DE2548404C3

DE2548404C3 - Gaswäscher

Info

Publication number: DE2548404C3
Application number: DE2548404A
Authority: DE
Inventors: Peter Mohwah N.J. Ekholm
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1974-11-04
Filing date: 1975-10-29
Publication date: 1981-11-19
Also published as: FR2289228B1; DE2548404B2; GB1521998A; NO753679L; SE416111B; DE2548404A1; FR2289228A1; DE7534353U; US3996317A; IT1047737B; JPS5929284B2; SE7512273L; JPS5167584A; CA1059429A

Description

Die Erfindung betrifft einen Gaswäscher für die Gegenstromkontaktierung eines Gases mit einer abwärts fließenden Flüssigkeit, mit mehreren, in vertikalem Abstand voneinander angeordneten, horizontalen, perforierten Rosten, die dem Zurückhalten mobiler Kontaktkörper dienen. Mit dem neuen Gaswäscher, bei dem eine abwärts fließende Flüssigkeit mit einem beladenen Gasstrom in Berührung kommt und sich Feststoffschichten auf den quer angeordneten perforierten Rosten in der Kammer ablagern können, wird ein unerwünschtes Gas oder eine Dampfkomponente und/oder ein in dem Gasstrom mitgenommener Stoff aus dem Gasstrom entfernt.

Es gibt viele Arten von Gaswäschern und verschiedene Arten von Gegenstromkontaktierungen, die in Verbindung mit verschiedenen Erdöl- und Chemieanlage-Verarbeitungssystemen verwendet werden sowie beim Waschen von mit Rauch und Teilchen beladenen Strömen aus Kraftwerken und anderen industriellen Herstellungsbetrieben benutzt werden. Beispielsweise werden häufig mehrere in Abstand angeordnete, perforierte Platten in einem Wäscher verwendet, um einen Gasflüssigkeitswaschstrom wie durch einen »Siebdeckel« vorzusehen. Bei einem verbesserten Gaswäscher verwendete man leichte, kugelförmige, bewegliche Elemente in einer oder mehreren im Abstand angeordneten Schichten zwischen perforierten Halterosten, um für einen besseren Gaswaschbetrieb zu sorgen und die Teilchen besser zu entfernen. Solche Gaswäscher hat man in der Industrie allgemein als »Schwimmbett-Gaswäscher« bezeichnet. Aus der US-Patentschrift 31 22 594 geht die Verwendung leichter Elemente in einer oder mehreren vertikal im Abstand angeordneten Zonen einer Kontaktkammer hervor, bei welcher das nach oben strömende Gas die gesamte Schicht der Elemente schwimmen und in einer lockeren Anordnung gegen eine obere perforierte Barriere anheben läßt, wo sich diese Elemente infolge der Ströme bewegen und drehen. In der US-Patentschrift 33 50 075 ist eine Behandlung beschrieben, bei welcher die leichten schwimmenden Elemente eine turbulentere Randbewegung zwischen in breiterem Abstand angeordnete perforierte Barriereeinrichtungen im Vergleich zu der kompa kteren Schicht nach der erstgenannten US-PS haben können.

Beim Gaswaschen von mitgerissenen Rauchgasen und Teilchen, bei dem auch einige Arten von Flüssigkeits- oder Schlammwaschströmen verwendet werden, kann es in nachteiliger Weise zu einer Festkörperanhäufung auf den quer verlaufenden, den Strom teilenden Rosten im Gaswaschturm kommen. Wo z. B. Schornsteingase mit Schwefeldioxid (SO2) und Flugasche mit einem Kalkstein- und/oder Kalk enthaltenden Schlammstrom gewaschen werden, um das Entfernen des SO2 zu bewirken, können sich auf den Rosten der Kontaktkammer gipsartige Festkörperanhäufungen ergeben.

Insbesondere kann es Schichten aus Calciumsulfat und Calciumsulfid sowie Calciumcarbonat oder DoIomit, CaMg (CO₂)? geben, die mit dem Kalkstein in dem Schlamm-Waschstrom zugeführt werden können. Prüfberichte bei Röntgenstrahlbrechnung und mikroskopische Untersuchungen von Zunder- bzw. Splitterbildunge.n auf Gaswäscheroberflächen, die alternativ während des Waschens von Schornsteingasen mit einem Kalksteinschlamm, der aber etwas Dolomit enthielt, feucht und trocken waren, zeigten Calciumsulfit, Calciumsulfat als relativ große Gipskristalle und Flugasche. Ein Teil der Flugasche-Teilchen schien auch

i"> eine Komplexbeschichtung mit Eisen, Aluminium, Silicium und Schwefel zu haben, die bei einer Reaktion zwischen der Flugasche und der Waschlösung gebildet sein konnten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einer Zunder- bzw. Kesselstein- oder Festkörperanhäufung auf der perforierten Platte oder dem Rostsystem eines Gaswäschers vorzubeugen und das Verschließen der durch die Roste gehenden Löcher zu verhindern.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch

-^v> gelöst, daß die Roste aus einem elastischen Material besteht. Durch die Flexibilität der neuen Roste wird mit Vorteil die Strömung im Inneren des vertikal ausgerichteten Wäschers geteilt, und die Roste dienen dem Biegen und Aufbrechen übermäßiger Feststoffansamm-

■W lungen.

Durch die flexible Konstruktion der Rosteinrichtung kann ferner z. B. die Anhäufung von Zunder, Sinterschlacke oder Kesselstein oder einer Festkörperschichtung gebrochen und damit entfernt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der flexible und elastische Rost wärmebeständigen Kautschuk aufweist oder wenn auch mehrere Abschnitte der Rostkonstruktion aus diesem Material bestehen. Hierdurch können leichte und bewegliche Körper zwischen den Rostab-

*o schnitten so gehalten werden, daß der Aufwärtsgasstrom und/oder der abwärts gerichtete Flüssigkeits-Waschstrom genug Biegung auf die Rostoberflächen aufbringen kann, damit diese den Hauptteil etwaiger Festkörperansammlungen aufbrechen und im Vergleich zu Metallrosten den Abrieb auf den Körpern reduzieren.

Der neue Gaswäscher gemäß der Erfindung weist zwei oder mehrere vertikal im Absiand angeordnete, perforierte Roste aus elastischem und federndem Material auf, so daß die leichten, beweglichen Körper zurückgehalten werden. Diese in den gegeneinander laufenden Strömen der gasförmigen Strömung einerseits und des Waschstromes andererseits vorhandenen Körper sorgen für eine größere Oberfläche und einen wirksameren Betrieb des Gaswäschers.

Ein bislang häufig auftretendes Problem bei Schwimmbett-Gaswäschern, bei welchen hohle Polyolefinkugeln als die genannten leichten, beweglichen Körper verwendet werden, ist der erwähnte schnelle Abrieb und das Brechen der Kugeln. Es sind zwar schon in erheblichem Umfang Versuche vorgenommen worden, um die Kugeln selbst anders auszubilden oder Materialien zu finden, die größere Abriebeigenschaften haben, die Verminderung des Abriebes durch die

^hr> erfinderischen Maßnahmen stellt aber die bei den genannten Versuchen erreichten Erfolge in den Schatten, insbesondere wenn man kautschukartige, federnde Roste verwendet. Auch soret die Flexibilität

und Federkraft der beispielsweise aus kautschukartigen Materialien bestehenden Roste für das gewünschte Aufbrechen der Festkörperanhäufungen, und die dicken, übereinander liegenden Schichten kennen dann die Öffnungen der Gaswaschroste nicht mehr blockieren oder zusetzen. Es ist zweckmäßig, wenn das Rostmaterial eine hohe Zug- bzw. Bruchfestigkeit, einen hohen Abriebwiderstand, Wärmewiderstand und in einigen Fällen auch einen chemischen Widerstand entweder gegenüber sauren oder alkalischen Materialien haben. iu Beispielsweise muß beim Waschen von Schornsteingas den verschiedenen SO^absorbierenden Fließmitteln, wie z. B. Calciumcsrbonat-, Kalkstein-, Dolomitschlämmen usw, sowie den sich ergebenden Reaktionsprodukten einschließlich Calciumsulfat Calciumsulfit usw., von dem Rostmaterial genügend Widerstand entgegengebracht werden. Für den Betrieb bei niedriger Temperatur kann Naturkautschuk verwendet werden sowie die verschiedenen synthetischen Kautschuk.; einschließlich Neopren, Butylkautschuk, Styrol-Butadienkautschuk usw.; beim Betrieb mit höheren Temperaturen sind jedoch die wärmebeständigen synthetischen Kautschuks bevorzugt Andere synthetische, federnde und flexible Materialien können Polyurethan und die neuen thermoplastischen Elastomere aufweisen, z. B. der »thermoplastische Olefin-Kautschuk« (ein Beispiel hierfür sind die Materialien TPR der Firma Uniroyal), oder ein thermoplastisches Elastomer auf der Styrol-Butadienbasis (wie ζ. B. Kraton, von der Firma Shell Chemical Company hergestellt). Ein weiteres Material jo kann ein Polyester-Elastomer aufweisen, wie ?. B. Hytrel, welches von der Firma E. I. duPont de Nemours and Company vertrieben wird.

