DE2839516A1 - Removal of contaminants from exhaust gas streams - using injection of chemical adsorbent which is reacted in co-current reactor, the cross=sectional area or which can be adjusted - Google Patents

Abstract

Contaminants in exhaust gas streams are removed by injecting solid additives such as alumina, calcium compds. or similar. These are removed in a subsequent separator. The gas and solids are contacted in a co-current reactor. This reactor has a flexible wall on one side which allows the cross-sectional area to be altered. This in turn alters the flow velocity and does not allow it to drop below a minimum of 4 m/s, maintaining suspension of the solids and an adequate residence time. Used for cleaning exhaust gas streams esp. to remove halogens or halogenated hydrocarbons. Allows the additive particles to be maintained in suspension in the gas stream together with a mechanism for controlling the velocity through the contact column.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Method and device for

chemosorptiven Abscheldung von Schadgasen aus Abgasströmen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemosorptiven Abtrennung gasförmiger Schadstoffe insbesondere von Halogenen oder Halogenwasserstoffen aus Abgasströmen mit Hilfe undosierter staubförmiger Additive, wie Tonerde, Calcium-Verbindungen und ähnliche, und deren Abscheidung in einem nachgeschalteten filternden Abscheider sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens. chemosorptive separation of harmful gases from exhaust gas flows The invention relates in particular to a method for the chemosorptive separation of gaseous pollutants of halogens or hydrogen halides from exhaust gas streams with the help of undosed dusty Additives such as alumina, calcium compounds and the like, and their deposition in a downstream filtering separator and a device for carrying it through this procedure.

Verfahren der genannten Gattung sind beispielsweise aus der GB-PS 2 850 38, nach der ein Gasstrom durch eine senkrecht angeordnete Säule, In der die reagierenden Partikel in gieictmäßiger Verteilung schwebend gehalten werden, geleitet wird, anschließend in einen filternden Abscheider eintritt, aus dem der gereinigte Gasstrom abgeführt und die teilweise mit Verunreinigungen beladenen Partikel gesammelt werden.Methods of the type mentioned are, for example, from GB-PS 2 850 38, after which a gas flow through a vertically arranged column, in which the reacting particles are kept floating in a uniform distribution then enters a filtering separator from which the cleaned Gas flow discharged and the particles partially laden with impurities collected will.

Darüber hinaus beschreibt die DE-AS 22 25 686 ein gattungsgemäßes Verfahren, bei dem die Zuführung der reagierenden Partikel dosiert oberhalb eines Venturi-ähnl Ichen Düsenteiles erfolgt.In addition, DE-AS 22 25 686 describes a generic one Process in which the supply of the reacting particles is metered above a Venturi-like nozzle part takes place.

Das Vorgehen nach der Lehre dieser beiden Patentschriften wird dann problematisch, wenn wechselnde Volumensträne die reagierenden Partikel In der Säule nicht mehr schwebend halten können.The procedure according to the teaching of these two patents is then problematic when changing volume tears the reacting particles in the column can no longer hover.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe die Reaktionssäule ordnungsgemäß in Schwebe gehalten werden kann sowie eine Vorrichtung, mit der dieses Verfahren vorteilhaft durchführbar ist.The invention is now based on the object of eliminating this disadvantage, specify a method by which the reaction column is properly in suspension can be kept as well as a device with which this method is advantageous is feasible.

Dazu wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Querschnitt des Reaktlonskanals, der senkrecht anzuordnen ist, In Abhängigkeit von der Elntrlttsgeschwindigkeit in den Reaktor so geregelt wird, daß eine untere Grenzgesciwindlgkelt, die im wesentlichen durch die notwendige Reaktionszeit und die durch den Schwebezustand aufrecht erhaltende Strömungsgeschwindlgkeit des zu reaglerenden Gases gegeben ist, und die bei 4 m/s liegt, nl-cht unterschritten wird. Zur vorteilhaften Durchführung dieses Verfahrens wird vorgeschlagen, daß der Querschnitt des Kanals durch mindestens eine eingehängte geteilte Strömungsleitwand Venturiartig verformbar Ist, wobei eine vorzugsweise in Höhe der Venturikehle angeordnete Verschiebeeinrichtung und In U-Schienen laufende Gleltstücke an den freien Enden der angehängten Teilstücke der Strömungsleltwand vorgesehen sind.For this purpose, it is proposed according to the invention that the cross section of the Reaction channel, which is to be arranged vertically, depending on the flow rate is regulated in the reactor so that a lower limit Gesciwindlgkelt, which is essentially due to the necessary reaction time and the sustained by the limbo The flow rate of the gas to be regulated is given, and that at 4 m / s is not undershot. For the advantageous implementation of this method it is proposed that the cross-section of the channel is suspended by at least one divided flow guide wall is deformable like a Venturi, one preferably Sliding device arranged at the height of the venturi throat and running in U-rails Glell pieces at the free ends of the attached sections of the flow air wall are provided.

Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung das Wesen des erflndungsgemäßen Reaktors: Das zu reinigende Rohgas strömt durch den Rohgaseintritt in den Reaktor 1, der im wesentlichen aus einem rechteckigen, senkrecht stehenden Kanal mit festen Wänden 2 besteht. In mindestens einer der festen Wände 2 des Kanals 1 befinden sich öffnunggen 3, durch die direkt oder mittels eingesetzter, in der Figur nicht dargestellter Lanzen, pulverförmige Addltivstoffe dosiert dem Gasstrom zugemischt werden können. Mindestens eine Wand des Reaktors ist mit bewegbaren Wandstücken 4 versehen, die mittels Verschiebeeinrichtungen 5 C5.1, 5.2 bzw. 5.3) zur Kanalmitte hin querschnittsverengend bewegbar sind. Die Schubstangen 6 dieser Verschiebeeinrichtungen 5 können dabei an der Verbindung 7 zweier benachbarter bewegbarer Wandstücke 4 angreifen, sie können auch an den Führungsschienen 8, in denen die freien Enden der bewegbaren Wandstücke frei gleiten können, angreifen. Das mit Additiv beladene Rohgas strömt durch die abführende Leitung 9 zum filternden Abscheider 10, wo der vom Rohgas mitgeführte Staub und das Additiv, das mit den Im Rohgas enthaltenen Schadgaskomponenten reagiert hat, abgeschieden werden. Das von Staub, von Additiv und von den Schadgaskomponenten befreite Reingas wird von dem im Regelfall reingasseitig vor filternden Abscheidern aufgestellten Ventilator gefördert und durch einen ebenfalls nicht dargestellten Schornstein in die Atmosphäre ausgeblasen. Die Funktionsweise dieses Reaktors zum Abscheiden von Schadgaskomponenten aus Abgasströmen mittels eingegebener Additivstoffe ist die: Die pulverförmigen Additivstoffe, die direkt durch die öffnungen 3 oder durch Lanzen, die durch die Öffnungen 3 in den Kanal eingeführt werden, werden von der Strömung erfaßt und nach oben getragen. Dieser Bewegung überlagert sich die Fallbewegung im Schwerfeld der Erde: Um nun ein "Durchfallen" der Partikel des Additivstoffes durch ein überwiegen der Fallbewegung zu umgehen, erfolgt die Aufgabe der Additlvstoffe in einer Venturi-artigen Einschnürung an der Stelle höchster Gasgeschwindigkeit, oder in Strömungsrichtung gesehen, unmittelbar danach. Dadurch können lediglich Partikel, deren Stokes-Geschwindigkeit größer ist als die Gasgeschwindigkeit, im engsten Querschnitt der Venturi-artigen Einschnürung entgegen der Gasströmungsrichtung fallen. Da nun der Volumenstrom Schwankungen unterliegt, ändert sich diese Gasgeschwindigkeit. Durch Verstellen des unteren Paares der bewegbaren Wandstücke 4 mit Hilfe der Verstelleinrichtung 5.1 kann nun die Venturi-artige Einschnürung so verändert werden, daß die notwendige Minimalgeschwindigkeit des Gases in diesem Querschnitt nicht unterschritten wird. Eine Verzögerung der Strömung oberhalb dieses Querschnitts ist erwünscht, um die Kontaktzeit des Additivs mit dem Gas zu vergrößern. Die bewegbaren Wandstücke 4 können hier mit dem Verstellglied 5.2 dementsprechend eingestellt werden. Nimmt der Volumenstrom zu stark ab, reichert sich das Additiv in diesem Abschnitt an und es könnten Ayglcmerationsvorgänge zu einer Vergrößerung des Kornspektrums des Additivs führen. Um dem vorzubeugen, kann auch hier der Querschnitt verringert werden. Eine weitere Einschnürung ist in Nähe des Verstellgliedes 5.3 vorgesehen. Da im Gleichgewichtszustand ebensoviel Additivstoffe durch den Kanalquerschnitt in Höhe des Versteligliedes 5.3 gelangen müssen wie durch die Öffnungen 3 eingeführt werden, ist eine weitere Beschleunigungsstrecke durch eine zweite Venturi-artige Einengung vorgesehen; durch die dort erzielte Geschwindigkeitserhöhung wird das Austragen des Additivs begünstigt. In der nachfolgenden Leitung 9, deren Querschnitt zum Erhöhen der Transportgeschwindigkeit auch gegenüber dem des Reaktors verringert sein kann, wird das ausgetragene Additiv mit dem Gasstrom zun filternden Abscheider 10 gefördert, dort abgeschieden und mittels einer Staubaustragsvorrichtung 11, in der Figur als Austragsschnecke dargestellt, ausgetragen. Da im Regelfall mit einem erheblichen Additivüberschuß gearbeitet wird, ist es wirtschaftlich, wenn das Additiv, das nur zum Teil verbraucht ist, erneut dem Gasstran zugegeben wird, wobei so viel Additiv diesem Kreislauf entnommen wird, wie