DE1071673B

DE1071673B -

Info

Publication number: DE1071673B
Application number: DENDAT1071673D
Authority: DE

Description

Beim Reinigen von strömenden Gasen
Waschflüssigkeit, die in den Gasstrom
wird, werden die Partikeln der Verunreinigungen des Gases angefeuchtet, um sie sodann zusammen mit den Flüssigkeitstropfen, sei es durch die Wirkung der Zentrifugalkraft, sei es durch die der Schwerkraft, abzuscheiden. Eine Schwierigkeit hierbei liegt darin, eine hinreichende Anfeuchtung der kleinsten Verunreinigungspartikeln zu erzielen. Eine Mischung von Gas und Flüssigkeit herbeizuführen, erfordert einerseits einen ziemlich erheblichen Energieaufwand, andererseits muß die Flüssigkeit sehr fein gesprüht werden, um den Flüssigkeitscharakter solange wie möglich zu wahren.

Verschiedene Wege zur Lösung dieses Problems sind bekannt.

Man hat z. B. mit Schaufeln oder umlaufenden Teilen versehene Platten verwendet, welche die Flüssigkeit aufrühren und zerteilen, wodurch gleichzeitig eine innige Vermischung des Gases mit den Flüssigkeitstropfen erfolgt.

Eine andere bekannte Vorrichtung sieht die Durchführung des Gases durch einige Sprühdüsen unter Druck vor, wobei unvermittelt eine Richtungsänderung erfolgt. Die Nachteile dieser Vorrichtung sind ihre Anlagekosten, ihr großes Raumbedürfnis sowie der erhebliche Aufwand an für die Zerteilung der Flüssigkeit in kleine Partikeln erforderlicher Energie. Außerdem können diese Vorrichtungen im allgemeinen nicht zusammen mit Kühlanlagen gebraucht werden, da die größere Menge der für den Kühlprozeß des Gases benötigten Flüssigkeit den Energieaufwand zu sehr erhöht. In diesen Fällen muß eine getrennte Kühlanlage benutzt werden, die das Gas kühlt, ehe es in die Reinigungsvorrichtung gedrückt wird. Auch dadurch erwachsen zusätzliche Anlagekosten.

Es sind ferner Konstruktionen bekannt, bei denen Flüssigkeit in einen durch ein Venturirohr geleiteten Gasstrom gespritzt wird. Der Nachteil bei diesen bekannten Konstruktionen, bei denen die Flüssigkeit auf verschiedene Weise und bei unterschiedlichem Abstand von der Verengung des Venturirohres eingeführt wird, ist der, daß zwischen dem Gas und der eingespritzten Flüssigkeit stets ein Geschwindigkeitsunterschied auftritt. Obgleich die Flüssigkeit diesen bekannten Konstruktionen gemäß in derselben oder hauptsächlich in derselben Bewegungsrichtung wie das Gas eingeführt wird, bewirken die verschiedenen Geschwindigkeiten zwischen den Stoffen einen Stoß, der beträchtliche Energieverluste hervorruft.

Es sind auch solche Konstruktionen bekannt, bei denen man vorgeschlagen hat, die Waschflüssigkeit in den zu reinigenden Gasstrom senkrecht zu der Strömungsrichtung des Gases einzuspritzen. Diese

mittels

eingebracht Verfahren zur Naßreinigung,
Kühlung oder Trennung von Gasen

Anmelder:

Tor Fjalar Holmberg,
Imatrankoski (Finnland)

Vertreter: Dr. jur. R. Rothe, Rechtsanwalt, Düsseldorf 1, Alexanderstr. 32

Tor FjalaT Holmberg, Imatrankoski (Finnland), ist als Erfinder genannt worden

Lösung entspricht besonders der sogenannten Pease-Anthony-Waschanordnung gemäß dem britischen Patent 655 038, wo die Flüssigkeit in ein von dem Gas durchgeströmtes Venturirohr an der engsten Stelle des Rohres senkrecht zu der Rohrachse eingeleitet wird.

Bei dieser Anlage ist jedoch neben der nicht voll zufriedenstellenden Reinigung des Gases ebenfalls ein verhältnismäßig großer Leistungsbedarf festzustellen, der die Wirtschaftlichkeit des gesamten Verfahrens beeinträchtigt.

Die obenerwähnten Nachteile sind durch die vorliegende Erfindung beseitigt worden. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Naßreinigung, Abkühlung oder Trennung von Gasen, bei dem die Gase durch ein Venturirohr geleitet werden und die Reinigungsflüssigkeit an dessen engster Stelle oder unmittelbar in der Nähe der engsten Stelle hauptsächlich in der Bewegungsrichtung der Gase in den Gasstrom eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzung der Reinigungsflüssigkeit in den Gasstrom mit derselben oder praktisch derselben Geschwindigkeit wie der des Gasstromes erfolgt.

