Parallel dazu wird eine Pumpe eingeschaltet. Nun wird soviel Ca(0H)₂-Lauge aus einem Silo 75 über Leitung 68 ins Reaktionsbecken 61 gepumpt, bis der pH-Wert auf den gewünschten Wert angestiegen ist. Dann wird das Magnet-Vorsteuerventil

der Preßluftsteuerleitung zum Membranventil 67 geöffnet und dadurch dieses geschlossen. Parallel dazu wird jene Pumpe ausgeschaltet.

Die im Eingangsbecken 65 befindliche Ca^-Lösung fließt kontinuierlich je nach Verdampfungsrate der Dünnschicht-Verdampferschnecke 16 in deren Schneckengang. In diesem ist das Niveau der Ca⁺-Lösung aufgrund seiner Sch'rägstellung identisch mit der Höhe der Flutwand des Eingangsbeckens 65 zum Reaktionsbecken 61 hin. Da das Niveau im Eingangsbecken 65 immer konstant ist, bleibt auch das Niveau der Ca -Lösung in der Dünnschicht-Verdampferschnecke 16 stets konstant.

Falls das Niveau im Reaktionsbecken 61 über das obere Niveau bis in Höhe der Flutwand ansteigt wird das Magnet-Vorsteuerventil der Preßluftsteuerleitung eines Membranventils 77 durch die Sicherheitsschaltung des Schwimmer-Kontaktgebers 69 geöffnet und damit jenes Membranventil 77 geschlossen. Erst bei Absinken des Niveaus bis auf das obere Niveau wird das Magnet-Vorsteuerventil geschlossen und dadurch das Membranventil 77 geöffnet. Dadurch ist eine Überflutung der Dünnschicht-Schneckenverdampferschnecke 16 verhindert und die Anhydrierung der Gipsmasse gewährleistet.

In dieser Dünnschicht-Verdampferschnecke 16 werden etwa 80 % des HpO-Anteiles der Ca⁺-Lösung verdampft, so daß ein zäher Gipsbrei durch den Schneckenvorschub über einen Austragsschacht 80 in die Hydrierungsschnecke 14 eingebracht wird. In dieser verdampft sowohl der freie HpO-Anteil der-Gipsmasse, wie auch 3/4 der gebundenen Kristallwasser, über den Schneckenvorschub der

Hydrierungsachnecke 14 wird der anhydrierte Gips in den Austragsschacht 80 gefördert und mit einer Drehschleuse 81 ausgetragen·

Dieser so anhydrierte Gips kann auf jeder normalen Hausmülldeponie abgelagert werdenj eine besondere Gipsflächendeponie ist nicht erforderlich;

Der in der Dünnschicht-Verdampferschnecke 16 in der Hydrierungsschnecke 14 anfallende Dampf wird mit Kurzschlußleitungen in den Verbindungskanal 13 abgeführt. Durch den in diesem vom Absaug-Ventilator 51 vorgegebene Unterdruck wird der Dampf abgesaugt^ so daß kein Überdruck in den beiden Verdampferstufen entstehen kann·

Was die Bypass-Leitung anlang, so ist durch einen Kanalschott 86 als Tollabsperrung des Rohgaskanals bzw* Fuchs bei Defekt der Absorptionsaxiage der Gasstrom aus der Verbrennungsanlage direkt über Bypass in den Kamin 60 abzuführen·

Bei Notausschaltung der Absorptionsanlage wird parallel dazu die Feuerungsanlage auf Verbrennung mit Heizol-EL oder Erdgas umgeschaltet· Gleichzeitig werden Stellklappen 12, geschlossen und eine StellHappe 87 geöffnet·

Nun wird das Verbrennungsgas über Ansaugstutzen 88, Stellklappe 87, Bypassleitung 89 und Verbindungsstutzen 57 mit dem Absaug-Ventilator 51 in den Kanal 58, den Kanalstutzen 58_ und über den Kaminzuführkanal 59 in den Kamin

el

60 gefördert·

Claims

Erfindungsanspruch

· Verfahren zum Behandeln von Gasen und Dämpfen, beispielsweise zur Gasreinigung in wenigstens einer Absorptionskammer für jene Strömungsmittel, gekennzeichnet dadurch, daß das Strömungsmittel in Porm eines aus einer Altöl- oder Schwerölverbrennung od« dgl« kommenden Verbrennungsgases durch eine Strömungsbahn mit wechselndem Querschnitt geführt sowie darin mäanderartig umgelenkt wird, wobei das Strömungsmittel Sprühnebel aus im Bereich von etwa 6 bis 7 pH gehaltenem W_aschwasser durchquert und als Reaktionsstoff Ca-(OH)g eingesetzt wird·
2· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Strömungsmittel vor dem Absorptionsvorgang durch Ver-

dampfi wird.