nach dem Schadgasanfall verbraucht wird, und wobei die entsprechende Menge an frischem Additiv zugegeben wird.Figure 1 shows in a schematic representation the essence of Reactor according to the invention: The raw gas to be cleaned flows through the raw gas inlet in the reactor 1, which consists essentially of a rectangular, vertical Channel with solid walls 2 consists. In at least one of the fixed walls 2 of the channel 1 there are openings 3 through which, directly or by means of inserted, in the Figure of lances, not shown, powdery additives metered into the gas stream can be mixed. At least one wall of the reactor has movable wall pieces 4, which by means of shifting devices 5 C5.1, 5.2 or 5.3) to the center of the duct are movable towards the cross-section narrowing. The push rods 6 of these shifters 5 can act on the connection 7 of two adjacent movable wall pieces 4, they can also be attached to the guide rails 8, in which the free ends of the movable Wall pieces can slide freely, attack. The raw gas loaded with additive flows through the discharging line 9 to the filtering separator 10, where the entrained by the raw gas Dust and the additive that reacts with the harmful gas components contained in the raw gas has to be deposited. That of dust, of additives and of the harmful gas components The clean gas that is freed is removed from the separator, which is usually filtered on the clean gas side upright fan and promoted by a likewise not shown Chimney blown into the atmosphere. The functioning of this reactor for Separation of harmful gas components from exhaust gas flows by means of added additives is the: The powdery additive substances that are produced directly by the openings 3 or by lances which are introduced into the channel through the openings 3 caught by the current and carried upwards. This movement is superimposed the falling motion in the gravity field of the earth: In order to "fall through" the particles of the The task is to bypass the additive substance by predominantly falling motion the additives in a venturi-like constriction at the point of the highest gas velocity, or seen in the direction of flow, immediately afterwards. This can only Particles whose Stokes velocity is greater than the gas velocity, im narrowest cross-section of the Venturi-like constriction against the direction of gas flow fall. Since the volume flow is now subject to fluctuations, this gas velocity changes. By adjusting the lower pair of movable wall pieces 4 with the aid of the adjusting device 5.1 the Venturi-like constriction can now be changed so that the necessary The gas does not fall below the minimum speed in this cross section. A delay in the flow above this cross section is desirable in order to reduce the flow rate To increase the contact time of the additive with the gas. The movable wall pieces 4 can be adjusted accordingly with the adjusting element 5.2. Takes If the volume flow decreases too much, the additive accumulates in this section and Ayglcmerationsvorgänge could lead to an enlargement of the grain spectrum of the additive to lead. To prevent this, the cross-section can also be reduced here. One further constriction is provided in the vicinity of the adjusting member 5.3. Because in a state of equilibrium just as many additives through the channel cross-section at the level of the adjusting member 5.3 need to be introduced through the openings 3 is another Acceleration path provided by a second venturi-like constriction; by the increase in speed achieved there favors the discharge of the additive. In the following line 9, its cross-section to increase the transport speed The additive discharged can also be reduced compared to that of the reactor promoted with the gas stream to filtering separator 10, deposited there and by means of a dust discharge device 11, shown in the figure as a discharge screw, carried out. Since, as a rule, a considerable excess of additive is used, is it economical if the additive, which has only been partially used, is renewed is added to the gas oil, with as much additive being removed from this cycle will, how is consumed after the noxious gas accumulation, and the corresponding amount of fresh additive is added.

