DE2741929C2 - Kontinuierliches Verfahren zum Entfernen von Formaldehyd aus Industrieabgasen - Google Patents
Kontinuierliches Verfahren zum Entfernen von Formaldehyd aus IndustrieabgasenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zum Entfernen von Formaldehyd aus Industrieabgasen,
bei dem die Industrieabgase mit einer im Kreislauf geführten, alkalischen Waschlösung gewaschen werden.
Derartige Industrieabgase entstehen beispielsweise bei der Imprägnierung von Glasfasern zur Herstellung
von Glasvliesen, wobei die zu imprägnierenden Glasfasern mit einer wäßrigen Emulsion von Formaldehyd
und Bindemittel besprüht und in einem Durchlauftrockner erhitzt werden. Dabei entweichen Formaldehyd
und Wasserdampf.
Auf Grund gesetzlicher Bestimmungen und behördlicher Auflagen in der Bundesrepublik Deutschland und
in anderen Ländern ist es jedoch nur in begrenztem Umfang zulässig, derartige Fremdstoffe, wie Formaldehyd,
an die Atmosphäre abzugeben, so daß derartige Formaldehyd enthaltende Industrieabgase einer Abluftreinigung
unterzogen werden müssen.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 24 37 729 bekannt, doch ist dieses ungeeignet,
Formaldehyd in ausreichendem Maße aus den Industrieabgasen zu entfernen.
Auch ist es bekannt, Formaldehyd enthaltende Industrieabgase durch thermische Behandlung zu
reinigen, doch sind derartige Verfahren mit hohen
Investitionskosten und Betriebskosten verbunden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand somit darin, ein wirksameres und hinsichtlich der
Investitionskosten und Betriebskosten billigeres Ver-
s fahren zum Entfernen von Formaldehyd aus Industrieabgasen zu bekommen. Insbesondere soll nach dem
Verfahren der Erfindung der Formaldehydgehalt der Industrieabgase von einer Größenordnung von etwa
500 bis 1000 mg/Nm3 auf höchstens 20 mg/Nm3
ίο herabgesetzt werden können. Außerdem soll das
Verfahren dazu führen, daß nur möglichst geringe Abwassermengen aus dem Verfahrensgang abgezogen
werden müssen und diese Abwasser unter Berücksichtigung der abwassertechnischen Vorschriften in die
öffentliche Kanalisation abgegeben oder einer geordneten Sondermülldeponie zugeführt werden können.
Diese und andere Vorteile erreicht man durch das Verfahren nach der Erfindung.
Das erfindungsgemäße kontinuierliche Verfahren zum Entfernen von Formaldehyd aus Industrieabgasen,
bei dem die Industrieabgase mit einer im Kreislauf geführten, alkalischen Waschlösung gewaschen werden,
ist dadurch gekennzeichnet, daß man -
a) die Industrieabgase in zwei aufeinanderfolgenden Waschzonen mit jeweils im Kreislauf geführten
Waschlösungen wäscht,
b) wobei die erste Waschlösung Hexamethylentetramin und Ammoniumhydroxid enthält
c) der ersten Waschlösung Ammoniak zuführt und
d) den Hexamethylentetramingehalt auf wenigstens 20 Gew.-% einstellt
e) der zweiten Waschlösung Wasser zuführt
f) den pH-Wert der zweiten Waschlösung auf höchstens 12 hält,
g) einen Teil der zweiten Waschlösung in die erste
Waschlösung einführt und
h) einen Teil der ersten Waschlösung aus dem
h) einen Teil der ersten Waschlösung aus dem
Waschsystem abzieht
In der ersten Waschzone soll der Formaldehyd möglichst quantitativ mit Ammoniak zu Hexamethylentetramin umgesetzt werden. Zu diesem Zweck wird der ersten Waschzone ein schwacher Ammoniaküberschuß gegenübar der stöchiometrischen Menge zugeführt Entsprechend dem Dampfdruck des Ammoniak wird