Bei kleinen Gaswäschern können kautschukartige Rostkörper aus einem einzigen Stück bestehen, welches an den Umfang-Innenwandteilen des Wäschers gestützt ist. Jedoch sind bei relativ großen Durchmessern oder großen rechteckigen Innenbereichen einer speziellen Gaswaschkarr.mer kleinere Abschnitte federnder Roste zwischen Stützkörpern gehaltert, und mehrere Abschnitte ergänzen den Oberflächenbereich eines Rostes. Die Dicke des speziellen Rostabschnittes hängt von den Zug- bzw. Brucheigenschaften des speziellen kautschukartigen, zugeführten Materials und zu einem gewissen Grade auch von dem Prozentsatz des offenen Bereiches in einem jeweiligen Rost ab. Selbstverständlich ist es erwünscht, daß jeder Rostabschnitt hinreichend dünn und flexibel itt, um ein Biegen und Brechen etwaiger Schichten eines Festkörperaufbaus zu ermöglichen. In Verbindung mit Gaswäschern, bei denen kleine bewegliche Kugeln oder andere Kontaktelemente verwendet werden, ist es selbstverständlich nötig, daß die Rostöffnungen so groß und in einem solchen Abstand angeordnet sind, daß das bewegliche Element nicht durch den Rost hindurchgehen kann. Die öffnungen oder Perforationen in dem Rost können kreisförmig, rechteckig, oval sein oder eine andere Gestalt haben, solange ein geeigneter Anteil des offenen Bereiches durch ein Rost gegeben ist, um dem Volumen der Gasflüssigkeitsgegenströme zu entsprechen. t>o

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Gezeigt wird, wie ein flexibler Rost vorteilhaft dadurch sein kann, daß er in Gegenstrom- b5 Gaswaschtürmen dem Festkörperaufbau oder der Festkörperanhäufung vorbeugt. Es zeigt

F i κ. i eine schematische Seitenansicht unter Darstellung eines typischen Gegenstrom-Gaswaschbetriebes in einem vertikal ausgerichteten Gaswäscher, wobei das Gaswaschen in der Gegenwart beweglicher Elemente zwischen den Querrosten erfolgt

F i g. 2 eine Teilschnittansicht unter Darstellung, wie ein spezieller perforierter Rost aus Federmateria! sich während des Gegenstromflusses sowohl nach oben als auch nach unten bewegen kann und

F i g. 3 und 4 schematisch verschiedene Gestaltungen für Rostöffnungen.

In Fi g. 1 ist ein vertikal angeordneter Gaswäscher 1 mit im Abstand angeordneten, perforierten Rosten 2 gezeigt, die in der Lage sind, bei Schaffung zusätzlicher Oberflächen für den Gegenstrom der Teilchen und/oder des mit Rauch beladenen Gasstromes und eines abwärts fließenden Fiüssigkeits-Gaswaschstromes zu sorgen. Der beladene Gasstrom tritt beim Eingang 4 ein und beim oberen Auslaß 5 aus, während ein Gaswaschstrom von der Einlaßleitung 6 und über Sprühverteilungseinrichtungen 7 eingeführt wird. Die verwendete Waschflüssigkeit oder der Schlamm wird in dem unteren Teil des Gaswäschers 1 gesammelt und durch Leitung 8 ausgetragen. Ein gesteuerter Teil kann durch das Ventil 9 entleert werden, während ein anderer Teil durch Leitung 10 mit Ventil 11 zur Umwälzpumpe 12 umgewälzt werden kann, welche ihrerseits in die Leitung 6 mit dem Steuerventil 13 derart austrägt, daß sich dort bei 7 eine Rezyklierbeschickung zu den Verteilungsdüsen ergibt. Eine zusätzliche ergänzende Waschströmung kann zur Leitung 10 vor der Pumpe 12 durch Leitung 14 mit Steuerventil 15 zugeführt werden.

Wie oben bemerkt, kann bei Gegenlauf-Gaswaschtürmen dieser Art oder nach Art mit einem Siebdeck, wo es keine mobilen Elemente gibt auf den Rosten 2 eine Festkörperansammlung erfolgen, je nach Art des beladenen Gasstromes und der Art des für den speziellen Gaswaschvorgang benutzten Waschstromes, so daß Bedarf nach einem flexiblen Rost besteht, um dem Zusetzen oder Blockieren von Perforationen in jedem Rost vorzubeugen. Es besteht auch ein Bedürfnis, der Festkörperansammlung auf Nebel extrahierenden Einrichtungen vorzubeugen, wie sie bei 16 im oberen Teil der Kammer 1 gezeigt sind.

