DE19513602A1 - Verfahren zur Abtrennung von Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen von einem Fluid - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen von einem Fluid. Es kommt häufig vor, daß Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen von einem Fluid, z. B. von Prozeßgasen oder Abgasen, abgetrennt werden müssen. Während große Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen noch verhältnismäßig einfach mittels herkömmlicher Abscheidevorrichtungen, z. B. Zyklonen oder Elektroabscheidern, abgetrennt werden können, ist eine Abtrennung von feinen Fest­ stoffteilchen und/oder Tröpfchen allenfalls mit sehr großem technischem Aufwand möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abtrennung von Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen von einem Fluid zur Verfügung zu stellen, mit dem auch feine Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen auf wirtschaftliche Weise abge­ trennt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Fluid durch eine Flüssig­ keitsvorlage hindurchgeleitet wird, die mittels eines Ultraschallgenerators in Schwingun­ gen versetzt wird, so daß sich mehrere Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen zusam­ menlagern, und anschließend die zusammengelagerten Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen mittels eines Feststoff- und/oder Tröpfchenabscheiders abgeschieden werden.

Als Ultraschallgenerator kann z. B. ein piezoelektrischer Resonator verwendet werden, der in der Flüssigkeitsvorlage untergetaucht wird. Der Ultraschallgenerator erzeugt in der Flüssigkeit Schwingungen, die aufgrund von Kavitationseffekten und anderen noch nicht vollständig geklärten Gesetzmäßigkeiten eine Zusammenlagerung von einzelnen Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen zu größeren Konglomeraten und/oder Aerosolen bewirken. Diese größeren Konglomerate und/oder Aerosole können im Gegensatz zu den kleinen Ausgangsteilchen und/oder Ausgangströpfchen mittels herkömmlicher Feststoff- und/oder Tröpfchenabscheider abgetrennt werden oder verbleiben gleich in der Flüssigkeitsvorlage.

Vorzugsweise wird die Schwingungsfrequenz so gewählt, daß Konglomerate und/oder Aerosole mit Durchmessern von über 1 µm entstehen. Diese Konglomerate und Aerosole können mit marktüblichen Abscheidern, z. B. Zyklonen, Gestrick- oder Umlenkabscheidern, ohne großen technischen Aufwand vom Fluid abgetrennt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Abtrennung von Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen aus allen denkbaren Fluiden, insbesondere aus Prozeßgasen und Abgasen. Mit besonderem Vorteil kann das Verfahren bei der Abgasreinigung mittels Abgaskondensation eingesetzt werden. Dabei wird schadstoffhaltiges Abgas oder lösemittelhaltige Abluft oder Umluft durch eine gekühlte Flüssigkeitsvorlage hin­ durchgeleitet. Unerwünschte Abgasinhaltsstoffe, z. B. Schadstoffe oder Lösemittel kondensieren aus und werden von der Flüssigkeitsvorlage aufgenommen.

Zweckmäßigerweise wird das Abgas durch eine Blasensäule hindurchgeleitet, wie sie beispielsweise in der EP-A-0 218 125 beschrieben ist. Derartige Blasensäulen beste­ hen im wesentlichen aus einem isolierten Gefäß, in dem eine Flüssigkeits- oder Löse­ mittelvorlage mittels mindestens einer Kühlschlange indirekt gekühlt wird. Die Kühl­ schlange wird bevorzugt mit einem kryogenen Kältemittel, insbesondere flüssigem Stickstoff, beaufschlagt. Das zu behandelnde Abgas wird durch Siebböden von unten in die Flüssigkeit fein verteilt eingeblasen. Beim Durchwandern der Flüssigkeitssäule kühlt die Luft ab, wobei die in ihr enthaltenen Schadstoffe oder Lösemittel auskonden­ sieren und in der Flüssigkeitsvorlage aufgenommen werden. Derartige Blasensäulen­ verfahren werden zur Abluftreinigung oder zur Lösemittelrückgewinnung eingesetzt. Bei der Kondensation des Abgases in der gekühlten Flüssigkeitsvorlage kommt es zu einer Nebelbildung. Der Nebel besteht aus mikroskopisch kleinen Tröpfchen, in denen das kondensierte Lösemittel oder die Schadstoffe enthalten sind. Die Tröpfchen werden mit dem Abgas ausgetragen, da sie mit herkömmlichen Abscheidern aufgrund ihrer gerin­ gen Größe nicht abgeschieden werden können. Das Reinigungsergebnis wird dadurch insgesamt deutlich verschlechtert. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dage­ gen erreicht, daß sich die kleinen Tröpfchen unter Ausbildung eines Gas-Flüssigkeits­ gemisches zu einem Aerosol zusammenlagern, dessen Tröpfchengröße durch Wahl einer geeigneten Ultraschallfrequenz gut beeinflußt und in engem Rahmen konstant gehalten werden kann. Es wird eine solche Ultraschallfrequenz gewählt, bei der Tröpf­ chengrößen erzeugt werden, die von marktüblichen Abscheidern, z. B. Zyklonen, Gestrick- oder Umlenkabscheidern aus dem Abgas entfernt werden können. Die Schwingungsamplitude muß dagegen wesentlich unterhalb der für das jeweilige Flüssigkeitsmedium geltenden Nebeleinsatzamplitude liegen, oberhalb derer ansonsten durch die Ultraschallschwingungen vermehrt Nebeltröpfchen erzeugt werden, was den Reinigungseffekt negativ beeinflussen würde.

