DE29621346U1

DE29621346U1 - Vorrichtung zum Behandeln von Abgasen

Info

Publication number: DE29621346U1
Application number: DE29621346U
Authority: DE
Original assignee: YEN CHIN CHING
Current assignee: Lee Chih-Ming Tw; Yen Chin-Ching Tw
Priority date: 1996-12-05
Filing date: 1996-12-09
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2006-12-10
Also published as: FR2757083B3; US5770167A; FR2757083A3; AU685374B3

Description

Vorrichtung zum Behandeln von Abgasen HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Abgasen, bei der eine Flüssigkeit in Kontakt mit den Abgasen gebracht wird, um mit diesen zu reagieren und in den Abgasen enthaltene Schadstoffe zu absorbieren.

Industrielle Abgase, d.h. insbesondere Schwefeldioxid und Kohlendioxid sind die Hauptfaktoren, die die Luftqualität beeinträchtigen und die Umwelt schädigen. Schwefeldioxid ist ein gasförmiger Schadstoff, der sich in großem Umfang in der Luft befindet und starke Auswirkung zeigt.

Schwefeldioxid wird hauptsächlich bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen (Kohle oder Öl) und in metallurgischen oder Heizverfahren von schwefelhaltigen Mineralien erzeugt. Heizkraftwerke, metallurgische Fabriken, Ölraffinerien und andere industrielle Verbrennungseinrichtungen zum Verbrennen von Kohle oder Öl geben Schwefeldioxidgas ab. Schwefeldioxid in der Luft wird in Wasser als Schwefelsäure gelöst. Diese Säurelösung führt nicht nur direkt zu Atemwegsverletzungen beim Menschen, sondern greift auch Gebäude und landwirtschaftliche Nutzpflanzen an. Auf der anderen Seite steht als Schadstoff Kohlendioxid, das den größten Anteil unter den verschiedenen gasförmigen Schadstoffen darstellt. Das Kohlendioxid stammt dabei hauptsächlich aus Verbrennungsvorgängen. Durch eine sehr hohe Konzentration von Kohlendioxid in der Luft wird die Sauerstoffkonzentration relativ dazu verringert, was zur Schädigung beim Menschen führen kann. Der Anstieg der Kohlendioxidkonzentration bewirkt außerdem den Treibhauseffekt, der die Temperatur global langsam ansteigen läßt und ungewünschte Veränderungen im biologischen System und beim Klima erzeugt.

Aus diesem Grund ist die Lösung der durch die beiden obengenannten Gasschadstoffe erzeugten Probleme eine sehr wichtige Aufgabe.

Weltweit werden hohe Schornsteine errichtet, um die gasförmigen Schadstoffe in höhere Regionen abzugeben und auf größere Bereiche zu verteilen, um die Luftverschmutzung in der direkten Umgebung zu verringern. Eine solche Politik hoher Kamine kann zwar die lokale Luftverschmutzung vermindern, wobei jedoch die Gesamtsumme der abgegebenen Schadstoffe nicht verringert wird. Weiterhin ist die Errichtung hoher Schornsteine teuer, während das globale Umweltverschmutzungsproblem nicht gelöst wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obengenannten Probleme zu lösen und eine Vorrichtung zum Behandeln von Abgasen bereitzustellen, die ein effektives Reinigen einer großen Menge an gasförmigen Industrieschadstoffen, enthaltend Schwefeldioxid und Kohlendioxid, ermöglicht. Das gereinigte Gas kann dann direkt in die Atmosphäre abgegeben werden, wodurch der durch die Schadstoffe erzeugte saure Regen und der Treibhauseffekt verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen abgegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Behandeln von Abgasen enthält wenigstens einen Waschturm, wobei an einer seitlichen Wandung wenigstens ein Flüssigkeitseinlaß angeordnet ist. Eine mit Kalk versetzte Flüssigkeit wird in den Waschturm in konstanter Menge gepumpt und fließt über eine Ausflußöffnung an eine Grundfläche des Waschturms in ein Absetzbecken. Der Flüssigkeitspegel im Waschturm wird über den Flüssigkeitseinlaß auf einer vorbestimmten Höhe gehalten. Weiterhin ist wenigstens ein Gaseinlaß in der Wandung des Waschturms unterhalb der Flüssigkeitsöffnung angeordnet. Die