In der ersten Waschzone soll der Formaldehyd möglichst quantitativ mit Ammoniak zu Hexamethylentetramin umgesetzt werden. Zu diesem Zweck wird der ersten Waschzone ein schwacher Ammoniaküberschuß gegenübar der stöchiometrischen Menge zugeführt Entsprechend dem Dampfdruck des Ammoniak wird
dieser Überschuß, der nicht durch Umsetzung mit Formaldehyd gebraucht wird, in die zweite Waschzone
gelangen. Diese ist somit erforderlich, um die gewünschte Endreinheit der Abgase auch im Hinblick auf
Ammoniak zu erreichen. Um den Dampfdruck des Ammoniaks in der zweiten Waschzone ausreichend
niedrig zu halten, wird der pH-Wert in der zweiten Waschlösung auf maximal 12 gehalten, und zwar in
Abhängigkeit von der Sättigungstemperatur in dieser Waschzone. Bei den üblicherweise herrschenden Temperaturen
wird der pH-Wert der zweiten Waschlösung gewöhnlich auf maximal 9 gehalten und vorzugsweise
auf etwa 8 bis 8,5, besonders auf etwa 8,2 eingestellt Bei
geringerer Sättigungstemperatur, z. B. von 25° C, könnte der pH-Wert der zweiten Waschlösung aber auch auf
etwa 11 bis 12 angehoben werden.
Die pH-Werteinstellung der zweiten Waschlösung erfolgt durch Kreislauf führung und Frischwasserzufuhr
zu der zweiten Waschlösung und entsprechende Amrnoniumhydroxideinführung in die erste Waschlösung.
Für eine sichere Verfahrensführung und eine ausreichende Ammoniakzufuhr zu der ersten Waschzone,
um eine möglichst quantitative Reaktion des
Formaldehyde zu Hexamethylentetramin zu bekommen, ist es zweckmäßig, die Ammoniakzufuhr zu der ersten
Waschlösung in Abhängigkeit des pH-Wertes der zweiten Waschlösung zu steuern oder automatisch zu
regeln.
Die Steuerung der Ammoniakzufuhr kann auf Grund von pH-Wert-Messungen in der zweiten Waschlösung
in zeitlichen Abständen manuell erfolgen, oder es kann eine automatische Regelung der Ammoniakzufuhj in
kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Weise in Abhängigkeit des pH-Wertes in der zweiten Waschlösung
erfolgen. Dies ist möglich, da bei konstanter Frischwasser-Zufuhr zu der zweiten Waschlösung der
pH-Wert dieser zweiten Waschlösung nur von dem aus der ersten Waschzone in die zweite Waschzone
gelangenden Ammoniakfiberschuß abhängt, so daß eine Erhöhung oder Verringerung dieses Überschusses eine
Veränderung des pH-Wertes in der zweiten Waschlösung
mit sich bringt
Durch die Kreislaufführung und die Überführung der zweiten Waschlösurcg in die erste Waschlösung wird die
Abwassermenge so gering wie möglich gehalten. Das aus dem System abgezogene Abwasser kann entweder
direkt der Kanalisation oder einer Sondermüllaufbereitung zugeleitet werden.
Da die zu reinigenden Industrieabgase sich gewöhnlich auf erhöhter Temperatur befinden, beispielsweise
auf einer Temperatur von ca. 1500C, wird normalerweise
ein Teil des durch die Waschzone im Kreislauf geführten Waschwassers adiabatisch verdampft, so daß
ein nicht unwesentlicher Teil des Waschwassers die zweite Waschzone zusammen mit dem gereinigten
Abgas als Wasserdampf verläßt. Daher ist der zweiten Waschlösung genügend Frischwasser kontinuierlich
oder diskontinuierlich zuzusetzen, um so das an die Atmosphäre abgegebene Wasser zu ersetzen. Vorzugsweise
führt man auch der ersten Waschlösung kontinuierlich Frischwasser zu.
