DE2250828A1

DE2250828A1 - Verfahren und einrichtung zum entfernen von verunreinigungen aus einem gas

Info

Publication number: DE2250828A1
Application number: DE2250828A
Authority: DE
Inventors: Glen P Huppke
Original assignee: Environeering Inc
Current assignee: Environeering Inc
Priority date: 1971-10-20
Filing date: 1972-10-17
Publication date: 1973-04-26
Also published as: US3811247A; AU4747772A; US3963463A

Description

OR.-ΙΝβ. DIPL.-ΙΝΘ. M..C. DIPL..PHYS. DR. DIPL..-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH-HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Environeering, Inc.
9933 North Lawler
Skokie, Illinois, U.S.A.

Verfahren und Einrichtung zum Entfernen von Verunreinigungen

aus einem Gas

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen kleiner Grosse aus einem Gas, bei dem Flüssigkeit in einen Gasstrom eingesprüht wird. Die Erfindung befasst sich ferner mit einer Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Bei den bekannten Naßschrubbern, wie sie in Verbindung mit BrennstoffVerbrennungseinrichtungen verwendet werden, in denen Kohle oder andere Brennstoffe mit einem beträchtlichen Gehalt an Schwefel verbrannt werden, besteht die Schwierigkeit, Schwefeloxide ausden endgültigen Abgasen, wie sie in die Atmosphäre abgegeben werden, zu entfernen. Viele bekannte Nassschrubber waren nicht in der Lage, diese schädlichen Abgasbestandteile, insbesondere Schwefeldioxid, zu entfernen, sofern die Wäscher nicht mit ausserordentlich grossen Druckabfällen

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gearbeitet haben und auch dann war der Erfolg zweifelhaft. Es wurde bereis ein Verfahren vorgeschlagen, um Ammoniak in das Gas und in die Schrubbflüssigkeit einzuspritzen, doch ergab sich damit oft die Bildung von einer sichtbaren Wolke,

die bei Naßschrubbern bekannter Art ausserordentlich schwer zu entfernen ist. Diese Wolke enthält wahrscheinlich submikronische Teilchen aus Ammoniumsulfid'(NH-2SO-), d.h. Teilchen, die obgleich in Wasser löslich, schwierig durch die üblichen Naßschrubber entfernt werden können. Ferner können auch andere Verbindungen durch die Kombination von Ammoniak und Schwefeloxiden gebildet werden und bis jetzt war kein wirtschaftlich tragbares Verfahren zum Entfernen dieser Kolke vorhanden. Ausserdem gibt es keine wirksam arbeitenden Naßschrubber, um das schädliche Material aus den Gasen zu entfernen, es sei denn, dass diese Schrubber mit ausserordentlich hohen Druckabfällen arbeiten, wodurch sich der Nachteil von hohen Betriebskosten und Unterhaltungskosten ergibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Nasswäscher zu schaffen, der bei verhältnismässig niedrigem Druckabfall einen hohen Abscheidungswirkungsgrad erreicht. Diese Aufgabe wird bei dem eingangs erwähnten Verfahren gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass eine Masse von Schaumblasen in Art einer Vielzahl von kleine Gasmengen einschliessenden Flüssigkeitsfilmen gebildet wird, dass die Schaumblasen in eine Vielzahl kleinerer Schaumblasen unterteilt werden, dass diese kleineren Schaumblasen als Schaummasse während einer vorbestimmten Benetzungszeit zum Diffundieren der Verunreinigungen in den Umhüllungsfilm aufrechterhalten werden und dass anschliessend die Schaumblasen zur Freigabe des gereinigten Gases unter Trennung von der die Verunreinigungen enthaltenden Flüssigkeit zerbrochen werden.

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Die vorliegende Erfindung verwendet also eine grosse Masse von kleinen Schaumblasen,· in denen die zu behandelnden Gase eingefangen werden. Während dieser Einfängzeit oder Umhüllzeit des Gases in den Blasen sammelt der Flüssigkeitsfilm,^ der die Schaumblasen bildet, die Verunreinigungen im Gas durch einen Diffusionsvorgang auf .und die Verunreinigungen werden im Flüssigkeitsfilm aufgenommen, der dann vom Gas beim Zusammenbrechen der Schaumblasen getrennt wird. Schaumwäscher, die ein grosses Volumen oder eine grosse Masse von kleinen Schaumblasen aufweisen, bieten viele Vorteile gegenüber anderen Nassgasreinigern. Wenn beispielsweise die Schaumblasen in ihrer Grosse klein sind, ergibt sich eine ausserordentlich grosse Flüssigkeitsoberfläche pro Gasvolümeneinheitsmenge, um so eine maximale Oberfläche zum Aufnehmen der Verunreinigungen aus dem Gas anzubieten. Eine Schwierigkeit bei Schaumgasreinigern besteht darin, den Schaum in einem stabilen Zustand aufrechtzuerhalten und eine minimale Blasengrösse während der gewünschten Benetzungszeit oder Zeitintervall zu erreichen, so dass die Verunreinigungen innerhalb des Gases ausreichend Zeit zum Diffundieren und zum Eingehen in den die Schaumblasen bildenden Flüssigkeitsfilm haben. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass, wenn nun ein stabiler Schaum erzeugt wird, ein Mittel vorgesehen sein muss, um in wirksamer Weise einen ein hohes Volumen aufweisenden Schaumstrom zum Zusammenbrechen zu bringen, um damit nun das gereinigte Gas von der verunreinigten Flüssigkeit zu trennen. Es ist also schwierig, einen grossen Schaumstrom wirksam in einer Einrichtung und mit Vorrichtungen von verhältnlsmässig kleiner Grosse entsprechend zu bearbeiten.

Das Prinzip des Gasauffangens oder ümhüllens durch eine Vielzahl von kleinen Schaumblasen ist sehr wirksam, um kleine Verunreinigungsteilchen zu entfernen* Die Schaumblasen umhüllen und fan-

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gen kleine Volumen des verunreinigten Gases ein, und es wird angenommen, dass die kleinen Verunreinigungen des Gases nunmehr als Moleküle und nicht als Teilchenstücke sich benehmen und also mehr in Art der Braun'sehen Molekulartheorie und nicht als mechanische Teilchen anzusehen sind, die den physikalischen Trägheits- und Schwerkraftgesetzen gehorchen. Es wird angenommen, dass dann, wenn eine grosse Anzahl von kleinen Gasvolumen innerhalb einer Masse von flüssigen Filmblasen eingefangen ist, die Gegenwart einer ziemlich' grossen Flüösigkeitsfilmflache pro Gasvolumeneinheit und die Abwesenheit von Auftrieb innerhalb der einzelnen Blasen praktisch alle dieser kleinen Verunreinigungen sich in dem Flüssigkeitsfilm ansammeln. Die Verunreinigungen im Gas bewegen sich wie Moleküle und werden schliesslich in den Flüssigkeitsfilm in einem Diffusionsvorgang übergeführt, der eine beträchtliche Zeit (beispielsweise Einweich- oder Benetzungszeit genannt) benötigt, um sicherzustellen, dass alle Verunreinigungen entfernt sind. Wenn diese Benetzungszeit eine ausreichende Länge aufweist, so werden im wesentlichen alle der nicht gasförmigen als auch andere Verunreinigungen des Industriegases absorbiert, diffundieren in den flüssigen Film und werden dann beim Zusammenfallen der Blasen abgeführt.

Nach dem neuartigen Verfahren werden Schaumblasen von einer minimalen Durchschnlttsgrösse erzeugt und aufrechterhalten, um so ein maximales Verhältnis der Flüssigkeitsoberfläche pro Gasvolumeneinheit vorzusehen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Schaumblasen von kleiner Grosse während einer vorbestimmten Zeitdauer oder einer erwünschten günstigen Lebensdauer aufrechterhalten und brechen dann unter einem minimalen Energieverbrauch

am Ende dieser Zeitdauer zusammen.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Gas in kleinen Flüssigkeitsblasen während einer vorbestimmten Zeitdauer benetzt, so dass die Verünreinigungsteilchen Gelegenheit haben, das Gas zu verlassen und sich in dem Flüssigkeitsfilm anzusammeln .