Abgase werden in den Waschturm eingeführt, um in Kontakt mit der Flüssigkeit zu gelangen und Blasen zu bilden, die an die Spitze des Waschturms aufsteigen und über einen Gasauslaß abgegeben werden. Die Flüssigkeit dient zum Reagieren mit und Absorbieren der in den Abgasen enthaltenen Schadstoffe. Die Reaktionsprodukte werden aus dem Waschturm zusammen mit der Flüssigkeit in das Absetzbecken entladen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen dargestellt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 zeigt ein Flußdiagramm einer Vorrichtung zum Behandeln von Abgasen gemäß der Erfindung;

Figur 2 zeigt einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit dem Aufbau des Waschturms;

Figur 3 zeigt einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit dem Aufbau des Waschturms, wobei der Flüssigkeitseinlaß und der Gaseinlaß schräg einander gegenüberliegend, in der Wandung des Waschturms angeordnet sind; und

Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch die zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei Flüssigkeits- und Gaseinlässe einander entgegengesetzt, spiralförmig in der Wandung des Waschturms angeordnet sind.

GENAUE DARSTELLUNG BEVORZUGTER AUSFUHRUNGSFORMEN

Wie in Figur 1 und 2 dargestellt, weist die Vorrichtung zum Behandeln von Abgasen gemäß einer ersten Ausführungsformen der Erfindung einen im wesentlichen zylindrischen Waschturm 1 mit einer konischen Grundfläche 12 auf. Ein Flüssigkeitseinlaß 2 ist an einer seitlichen Wandung des Waschturms 1 angeordnet, wobei eine Flüssigkeit in den Waschturm 1 ge-

pumpt werden kann in einer vorbestimmten Höhe in konstanter Menge durch eine Pumpe 21 . Eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) wird dazu verwendet, den Flüssigkeitsstand im Waschturm 1 auf einer vorbestimmten Höhe über dem Flüssigkeitseinlaß 2 zu halten und dafür zu sorgen, daß die Flüssigkeit an der Grundfläche des Waschturms 1 kontinuierlich aus einer Abflußöffnung 15 in einer konstanten Menge abfließt.

Ein Gaseinlaß 4 ist an dem Waschturm unterhalb des Flüssigkeitseinlasses 2 angeordnet, wodurch die Abgase 5 in den Waschturm in einer konstanten Menge über einen Gaskompressor 51 eingeführt werden, so daß Blasen gebildet werden, die auf die Flüssigkeit 3 prallen und so feine Blasen bilden. Die Blasen steigen an die Spitze des Waschturms 1 auf und werden über einen Gasauslaß 16 abgegeben.

In dieser Ausführungsform ist weiter eine Entstaubungseinrichtung 6 vor dem Gaseinlaß 4 angeordnet, um vorher die Asche, die sich mit ca. 95% des Abgases verbindet, vor dem Gaseinlaß zu entfernen.

Gemäß dieser Ausführungsform wird der Flüssigkeit 3 Kalk zugeführt, um ein alkalisches Kalkplasma zu bilden. Der optimal wirkende pH-Wert ist dabei ca. 8. Das Kohlendioxid enthaltende Abgas wird über den Gaseinlaß 4 in die Flüssigkeit mit hohem Druck eingeführt, um Blasen zu bilden, die auf die Flüssigkeit 3 prallen und so noch kleinere Blasen bilden. Hierdurch wird der Wechselwirkungsbereich für die Flüssigkeit 3 zum Absorbieren von Kohlendioxid vergrößert. Das absorbierte Kohlendioxid reagiert mit dem alkalischen Plasma zu Calciumkarbonat. Die Calciumionen in der Flüssigkeit werden ständig durch die Reaktion verbraucht, so daß eine häufige Versorgung der Flüssigkeit 3 mit Kalk zum Aufrechterhalten einer bestimmten Konzentration von Calcium erforderlich ist.

Das Calciumkarbonat-Produkt wird mit der Flüssigkeit 3 aus der Abflußöffnung 15 in ein Absetzbecken 7 entladen, wobei das Calciumkarbonat sich auf dem Boden des Beckens abscheidet, um gesammelt verarbeitet werden zu können. Die Flüssigkeit 3 wird durch die Pumpe 21, die in einem unteren

Bereich des Absetzbeckens 7 angeordnet ist, wieder in den Waschturm 1 gepumpt, um einen Kreislauf herzustellen.

