DE19513602A1

DE19513602A1 - Solid particles and/or fluid droplet sepn. from fluid

Info

Publication number: DE19513602A1
Application number: DE1995113602
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Ing Heninger
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde Gas AG
Priority date: 1995-04-10
Filing date: 1995-04-10
Publication date: 1996-10-17

Abstract

Liq. in a receiver (3) is treated to separate solid particles and/or fluid droplets by subjecting it to oscillations using an ultrasonic generator (7) to agglomerate several particles and/or droplets, which are retained in the receiver and/or are sepd. off by means of a solid and/or droplet separator. Pref. the oscillation frequency is selected so that conglomerates and/or aerosols with diameters of more than 1 micron are generated. A pref. fluid is waste gas from which undesired contents are condensed out in the receiver. The gas may be passed through a bubble column which contains a receiver cooled by a cooling coil (4) fed with a cryogenic liq.,partic liq. nitrogen.

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.The invention relates to a method for separating solid particles and / or Droplets of a fluid. It often happens that solid particles and / or Droplets of a fluid, e.g. B. from process gases or exhaust gases have to. While large solid particles and / or droplets are still proportionate simply using conventional separators, e.g. B. cyclones or Electro separators that can be separated is a separation of fine solid Material particles and / or droplets at most with very great technical effort possible.

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.The present invention has for its object a method for separation to provide solid particles and / or droplets of a fluid with which also removes fine solid particles and / or droplets in an economical manner can be separated.

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.This object is achieved in that the fluid through a liquid keitsvorlage is passed through an ultrasonic generator in Schwunun gene is added so that several solid particles and / or droplets together menageren, and then the assembled solid particles and / or Droplets separated by means of a solid and / or droplet separator will.

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. As an ultrasonic generator z. B. a piezoelectric resonator can be used, which is immersed in the liquid reservoir. The ultrasonic generator generates in the liquid vibrations due to cavitation effects and others not fully clarified legalities a grouping of individuals Solid particles and / or droplets to form larger conglomerates and / or aerosols effect. These larger conglomerates and / or aerosols, in contrast, can the small initial particles and / or initial droplets using conventional Solid and / or droplet separators are separated or remain in the same the liquid supply.

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.The oscillation frequency is preferably selected such that conglomerates and / or Aerosols with diameters of over 1 µm are created. These conglomerates and Aerosols can be used with commercially available separators, e.g. B. cyclones, knitted or Deflection separators can be separated from the fluid without great technical effort.

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.The process according to the invention is suitable for the separation of solid particles and / or droplets from all conceivable fluids, in particular from process gases and Exhaust. The method can be particularly advantageous in exhaust gas purification Exhaust gas condensation are used. In doing so, pollutant-containing exhaust gas or exhaust air or circulating air containing solvents through a cooled liquid supply passed through. Undesired exhaust gas constituents, e.g. B. pollutants or solvents condense and are absorbed by the liquid supply.

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.The exhaust gas is expediently passed through a bubble column as it is is described for example in EP-A-0 218 125. Such pillar pillars best hen essentially from an isolated vessel in which a liquid or solvent medium is indirectly cooled by means of at least one cooling coil. The cooling snake is preferred with a cryogenic refrigerant, especially liquid Nitrogen, applied. The exhaust gas to be treated is passed through sieve trays from below injected into the liquid in finely divided form. When walking through the liquid column cools the air, whereby the pollutants or solvents contained in it condense out and be absorbed in the liquid supply. Such pillar columns processes are used for exhaust air purification or for solvent recovery. At The condensation of the exhaust gas in the cooled liquid supply leads to a Fog formation. The nebula consists of microscopic droplets in which the condensed solvents or which contain pollutants. The droplets are with the exhaust gas discharged as they clog with conventional separators due to their size cannot be separated. The cleaning result is thereby overall worsened significantly. With the method according to the invention, dage gene achieved that the small droplets with the formation of a gas-liquid Assemble the mixture into an aerosol, the droplet size of which is selected a suitable ultrasonic frequency well influenced and constant in a narrow frame can be held. Such an ultrasonic frequency is chosen for the droplet Chen sizes are generated by standard separators, eg. B. cyclones, Knitted or deflection separators can be removed from the exhaust gas. The Vibration amplitude, however, must be significantly below that for the respective Applicable fog medium amplitude are above which otherwise The ultrasonic vibrations generate more fog droplets, which the Cleaning effect would negatively affect.

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.Due to the increased degree of separation with the inventive method significantly lower pollutant or solvent concentrations in the exhaust gas can be achieved. By excitation of the liquid supply by means of the ultrasonic generator is also a better exchange of materials and energy between liquid and exhaust gas possible. This manifests itself in a significant increase in the overall efficiency Emission control system.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:In the following, the invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment will:

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.In the present exemplary embodiment, exhaust air containing solvents is to be treated. The solvent should be removed from the exhaust air and recovered. For this purpose, the solvent-containing exhaust air 1 is passed through a bubble column, which consists essentially of an insulated vessel 2 , in which a liquid reservoir 3 by cooling coils 4 with liquid nitrogen 5 is indirectly cooled. The exhaust air 1 is blown into the liquid in a finely divided manner from below through a sieve plate 6 . When passing through the liquid column, the exhaust air cools, the solvents contained in it condensing out and being taken up in the liquid reservoir 3 . This low-temperature condensation of the exhaust air creates a mist. The condensed solvent is contained in the microscopic droplets of the mist. In order to be able to separate these small droplets of fog, 7 vibrations are generated in the liquid reservoir 3 by means of an ultrasound generator. A piezoelectric resonator, which is immersed in the liquid, is used as the ultrasonic generator 7 . An ultrasound frequency of 25 kHz is set. The liquid supply is also kept at a temperature of -80 ° C and a pressure of 1.2 bar. The exhaust air is passed through the bubble column at a flow rate of 1 m / s. The liquid column in the liquid reservoir has a height of 1000 mm.

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. Due to the ultrasonic vibrations in the liquid supply, the fog droplets accumulate to form larger aerosols, which are used by commercially available separators, e.g. B. a cyclone from which exhaust air can be removed. For this purpose, the cleaned exhaust air 8 is passed to a separator, not shown in the figure, downstream of the bubble column.

Über einen Ablaß 9 kann die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsvorlage 3 abgelassen werden.The liquid can be drained from the liquid reservoir 3 via an outlet 9 .

Mit 10 ist ein Überlauf für die Flüssigkeit der Flüssigkeitsvorlage 3 bezeichnet.With 10 an overflow for the liquid of the liquid reservoir 3 is designated.

Claims

1. A method for separating solid particles and / or droplets from a fluid, characterized in that the fluid is passed through a liquid reservoir ( 3 ) which is set in vibration by means of an ultrasonic generator ( 7 ), so that there are several solid particles and / or Store droplets together, and then the aggregated solid particles and / or droplets are retained in the liquid reservoir ( 3 ) and / or are separated by means of a solid and / or droplet separator.

2. The method according to claim 1, characterized in that the vibration frequency is chosen so that by the aggregation of the solid particles and / or droplets of conglomerates and / or aerosols with diameters of over 1 µm arise.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that exhaust gas is used as the fluid and the liquid reservoir ( 3 ) is cooled to condense out undesirable exhaust gas constituents.

4. The method according to claim 3, characterized in that the exhaust gas is passed through a bubble column which contains a by means of at least one cooling coil ( 4 ) cooled liquid reservoir ( 3 ).

5. The method according to claim 4, characterized in that the cooling coil ( 4 ) with a cryogenic refrigerant, in particular liquid nitrogen, is acted upon.