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Grössenwachstum der Schaumblasen so gesteuert, dass eine kleine Durchschnittsblasengrösse aufrechterhalten wird, um so ' eine maximale Flüssigkeitsoberfläche zu schaffen, die dann für die eingefangenen Gase frei liegt.

Die Erfindung hat ferner den Vorteil, dass ein minimaler Druckabfall und ein minimaler Energiebedarf zwischen dem Zeitpunkt der Schaumerzeugung und dem Zusammenbruch des Schaumes benötigt wird, um die Gase durch das Schrubbverfahren hindurchzuführen.

Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass ein ausserordentlich hoher Prozentsatz der Gasverunreinigungen entfernt wird, besonders solche Verunreinigungen, die eine Durchschnittsgrösse von einem Mikron oder weniger haben.

Nach einem weiteren Merkmal werden die Blasen nach ihrer Bildung anschliessend geteilt, um so eine vorbestimmte maximale Blasengrösse für die Behandlung der Gase aufrechtzuerhalten.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden Schaumblasen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen oder dergleichen gebildet anstatt aus Wasser und Mischungen·mit Wasser, so dass nun Feuchtigkeit der Waschflüssigkeit entzogen wird.

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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass Schwefeloxide in einem besonders hohen Wirkungsgrad aus Industriegasen und dergleichen entfernt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zum Entfernen von Schwefeloxiden aus Industriegasen oder dergleichen Ammoniak in das Verfahren eingeführt und die Naßsehrubbwirkung ist derart, dass im wesentlichen alle Kombinationen aus Ammoniak und Schwefeloxiden entfernt werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch Hinzufügen von Ammoniak zum Gas die sichtbaren Wolken elimiminiert werden. Trotzdem ist das verfahren wirtschaftlich gesund, was die Betriebskosten und die Kosten für die Aufrechterhaltung anbetrifft.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird in das Verfahren Ammoniak eingeführt und anschliessend das Gas in kleinen Flüssigkeitschaumblasen während einer Einweichzeit eingefangen, um im wesentlichen sämtliche Verbindungen und Kombinationen zwischen dem Ammoniak und den Schwefeloxiden oder anderen Verunreinigungen des zu reinigenden Gases zu absorbieren.

Die Erfindung betrifft ferner einen Schaumwäscher zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Gas mit einem ersten Mittel, um kleine getrennte Mengen dieses Gases innerhalb von flüssigen Filmumhüllungen einzufangen, die eine Masse von Schaumblasen darstellen. Ferner sind Mittel vorgesehen, um diese Schaumblasen in einer vorbestimmten maximalen Grosse zu halten und sie ferner für ein vorbestimmtes Intervall als Benetzungszeit aufrechtzuerhalten, so dass nun die Verunreinigungen innerhalb der Blasen diffundieren können und innerhalb des umgebenden Flüssigkeitsfilms der Verunreinigungen eingefangen werden.

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Ferner sind Mittel vorgesehen, um die Schaumblasen nach der Benetzungszeit zum Zusammenfallen zu bringen und die Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeit von dem gereinigten Gas zu trennen.

Der Vorteil des neuartigen Schaumwäschers besteht darin, dass sein Wirkungsgrad sehr hoch ist, dass er bei verhältnismässig niedrigen Kosten in Bezug auf die aufgewendete Energie betrieben werden kann und dass die Reinigung sehr wirksam ist.

Der weitere Vorteil des neuartigen Schaumwäschers besteht darin, dass er in einer kleineren Grosse als bisher möglich gebaut werden kann und dass sich trotzdem ein ausserordentlich grosses Verhältnis von Flüssigkeitsfilmfläche zum Gasvolumen ergibt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeich^- nung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erste Ausfuhrungsform eines' Schaumwäschers gemäss der Erfindung,

Fig. 2 einen Teilschnitt zur Erläuterung in etwas übertriebener Form, wie der Schaum gebildet und die Blasengrösse aufrechterhalten wird*

Fig. 3 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Diffusionsverfahrens, wobei dann die Verunreinigungen im Gas entsprechend der Braun'sehen Theorie diffundieren und im Flüssigkeitsfilm der

Schaumblasen sich ansammeln,

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Fig. 4 einen Teilschnitt entsprechend der Linie 4-4 der Fig. 1 in grösserem Maßstab als diese,

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch eine zweite

Ausführungsform des Schaumwäschers gemäss der Erfindung,

Fig. 6 eine Teilansicht in übertriebener Form zur Darstellung, wie der Schaum erzeugt und die Schaumblasen auf einer bestimmten Grosse erhalten werden.

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 ist ein neuartiger Naßschaumgaswäscher dargestellt, der als Ganzes mit 10 bezeichnet ist und im folgenden Schaumwäscher genannt wird.

Der Schaumwäscher 10 weist einen Schaumerzeuger 12, eine Gasbenetzungsvorrichtung 14 und einen Schaumbrecher und einen zum Trennen von Gas und Flüssigkeit dienenden Separator auf, die beide als Ganzes mit 16 und als Schaumbrecher bezeichnet werden.

Der Schaumerzeuger 12 hat ein aufrechtes Gehäuse 15 mit senkrechten Seitenwänden 17, eine Oberwand 18 und eine Vielzahl von senkrecht übereinander gestapelten horizontalen Sieben 20, die sich quer im Gehäuse zwischen den Gehäuseseitenwänden 17 erstrecken. Das zu reinigende verschmutzte Gas wird dann am oberen Ende des Gehäuses durch eine Einlassleitung 22 eingeführt und strömt dann nach unten den Sieben 20 über eine Vielzahl von bogenförmigen Führungsplatten 24 zu. Ferner wird ein flüssiges Schaumagens, das aus einr Mischung aus Wasser und einem Detergens oder aus einem anderen die Oberflächenspannung erhöhenden, blasenbildenden Benetzungsagens bestehen kann, in das obere Ende des als Schaumerzeugungskammer dienenden Gehäuses 15 durch eine Zuflussleitung 26 eingeführt, die eine Düse 28 am unteren

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Ende hat, tun so eine verhältnismässig gleichmässige Verteilung des flüssigen Schaumagens auf den oberen Sieben 20 des Siebstapels zu erreichen.

Wie deutlich aus Fig. 2 hervorgeht, sind die senkrecht übereinander gestapelten Siebe 20 mit ihren Durchgängen horizontal so versetzt, dass die anfänglich erzeugten Schaumblasen beim Durchgang des Gases durch das benetzte Siebtuch der oberen Siebe anschliessend durch die Siebmaschen der unteren Siebe bei der Bewegung der Blasen nach unten geteilt und mehrfach unterteilt werden. Irgendeiner Tendenz der Blasen, sich bei der Abwärtsbewegung auszudehnen und zu erweitern, wird durch diese ständige Teilung der versetzten Siebe entgegengewirkt. Dabei kann eine konstante Siebfeinheit verwendet werden, und es ist nicht erforderlich, dass die nachfolgenden Siebe kleinere Durchlassöffnungen haben, um eine konstante Blasengrösse aufrechtzuerhalten. Die Durchschnittsblasengrösse des erzeugten Schaums wird damit auf einem bestimmten kleinen Wert gehalten, um so ein ausserordentlich hohes Verhältnis von gesamter Blasenoberfläche zum Gasdurchsatz zu schaffen.