Die Anreicherung an Hexamethylentetramin in der ersten Waschlösung erfolgt durch deren Kreislaufführung
durch die erste Waschzone. Die Obergrenze der Hexamethylentretaminkonzentration in der ersten
Waschlösung ergibt sich durch Veränderung der physikalischen Eigenschaften, wie der Viskosität und
Oberflächenspannung der Waschlösung der ersten Waschstufe. Gegebenenfalls lassen sich Hexamethylentetraminkonzentrationen
in der ersten Waschlösung von 40 oder 50 Gew.-% verwenden, doch ist es bevorzugt, den Hexamethylentetramingehalt der ersten
Waschlösung auf 20 bis 30 Gew.-% einzustellen. Diese Einstellung erfolgt neben Kreislaufführung durch
Einstellung der Überführungsmenge von zweiter Waschlösung in die erste Waschlösung, und durch die
Menge der aus dem System abgezogenen ersten Waschlösung, die Menge des der zweiten Waschlösung
zugeführten Frischwassers und gegebenenfalls die Menge des der ersten Waschlösung zugeführten
Frischwassers.
Durch die Zeichnung, die in schematischer Weise ein Fließbild des Verfahrens nach der Erfindung zeigt, wird
die Erfindung weiter erläutert Der Übersichtlichkeit halber wurden die beiden Waschzonen in der Zeichnung
hintereinander angeordnet, doch ist es in gleicher Weise möglich, beide Waschzonen in einer gemeinsamen
Außenhülle übereinander vorzusehen.
In dem dargestellten Fließbild sind zwei hintereinander geschaltete Gaswäscher mit I und 2 bezeichnet.
Jeder dieser Gaswäscher enthält für Gas und Flüssigkeit durchlässige Lochböden 3, zwischen denen sich eine
Wirbelschicht von kugeligen Füllkörpern 4 befindet Oberhalb der Lochböden 3 sind Zerstäuberdüsen 5 und
oberhalb dieser Zerstäuberdüsen Tropfenabscheider 6 vorgesehen.
Über einen Ventilator 7 gelangen die zu reinigenden Abgase, beispielsweise mit -einer Temperatur von
1600C, über Leitung 8 in den unteren Teil des Gaswäschers 1 und strömen im Gegenstrom zu der
Waschlösung darin durch die Lochböden. 3, die Füllkörperwirbelschichten 4 und den Tropfenabscheider 6 und
verlassen den Gaswäscher 1 am oberen Ende. Im Gaswäscher 1 erfolgt eine adiabatische Abkühlung der
zu reinigenden Abgase, wobei ein Teil des Wassers der Waschflüssigkeit verdampft und mit den vorgereinigten
Abgasen am oberen Ende aus dem Gaswäscher 1 austritt.
Über Leitung 9 gelangen die so vorgereinigten Abgase zum unteren Ende des Gaswäschers 2 und im
Gegenstrom zur Waschlösung in diesem Gaswäscher durch die Lochböden 3, die Füllkörperwirbelschichten 4
und den Tropfenabscheider 6 und verlassen den Gaswäscher 2 durch Leitung 10, von wo sie in die
Atmosphäre abgegeben werden. Über Leitung 11 und Ventil 12 gelangt 25%ige Ammoniumhydroxid-Lösung
in die Leitung 14 hinter der Pumpe 15, die die Waschlösung aus dem Auffangbehälter 13 zu den
Zerstäuberdüsen 5 des Gaswäschers 1 zurückführt und über diese Teile und Leitung 16 konstant rezyklisiert
Ebenso wird die Waschlösung in dem Auffangbehälter 17 des Gaswäschers 2 über Leitung 18 und Pumpe 19 zu
den Zerstäuberdüsen 5 des Gaswäschers 2 geführt und über diesen und über Leitung 20 konstant rezyklisiert.
Über Leitung 21 und Ventil 22 wird dem Auffangbehälter 17 kontinuierlich Frischwasser zugeführt, und über
Leitung 23 mit Ventil 24 wird kontinuierlich ein Teil der Waschlösung im Auffangbehälter 17 des Gaswäschers 2
zu dem Auffangbehälter 13 des Gaswäschers 1 überführt.