Durch den erhöhten Abscheidegrad sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren deutlich geringere Schadstoff- oder Lösemittelkonzentrationen im Abgas erzielbar. Durch Anregung der Flüssigkeitsvorlage mittels des Ultraschallgenerators ist außerdem ein besserer Stoff- und Energieaustausch zwischen Flüssigkeit und Abgas möglich. Dies äußert sich in einer erheblichen Steigerung des Wirkungsgrades der gesamten Abgasreinigungsanlage.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll lösemittelhaltige Abluft behandelt werden. Das Lösemittel soll aus der Abluft entfernt und rückgewonnen werden. Hierzu wird die lösemittelhaltige Abluft 1 durch eine Blasensäule hindurchgeleitet, die im wesentlichen aus einem isolierten Gefäß 2 besteht, in dem eine Flüssigkeitsvorlage 3 durch Kühl­ schlangen 4 mit flüssigem Stickstoff 5 indirekt gekühlt wird. Die Abluft 1 wird durch einen Siebboden 6 von unten in die Flüssigkeit fein verteilt eingeblasen. Beim Durchwandern der Flüssigkeitssäule kühlt die Abluft ab, wobei die in ihr enthaltene Lösemittel auskondensieren und in der Flüssigkeitsvorlage 3 aufgenommen werden. Bei dieser Tieftemperaturkondensation der Abluft tritt eine Nebelbildung auf. In den mikroskopisch kleinen Tröpfchen des Nebels ist das kondensierte Lösemittel enthalten. Um diese kleinen Nebeltröpfchen abscheiden zu können, werden in der Flüssigkeitsvorlage 3 mittels eines Ultraschallgenerators 7 Schwingungen erzeugt. Als Ultraschallgenerator 7 wird ein piezoelektrischer Resonator verwendet, der in der Flüssigkeit untergetaucht wird. Es wird eine Ultraschallfrequenz von 25 kHz eingestellt. Die Flüssigkeitsvorlage wird außerdem auf einer Temperatur von -80°C und einem Druck von 1,2 bar gehalten. Die Abluft wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/s durch die Blasensäule hindurchgeleitet. Die Flüssigkeitssäule in der Flüssigkeitsvorlage weist eine Höhe von 1000 mm auf.

Aufgrund der Ultraschallschwingungen in der Flüssigkeitsvorlage lagern sich die Nebel­ tröpfchen zu größeren Aerosolen zusammen, die von marktüblichen Abscheidern, z. B. einem Zyklon, aus der Abluft entfernt werden können. Hierzu wird die gereinigte Abluft 8 zu einem in der Figur nicht dargestellten der Blasensäule nachgeschalteten Abscheider geleitet.

Über einen Ablaß 9 kann die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsvorlage 3 abgelassen werden.

Mit 10 ist ein Überlauf für die Flüssigkeit der Flüssigkeitsvorlage 3 bezeichnet.

Claims (5)

1. Verfahren zur Abtrennung von Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen von einem Fluid, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid durch eine Flüssigkeitsvorlage (3) hindurchgeleitet wird, die mittels eines Ultraschallgenerators (7) in Schwingungen versetzt wird, so daß sich mehrere Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen zusam­ menlagern, und anschließend die zusammengelagerten Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen in der Flüssigkeitsvorlage (3) zurückgehalten werden und/oder mittels eines Feststoff- und/oder Tröpfchenabscheiders abgeschieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungs­ frequenz so gewählt wird, daß durch die Zusammenlagerung der Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen Konglomerate und/oder Aerosole mit Durchmessern von über 1 µm entstehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid Abgas verwendet wird und die Flüssigkeitsvorlage (3) zum Auskondensieren unerwünschter Abgasinhaltsstoffe abgekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas durch eine Blasensäule hindurchgeleitet wird, die eine mittels mindestens einer Kühlschlange (4) gekühlte Flüssigkeitsvorlage (3) enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlange (4) mit einem kryogenen Kältemittel, insbesondere flüssigem Stickstoff, beaufschlagt wird.