Es ist ferner erwünscht, eine ausserordentlich kleine Durchschnittsblasengrösse der Schaummasse vorzusehen und aufrechtzuerhalten, d.h. des Schaumes, der sich durch den Schaumerzeuger 12 vom oberen zum unteren Ende bewegt. In einem erfindungsgemässen Prototyp betrug die Durchschnittsblasengrösse zwischen ungefähr 0,25 bis 0,76 mm (10 bis 30 mils). Dies wurde mit einer Siebfeinheit von 8 öffnungen pro 25 mm (3 pro cm) erzielt. Bei einer durchschnittlichen Blasengrösse von 0,25 mm ist das Verhältnis der Flüssigkeitsoberfläche zum eingefangenen Gasvolumen

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ungefähr 26000 m pro m (8000 Quadratfuss pro Kubikfuss), d.h., es ist eine ausserordentlich grosse Benetzungsfläche zum Abscheiden der Verunreinigungen vorhanden.

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In den Versuchen mit dem Prototyp des Schaumwäschers 10 wurde festgestellt, dass ein flüssiges Schaumagens aus einer Mischung von Wasser und 2% "Triton X-100", ein Flüssigkeitsdetergens von Röhm & Haas Chemical Company, Schaumblasen von guter Qualität und verhältnismässig grosser Stabilität bei einer Durchschnittsgrösse von 0,25 bis 0,50 mm (10 bis 20 mils) erzeugt. Ferner wird bei einer durchschnittlichen Schaumdurchlaufgeschwindigkeit bis zu 39,6 m (130 Fuss) pro Minute durch das Gehäuse 15 der Schaum nicht zerstört. Es wurde ausserdem festgestellt, dass eine Erhöhung der Konzentration oder des Prozentsatzes des flüssigen Schaumagens in der Mischung einen guten Schaum erzeugte, der auch noch bei höheren durchschnittlichen Schaumdurchlaufgeschwindigkeiten bis zu 61 m (200 Fuss) pro Minute beständig blieb. Die höheren Geschwindigkeiten wurden jedoch bei einem erhöhten Druckabfall durch das Gehäuse erzielt und es war eine gewisse Tendenz in Richtung auf eine Erhöhung der durchschnittlichen Blasengrösse vorhanden. Diese Versuche zeigten ferner, dass der Druckverlust oder die zur Erzeugung des Schaumes und zum Bewegen des Schaumes durch das Gehäuse hindurch erforderliche Energie sich mit der Anzahl der Siebschichten, bei einer Reduzierung der Grosse der Sieböffnungen, bei einer Zunahme des flüssigen Schaumagens oder Detergens in der zur Schaumbildung verwendeten Flüssigkeitsmischung und schliesslich auch bei einer Reduzierung der für die Schaumbildung zugeführten Flüssigkeitsmenge erhöht. Ferner wurde festgestellt, dass Schaumdichten von ungefähr 8 kg/m (1/2 Pfund pro Kubikfuss) besonders wirksam bei der Erzeugung von hohen Abscheidungswirkungsgraden bei minimaler Wassermenge und minimalem Energiebedarf sind. Die Versuche zeigten ferner, dass die Art des verwendeten Schaumagens und die Siebfeinheit eine Wirkung auf die erforderliche Flüssigkeitsmenge und auf den Druckabfall haben, wobei angenommen wird, dass dieser letztere in Beziehung zu der Reibung steht, die durch die Bewegung

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der Schaumblasen über die Oberfläche, der Siebelemente entsteht. Ferner ist der Durchmesser des Siebgeflechts und die Benetzbarkeit der Oberfläche des Siebgeflechts durch das betreffende Schaumagens ursächlich für die Erzeugung unterschiedlicher Druckverluste und für die Höhe der Flüssigkeitsmenge bei einem bestimmten Gasstromvolumen. Ferner sind die Benetzbarkeit der Verunreinigungsteilchen des Gases und die Art des zu reinigenden Gases beachtliche Faktoren, welche die Schaumerzeugung beeinflussen.

Wie in Fig. 2 dargestellt, bildet die aufgesprühte, aus einem Schaumagens und Wasser bestehende Mischung, die die oberen Siebe 20 erreicht, einen Flüssigkeitsfilm quer über d ie Sieböffnungen. Wenn das Gas nun nach unten fliesst, wird der Flüssigkeit sfilm um getrennte Gasmengen herumgelegt, um so gasgefüllte Schaumblasen zu schaffen. Dies geschieht in ganz ähnlicher Weise, wie wenn ein Kind Seifenblasen mit seifiger Flüssigkeit dadurch erzeugt, dass ein Ring durch die Flüssigkeit bewegt und dann der Flüssigkeitsfilm auf dem Ring weggeblasen wird. Die eingefangenen oder umhüllten kleinen Gasmengen in den Flüssig-keitsschaumblasen werden dann einer wiederholten Teilung und Unterteilung unterworfen, wenn der Schaum sich durch aufeinanderfolgende untere Schichten der Siebe 20 hindurchbewegt, die, wie dargestellt, in ihren Durchgängen gegeneinander versetzt sind. Die den Schaum bildenden Blasen werden damit ständig geteilt, unterteilt usw., so dass eine vorbestimmte durchschnittliche Blasengrösse und damit ein maximales Verhältnis zwischen der Oberfläche des Flüssigkeitsfilms und den zugehörigen eingefangenen Gasmengen erreicht wird.

In Weiterbildung der vorliegenden Erfindung können die Siebschichten 20 Drahtsiebe aus rostfreiem Stahl oder Nylonsiebe sein, die acht öffnungen pro 25 mm (3 pro cm) in beiden Richtungen haben und die gemäss Fig. 2 gegeneinander versetzt sind. Ferner können vierzig bis fünfzig Siebe in einem' Abstand von ungefähr 6,3 bis 12,7 mm (1/4 bis 1/2 Zoll) vorgesehen sein.

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Eine durchschnittliche Schaumgeschindigkeit von 39,6 m (130 Fuss) pro Minute durch die Siebe ergibt eine relativ feine Schaumdurchschnittsblasengrösse von 0,25 bis 0,50 mm (0,010 bis 0,020 Zoll) bei einem Druckabfall von ungefähr 30,5 cm (12 Zoll) Wassersäule, gemessen an den oberen und unteren Sieben. Bei einer durchschnittlichen Schaumblasengrösse von 0,25 bis 0,50 mm (10 bis 20 mils) bei einem Druckabfalls von ungefähr 30,5 cm (12 Zoll) Wassersäule, gemessen an den oberen und unteren Sieben. Bei einer durchschnittlichen Schaumblasengrösse von 0,25 bis 0,50 mm (10 bis 20 mils) war der Zufluss an Wasser oder schaumerzeugender Flüssigkeit zum Schaumerzeuger ungefähr 227 1 (60 Gallonen) pro 28,3 m³ (1000 Kubikfuss, d.h. S 1 / m³ Gasdurchfluss durch das System. Sehr kleine (weniger als ein Mikron im Durchmesser), in einem elektrischen Ofen erzeugte Magnesiumoxidteilchen wurden nun dem Gasstrom zugefügt, und es wurde dann ein Abscheidungswirkungsgrad der Teilchen von 99,5% plus im Schaumwäscher 10 erzielt, wenn er unter den oben angegebenen Bedingungen betrieben wurde. Ferner werden ausserordentlich hohe Abscheidungswirkungsgrade bei kleinen und schwer abzuscheidenden Verunreinigungen, beispielsweise Staub aus einem Elektroofen, mit dem Schaumwäscher gemäss der Erfindung bei einem Energieverbrauch erzielt, der pro Gasvolumeneinheit nur wenig grosser ist als bei anderen Wäschern, von denen einige gar nicht in der Lage sind, einen beträchtlichen Prozentsatz von Teilchen in diesem Grössenbereich abzuscheiden.