Nach dem Waschen enthält das Gas nur noch eine geringe Menge Kohlendioxid und kann zu einem weiteren Waschturm mit demselben Kalkplasma geführt werden, bis das Kohlendioxid vollständig mit diesem reagiert und zu Calciumkarbonat-Abscheidungen wird. Dann kann das Gas mittels einer Nachheizeinrichtung 52 erwärmt und an die Atmosphäre über einen Kamin abgegeben werden.

Zur Verarbeitung von Abgasen mit Schwefeldioxid kann dem alkalischen Kalkplasma weiter Adipinsäure als Puffermittel zugesetzt werden. Adipinsäure gehört zu den Dicarbonsäuren mit sechs Kohlenstoffen, die zum Puffern des pH-Werts im Plasma dienen. Adipinsäure wird eingesetzt, da diese einfach zu beschaffen und auch billig ist.

Das obengenannte alkalische Kalkplasma ermöglicht, über 95% des Schwefeldioxid aus den Abgasen zu entfernen. Das alkalische Kalkplasma ohne Adipinsäure hat dagegen nur einen Wirkungsgrad von 65 bis 70%. Nach dem Zusatz von Adipinsäure kann der Wirkungsgrad auf über 80% angehoben werden, um effektiv Schwefeldioxid zu entfernen.

Die Adipinsäure erzeugt einen Puffereffekt, der die Abnahme des ph-Wertes durch eine Lösung von Schwefeldioxid an der Gas/Flüssigkeitsgrenzfläche verhindert. Dadurch wird die Konzentration von Schwefeldioxid in der Flüssigkeit vergrößert, was die Reaktionsfähigkeit der Flüssigkeit mit Schwefeldioxid erhöht. Bevor die Flüssigkeit 3 in den Waschturm 1 eingeführt wird, reagiert Adipinsäure mit dem Kalk, um Calciumadipat zu bilden. Nach dem Einführen in den Waschturm 1 reagiert Calciumadipat mit der absorbierten Schwefelsäure, um Calciumsulfit zu bilden und Adipinsäure wieder zu erzeugen, die zusammen mit der Flüssigkeit 3 über die Auslaßöffnung 15 für eine Kreislaufverwendung entladen wird.

Das Calciumsulfit-Produkt wird zusammen mit der Flüssigkeit 3 über die Auslaßöffnung 15 in das Absetzbecken 7 entladen, wobei das Calciumsulfit sich auf den Boden des Beckens

zur gemeinsamen Verarbeitung abscheidet. Die obere Flüssigkeit kann in einem Kreislaufprozeß verwendet werden.

Nach dem Behandeln und Waschen enthält das Gas unter 5% Schwefeldioxid, d.h. mehr als 95% des Schwefeldioxids sind entfernt worden. Das Gas kann darüber hinaus zu einem weiteren Waschturm mit demselben Kalkplasma geleitet werden, um das Schwefeldioxid vollständig zu entfernen und zu Calciumsulfit-Abscheidungen werden zu lassen. Dann kann das Gas durch die Nachheizeinrichtung erwärmt und an die Atmosphäre über dem Kamin abgegeben werden. Alternativ kann das Gas auch direkt abgegeben werden.

Das in den Waschturm zugeführte Gas bildet viele Blasen, die auf die Flüssigkeit zum Erzeugen einer Vielzahl feiner Blasen prallen. Diese feinen Blasen lassen die Kontaktfläche der Flüssigkeit mit dem Gas und damit die Reaktionsgeschwindigkeit ansteigen. Weiterhin erzwingt das zugeführte Abgas eine Flüssigkeitsbewegung, so daß Ablagerungen, die an der Waschturmwandung haften und sich daran anhäufen, verhindert werden.

Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, sind eine Vielzahl von Flüssigkeitseinlässen 8 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in Uhrzeigersinn ringförmig an der Innenwandung des Waschturms 1 in gleichen Abständen angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind sechs Flüssigkeitseinlässe 8 vorhanden, wobei jeder eine nach unten geneigte Achse 81 aufweist, die einen Winkel &THgr;1 mit der Achse 13 des Waschturms bildet. Der Winkel &THgr;1 beträgt vorzugsweise zwischen 10° und 30°. Die Achse 81 weist weiterhin einen Winkel &THgr;2 mit der Normalen der Wandung des Waschturms 1 auf. Der Winkel &THgr;2 beträgt vorzugsweise zwischen 45° und 85°. Die Flüssigkeit 3 kann entsprechend in den Waschturm 1 in einer konstanten Menge über einen Kompressor eingeführt werden, um einen Wirbel zu bilden.

