DE19629500C1 - Multiwäscher und Verfahren zur Totalreinigung von Gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Multiwäscher und ein Verfahren zur Totalreinigung von Gasen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6. Derartige Multi­ wäscher werden zur Entfernung von Schadstoffen in Gasen und zur Aufreinigung, insbesondere von Synthese­ gasen oder Abgasen, verwendet.

Nach dem Stand der Technik wird zur Reinigung von kontaminierten Industriegasen aller Art aber auch zur Qualitätsverbesserung von Nutzgasen das zu reinigende Gas durch mehrere horizontal gelagerte Stoffaustau­ scher geleitet, die mit einer Waschflüssigkeit ver­ setzt sind. Diese Wäscher haben die Aufgabe, die Gas­ inhaltstoffe, wie beispielsweise CO₂, CO, NO_x, H₂S oder auch feste Verunreinigungen wie Stäube aus dem Gasstrom mit der Waschflüssigkeit auszutragen. Es sind eine Vielzahl von Waschflüssigkeiten bekannt, die in der Regel nur einen bestimmten Schadstoff phy­ sikalisch und/oder chemisch binden, gegebenenfalls absorbiert oder adsorbiert.

Die JP 55 22238 zeigt eine derartige Vorrichtung zur Reinigung von Gasen, bei der innerhalb eines im we­ sentlichen horizontal liegenden Behälters mehrere Waschbereiche angeordnet sind, durch die das zu rei­ nigende Gas auf und ab mäandrierend geführt wird. Die einzelnen Waschbereiche weisen dabei in einem gewis­ sen Abstand horizontal übereinander geschichtete Stoffaustauscher als Waschböden aus Packungen mit Füllkörpern auf, die einseitig auf ihrer obenliegen­ den Außenseite mit Waschflüssigkeit besprüht werden. Es handelt sich also um in einem einzigen Druckgehäu­ se zusammengefaßte, in horizontaler Reihung angeord­ nete vertikal durchströmte Wäschertürme, wie sie als einzelne Wäschertürme üblich sind.

Diese bekannten Kolonnenwaschanlagen haben zur Reini­ gung von Synthesegasen aus der Abfallvergasung eine Reihe von Nachteilen. Aufgrund der horizontalen Schichtung der einzelnen Stoffaustauscher läuft die von den Stoffaustauschern ablaufende stoffbeladene Reinigungsflüssigkeit in die darunterliegenden weite­ ren Waschböden. Insbesondere bei klumpenden und kleb­ rigen Inhaltsstoffen wie Kohlenstoffpartikel und Schwefel führt dies innerhalb kurzer Zeit zu einem Zusetzen und Verstopfen der Waschböden.

Aufgrund dieser Nachteile werden Wäscher eingesetzt, die auf die genannten Stoffaustauscher verzichten und statt dessen das zu reinigende Gas lediglich durch einen Sprühnebel der Reinigungsflüssigkeit blasen, sogenannte Spraywäsche. Nachteilig ist an diesen Wä­ schern, daß die Kontaktoberfläche zwischen Gas und Flüssigkeit verglichen mit den Stoffaustauschern ge­ ring ist und daher eine verringerte Reinigungswirkung erzielt wird. Die EP 0 249 400 A1 zeigt einen derar­ tigen Wäscher, bei dem ein horizontal liegender Druckbehälter in einzelne Zonen eingeteilt ist. In diesen Zonen wird ein Sprühnebel aus Reinigungsflüs­ sigkeit erzeugt, durch den das Gas geleitet wird. Der Sprühnebel wird dann an geneigt stehenden Tropfenab­ scheidern niedergeschlagen und in einem gemeinsamen Sumpf gesammelt, der durch Sedimentation von klumpen­ den und klebrigen Inhaltsstoffen ebenfalls zum Zuset­ zen neigt.