Fig. 2 zeigt in etwas übertriebener Form, wie die Schaumblasen anfänglich in den oberen Schichten der Siebe 20 erzeugt werden, und ferner das Verfahren, wodurch ein die öffnungen des Siebes überspannender Flüssigkeitsfilm um das verunreinigte Gas herum gebildet wird, wenn das Gas nach unten durch die Siebschichten strömt. Die so gebildeten Gasblasen werden auf der gewünschten kleinen Durchschnittsblasengrösse durch Teilung und Wiederteilung gehalten, wenn der Schaum nach unten im Gehäuse durch

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die versetzten Siebschichten hindurchgeht. Die Anzahl, der Abstand und die Siebfeinheit der Siebe 20 kann nun für unterschied liche Betriebsbedingungen entsprechend eingestellt werden, um so eine vorteilhafte Schaumblasengrösse zu erzielen und aufrechtzuerhalten und eine Ausdehnung der Blasen auf eine grössere Form zu verhindern. Wie in Fig. 3 in etwas übertriebener Form dargestellt, wird das verschmutzte Gas einschliesslich der sehr kleinen Verunreinigungen A umhüllt und in kleinen getrennten Teilmengen innerhalb oder in den flüssigen Schaumblasen B eingefangen, die einen dünnen Flüssigkeitsfilm aufweisen. Das in den Blasen vorhandene Gas ist relativ zu den Blasenwänden stationär, obgleich die gesamte Masse der Schaumblasen sich nun durch das System hindurchbewegt. Es wird angenommen, dass die Verunreinigungen A sich nun in willkürlichen Richtungen bewe gen, wie dies durch Vektoren dargestellt ist, und zwar entsprechend der Braun¹sehen Theorie und nicht etwa nach den Gesetzen für schwere Teilchen. Damit werden auch die kleinsten submikronisehen Verunreinigungsteilchen A im Gas nicht etwa durch den sich bewegenden Gasstrom aufwärts getrieben und treffen nun schliesslich willkürlich irgendwo auf den umgebenden Flüssigkeitsfilm der Blase in Art eines Diffusionsvorganges auf. Die kleineren submikronisehen Teilchen wirken wahrscheinlich ähnlich wie Gasmoleküle und nicht wie mechanische Teilchen von endlicher Masse, und die kleine Grosse der B lasen ergibt eine ausreichende Gelegenheit, diese Teilchen in Berührung mit der Flüssigkeit zu bringen und sie nach Benetzung dort anzusammeln. .Wenn die Schaummasse sich nach unten durch die aufeinanderfolgenden unteren Siebe 20 im Gehäuse 15- bewegt, ergibt sich so eine Zeitdauer für die Diffusion der Verunreinigungen A in die Flüssigkeit hinein. Wenn nun die Schaumblasen die unteren Siebe 20 erreichen, so ist die Schaumblasengrösse verhältnism'ässig stabil und hat keine Tendenz, sich zu ver? grössern oder zu schrumpfen. Während der Zeitdauer, die zwischen der anfänglichen Bildung der Schaumblasen und dem endgültigen

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Austritt aus dem unteren Ende des Gehäuses 15 vergeht, haben die Verunreinigungen in den kleinen abgeschlossenen Gasvolumen innerhalb der Blasen reichlich Gelegenheit, zu diffundieren und sich in dem Flüssigkeitsfilm anzusammeln. Ferner fliessen Überschussflüssigkeit und die schwereren, Flüssigkeit enthaltenden, zusammengebackenen Verunreinigungen nach unten dem unteren Ende des Gehäuses zu. Am unteren Ende hat das Gehäuse 15 ein konisches, sich reduzierendes Teilstück 30 mit einer Ausgangsöffnung am Ende, die mit einer Einlassleitung 32 am höheren Ende des länglichen, geneigten Gehäuses der Benetzungsvorrichtung 14 verbunden ist.

Die konzentrierte Schaummasse fliesst nun vom Gehäuse 15 durch die Einlassleitung 32 in das höhere Ende einer Benetzungskammer 34, die nach unten vom oberen Einlassende bis zu ihrer Auslassleitung 36 am unteren Ende geneigt ist. Die Benetzungskammer 34 hat eine Vielzahl von parallelen, in senkrechtem Abstand angeordneten Zwischenboden 38, die eine grosse Oberfläche zum Sammeln der Flüssigkeit haben, die von der Schaummasse abfliesst, wenn diese sich dem unteren Ende der Benetzungskammer zu bewegt. Die verhältnismäßig grosse ausgedehnte Fläche der Zwischenböden hilft dabei beim Ausfällen und Sammeln der verunreinigten Flüssigkeit aus der sich bewegenden Schaummasse. Die ganze überschussflüssigkeit aus dem Schaum wird nun abgezogen, auf den Zwischenboden gesammelt und fliesst dann nach unten in kleine Sammelräume am unteren Ende Diese Flüssigkeit läuft schliesslich über nach oben stehende Lippen 39 am Ende der Zwischenböden in einen Sammelraum 40, der das obere Ende der Auslassleitung 36 umgibt. Die aus dem Sammelraum *40 kommende Flüssigkeit fliesst dann über eine Abflussleitung 32 ab, die die Flüssigkeit einem nicht dargestellten Absetztank zuleitet, in dem die ausgeschiedenen Verunreinigungen und das Schlammaterial von dem Schaumagens getrennt werden, das dann für eine spätere Wiederverwendung im System entsprechend behandelt wird.

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Ein Verfahren und eine Einrichtung, um Schlamm und angesammelr te Verunreinigungen aus einer Flüssigkeit zu entfernen, ist in der USA-Patentanmeldung Ser. No. 82 644 vom 21.10.1970 dargestellt und beschrieben.

Wenn der Schaum langsam über die Zwischenboden nach unten in der länglichen Benetzungskammer 34 entlangfliesst, ergibt sich eine Benetzungszeit, während der die in den kleinen eingehüllten Gasmengen eingefangenen Verunreinigungen nun reichlich Gelegenheit haben, auf den umgebenden Flüssigkeitsfilm der Schaumblasen aufzutreffen, zu diffundieren und sich dort abzusetzen. Die mit Verunreinigungen beladene Flüssigkeit wird dann am Ende der Schalen in den durch die nach oben stehenden Lippen 39 gebildeten Sammelräumen aufgefangen. Die angesammelte Flüssigkeit wird dann vom Schaum über den Samme.lraum 40 und die Auslassleitung 42 getrennt.

Während der Zeit, die für den Durchgang der Schaummasse durch die Benetzungskammer 34 erforderlich ist, beginnt ein beträchtlicher Teil des Schaumes zu zerbrechen. Hierdurch wird das gesamte Schaumvolumen reduziert, das dem Schaumbrecher 16 zugeführt wird. Der Schaumbrecher 16 arbeitet als mechanischer Zentrifugalschaumbrecher, der ein im wesentliches zylindrisches Gehäuse 44 mit einem nach oben ragenden zylindrischen Mantel 46, einer kreisförmigen,Bodenwand 48 und einer kreisförmigen Oberwand 50 hat. Das Gehäuse wird auf einem Gestell 52 gehalten und · umschliesst eine mit hoher Geschwindigkeit sich drehende kegelstumpfförmige Trommel 54, die einen nach aussen geneigten kegelförmigen Mantel 56 und eine kreisförmige Bodenwand 58 hat. Die Trommel 54 ist um eine senkrechte Mittelachse drehbar, die mit der Mittelachse der Auslassleitung 36 der . _weii Benetzungskammer 34 fluchtet. Zu diesem Zweck ist eine Trommel/ 60 in einem Paar von Lagern 62 und 64 des Gestells 52 gelagert.

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Die kreisförmige Bodenwand 58 des Troges ist an einem flanschartigen oberen Ende der Trommelwelle befestigt, die mit der gewünschten hohen Geschwindigkeit durch einen Elektromotor über einen Riemenantrieb 68 in Drehung versetzt wird. Die Trommel 54 hat eine Vielzahl von radialen nach innen sich erstreckenden Bodenrippen 70 auf der Bodenwand 58 und ferner eine Vielzahl von nach oben gerichteten Seitenrippen 72 an der Innenfläche des Mantels 56.