Eine Vielzahl von Gaseinlässen 9 ist gegen den Uhrzeigersinn ringförmig an der Innenwandung des Waschturms 1 in gleichen Abständen unterhalb der Flüssigkeitseinlässe 8 ange-

ordnet. In dieser Ausführungsform gibt es auch acht Gaseinlässe 9, die jeder eine nach unten geneigte Achse 91 aufweist, die einen Winkel &THgr;3 mit der Achse 13 des Waschturms 1 bildet- Der Winkel &THgr;3 beträgt vorzugsweise zwischen 10° und 30°. Die Achse 91 bildet weiterhin einen Winkel &THgr;4 mit der Normalen 14 der Wandung des Waschturms 1. Der Winkel &THgr;4 beträgt vorzugsweise zwischen 45° und 85°. Entsprechend kann das Abgas 5 in die Flüssigkeit 3 in einer konstanten Menge eingeführt werden, um Strudelblasen zu bilden, die auf die Flüssigkeit 3 prallen, um zahlreiche feine Blasen zu bilden. Die Blasen steigen an die Spitze des Waschturms 1 auf und werden über den Gasauslaß 16 abgegeben.

Gemäß der zweiten Ausführungsform ermöglicht das Umwirbein von Flüssigkeit und Blasen ein Verlängern der ümlaufzeit und damit der Reaktionszeit, um eine effektivere Behandlung zu erzielen.

Claims

Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zum Behandeln von Abgasen, insbesondere zum Behandeln von Abgasen mit Kohlendioxid oder Schwefeldioxid, enthaltend wenigstens einen Waschturm 1, wenigstens einen an der seitlichen Wandung des Waschturms angeordneten Flüssigkeitseinlaß 2, wobei eine mit Kalk versetzte Flüssigkeit 3, die so ein Kalkplasma bildet, in den Waschturm in einer konstanten Menge gepumpt und über eine Auslaßöffnung 15 in der Grundfläche 12 des Waschturms in ein Ablaßbecken 7 abgelassen wird, wobei der Flüssigkeitspegel im Waschturm auf einer vorbestimmten Höhe oberhalb des Flüssigkeitseinlasses gehalten wird, wenigstens einem in der Wandung des Waschturms unterhalb des Flüssigkeitseinlasses angeordneten Gaseinlaß 4, eine Entstaubungseinrichtung 6, um zuerst die Asche aus dem Abgas zu entfernen, bevor das Abgas in den Waschturm durch einen Kompressor 51 eingeführt wird, um in Kontakt mit der Flüssigkeit zu treten und Blasen 5 zu bilden, die an die Spitze des Waschturms aufsteigen und über einen Gasauslaß 16 abgeführt werden.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Absetzbecken 7 einen unteren Bereich hat, in dem eine Pumpe 21 angeordnet ist, um für eine Rückführung der Flüssigkeit in den Waschturm zu sorgen.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Vielzahl von Flüssigkeitseinlässen 8 im Uhrzeigersinn ringförmig an der Innenwandung des Waschturms in gleichen Abständen angeordnet ist, wobei jeder Flüssigkeitseinlaß eine nach unten gerichtete Achse 81 aufweist, die einen ersten Winkel &THgr;1 mit einer Achse des Waschturms bildet, wobei dieser erste Winkel zwischen 10° und 30° liegt, und einen zweiten Winkel &THgr;2 mit einer Normalen der Wandung des Waschturms bildet, wobei der zweite Winkel zwischen 45° und 85° liegt, wobei eine Vielzahl

von Gaseinlässen 9 gegen den Uhrzeigersinn ringförmig an der Innenwandung des Waschturms in gleichen Abständen angeordnet sind, wobei jeder Gaseinlaß eine nach oben gerichtete Achse 91 aufweist, die einen dritten Winkel &THgr;3 mit der Achse des Waschturms bildet, wobei der dritte Winkel zwischen 10° und 30° liegt, und einen vierten Winkel &THgr;4 mit der Normalen der Wandung des Waschturms bildet, wobei der vierte Winkel zwischen 45° und 85° liegt.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei dem Kalkplasma weiter Adipinsäure als Puffermittel zugesetzt wird.