Neben der EP 0 249 400 A1 ist in US 3,925,040 eine Gasreinigung beschrieben, bei der das zu reinigende Gas ebenfalls horizontal geführt wird. Dabei kann Waschflüssigkeit durch eine Mehrzahl von Düsen einmal direkt in die verschiedenen Kammern gesprüht und zum anderen auf vertikal ausgerichtete Tropfenabscheider gesprüht werden.

Eine ähnliche Lösung kann man der DE-OS 27 05 903 entnehmen, wobei dort das Rauchgas labyrinthförmig über vertikal ausgerichtete plattenförmige Gebilde, die ebenfalls mit Waschflüssigkeit besprüht werden, geführt wird.

Die vorbekannten Lösungen sind jedoch bezüglich ihrer Reinigungsleistung beschränkt und eine sichere und nahezu vollständige Separation, der im zu reinigenden Gas enthaltenen Schadstoffe kann nur durch relativ große Anlagen bei einer relativ großen Menge an Waschflüssigkeit beherrscht werden, wenn ein hoher Reinheitsgrad des Gases überhaupt erreichbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mul­ tiwäscher und ein Verfahren zur Totalreinigung von Synthesegas aus der Vergasung von Abfällen zur Ver­ fügung zu stellen, mit dem mit Hilfe von Stoffaustau­ schern auf kleinem Raum eine hohe Reinigungsleistung erzielt wird, wobei der Multiwäscher bzw. das Verfah­ ren durch Selbstreinigung wartungsfreundlich und für Verstopfungen unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird durch den Multiwäscher nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie durch das Verfah­ ren nach dem Oberbegriff des Anspruches 6 in Verbin­ dung mit ihren kennzeichnenden Merkmalen gelöst.

Gegenüber der Verwendung eines reinen Sprühsystems zeichnen sich Wäscher mit einem Stoffaustauscher durch eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen zu rei­ nigendem Gas und der Waschflüssigkeit und daher durch eine erheblich bessere Reinigungswirkung aus.

Die Nachteile dieser Wäscher mit Stoffaustauschern wird nach der vorliegenden Erfindung durch die Schrägstellung der Stoffaustauscher bzw. Waschböden beseitigt, da die stoffbeladene Reinigungsflüssigkeit nach unten in die sumpflosen Waschkammern abgeleitet wird, ohne daß sie mit einem weiteren Waschboden in Berührung kommt. Vielmehr läuft die Reinigungsflüs­ sigkeit an der geneigten Oberfläche der Waschböden ab bzw. tropft von dieser direkt auf den Boden der sumpflosen Waschkammer, der durch die Besprühung mit Waschflüssigkeit permanent gereinigt wird.

Durch diese Anordnung der Stoffaustauscher wird es weiterhin möglich, die unbelastete Reinigungsflüssig­ keit von beiden Seiten auf die Stoffaustauscher auf­ zusprühen. Diese dringt hierdurch von beiden Seiten in die Stoffaustauscher ein und läuft nach Beladung mit den zu entfernenden Gasbestandteilen nach außen ab. Durch die unterschiedliche Menge, mit der die Reinigungsflüssigkeit auf die beiden Seiten der Stoffaustauscher gesprüht und in diese eingetragen wird, wird ein gerichteter Austrag der Waschflüssig­ keit aus den Stoffaustauschern erzielt. Dadurch wird die Verstopfung der Stoffaustauscher verhindert und ein Selbstreinigungseffekt erreicht.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungs­ gemäßen Multiwäschers und des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.

Die Zufuhr der verschiedenen Reinigungsflüssigkeiten zu den einzelnen Waschkammern erfolgt vorteilhafter­ weise über ein in der Mitte des Behälters verlaufen­ des Rohr, das radial durch sich in Längsrichtung er­ streckende Zwischenwände in einzelne konzentrische Zonen eingeteilt ist, die jeweils eine Reinigungs­ flüssigkeit aufnehmen und zu einer der Waschkammern leiten.