Von dem Auffangbehälter 13 wird kontinuierlich über Leitung 25 und Ventil 26 ein Teil der Waschlösung zu
dem Auffangbehälter 27 geleitet
Durch entsprechende Einstellung der Ventile 12, 22, 24 und 26 sowie der Zirkulationsgeschwindigkeit durch
die Pumpen 15 und 19 erreicht man, daß die Hexamethylentetramin-Konzentration in den Waschlösungen
der Gaswäscher 1 und 2 auf einen Wert eingestellt wird, der innerhalb der beanspruchten
Bereiche liegt. Vorzugsweise liegt die Hexamethylentetramin-Konzentration
in der im Kreislauf durch den Gaswäscher 1 geführten Waschlösung im Bereich von 20—30 Gew.-% und der im Kreislauf durch den
Gaswäscher 2 geführten Waschlösung bei ca. 0,1 Gew.-°/o. Nachfolgendes Ausführungsbeispiel dient der
weiteren Erläuterung der Erfindung.
Durch die zuvor beschriebene Apparatur wurde ein zu reinigendes Abgas von einem Vliestrockner in einer
Menge von max. 32 000 Nm3/h geleitet. Dieses Abgas
hatte eine Temperatur von max. 1600C und eine Schadstoffbelastung von max. 500 mg Formaldehyd/
Nm3. Nach Durchströmen des Gaswäschers 1 betrug die Temperatur des Abgases etwa 55° C. Über Leitung 21
gelangte 20001 Frischwasser in den Auffangbehälter 17 mit einem Volumen von ca. 3 m3. Diese 3 m3 enthielten
nach einer gewissen Anlaufzeit ca. 30 kg Salze (Hexamethylentetramin). Über Leitung 23 gelangten
stündlich 20001 Überlauf aus dem Auffangbehälter 17 in
den Auffangbehälter 13, der ebenfalls 3 m3 Waschlösung enthielt. Diese 3 m3 enthielten 900 kg Hexamethylentetramin. Aus Leitung 11 wurden außerdem stündlich 35
kg/h einer 25%igen Ainmoniumhydroxid-Lösung eingeführt. Aus dem Auffangbehälter 13 wurden stündlich
max. 601 über Leitung 25 in Vorratsbehälter 27 gegeben.
Bei dieser Anordnung wurde das zu behandelnde Abgas auf einen gasförmigen Formaldehydgehalt von
höchstens 10 mg/Nm3 gereinigt. Die entstandene Hexamethylentetramin-Lösung wurde getrennt behandelt.
Claims (5)
1. Kontinuierliches Verfahren zum Entfernen von Formaldehyd aus Industrieabgasen, bei dem die
Industrieabgase mit einer im Kreislauf geführten, alkalischen Waschlösung gewaschen werden, dadurch
gekennzeichnet, daß man
a) die Industrieabgase in zwei aufeinanderfolgenden Waschzonen mit jeweils im Kreislauf
geführten Waschlösungen wäscht,
b) wobei die erste Waschlösung Hexamethylentetramin und Ammoniumhydroxid enthält,
c) der ersten Waschlösung Ammoniak zuführt und
d) den Hexamethylentetramingehalt auf wenigstens 20 Gew.-% einstellt,
e) der zweiten Waschlösung Wasser zuführt,
f) den pH-Wert der zweiten Waschlösung auf
höchstens 12 hält,
g) einen Teil der zweiten Waschlösung in die erste Waschlösung einführt und
h) einen Teil der ersten Waschlösung aus dem Waschsystem abzieht
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Hexamethylentetramingehalt
der ersten Waschlösung auf 20 bis 30 Gew.-% einstellt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert der zweiten
Waschlösung auf 8 bis 8,5 hält
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ammoniakzufuhr
zu der ersten Waschlösung in Abhängigkeit des pH-Wertes der zweiten Waschlösung steuert oder
regelt
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Hexamethylentetramingehalt
durch Zufuhr von Wasser zur ersten Waschlösung einstellt
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