DE3030562C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fließbett-Adsorpti­ onsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Vorrichtung dient insbesondere zur Abtrennung von Schwe­ feloxiden aus Abgasen.

Aus der DE-AS 21 60 400 ist eine Vorrichtung der vorge­ nannten Art bekannt, die bei der Abgas-Entschwefelung verwendet wird. Die bekannte Vorrichtung besitzt eine Adsorptionskammer mit kontinuierlich bewegtem Adsorbens, das sich in einer einzigen Adsorptionskammer befindet. Ein längliches Auslaßrohr ist am Boden der trichterarti­ gen Vorrichtung angebracht, um das Adsorbens abzuführen. Ferner ist in der Adsorptionskammer ein Richtkörper an­ geordnet, mit dem zwei Erscheinungen beseitigt werden können, die sich im Fließbett einer Fließbett-Adsorpti­ onsvorrichtung der vorgenannten Art ergeben: das "center- dropping" ("Mittelstrudel") und das "suspension-pheno­ menon" ("Brückenbildung). Durch Verhinderung dieser Er­ scheinungen wird gewährleistet, daß die Partikel des Adsorbens gleichmäßig nach unten fließen. Das "center- dropping" kann dabei als eine Erscheinung definiert wer­ den, bei dem die mittlere Lage der Schichten der Adsor­ bens-Partikel, die sich unmittelbar über dem Auslaß be­ finden, vorzeitig nach unten fallen. Das "suspension- phenomenon" (Brückenbildung) wird als eine Erscheinung definiert, bei der die Partikel, die sich innerhalb des Adsorptionsgefäßes befinden, in einer Art Verkrustung, die sich durch seitliche Kompressivkräfte ergibt, hängen­ bleiben. Beide Erscheinungen sind im Detail in der DE-AS 21 60 400 beschrieben.

Die bekannte Vorrichtung hat jedoch Nachteile in bezug auf eine gleichmäßige Gasverteilung. Der Grund dafür ist, daß bei Erhöhung des Durchsatzes es unerläßlich ist, die Schichthöhe des Adsorbens zu erhöhen. Daraus resultiert eine beträchtliche Differenz zwischen dem Schichtdruck zwischen den Partikeln im oberen Teil und denen im un­ teren Teil, so daß das mit Adsorbens gefüllte Bett eine nach unten zunehmende Dichte besitzt. Die Abgasmenge, die durch den oberen Teil strömt, ist damit wesentlich größer als die, die durch den unteren Teil strömt. Außerdem werden mit Zunahme der Adsorbensschichthöhe die Partikel, die sich am Boden der Schicht befinden, zunehmend durch ihren eigenen Druck zermahlen und zerrieben. Weiterhin kann der gleichmäßige Abwärtsstrom der Partikel gestört sein, was teilweise dadurch hervorgerufen wird, daß die Breite des Bettes vergrößert wird, wenn eine größere Ausführung gewählt wird. Dementsprechend ist es evident, daß die bekannte Vorrichtung in ihrer Kapazität begrenzt ist. Das Fließbett kann demnach nur eine maximale Schichthöhe haben, ohne dem Massendruck des Adsorbens über ein unerwünschtes Maß hinaus zu erhöhen.

Es stellt sich demnach bei einer Adsorptionsvorrichtung der eingangs genannten Art die Aufgabe, den Gasdurchsatz pro Zeiteinheit zu erhöhen, wobei das Adsorbens optimal ausgenutzt wird und nicht in Gefahr gerät, zerrieben oder zerdrückt zu werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Fließ­ bett-Adsorptionsvorrichtung der eingangs genannten Art wenigstens zwei Adsorptionskammern in einem Hauptgehäuse übereinander angeordnet werden und die Querschnittsfläche der Adsorptionskammern so bemessen ist, daß die untenlie­ genden Adsorptionskammern gegenüber den darüberliegenden bei Messung in gleichem Abstand vom Fuß der Kammern eine größere Querschnittsfläche aufweisen, wobei die Seiten­ wandabstände (1′/1 a′) der jeweils unteren Kammern 1,1 bis 1,5mal so groß sind wie die entsprechenden Abstände der Seiten­ wände (1/1 a) der darüberliegenden Kammern.