Mit der angegebenen Vorrichtung ergibt sich die Möglichkeit, die für eine wirksame Sorptionsreaktion zu beachtenden Faktoren zu optimieren; so kann beispielsweise die günstigste Reaktionszeit durch Geschwindigkeitsveränderung eingestellt werden, auch wenn sich der Abgasvolumenstrom ändert. Dies ist etwa dann der Fall,#wenn bei der Herstellung von Aluminium nicht alle Schmelzfluß-Elektrolyseöfen angeschlossen sind.With the specified device there is the possibility that for to optimize an effective sorption reaction factors to be considered; so can for example the best response time can be set by changing the speed, even if the exhaust gas volume flow changes. This is the case, for example, # if at not all melt-flow electrolysis furnaces are connected to the production of aluminum are.

Darüber hinaus kann durch die verstellbaren Wände in der Kehle der Vorrichtung die Zerstäubungsgeschwindigkeit konstant gehalten werden, mit der auf kurzem Wege eine gute, gleichmäßige Verteilung der Additive über dem Strömungsquerschnitt erreicht wird. Dies ist von Bedeutung, weil in der Aufgabezone der größte Konzentrationsunterschied zwischen den noch unverbrauchten Additiven und den abzuscheidenden Schadstoffen besteht.Im zweiten Teil des Reaktors kann die Gasgeschwindigkeit wie zuvor beschrieben so weit verzögert werden, daß die zur Abscheidung notwendige Reaktionszeit erreicht wird. Dabei braucht die Reaktion im Reaktor noch nicht beendet zu sein, da die Verweilzeiten in der angeschlossenen Rohrleitung, in dem filternden Abscheider und in dem im wesentlichen aus dem Additiv bestehenden Staubkuchen auf den filternden Elementen des Abscheiders mit in die Betrachtung einbezogen werden können. Die gleichmäßige Verteilung des Additivs und eine ausreichend lange Reaktionszeit gewährleisten eine gute Umsetzungsgröße bezogen auf die Additive, wobei deren aktive spezifische Oberfläche mit zu berücksichtigen ist. Durch den erfindungsgemäße Reaktor wird erreicht, daß die eingesetzten Additive gut ausreagieren und so auf eine Additlonsrückführung verzichtet werden kann.Der erreichbare hohe Umsetzungsgrad erlaubt es, den Gasstrom mit einer minimalen Additlvzugabe zu reinigen.In addition, the adjustable walls in the throat of the Device, the atomization speed can be kept constant, with the on a good, even distribution of the additives over the flow cross-section is achieved. This is important because the greatest difference in concentration is in the feed zone between the unused additives and the pollutants to be separated In the second part of the reactor, the gas velocity can be adjusted as described above be delayed so far that the reaction time necessary for the deposition is reached will. The reaction in the reactor does not need to be finished because of the residence times in the connected pipeline, in the filtering separator and in the essentially dust cake consisting of the additive on the filtering elements of the separator can be included in the consideration. The even distribution of the Additives and a sufficiently long reaction time ensure a good conversion size based on the additives, taking into account their active specific surface area is. The reactor according to the invention ensures that the additives used react well and thus an additive return can be dispensed with achievable high degree of conversion allows the gas flow with a minimal addition of additives to clean.

Claims (3)

Patentansprüche 1. Verfahren zur chemosorptiven Abtrennung gasförmiger SchadstofFe insbesondere von Haliogene.-z oder-.Hal ogenwasserstoffen aus Abgasstränen mit Hilfe zudosierter pulverförmiger Additive, wie Tonerde, Calcium-Verbindungen und ähnliche und deren Abscheidung in einem nachgeschalteten filternden Abscheider, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Reaktionskanals, der senkrecht anzuordnen ist, in Abhängigkeit von der Eintrittsgesciwindigkeit In den Reaktor so geregelt wird, daß eine untere Grenzgeschwindigkelt, die im wesentlichen durch die notwendige Reaktionszeit und durch die den Schwebezustand aufrecht erhaltende Stränungsgeschwindigkeit des zu reagierenden Gases gegeben ist, und die bei 4 m/s liegt, nicht unterschrItten wird. Claims 1. A method for the chemosorptive separation of gaseous Pollutants in particular from halogens-z or -halogen hydrogen from exhaust gas tears with the help of added powdery additives such as clay, calcium compounds and similar and their separation in a downstream filtering separator, characterized in that the cross section of the reaction channel, which is to be arranged vertically is regulated as a function of the rate of entry into the reactor is that a lower limit speed, which is essentially by the necessary Reaction time and through the stranding speed that maintains the limbo of the gas to be reacted is given, and which is 4 m / s, not undercut will. 2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kanals durch mindestens eine eingehängte geteilte Strömungsleitwand Venturi-artig verfonnbar ist, wobei eine vorzugsweise in Höhe der Venturikehle angeordnete Verschiebeeinrichtung,und in U-Schienen laufende Gleitstücke an den freien Enden der angehängten Teilstücke der Strömungsleitwand vorgesehen sind.2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the cross section of the channel is suspended by at least one divided flow baffle can be designed in a Venturi-like manner, with one preferably Sliding device arranged at the height of the venturi throat and running in U-rails Sliders at the free ends of the attached sections of the flow guide wall are provided. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der U-Schienen eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that on one a sliding device is provided for the U-rails.