Der Wäscher kann auf der Gasauslaßseite mit einer Waschkammer versehen sein, die zur Kondensation von mit Schadstoffen beladenem Wasserdampf dient.

Im folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Multiwäschers beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Multiwäscher.

Der erfindungsgeinäße Multiwäscher besteht aus einem horizontalen Behälter 1 mit einem an seinem einen Ende angeordneten Gaseinlaß 16 und einem an dem ande­ ren Ende angeordneten Gasauslaß 17. Der Behälter l ist in drei separate Waschkammern 2, 3 und 4 durch Standschotten 5 unterteilt. Jeder dieser sumpflosen Waschkammern ist ein direkter Ablauf zur Pumpenvor­ lage 6, 7 bzw. 8 zugeordnet.

In jeder der Waschkammern 2, 3 bzw. 4 sind Waschböden als Stoffaustauscher unter einem vorbestimmten Winkel gegen die Längsachse des Behälters 1 schräg gestellt angeordnet. Diese Stoffaustauscher sind als Füllkör­ perschüttungen ausgeführt und werden über Düsen 12 jeweils von beiden Seiten mit einer Waschflüssigkeit besprüht, die dabei in die Stoffaustauscher ein­ dringt. Dabei erfolgt das Besprühen für jede Seite des Stoffaustauschers mit einer eigenen, von der je­ weils anderen Seite des Stoffaustauschers verschiede­ nen Menge.

Der Abstand der Stoffaustauscher ist in Abhängigkeit von ihrem Anstellwinkel so gewählt, daß abtropfende Waschflüssigkeit unmittelbar auf den Boden der Wasch­ kammer und nicht auf weitere Stoffaustauscher fällt.

Die Sprühdüsen 12 werden von einem Rohr 11 mit Wasch­ flüssigkeit versorgt, das in der Mittelachse des Be­ hälters 1 angeordnet ist und durch konzentrisch ver­ laufende Zwischenwände in einzelne abgeschlossene Flüssigkeitsleitungen unterteilt ist. Hierdurch kann jede einzelne Waschkammer mit einer eigenen Wasch­ flüssigkeit mit einer eigenen Temperatur oder einem eigenen Druck versorgt werden. Das Rohr 11 ist auf seinem außerhalb des Behälters liegenden Ende über Rücklaufleitungen 13, 14 und 15 mit den Pumpvorlagen 6, 7 und 8 verbunden, so daß die Waschflüssigkeiten im Kreislauf geführt werden.

Um zusätzlich jeden Übertritt von Waschflüssigkeit von einer Waschkammer in die nachfolgende Waschkammer zu verhindern, befindet sich am Ende jeder Waschkam­ mer ein ebenfalls schräggestellter Tropfenfänger 10. Dieser Tropfenfänger 10 filtert aus dem durchgeleite­ ten Gas die als Tröpfchen oder Nebel mitgeführte Waschflüssigkeit, die dann anschließend entlang des Tropfenfängers auf den Boden der Waschkammer und in die zugehörige Pumpenvorlage abläuft.

Bei dem Multiwäscher in diesem Ausführungsbeispiel werden in der ersten Waschkammer 2 mit Hilfe von Gly­ zerin in der Waschflüssigkeit Kohlenstoffpartikel entfernt und in der zweiten Waschkammer 3 mit einer SULFEROX-Waschflüssigkeit H₂S in elementaren Schwefel umgewandelt, der dann anschließend mit der Waschflüs­ sigkeit aus der Waschkammer abläuft.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel schließt sich ab letzter Stufe des Multiwäschers eine weitere Kam­ mer an, die der Kondensation und damit der Entfernung von Schadstoff beladenem Wasserdampf aus dem zu rei­ nigenden Gas dient.