Die übereinander angeordneten Kammern sind über Verbin­ dungskanäle direkt untereinander verbunden. Die ganze Anordnung mehrerer übereinandergestellter Adsorptionskam­ mern ist in einem Hauptgehäuse eingebaut, durch das das zu reinigende Gas quer hindurchströmt. An der obersten Kammer ist ein Adsorbens-Einlaß und an der untersten ein Adsorbens-Auslaß vorgesehen. In jeder Adsorptionskammer und in der gesamten Anordnung fließen die Adsorbensparti­ kel von oben nach unten und bilden ein Fließbett, das mit dem durch das Hauptgehäuse strömende Gas im Querstrom kontaktiert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt. Die Figur zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Adsorptions­ kammer;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Kammer gemäß Fig. 1, die durch Trennwände unterteilt ist;

Fig. 3 eine Seiten-Ansicht einer Fließbett- Adsorptionsvorrichtung.

Aus der nachfolgenden Beschreibung ergibt sich, daß die Fließbett-Adsorptionsvorrichtung gemäß Erfindung einen größeren Gasdurchfluß bei reduziertem Aufwand und Raumbe­ darf gewährleistet, wie es bei dem Stand der Technik ge­ geben war. Da die Kammern - von oben nach unten - eine jeweils größere Querschnittsfläche aufweisen, Richtkörper besitzt und die Kammern untereinander ver­ bunden sind, kann das Adsorbens gleichmäßig innerhalb der Kammern und von Kammer zu Kammer nach unten fließen. Außerdem entsteht kein übermäßiger Druck im Adsorbens, da es nicht erforderlich ist, die Höhe der einzelnen Kammern zu steigern, auch wenn größere Gasvo­ lumina verarbeitet werden müssen. Es wird vermieden, daß das Adsorbens ungleichmäßig beansprucht wird, wodurch der Ausnutzungsgrad des Adsorbens insgesamt erhöht wird.

In Fig. 1 ist perspektivisch eine Adsorptionskammer 22 dargestellt, die mit einem Adsorbens, d. h. einem adsor­ bierendem Medium, wie Aktivkohle, zu befüllen ist. Die Kammer besitzt Schlitzjalousie-Seitenwände 1 a bzw. 1, deren gegenseitiger Abstand sich von oben nach unten vergrößert. Nach unten schließen sich zwei Bodenteile 2 und 2 a an die Schlitzjalousie-Seitenwände 1 a und 1. Der Abstand der Bodenteile 2, 2 a verjüngt sich nach unten, d. h. die Bodenteile konver­ gieren. Außerdem ist eine rechte und eine linke Stirnwand 3 bzw. 3′ vorhanden. Im Fuß der Kammer ist ein Richtkör­ per 4 eingebaut, der sich horizontal zwischen den Stirn­ wänden 3, 3′ erstreckt und an diesen befestigt ist.

Der Richtkörper 4 hat im Querschnitt die Form eines aufrecht stehenden Pfeiles (↑). Er besteht aus einem Richtkörper-Dach 5, das eine kopfstehende V-Form hat, und aus einer Richtplatte 5′, die sich als senkrecht stehende Platte aus dem Dach 5, an dem sie in der Winkelspitze befestigt ist, erstreckt. Der obere Teil der Adsorptions­ kammer 22 kann durch Trennwände 10, die parallel zur Gasströmungsrichtung liegen, in eine Reihe von Abtei­ lungen unterteilt werden (vgl. Fig. 2).

Die unteren Kanten der Bodenteile 2 und 2 a sind flansch­ artig nach außen gebogen, wobei zwischen den unteren Rän­ dern ein Kanal 20 angeordnet ist.

Ist die Adsorptionskammer mit einem Adsorbens gefüllt, so fließt dieses innerhalb der Adsorptionskammer 22 nach un­ ten in Richtung des Kanals 20 und bildet dabei ein Fließ­ bett. Gleichzeitig tritt Gas in die Adsorptionskammer durch die Schlitze der Seitenwand 1, durchströmt und kon­ taktiert das Adsorbens im Fließbett und verläßt die Kam­ mer durch entsprechende Schlitze 21 in der Seitenwand 1 a.

In einer Mehrstufen-Adsorptionsvorrichtung mit Querstrom- Fließbett gemäß Fig. 3 sind nur zwei derartige Adsorp­ tionskammern 22, 23 übereinandergestellt. Allgemein wird dabei angestrebt, daß die Höhe jeder Einheit, d. h. jeder einzelner Kammer, zwischen 2 und 6 m, vorzugsweise 4-5 m liegt. Dabei muß ein Ausgleich zwischen Gasdruck und Menge an Adsorbens gefunden und beachtet werden.

In Fig. 3 ist unterhalb des Kanals 20 ein Abförderer 6 als Beispiel für eine Austragvorrichtung für das Adsor­ bens dargestellt. Die Austragvorrichtung ist nur in der untersten Einheit (Kammer) vorgesehen, nicht jedoch in den darüberliegenden Adsorptionskammern.