Erfindungsgemäß ist festgestellt worden, daß diese Stoßverluste vermieden werden können, wenn die Flüssigkeit in den engsten Teil des Venturirohres, dort, wo der Gasstrom seine größte Geschwindigkeit erreicht, eingespritzt wird, und zwar in Richtung des Gasstromes sowie mit derselben oder hauptsächlich der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes. Der große

909 690/517

Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß der Stoßverlust zwischen dem strömenden und dem eingespritzten Stoff ausgeschaltet wird. Bekanntlich ist der Verlust an kinetischer Energie bei einem vollkommen unelastischen Stoß:

E =

m_x m₂ Qf₁ — V₂)² In₁ ^jTfn₂ 2

wobei W₁ und m₂ die Massen und und V₂ die Geschwindigkeiten vor dem Stoß bei den beiden Stoffen bezeichnet. Wenn V₁ = V₂ wird, so ist der Stoßverlust £ = 0.

Die Stoßverluste sind von ganz entscheidender Bedeutung, was aus dem schlechten Wirkungsgrad der üblichen Injektorkonstruktion hervorgeht. Dies ergibt sich ebenfalls aus der obenstehenden Formel, denn E ist proportional zu (V₁-V₂)², und in einen gewöhnlichen Injektor wird die Flüssigkeit bei Beginn der Zuführungsdüse eingespritzt, wo das Gas eine sehr geringe Geschwindigkeit hat und die Differenz V₁-V₂ somit groß ist. Nach dem Stoß erreicht die Mischung die gleiche Geschwindigkeit. Da aber die Gasgeschwindigkeit im Bereich der Verengung zunimmt, so entsteht wiederum ein Geschwindigkeitsunterschied, der auf der geringeren Beschleunigung der Flüssigkeitstropfen beruht und neue Verluste hervorruft.

Erfindungsgemäß werden diese Verluste ganz vermieden, da die Flüssigkeit mit derselben oder doch angenähert derselben Geschwindigkeit und in derselben Richtung, die das Gas in diesem Abschnitt hat, erst in den engsten Abschnitt eingeführt wird. Ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen Flüssigkeit und Gas entsteht erst in dem divergierenden Teil (Auslauf), in dem das Gas danach strebt, seine Geschwindigkeit zu vermindern, hingegen die Flüssigkeitstropfen, die sich nicht ausdehnen können, versuchen, ihre Geschwindigkeit beizubehalten und so das Gas mitreißen, wobei ein Teil der Energie der Flüssigkeit in erhöhtem Druck des Gases umgesetzt wird.

Eingehende Vergleichsversuche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren haben eindeutig dargelegt, daß das Verfahren sowohl hinsichtlich des erreichten Reinigungsgrades des Gases wie des benötigten Energieaufwandes bedeutend vorteilhaftere Resultate ergab als die vorbekannten Verfahren. Somit ergaben Versuche, die bei einem Kalkbrennofen mit einer Abgasmenge von 30 000 Nm³ pro Stunde, Temperaturen an der Reinigungsstelle von 220° C und einer Verunreinigung von 12 g pro Nm³, ausgeführt wurden, bei einem Kraftverbrauch von 0,6 kWh pro 1000 Nm³ ein gereinigtes Gas, das nur noch 0,15 g Verunreinigungen pro Nm³ aufwies.

Ein Pease-Anthony-Wäscher gemäß dem britischen Patent 655 038, der unter denselben Verhältnissen und bei derselben Kalkbrennanlage erprobt wurde, ergab bei einem fünffachen Energieverbrauch ein Reinigungsresultat, das 0,4 g Verunreinigungen pro Nm³ entsprach und somit annähernd die dreifache Verunreinigungsmenge des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung aufwies.

Wie aus der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennen läßt, hervorgeht, ist in die Leitung 1 ein doppelt konischer Teil 7-2-6 eingeführt. DieserTeil weist zwischen den beiden konischen Abschnitten 6 und 7 eine engere Leitungsstrecke 2 auf, deren Durchmesser geringer ist als derjenige der Leitung 1. In die engere Leitungsstrecke 2 ragen durch die Wandung der Leitung in deren Innenraum einige Düsen hinein, die so eingestellt sind, daß ihre Ausspritzöffnung in der Richtung des Gasstromes gerichtet sind, um in diesen engsten Leitungsteil des Venturirohres die Waschflüssigkeit in der Bewegungsrichtung des Gasstromes mit der Geschwindigkeit des Gasstromes einzuführen. Diese Düsen stehen mit einem um den engsten Teil des Leitungskonus 7 herumlaufenden, in sich geschlossenen Leitungsring 4, aus dem sie mit Druck gespeist werden, in Verbindung. Dieser Leitungsring 4 wiederum ist an eine Zuführungsleitung

ίο für die Reinigungsflüssigkeit 5 angeschlossen.