Insbesondere im Hinblick auf Fig. 2 ist eine Schnittansicht von Rosten 2' im unteren Teil der Gaswaschkammer Γ gezeigt, welche die Fähigkeit haben, sich sowohl nach oben als auch nach unten in die bei 17 und 18 mit gestrichelten Linien gezeigten Stellungen zu biegen und zu bewegen. Vorzugsweise soll der Grad der Bewegung ausreichen, um das Aufbrechen und Entfernen jeglicher Festkörper sicherzustellen, die sich auf den Rosten anzusammeln versuchen. Die abgelösten bzw. sich ablösenden Feststoffe werden zum unteren Teil der Kontaktkammer gewaschen und aus dem System entfernt, zum Teil umgewälzt.

Gemäß Fig. 1 ist der Rostabschnitt 2' zwischen Umfangsstützkörpern und Mittelstützkörpern, wie z. B. bei 19 und 20 gezeigt, durch geeignete Niederhaltebügel 21 und 22 sowie durch im Abstand angeordnete Schraubeneinrichtungen bei 23 und 24 eingeklemmt. In einer kleinen Kammer kann der Rost 2' ganz quer über die Kammer ragen und zweckmäßig durch den Restumfang halternde Stützen gehalten werden. Auf der anderen Seite muß es bei einer Kammer mit einem großen Durchmesser oder mit breiter rechteckiger Form mindestens einen Zwischenstützkörper 20 und mehrere Rostabschnitte, wie z. B. 2'. eeben. Hinsichtlich

des Aufbaus sind der Abstand der Stützkörper 20 und die Dicke der Rostabschnitte 2' derart einander zugeordnet, daß letztere für eine angemessene Durchbiegung sorgen, um sicherzustellen, daß feste Materialien auf- und fortgebrochen werden. Selbstverständlich werden die Aufwärts- und Abwärtsdrücke auf das Querrostsystem vo dem nach oben fließenden Gasstrom und dem r.ach unten fließenden Waschstrom ausgeübt. Bei stationärem Betriebszustand versuchen die jeweiligen Rostabschnitte, sich entweder nach aufwärts oder nach abwärts durchzubiegen, beim typischen Betrieb ist jedoch für nicht stationäre Zustandsbedingungen gesorgt, und es ergeben sich Aufwärts-Druckschwingungen oder -stoße sowie Abwärts-Druckschwingungen, welche für die gewünschte Durchbiegung der flexiblen Rostabschnitte nach oben und unten sorgen.

Die kautschukartigen Roste haben auch eine größere Federeigenschaft und Abriebwiderstand, so daß jeder Abschnitt eine lange Lebensdauer hat, so daß auch die mobilen Elemente, die zwischen den im Abstand angeordneten Rosten der Gaswaschkammer gehalten werden, eine längere Lebensdauer haben. Wie oben bemerkt, war es bei den Schwimmbett-Gaswäschern wegen des Abriebes ein Problem, für die leichten hohlen Kugelelemente eine lange Lebensdauer vorzusehen, weil sie sich gegeneinander und die Rückhalteroste berühren. Im Zusammenhang mit federnden, kautschukartigen Rosten gibt es weniger scharfe Kanten oder Ecken an den vielen Perforationen, so daß ein schneller Abrieb oder ein Brechen der mobilen Elemente erheblich vermindert ist.

In Fig. 3 ist ein Teil eines Rostabschnittes gezeigt, der eine Vielzahl von runden Öffnungen 25 verwendet; in F i g. 4 hingegen sind die öffnungen 26 rechtwinklig, um den gewünschten offenen Bereich eines speziellen Rostes zu gewährleisten. Auch andere Konfigurationen können bei der Ausgestaltung von Rosiöffnungen vorgesehen werden, wie z. B. ovale, quadratische, längliche Schlitze und dergleichen. In typischer Weise gibt es in herkömmlichen Gegenstrom-Gaswäschern bei einem Rost einen freien oder offenen Bereich zur Gewährleistung der entgegengesetzten Fließströme durch die Kammer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Gaswäscher für die Gegenstromkontaktierung eines Gases mit einer abwärts fließenden Flüssigkeit, mit mehreren, in vertikalem Abstand voneinander angeordneten, horizontalen, perforierten Rosten, die dem Zurückhalten mobiler Kontaktkörper diener., dadurch gekennzeichnet, daß die Roste (2, 2') aus einem elastischen Material bestehen.