dampfung und lärmetausch auf maximal 150 ⁰G herabgekühlt
3· Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß während des Durchgangs des Strömungsmittels durch eine Dünnschicht—Verdampferzone während des Verdampfungsvorgangs etwa 80 % des ELO-Anteils einer Ca⁺-Lösung verdampft werden, die durch den Absorptionsvorgang entsteht«
4· Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Strömungsmittel vor dem Verdampfungvorgang hydriert wird, wobei das Strömungsmittel von einer Temperatur von 240 bis 350 ⁰G entsprechend der H₃O- und Kristallwasserverdampfung herabgekühlt wird·
5· Verfahren nach wenigstens einem der Punkte 1 bis*4, gekennzeichnet dadurch, daß in der Dünnschicht-Verdampferzone Gipsbrei od· dgl· erzeugt und gegen die Strömungs-

richtung des Strömungsmittels in dessen Hydrierzone überführt wird, in v/elcher der freie HgO-Anteil des Gipsbreis verdampft wird.
6. ^erfahren nach Punkt 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, daß in der Hydrierzone etwa drei Viertel der Menge des gebundenen Kristallwassers verdampft werden·
7. Verfahren nach wenigstens einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß in der Verdampfungszone und/oder der Hydrierzone entstehender Dampf vor dieser/diesen Zone/n in das Strömungsmedium eingeleitet wird»
8» Verfahren nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Einleitung des Dampfes in das Strömungsmedium bei Unterdruck durchgeführt wird«
9· Verfahren nach wenigstens einem der Punkte 1 bis 7» gekennzeichnet dadurch, daß während des Absorptionsvorganges Verdampfungsreaktionen der Stoffkomponenten im Strömungsmedium durchgeführt werden sowie letzteres adiabatisch bis auf Taupunkttemperatur abgekühlt wird·
10. Verfahren nach wenigstens einem der Punkte 1 bis 9» gekennzeichnet dadurch, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums während des AbsorptionsVorganges mehrfach verändert wird.
11. ^erfahren nach Punkt 1 oder 10, gekennzeichnet dadurch, daß in einer ersten Absorptionsstufe die Strömungsgeschwin"digkeit des Strömungsmediums reduziert und in einer nachfolgenden Absorptionsst.ufe erhöht wird.
12· Verfahren nach wenigstens einem der Punkte 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß nach dem AbsorptionsVorgang aus dem Strömungsmedium mitgerissene W_aasertropfen
abgeschieden werden*
13· Verfahren nach wenigstens einem der Punkte 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch,· daß während des Absorptions·* Vorgangs überschüssiger Reaktionsstoff abgeschieden und gesammelt wird·
14· Verfahren nach Punkt 12 und 13» gekennzeichnet dadurch, daß abgeschiedener. Reaktionsstoff mit den abgeschiedenen ^assertropfen zusammengeführt wird·
15· Verfahren nach wenigstens einem der Punkte 1 bis 14» gekennzeichnet dadurch, daß abgeschiedener Reaktions— stoff einer Aufoxydation unterzogen und dem
Sprühnebel für den Absorptionsvorgang zugegeben wird·
16» Verfahren nach wenigstens einem der Punkte 1 bis 14» gekennzeichnet dadurch, daß abgeschiedener Reaktionsstoff mit geringstem Ca-Ionen-Überschuß der Verdampfungszone zugeführt wird·
17· Verfahren nach wenigstens einem der Punkte 1 bis 16, gekennzeichnet durch folgende Verdampfungsreaktionsphasen während des Absorptionsvorgangs:

-34-SO₂ + H₂O —$ H₂SO₃ + 1/2 Ca(OH)₂-* Ca(HSO₃ )_g +

HCl + H₂O * 1/2 Ca(OH)₂—> °aCl₂ + H₃O

HP + H₂O + 1/2 Ca(OH)₂-^CaP₂ + H₃O

ETO₂ + H₂O —> HHO₃ + 1/2 Ca(OH)₂-> Ca(UO₃)₂ + H₃C

CO₂ + H₂O + 1/2 Ca(OH)₂-* Ca(HCO₃)₂ + H₃O

Ca(HSO₃ )₂ + CA(OH)₂-?. 2 CaSO₃ + 2 HgO

CA(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂-,* 2 CaCO₃ +
18· Verfahren nach wenigstens einem der Punkte 1 bis 17, gekennzeichnet durch folgende Absorptionsreaktionen in Abhängigkeit von einer Schwefelbasis:

GdO + H₂SO₃ ^ CdSO₄ + Ca(OH)₂

Cd (OH)₂ + CaSO₄

oder

PbO + H₂SO₃--^ PbSO₄ + Ca(OH)₂

Pb(OH)₂ + CaSO₄

oder

ZnO + H₂SO--—£. ZnSO₄ + Ca(OH)₂—> Zn OH₂ + CaSO₄,
19· Verfahren nach wenigstens einem der Punkte 1 bis 17, gekennzeichnet durch folgende Absorptionsreaktionen in Abhängigkeit von einer Salzsäurebasis:

CdO + 2HCl > CdCl₂ + Ca(OH)₂

Cd(OH)₂ + . CaCl₂

oder

PbO + 2HCl —9- PbCa₂ + H₂O + Ca(OH)₂-

PbOH₂ + CaCl₂

ZnO + 2HCl-^ Zn Cl₂ + HgO + CaOH₂

Zn OH« + Zn Cl,

OH₂
20· -Anlage zum ^Behandlen von Gasen und Dämpfen mit wenigstens eine Absorptionskammer enthaltendem Gehäuse, welche eine Eingangsleitung sowie einen Ausgangsstutzen für jene Strömungsmittel enthält, gekennzeichnet dadurch, daß im Gehäuse (21) mehrere Absorptionskammern (31 j 32? 33» 34) nebeneinander vorgesehen und jeweils zwei an ihren benachbarten Enden miteinander zu einer in Draufsicht etwa U-förmigen Strömungsbahn verbunden sind sowie zumindest eine Absorptionskammer einen sich in Strömungsrichtung (8) verjüngenden oder verengenden Querschnitt und die nachfolgende Absorptionskammer (31; 32j 33} 34) einen sich in Strömungsrichtung verengenden oder verjüngenden, also sich gegenläufig verändernden Querschnitt aufweist, wobei im Querschnitt der Absorptionskammer (31» 32» 33» 34) zumindest ein Düsenstock (40) mit Sprühnebel erzeugenden Sprühdüse (42) vorgesehen ist·
21· Anlage nach Punkt 20, gekennzeichnet dadurch, daß der ersten Absorptionskammer (31) ein rom Strömungsmedium durchzogener Verdampfer (16) Torgeschaltet ist»
22· Anlage nach Punkt 21, gekennzeichnet dadurch, daß der Verdampfer (16) eine Verdampferschnecke aufweist, deren Austragsende (80) am Eintrittsende für das Strömungsmedium liegt»
23· Anlage nach Punkt 21 oder 22, gekennzeichnet dadurch, daß der Verdampfer (16) ein HgO-Dünnschichtverdampfer mit Doppelmantel ist*
24* Anlage nach einem der Punkte 20 bis 23, gekennzeichnet dadurch, daß dem Verdampfer Ü6) in Strömungsrichtung des Strömungsmediums eine Hydriereinrichtung (14) vorgeschaltet ist·
25· Anlage nach Punkt 22 und 24» gekennzeichnet dadurch, daß die Hydriereinrichtung (14) eine Hydrierungsschnecke ist£ deren feststoffeingang dem Austragsende (80) des Verdampfers (16) zugeordnet und deren ^eststoffaustrag (81) dem %ngang für das Strömungsmedium benachbart ist·
26· Anlage nach einem der Punkte 20 bis 25, gekennzeichnet dadurch, daß ein Dampfauslaß von Verdampfer (16) und/oder Hydriereinrichtung (14) vor diesem/dieser in einen Fanal (13) für das Strömungsmedium mündet·
27· Anlage nach Punkt 26, gekennzeichnet dadurch, daß der Dampfäuslaß von Verdampfer (16) und/oder Hydrierein— richtung (14) in einem Unterdruckraum eines- Gaszufuhrkanals (13) mündet·
28· Anlage nach wenigstens einem der Punkte 20 "bis 27> gekennzeichnet dadurch, daß die erste Absorptionskammer (31) in ^t römungsri ohtnng (S) vom Eingangs stutz en (19) ab einen zunehmenden Querschnitt aufweist und die nachfolgende mit in Strömungsrichtung abnehmendem Querschnitt versehen ist,
29» -Anlage nach Punkt 20 oder 28, gekennzeichnet dadurch, daß der Boden (22) der Absorptionskammer (31» 32; 33; 34) zu einer Lösungsleitung (36; 64) geneigt ist·
30» Anlage nach wenigstens einem der Punkte 20 bis 29, gekennzeichnet dadurch, daß der Absorptionskammer (31; 32; 33; 34) wenigstens ein Reaktionsbecken (45; 46; 47; 48) zugeordnet und dieses mit wenigstens einem Zuführorgan (50) für ein Oxydationsmittel versehen ist·
31· Anlage nach Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Absorptionskammer (31; 32; 33; 34) und Reaktionsbecken (45; 46; 47; 48; 6i) ein vom Reaktionsbecken (45; 46; 47; 48; 61) durch eine Flutwand (66) getrenntes Eingangsbecken (65) vorgesehen ist·
32· Anlage nach Punkt 21 und 31, gekennzeichnet dadurch, daß ein Ablauf vom ^eaktionsbecken (61) bzw· Eingangsbecken (65) an den Verdampfer (16) angeschlossen ist·
33· Anlage nach wenigstens einem der Punkte 20 bis 32, gekennzeichnet dadurch, daß dem Ausgangsstutzen (35) der letzten Absorptionskammer (33; 34) ein Tropfenabscheider (52) nachgeschaltet und dieaer über ..eine Abscheiderleitung (53) mit dem Reaktionsbecken (45; 46; 47; 48; 61) verbunden ist!'

- -39-
34· Anlage nach wenigstens einem der Punkte 20 "bis 33, gekennzeichnet dadurch, daß das ^eaktions"becken (45; 46; 47; 48; 61) an eine Ca(0H)₂-Zuleitung (68) mit Dosierelementen (67; 74) angeschlossen ist»

Hierzu 3 .Selten Zeichnungen