Die in das Gehäuse 44 über das Ausgangsende der Benetzungskammer 14 eintretende Schaummasse fliesst nun nach unten über eine zentrale Zufuhrleitung 74, die fluchtend und teleskopartig mit der Auslassleitung 36 zusammenwirkt. Die Zuführleitung 74 ist axial fluchtend mit der Drehachse der Trommel 54 und endigt kurz vor der Bodenwand 58. Infolge der relativ grossen Geschwindigkeit der Trommel wird durch Zentrifugalwirkung der Schaum nach aussen gegen den Mantel 56 geworfen. Der Schaum wird dann von den Rippen 72 und 70 beaufschlagt. Ferner werden die Schaumblasen mechanisch durch die Zentrifugalkraft zerbrochen, die auf die dichteren Flüssigkeitsfilme wirkt. Die entstehende Flüssigkeit wird gegen den Mantel 56 gedrückt und sammelt sich dort an. Infolge der Neigung des kegelförmigen Mantels 56 und der Zentrifugalkraft bewegt sich die Flüssigkeit nach oben der oberen Kante der Trommel zu und läuft dann über in einen Ringraum, der durch den Mantel 46 und eine nach oben stehende innere Ringwand 76 gebildet ist, die den unteren Teil der Trommel umgibt. Die im Ringraum gesammelte Flüssigkeit wird dann der Absetzkammer über eine Abflussleitung 78 zugeführt.

Wenn die Schaumblasen durch die Zentrifugal- und Schlagwirkung des Schaumbrechers 16 zerbrochen sind, fliesst das durch dieses Zusammenbrechen der Schaumblasen frei werdende gereinigte Gas nach oben dem oberen Ende des Gehäuses 44 über eine grössere

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Öffnung zu, die innerhalb einer horizontalen ringförmigen Prallplatte 80 vorgesehen ist, welche das Gehäuse 44 in eine untere den Ringraum aufweisende Flüssigkeitssammelkammer 82 und eine obere GassammeIkammer 84 teilt. Das in der letzteren sich ansammelnde gereinigte Gas wird praktisch frei von Verunreinigungen durch einen Schornstein 86 abgegeben. Die Trommel 54 rotiert mit hoher Geschwindigkeit und kann eine verhältnismassig grosse Menge an Schaumblasen verarbeiten. Der Schaumbrecher trennt in wirksamer Weise den Schaum in Flüssigkeit und gereinigtes Gas. Die Flüssigkeit wird aus dem die Flüssigkeit sammelnden Ringraum am äusseren unteren Teil des Gehäuses 44 abgegeben und das gereinigte Gas, das durch das Zusammenbrechen der Schaumblasen frei wird, wird in der oberen Gassammelkammer 84 gesammelt und dann' durch den Schornstein 86 abgegeben. Da eine beträchtliche Menge Überschussflüssigkeit aus dem Schaum während seines Aufenthaltes in der Benetzungskammer 34 entfernt wird, ergibt sich eine Reduzierung des Schaumstromes und damit des Schaumvolumens, das durch den Schaumbrecher 16 verarbeitet werden muss. Diese Reduzierung senkt die Energiemenge, die pro Gasvolumeneinheit erforderlich ist und erhöht die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemässen Schaumwäschers. Der Wirkungsgrad der Entfernung von Teilchen durch den Schaumwäscher 10 wurde als ausserordentlich hoch festgestellt, besonders beim Entfernen von gasförmigen Verunreinigungen und ausserordentlich kleinen Verunreinigungsteilchen, wie beispielsweise Teilchen mit einer Durchschnittsabmessung von 1 Mikron und weniger. Es wird angenommen, dass die Erzeugung der Schaumblasen bei einer durchschnittlichen Schaumblasengrösse von 0,25 bis 0,76 mm (10 bis 30 mils) ein vorteilhaft hohes Verhältnis von Flüssigkeitsfilmfläche zum aufgenommenen Gasvolumen ergibt. Die Benetzungszeit, d.h. die Zeit, während der der Schaum durch die Kammer 34 hindurchgeht, kann durch

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Steuerung der Schaumdurchlaufgeschwindigkeit und der Kammergrösse eingestellt werden, um so einen hohen Ausscheidungswirkungsgrad auch der kleinsten Verunreinigungsteilchen zu erreichen, die sich gemäss der Braun'sehen Theorie in den Schaumblasen beim Diffusionsvorgang bewegen. Eine Benetzungszeit von 5 bis 12 Sekunden reicht üblicherweise aus, um ausgezeichnete Abscheidungswirkungsgrade bei Schaumdichten von ungefähr 8 kg/m (1/2 Pfund pro Kubikfuss) zu erreichen.

Es wurde ferner durch Versuche, die mit dem Prototyp-Schaumwäscher 10 durchgeführt wurden, festgestellt, dass ein maximaler Druckabfall von 30,5 cm (12 Zoll) Wassersäule bei durchschnittlichen Schaumdurchlaufgeschwindigkeiten durch das System von ungefähr 46 m (150 Fuss) pro Minute günstig verwendet werden können. Da festgestellt wurde, dass der Druckabfall bei Erhöhung der Wassermengen abnimmt, ist es erwünscht, einen Kompromiss zwischen diesen Faktoren vorzusehen, um so die Betriebskosten auf ein Minimum herabzusetzen. Der Schaumwäscher 10 wird in günstiger Weise mit flüssigen Kohlenwasserstoff-Schaumagentien betrieben. Diese sind besser als Wasser bei solchen Anwendungen, bei denen der Feuchtigkeitsgehalt des gereinigten Gases kritisch ist. Geeignete wasserfreie Schaumagentien, wie beispielsweise die Dow-Corning-Flüssigkeit DC 2000, wurden mit öl als schaumerzeugende Waschflüssigkeit verwendet, und es wurde festgestellt, dass diese Mischung für das Benetzen und Abscheiden einiger Arten von Teilchenmaterial und von Dämpfen wirksamer ist als Wasser oder Wasser enthaltende Mischungen. Der Schaumwäscher 10 ist sehr gut für die Verwendung einer Vielzahl von unterschiedlichen schaumerzeugenden Waschflüssigkeiten geeignet, einschliesslich Kohlenwasserstoffen, ölen und anderen chemischen Waschagentien entsprechend den speziellen Industrieanwendungen. Beispielsweise können Glykole und Alkohole als Schaumagentien verwendet werden. Diese sind sehr wirksam beim Entfernen von Flüssigkeit aus dem behandelten Gas.

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Extrem gute Abscheidungswirkungsgrade wurden mit einem Schaumwäscher 10 gemäss der Erfindung erzielt. Beispielsweise wurden Wirkungsgrade von 99,8 % beim Entfernen von Magnesiumoxidteilchen erreicht, wobei die Teilchen eine Durchschnittsgrösse von 3/10 bis 5/10 Mikron oder, weniger hatten. Diese Wirkungsgrade wurden bei einem Gesamtgasdruckabfall im System von 30,5 cm (12 Zoll) Wassersäule erzielt, während Venturi-Wäscher Druckabfälle In der Grössenordnung von 254 cm (100 Zoll) Wassersäule benötigen, um ähnliche Wirkungsgrade zu erreichen. In dem Schaumwäscher 10 wurden überdies mit Erfolg Wassermengen von ungefähr 227 1 (60 Gallonen) Wasser pro 28,3 m (1000 Kubik-

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fuss), d.h. 8 l/m Gasstrom verwendet. Eine durchschnittliche Schaumdurchlaufgeschwindigkeit von 39,6 m (130 Fuss) pro Minute unter Benutzung von 50 Siebstufen im Abstand von 6,2 mm (1/4 Zoll) war «ehr vorteilhaft, und es wurde festgestellt, dass die durchschnittliche totale Durchgangszeit für eine Schaumblase durch das ganze System von der Erzeugung bis zum Zusammenbruch in der Grössenordnung von 10 bis 12 Sekunden lag. Diese Zeit war ausreichend, um eine volle Diffusion der Verunreini-. gungen des Gases in den Flüssigkeitsfilm der Blasen bei einem hohen Abscheidungswirkungsgrad zu erzielen.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 ist eine abgewandelte Form des Schaumwäschers gemäss der Erfindung dargestellt, der als Ganzes mit 110 bezeichnet ist. Der Schaumwäscher 110 arbeitet nach dem erfindungsgemässen Verfahren und verwendet eine Gasbenetzungsvorrichtung 14 und einen Schaumbrecher 16, die im wesentlichen identisch mit den entsprechenden Teilen des Schaumwäschers 10 sind. Deshalb werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Im folgenden werden nur solche Teile des Schaumwäschers 110 näher beschrieben, die sich von der früheren Ausführungsform unterscheiden.