Die Mehrstufen-Adsorptionsvorrichtung gemäß Fig. 3 ist so konstruiert, daß die beschriebenen Adsorptionskammern in Serie miteinander verbunden sind. Eine aus mehreren Adsorptionskammern bestehende Fließbett-Adsorptionsvor­ richtung ist in ein Hauptgehäuse 8 eingebaut. Eine Aus­ führungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Die obere und die untere Einheit 23 bzw. 22 sind miteinander durch Verbindungsvorrichtungen, hier Wandungen 7, 7 a ein­ schließlich (nicht dargestellter) Seitenwände verbunden, so daß sich ein Kanal 20 ergibt. Durch diesen Kanal kann das Adsorbens gleichmäßig von der oberen in die untere Kammer überführt werden. Die obere Adsorptionskammer ist nach oben offen und dient als Einlaß für das Adsorbens. Der Boden der unteren Kammer ist mit dem Abförderer 6 versehen.

Der Abstand der Schlitzjalousien-Seitenwände 1, 1 a ist bei der unteren Stufe 22 größer als bei der oberen Stufe 23, d. h. wird bei gleichem Vertikalabstand vom Fuß jeder Kammer gemessen, so ist der Abstand zwischen den Wänden 1, 1 a, verglichen zu dem der Wände 1′, 1 a′ jeweils in der unteren Kammer größer. Entsprechend ist auch die Quer­ schnittsfläche der Kammern - jeweils im gleichen Abstand vom Fuß der Kammern gemessen - von oben nach unten von Kammer zu Kammer ansteigend. Diese Beziehung ist entspre­ chend auch dann anzuwenden, wenn drei oder mehr Stufen übereinandergestellt sind, d. h. die Seitenwandabstände zweier übereinanderstehender Kammern sind bei der unteren jeweils größer als bei der darüber befindlichen. Als an­ gemessen hat sich erwiesen, wenn die Seitenwandabstände der unteren Kammer 1,1-1,5mal, vorzugsweise 1,2-1,3 mal so groß sind wie die entsprechenden Abstände der Sei­ tenwände der darüberliegenden Kammer.

Es ist demnach auch möglich, drei oder mehr Kammern übereinanderzustellen, je nach dem zu verarbeitenden Gasvolumen, der Güte des Absorbens und anderer Einfluß­ größen, wie sie aus der Verfahrenstechnik bekannt sind. Es besteht auch keine Notwendigkeit, daß die äußere Ge­ staltung der Einheiten untereinander kongruent ist; al­ lerdings sollte eine gewisse Ähnlichkeit - vgl. Fig. 3 - angestrebt werden.

Claims (3)

1. Fließbett-Adsorptionsvorrichtung zur Reinigung von Abgasen, insbesondere zur Beseitigung von Schwefeloxiden aus dem Abgas bei der das Adsorbens sich in einer Adsorptionskammer befindet, die es von oben nach unten durchwandert, wobei die Adsorptionskammer in einem vom Gas quer durchströmten Hauptgehäuse angeordnet ist und mit gegenüberliegenden Schlitzjalousie-Seitenwänden (1/1 a) für den Gasdurchtritt versehen ist, deren Ab­ stand sich von oben nach unten vergrößert, an die sich nach unten in ihrem Abstand verjündende Bodenwände (2, 2 a) an­ schließen, die zusammen mit den Stirnwänden (3, 3′) einen Kanal (20) ergeben, und die mit einem Richtkörper (4) versehen ist, der im Querschnitt die Form eines aufrecht ste­ henden Pfeiles hat und sich von Stirnwand zu Stirnwand (3, 3′) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei derartiger Adsorptionskammern (22, 23) in einem Hauptgehäuse (8) übereinander angeordnet sind und die Querschnittsfläche der Adsorptionskammern so bemessen ist, daß die unten liegenden Adsorptionskam­ mern (22) gegenüber den darüberliegenden Adsorptions­ kammern (23) bei Messung in gleichem Abstand vom Fuß der Kammern eine größere Querschnittsfläche aufweist, wobei die Seitenwandabstände (1′, 1 a′) der jeweils unteren Kammern 1,1 bis 1,5mal so groß wie die entsprechenden Abstän­ de der Seitenwände (1, 1 a) der darüberliegenden Kammer sind.

2. Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Seitenwandabstände (1′/1 a′) der jeweils unteren Kammern 1,2 bis 1,3mal so groß sind wie die entsprechenden Abstände der Seitenwände (1, 1 a) der darüber­ liegenden Kammer.

3. Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kammern (22, 23) in ihrem oberen Teil mit einer oder mehreren senkrechten Trennwänden (10) ausgestattet sind.