Die Arbeitsweise ist folgende: Das durch die Leitung in Pfeilrichtung strömende Gas wird durch den sich verjüngenden Leitungskonus 7 zu der engen Leitungsstrecke 2 geführt, wo es durch den engeren Durchmesser eine sehr große Geschwindigkeit, beispielsweise 60 bis 80 m/sec, erhält. In diese Leitungsstrecke wird die zur Kühlung oder Reinigung bestimmte Flüssigkeit, in wohl den meisten Fällen Wasser, in annähernd derselben Geschwindigkeit wie derjenigen des Gases an denselben Stellen durch die Düsen 3 hineingespritzt, wodurch Verluste durch Aufprall vermieden werden.

Da die Geschwindigkeit des Gases in der engen Leitungsstrecke sehr hoch und dessen Verwirbelung demgemäß groß ist, werden die durch die Düsen 3 verteilten dünnen Flüssigkeitsstrahlen sehr schnell zersprüht und die einzelnen Tropfen gut mit dem Gas vermischt. Sobald danach das Gas durch den sich erweiternden Leitungskonus 6 hindurchströmt, verwandelt sich die Geschwindigkeitsenergie, dabei die Geschwindigkeit verringernd, in Druckenergie. Wegen der in dem sich erweiternden Leitungskonus zwischen den Flüssigkeitstropfen und dem Gas bestehenden Spannung ändert sich die Bewegungsenergie der Flüssigkeitstropfen wie bei dem Gas ebenfalls in Druckenergie, wobei durch die verringerte Geschwindigkeit des Gases eine Bewegungsbeziehung zwischen Flüssigkeitstropfen und Gas besteht. Auf diese Weise wird einerseits eine sehr innige Mischung zwischen Gas und Flüssigkeit erzielt, während andererseits ein Teil der für die Verspritzung der Flüssigkeit aufgewendeten Energie gleichzeitig für die Erhöhung des Gasdruckes verwendet werden kann. Im Ergebnis wird damit eine Reinigungsvorrichtung von guter Reinigungswirkung unter tragbarem Energieaufwand erzielt; sie kann gleichzeitig als Kompressor und als Kühlvorrichtung dienen.

Die von dem Gas mitgeführten, mit der Verunreinigungen des Gases geladenen Flüssigkeitstropfen können später in bekannter Weise in einem gebräuchlichen Flüssigkeitsseparator, z. B. einem Zyklon, oder in einem Turm mit Raschigringen abgeschieden werden. Diese Verunreinigungen können sowohl feste Teilchen als auch Flüssigkeitstropfen, z. B. Teertropfen u. a., sein.

Die beschriebene Vorrichtung kann in bekannter Weise ebensogut zur Trennung eines mit dem Gas vermischten anderen Gases benutzt werden, indem eine Reinigungsflüssigkeit gewählt wird, in der das zu trennende andere Gas löslich und aus der dieses nach Abscheidung entfernt werden kann. Als Beispiel ist eine Abscheidung von S O₂-Dampfen aus Rauchgasen anzuführen, wobei Wasser als Reinigungsflüssigkeit verwendet wird.

Da die Vorrichtung einfach und klein ist, kann sie auch leicht und wirtschaftlich aus einem gegen korrodierend wirkende Gase beständigen Stoff angefertigt werden, so daß auch Gase mit korrodierenden Eigenschaften leicht gereinigt werden können.

In vielen Fällen kann es auch wünschenswert sein,

Claims

daß die gleiche Reinigungsfiüssigkiet abermals oder andauernd umläuft, nachdem daraus die von ihr mitgenommenen oder in ihr gelösten Verunreinigungen getrennt worden sind.

Patentanspruch-.

Verfahren zur Naßreinigung, Kühlung oder Trennung von Gasen, bei dem die Gase durch ein Venturirohr geleitet werden und die Reinigungsflüssigkeit an dessen engster Stelle oder unmittelbar in der Nähe der engsten Stelle hauptsächlich

in der Bewegungsrichtung der Gase in den Gasstrom eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzung der Reinigungsflüssigkeit in den Gasstrom mit derselben oder praktisch derselben Geschwindigkeit wie der des Gasstromes erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 682 149;
britische Patentschriften Nr. 655 038, 492 042;
französische Patentschrift Nr. 565 906.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 690/517 12.