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Der Schaumwäscher 110 hat einen abgewandelten Schaumerzeuger 112 mit einem aufrechten Gehäuse 114, das senkrechte Seitenwände 116, eine Oberwand 118 und eine Bodenwand 120 hat. Die verunreinigten, zu reinigenden Gase werden dem unteren Ende des Gehäuses 114 über eine Einlassleitung 122 zugeführt, und die Gase werden dann nach oben durch eine Vielzahl von Führungsplatten 124 geführt. Ferner wird ein flüssiges schaumerzeugendes Waschagens von einer Zufuhrleitung 126 und einer Sprühdüse 128 auf die Unterseite eines ersten Siebes 130 gerichtet, das im Gehäuse, beispielsweise durch einen Rahmen 132, gehalten ist. Es werden nun die anfänglichen Schaumblasen erzeugt, wenn das Gas sich nach oben durch das Sieb 130 hindurchbewegt, ähnlich wie es oben beschrieben wurde und wie dies in übertriebener Form in Fig. 2 dargestellt ist, wo die Gase in einem Flüssigkeitsfilm eingefangen und umhüllt werden, der kleine getrennte Gasvolumen unter Bildung von Gasblasen von relativ kleiner Grosse umgibt. Ferner wird überschüssiges flüssiges Schaumagens, das Über das erste Sieb 130 bis Oberhalb desselben fliesst und für die Blasenerzeugung nicht verwendet wird, durch einen Flüssigkeitsauslass oder einen Schlitz 116a entfernt, der In einer Seitenwand 116 des Gehäuses angebracht ist. Der Schlitz kommuniziert mit einer Flüssigkeitssammelkammer 134, die eine Auslassleitung 136 zur Rückführung der Uberschussflüssigkeit zu einem nicht dargestellten Absetztank oder dergleichen hat, so dass nun die Flüssigkeit im System erneut verwendet werden kann. Diese Anordnung, um anfängliche Überschuss-Schaumflüssigkeit zu entfernen, gewährleistet einerseits, dass eine ausreichende Menge von Schaumflüssigkeit für die Schaumerzeugung vorhanden ist und reduziert andererseits die Flüssigkeitsmenge, die pro durchfliessendes Gasvolumen erforderlich ist, dadurch, dass alle Uberschussflüssigkeit unmittelbar nach dem Schaumerzeugungsvorgang rückgeführt wird. Dies ergibt einen trockeneren Schaum und niedrigere Betriebskosten infolge einer reduzierten Flüssigkeitsmenge.

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Gemäss der Erfindung verwendet der Schaumwäscher 110 einen abgewandelten Schaumerzeuger, der eine Vielzahl von Sieben 114 hat, die wesentlich grössere Sieböffnungen aufweisen, jedoch in Falten in Art einer Ziehharmonika angeordnet sind, wie dies besonders deutlich aus Fig. 6 ersichtlich ist. Siebe mit Sieb-

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öffnungen von ungefähr 3,2 cm (1/2 Quadratzoll) oder etwas weniger wurden besonders vorteilhaft zur Erzeugung von Schaumblasen mit einer Durchschnittsgrösse von ,0,25 bis 0,76 mm (IO bis 30 mils) verwendet. Die gefaltete Anordnung verwendet zwar grössere " Sieblöcher, ergibt jedoch eine genaue Steuerung der Blasengrösse bei erheblich reduziertem Druckabfall. Die breiteren und grösseren Sieböffnungen sind unter spitzen Winkeln relativ zur GasStromrichtung angeordnet, so dass sich eine kleine Blasengrösse und eine gute Blasengrössensteuerung ergibt, jedoch bei einem viel kleineren Druckabfall als er bei Sieben mit kleineren öffnungen erforderlich ist. Wie in Fig. 5 dargestellt, sind die verschiedenen Stufen der gefalteten Siebe 114 so vorgesehen, dass die Blasen auf ihrer Aufwärtsbahn geteilt und unterteilt werden. In der Nähe der oberen Ebene des Gehäuses 114 ist eine Vielzahl von zusätzlichen flachen Sieben 130 vorgesehen, um eine kleine Durchschnittsblasengrösse sicherzustellen, wenn der Schaum die Benetzungskammer 34 der Benetzungsvorrichtung erreicht.

Der Schaumerzeuger 112 erzeugt einen stabilen Schaum hoher Qualität mit Blasen von gesteuerter kleiner Grosse von 0,25 bis 0,50 mm (10 bis 20 mils) Durchschnittsgrösse bei Schaumdurchlaufgeschwindigkeiten bis zu 39,6 m (130 Fuss) pro Minute und ' arbeitet bei einem viel kleineren Druckabfall zwischen Einlass und Auslass. Ausserdem ist die Menge an Waschflüssigkeit, wie sie zur Erreichung eines bestimmten Abscheidungswirkungsgrades erforderlich ist, beträchtlich reduziert, weil-die Überschussflüssigkeit für die Erzeugung des Schaumes praktisch unmittelbar nach der anfänglichen Schaumerzeugung entfernt wird.

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Die Schaumwäscher 10 und 110 gemäss der Erfindung ergeben aussergewöhnliche Ergebnisse bei extrem hohen Prozentsätzen beim Entfernen von sehr kleinen und sehr schwierig abzuscheidenden Verunreinigungen aus einem Gas. Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird überdies das Gas in kleinen getrennten Gasmengen innerhalb einer grossen Flüssigkeitsfilmfläche eingefangen und eingehüllt und während einer Benetzungsfrist dort gehalten, um so eine volle Diffusion der Verunreinigungen in die Flüssigkeit zu erreichen. Dieses Verfahren gewährt ein ausserordentlich hohes Verhältnis von Flüssigkeitsoberfläche zu eingeschlossener Gasvolumenmenge. Das Verfahren ergibt über dies die Möglichkeit, Schaum aus nichtwässrigen Flüssigkeiten zu bilden, beispielsweise aus Ölen oder Kohlenwasserstoffen, um so dem Gas Feuchtigkeit zu entziehen. Die Verwendung von Kohlenwasserstoffflüssigkeiten, also keinem Wasser, hat sich als besonders vorteilhaft beim Entfernen von fettigen Verunreinigungen erwiesen, die nicht ohne weiteres mit Hasser oder Wasser enthaltenden Mischungen benetzbar sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird Ammoniak ₃ den zu reinigenden Gasen zugeführt. Das Ammoniak reagiert mit den im Gas vorhandenen Schwefeloxiden, um so verschiedene Verbindungen oder Kombinationen, einschliesslich Ammoniaksulfid /(NH₄J-SO_3-/ zu bilden. Es wird angenommen, dass dieses Material ein Hauptbestandteil der ungünstigen sichtbaren Wolken sind, wie sie sich bisher an den Auslaßschornsteinen bekannter Art im Zusammenhang mit Nasswaschsystemen gebildet haben, wenn nämlich Ammoniak im nassen Waschverfahren verwendet wurde.· Es wird angenommen, dass die Wolken kleine, submikronische Ammoniaksulfidteilchen enthalten, und zwar bei Teilchengrössen bis hinunter zu 1/3 Mikron und noch kleiner in einer Hauptabmessung. Es wird angenommen, dass diese ausserordentlich kleine Teilchengrösse zu der Schwierigkeit beim Entfernen der Teilchen aus dem Gas beiträgt, obgleich das Material selbst in Wasser löslich ist. - 23 -

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Es wurde festgestellt, dass das Schaumwaschverfahren und die Einrichtung gemäss der Erfindung in hohem Masse beim Entfernen dieser Wolken wirksam ist, und zwar bei wesentlich geringerem Kostenaufwand als dies bei bekannten Konstruktionen der Fall ist. Beispielsweise wurden Versuche unter Verwendung von Luft bei 21,1°C (70°F) als Trägergas mit Schwefeldioxid (SO₃) und Ammoniak (NH₃) durchgeführt, wobei diese beiden in gleichen Mengen für insgesamt 500 PPM (parts per million) eingeführt waren, und es ergab sich dann ein Betriebsdruckabfall von 178 cm (70 Zoll) Wassersäule in einem Venturi-Nasswäscher, um die sichtbare Wolke vom Auslass zu entfernen. Der in den Versuchen verwendete Venturi-Wäscher war entsprechend dem Wäscher gebaut, wie er in der US-Patentanmeldung Ser.No. 91 854 vom 23.11.1970 beschrieben und dargestellt ist. Der Druckabfall wurde dabei zwischen der Einlassöffnung 16 und der Auslassöffnung 30 gemessen.