Claims (9)

1. Multiwäscher zur Reinigung von Syntheserohgas aus der Vergasung von kommunalen und anderen Abfällen, die Kohlenstoffpartikel, Schwefelwas­ serstoff, Wasserdampf und flüchtigen- Schwermetal­ le enthalten, mit einem horizontal gelagerten Behälter (1), der entlang seiner Längsachse von dem zu reinigenden Gas durchströmt wird und der eine Mehrzahl von durch Standschotten (5) ge­ trennten, entlang der Längsachse des Behälters (1) hintereinander angeordneten Waschkammern (2, 3, 4) aufweist, in denen das zu reinigende Gas Waschprozessen mit unterschiedlichen Waschflüs­ sigkeiten unterzogen wird, dabei jeder Wasch­ kammer (2, 3, 4) eine eigene außerhalb der Wasch­ kammer gelegene Pumpenvorlage (6, 7, 8) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Waschkammer (2, 3, 4) mindestens ein Stoffaustauscher (9) in schräg geneigter Lage zur Längsachse des Behälters (1) angeordnet ist, die Waschflüssigkeit über Düsen (12) in jeweils unterschiedlicher Menge von beiden Seiten auf die Stoffaustauscher (9) gesprüht wird und die Waschflüssigkeit in die Stoffaustauscher (9) eindringt und entsprechend der Neigung austrag­ bar ist.

2. Multiwäscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffaustauscher (9) als Füllkörperschüttung ausgeführt sind.

3. Multiwäscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelachse des Behälters (1) ein radial in Zonen eingeteil­ tes Rohr (11) zur Versorgung der einzelnen Waschkammern (2, 3, 4) mit Waschflüssigkeit ange­ ordnet ist.

4. Multiwäscher nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Waschkammern (2, 3, 4) in Strömungsrichtung des Gases hinter den Stoffaustauschern (9) je mindestens ein Tropfenabscheider (10) unter einem jeweils vor­ bestimmten Winkel zur Längsachse des Behälters (1) geneigt angeordnet ist.

5. Multiwäscher nach mindestens einer der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) in Strömungsrichtung des Gases hinter den Waschkam­ mern (2, 3, 4) eine weitere Kammer aufweist, die zur Kondensation des mit Schadstoffen beladenen Wasserdampfes dient.

6. Verfahren zur Totalreinigung von Synthesegas aus der Vergasung von kommunalen und anderen Abfäl­ len, von Kohlenstoffpartikeln, Schwefelwasser­ stoff, Wasserdampf und flüchtigen Schwermetal­ len, wobei das Gas einen horizontal angeordneten Behälter (1) entlang seiner Längsachse durch­ strömt und eine Mehrzahl von Waschprozessen in einzelnen durch Standschotten (5) getrennten, entlang der Längsachse des Behälters (1) hinter­ einander angeordneten Waschkammern durchläuft, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gas durch gegen die Längsachse des Be­ hälters (1) geneigte und mit einer unterschied­ lichen Menge von beiden Seiten mit Waschflüssig­ keit besprühte Stoffaustauscher (9) sowie durch die Sprühnebel der Spraydüsen (12) geblasen wird, und
daß die von den Stoffaustauschern abtropfende Waschflüssigkeit in jeder Waschkammer (2, 3, 4) separat aufgefangen und direkt abgeleitet wird, so daß die nachfolgenden Waschstufen durch die bereits beladene Waschflüssigkeit nicht belastet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühnebel und die von den Stoffaustauschern abtropfende Wasch­ flüssigkeit vor dem Übertritt in die nachfolgen­ de Waschkammer durch einen Tropfenabscheider (10) aus dem Gasstrom abgeschieden und der Waschflüssigkeit zugeführt werden.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit über ein in der Mittelachse des Behälters ange­ ordnetes radial in Zonen eingeteiltes Rohr (11) den einzelnen Waschkammern (2, 3, 4) zugeführt wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedli­ chen Waschflüssigkeiten bei unterschiedlichen Temperaturen gesprüht werden.