Der Schaumwäscher 10 gemäss der Erfindung wurde nun mit identischem Versuchsgas gemessen, das Luft bei 21,1 C (70F) enthielt, in die Ammopiakgas NH₃ in einem Verhältnis von 250 PPM und Schwefeldioxid/licL im Verhältnis von 250 PPM eingeführt wurde* Beim ersten Versuchslauf wurde das Versuchsgas durch den Schaumwäscher lO^p^ne Schaumagens in der Waschflüssigkeit, die Wasser enthieltλ durchgeführt. Der Schaumwäscher wurde bei einem Druckabfall von 36 cm (14 Zoll) Wassersäule betrieben, der zwischen der Einlassleitung 22 und der Auslassleitung 36 gemessen wurde. Es war nun eine sichtbare Wolke aus Ammoniaksulfidteilchen am Auslaßschornstein 86 des Schaumwäschers vorhanden. Beim nächsten Versuchslauf wurde der Schaumwäscher beim gleichen Druckabfall von 36 cm (14 Zoll) Wassersäule und identischem Versuchsgas /21,1°C (70⁰F) Luft mit jeweils S0_ und NH_ von 250 PPM/, jedoch allein mit Wasser als Waschflüssigkeit betrieben. Ferner wurde eine Mischung aus Wasser und einem Flüssigkeitsschaumagens, nämlich Triton X-100, einem

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flüssigen Detergens, verwendet. Während des Versuchslaufes wurde die sichtbare Wolke vom Auslasskamin vollständig entfernt. Bei beiden Versuchsläufen war der Austrittsbereich des Auslaßschornsteins sehr gut beleuchtet. Beim ersten Lauf ohne Schaumagens war die übliche weiss erscheinende Wolke vorhanden, während beim zweiten Lauf unter Verwendung eines flüssigen Schaumagens in der Waschflüssigkeit keine solche weisse Wolke vorhanden war. Die vorerwähnten Versuche zeigen deutlich, dass schädliche Bestandteile, wie beispielsweise Schwefeldioxid (SO₂), in wirksamer Weise aus Industriegas durch das erfindungsgemässe Verfahren und die Einrichtung gemäss der Erfindung bei einem Bruchteil der Kosten entfernt werden können, wie sie bei den bekannten Nasswäschern erforderlich sind. Die für einen Schaumwäscher 10 gemäss der Erfindung erforderliche Leistung, wobei mit einem Druckabfall von 36 cm (14 Zoll) Wassersäule gearbeitet wird, ist wesentlich kleiner pro Gasmengeneinheit als es bisher bei Venturi-Nasswäschern möglich war, die einen viel höheren Druckabfall im Bereich von 178 cm (70 Zoll) Wassersäule benötigen, um das gleiche Resultat zu erzielen.

Zusätzlich zu den obengenannten Versuchen wurden noch viele weitere Versuche mit dem Schaumwäscher 10 gemäss der Erfindung .durchgeführt, wobei Versuchsgas mit Staub entsprechend einem elektrischen Lichtbogenofen in genau gesteuerten Mengen eingeführt wurde. Die Verteilung der Teilchengrösse bei Staub aus einem elektrischen Lichtbogenofen zeigt, dass mehr als 50% der Teilchen unter 1/2 Mikron und 70% der Teilchen weniger als 1 Mikron gross sind. Bei der Vorbereitung des Staubes für den Versuch wurde der Staub in einem Filter gesammelt, das am Auslaßschornstein eines elektrischen Ofens angebracht war. Der Staub wurde dann sorgfältig und vollständig getrocknet, um alle Feuchtigkeit auszutreiben. Der trockene Staub wurde dann

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durch eine eine hohe Geschwindigkeit aufweisende Hammermühle [Ϊ0.000 Umdrehungen pro Minute) durchgeführt, an der ein Auslaßsieb mit öffnungen von 0,64 mm (0,025 Zoll) angebracht war. Der Versuchsstaub wurde dann in gesteuerten Mengen pro Zeiteinheit in das Gas eingeführt, das in den Schaumwäscher über die Einlassleitung 22 einströmt. Das aus dem Schornstein 86 austretende Abgas wurde im Einklang mit einem Versuchsverfahren sorgfältig gesammelt, wie es in dem Bericht enthalten ist, der durch das "Industrial Gas Cleaning Institute" unter dem Titel "Test Procedures for Gas Scrubbers, Wet Collection Division" herausgegeben wurde. Die Verfahren sind ferner auch in einem "Report No. 177, Instructions for Sampling Particulates" von Frank Ekman, copyrighted 1968, National Dust Collector Corp. und revidiert im September 1971 beschrieben worden. Bei diesen dort festgelegten Versuchsverfahren wird die Staubprüfung durch Glasfaserfilterpapier vom Gelman Typ E bewerkstelligt, das einen Wirkungsgrad für Partikelentfernung von 99,7% für Dioctylphthalat-Tröpfchen bis zu 0,3 Mikron Grosse hat. Unter allen praktischen Verhältnissen ist dieses Filter nahezu einem absoluten Filter für Teilchen gleichzusetzen.

Bei den Versuchsläufen mit dem Schaumwäscher 10 unter Verwendung von unterschiedlichen Mengen Staub aus elektrischen Lichtbogenofen wurde ein Entfernungswirkungsgrad von über'99,9% erzielt. Bei Versuchsläufen von 30 Minuten wurde nur eine kleine Verfärbung des Auslassprüfpapiers festgestellt, und es konnte kein Teilchenmaterial mit einem Lichtmikroskop festgestellt werden. Die Betriebsdrücke während der Läufe wurden von 36 bis 69 cm (14 bis 27 Zoll) Wassersäule geändert, wobei keine fühlbare Änderung im Wirkungsgrad der Abscheidung festgestellt wurde. Die Versuche mit dem gleichen Prüfstaub und einer Staubbeladung pro Liter Gas bei bekannten Venturi-Wäschern erforder-

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ten Betriebsdrücke von 165 cm (65 Zoll) Wassersäule oder mehr, um ähnliche Abscheidungswirkungsgrade zu erzielen. Andere Versuche mit dem Schaumwäscher 10 zeigen ausgezeichnete Eigenschaften für Absorptionsverfahren, bei denen giftige Verunreinigungen in Gasform aus dem Schornsteingas entfernt werden. Stickoxid (nitric oxide) ist nur schwer als Gas aus den allgemeinen Schornsteingasen zu entfernen und andere Stickstoffoxide sind ebenfalls nur mit Schwierigkeiten zu entfernen. Im allgemeinen sind Stickstoffoxide auch in relativ kleinen Konzentrationen eine Gefahr für die Gesundheit und viele Versuche wurden schon gemacht, um diese Gase unter einem wirtschaftlichen Aufwand zu entfernen.

Bei Versuchsläufen mit dem Schaumwäscher 10 wurden Konzentrationen von Stickoxid (nitric oxide) von ungefähr 1000 PPM in den Schaumwäscher eingeführt und Entfernungswirkungsgrade von 32 bis 38% wurden erzielt, wenn bei einem Druckabfall im Bereich von 36 bis 69 cm (14 bis 27 Zoll) Wassersäule gearbeitet wurde. Sowohl Einlass- als auch Auslassproberi wurden entnommen, Für die Prüfung auf Stickoxid wurde das Phenoldisulfonsäure-Verfahren (Phenoldisulphonic Acid Method) benützt. Diese Prüfergebnisse vergleichen sich sehr günstig mit dem Wirkungsgrad von nur 15 bis 18% bei Entfernung von Stickoxid in üblichen für Stickoxid {nitric oxide) verwendeten Absorber-Türmen, die mit dem gleichen Druckabfall betrieben werden.

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Claims

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Patentansprüche :

1. Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen kleiner Grosse aus einem Gas, bei dem Flüssigkeit in einen Gasstrom eingesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Masse von Schaumblasen in Art einer Vielzahl von kleine Gasmengen einschliessenden Flüssigkeitsfilmen gebildet wird, dass die Schaumblasen in eine Vielzahl kleinerer Schaumblasen unterteilt werden, dass diese kleineren Schaumblasen als Schaummasse während einer vorbestimmten Benetzungszeit zum Diffundieren der Verunreinigungen in den Umhüllungsfilm aufrechterhalten werden und dass anschliessend die Schaumblasen zur Freigabe des gereinigten Gases unter Trennung von der die Verunreinigungen enthaltenden Flüssigkeit zerbrochen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Benetzungszeit Überschussflüssigkeit entfernt und vorzugsweise abgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaummasse .während der Benetzungszeit entlang einer vorbestimmten Bahn so geführt wird, dass überschuss-: flüssigkeit abfliesst.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumblasen durch Zentrifugalwirkung zerbrochen werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzug von Überschussflüssigkeit vor dem Zerbrechen der Schaumblasen durchgeführt wird.

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6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumblasen während der Entfernung von Uberschussflüssigkeit auf einer Bahn bewegt werden, deren Richtung eine horizontale Komponente hat.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Schaumblasen enthaltende Schaummasse von solcher Art erzeugt wird, dass das Verhältnis von flüssiger Filmfläche dieser Schaumblasen zum

Gesamtvolumen des eingefangenen Gases ungefähr 26000 m pro m (8000 Quadratfuss pro Kubikfuss) Gas ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ganze Vorgang von der anfänglichen Bildung einschliesslich des Zerbrechens der Schaumblasen im Bereich eines Druckabfalls von ungefähr 35,6 bis 68,6 cm (14 bis 27 Zoll) Wassersäule durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schauinblasen von einer Durchschnittsgrösse von 0,51 bis 0,76 mm (20 bis 30 mils) in mittlerer Querabmessung erzeugt werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Benetzung während einer Zeit von 5 bis 12 Sekunden durchgefühlt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Schaumblasen mit einer Schaumdichte von ungefähr 8 kg pro m (1/2 Pfund pro Kubikfusi erzeugt werden.

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12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ dass bei Abführen der überschüssflüssigkeit die Schaumdichte wesentlich reduziert wird/ jedoch ohne
wesentliche Reduzierung des Schaumvolumens.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ dass der Flüssigkeitsfilm unter Einschluss von flüssigen Kohlenwasserstoffen gebildet wird.

14. Verfahren, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ dass der Flüssigkeitsfilm unter Einschluss von Glykol gebildet wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsfilm unter Einschluss von Wasser und einem Schaumagens gebildet wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsfilm unter Einschluss von Wasser und einem Schaumagens gebildet wird, das zu
der aus nichtwässrigen Flüssigkeiten bestehenden Gruppe
gehört.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entfernen von SchwefelPXid

dem zu reinigenden Gas Ammoniak zur Bildung von Kombinationen aus Schwefeipxid und Ammoniak zugeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass
Ammoniak dem Gas derart zugeführt wird, dass das Verhältnis von Ammoniak in PPM ungefähr gleich dem Verhältnis von
Schwefeipxid in PPM in diesem Gas ist.

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19. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaumerzeuger (12) zum Umhüllen kleiner Gasmengen in durch einen Flüssigkeitsfilm gebildeten Umhüllungen und damit Bildung einer Schaummasse, die durch eine Diraensiönierungsvorrichtung (20) auf einer maximalen durchschnittlichen Blasengrösse haltbar ist, dass eine Benetzungsvorrlchtung vorgesehen ist, in der sich die Schaumblasen während einer wählbaren Benetzungszeit aufhalten, und dass ein Schaumbrecher (16) zum Zerbrechen der Schaumblasen nach der Benetzungszeit unter Trennung des gereinigten Gase» und der verschmutzten Flüssigkeit vorgesehen ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaumerzeuger das Gas relativ zu einem dünnen Flüssigkeitsfilm bewegbar ist und dass eine mit Löchern versehene Schaumvorrichtung (20) zur Bildung der Schaumblasen beim Hindurchführen des Gases vorgesehen ist.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumvorrichtung (20) in einem Gehäuse (15) angeordnet ist und den ganzen Gasdurchlaufquerschnitt einnimmt.

22. Einrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumvorrichtung . eine Vielzahl von Lochgliedern (20) im Abstand voneinander aufweist und die Flüssigkeit mindestens auf ein Lochglied .(20) aufbringbar ist.

23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lochglieder (20, 130, 140) jeweils den ganzen Durchlaufquerschnitt einnehmen.

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24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochglieder (20) im Abstand voneinander in der allgemeinen Richtung des Gasstromes angeordnet sind.

25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22. bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher mindestens eines Teils benachbarter Lochglieder (20) in Gasdurchlaufrichtung gegeneinander versetzt sind.

26. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Versetzung einem halben Lochabstand entspricht.

27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26,' dadurch gekennzeichnet, dass die Lochglieder Siebgeflechte (20) sind.

28. Einrichtung nach eindem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Lochglieder

(20) im wesentlichen eben und quer zur GasStromrichtung sind.

29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lochglied (140) Falten hat, deren Richtung in einem Winkel zur Gasstromrichtung sind.

30. Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochglied (140) Löcher hat, die wesentlich grosser als die Querfläche der eingeschlossenen Gasmengen sind.

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31. Einrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sprühvorrichtung (28, 126) zum Aufsprühen von Flüssigkeit auf eine den jeweils äusseren Seiten der Schaumvorrichtung in Gasdurchlaufrichtung gesehen angebracht ist.

32. Einrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts von dem gefalteten Lochglied (140) mindestens ein quer angeordnetes Lochglied (130) vorgesehen ist, auf das über ein Sprühglied (128) Flüssigkeit von der Stromaufwärtsseite aufsprühbar ist.

33. Einrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts vom quer angeordneten Lochglied (130) ein Abfluss (134) für Uberschussflüssigkeit vorgesehen ist.

34. Einrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfluss (134) zwischen dem quer angeordneten Lochglied (130) und dem gefalteten Lochglied (140) vorgesehen ist.

35. Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Benetzungsvorrichtung eine längliche Benetzungskammer (34) hat und von einem Schaumeinlass (32) am einen Ende bis zu einem Schaumauslass (36) leicht geneigt ist.

36. Einrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass in der Benetzungskammer (34) eine Vielzahl von Flüssigkeit aufsammelnden Zwischenboden (38) vorgesehen ist, die vom Schaumeinlass (32) zum Schaumauslass (36) geneigt sind.

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37. Eiririchturicf nstcii Ärisprüehf 35 oder ^6, daciuicK. zeicHnet^ dass änv Scfiatntvaii&iass (36} eirf ^3ΐΜηβ^;]ίΓ£ίυπν (40) zur Aufna-hinö von Flüssigkeit aus der Benetzungskammer (34J vorgesehen ist.

38. Einrichtung nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenböden (38) sich parallel zueinander in I/ängsr ich tung erstrecken und am Ende derselben eine Querwand (39) zur Bildung von Flüssigkeitsansairanlungen vorgesehen ist.

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