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WO2018197281A1 - Vorrichtung und verfahren zur abgaswäsche sowie harnstoffanlage mit einer abgaswäsche - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur abgaswäsche sowie harnstoffanlage mit einer abgaswäsche Download PDF

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WO2018197281A1
WO2018197281A1 PCT/EP2018/059826 EP2018059826W WO2018197281A1 WO 2018197281 A1 WO2018197281 A1 WO 2018197281A1 EP 2018059826 W EP2018059826 W EP 2018059826W WO 2018197281 A1 WO2018197281 A1 WO 2018197281A1
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WO
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sprayed
spraying
exhaust gas
spray
gaseous
Prior art date
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PCT/EP2018/059826
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Gehrke
Martina Schmitz
Stephan Buß
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Definitions

  • the invention relates to a method for the removal of gaseous chemical compounds from an exhaust gas, wherein at least one gaseous chemical compound is converted by reaction with a washing solution in an aqueous liquid phase, wherein an exhaust gas is passed through a horizontal channel having a washing area, wherein in the washing area, there is disposed a surface enlarging structure which extends in the vertical direction and which is sprayed with the washing solution.
  • the invention further relates to an apparatus for removing gaseous chemical compounds from an exhaust gas, wherein at least one gaseous chemical compound can be converted into an aqueous liquid phase by a reaction with a washing solution, wherein an exhaust gas can be guided through a horizontal channel which forms a washing area wherein in the washing area a surface enlarging structure is arranged, which extends in the vertical direction and which can be sprayed by means of a spray device with the washing solution.
  • Such methods and devices are known from the prior art and may for example be integrated in a urea plant.
  • the device is intended to remove gaseous ammonia by integration into the aqueous liquid phase in a washing area by using an acidic washing solution which forms ammonium by reaction and then leads to the removal of ammonia accordingly.
  • nozzle sticks in each case a plurality of nozzles are arranged horizontally in a plane.
  • the nozzle sticks are preferably distributed vertically over the height.
  • This incomplete ammonia leaching may cause the purified effluent leaving the apparatus to exceed the maximum permissible limits for ammonia (typically less than 30 mg / Nm 3 in the US, but less than 50 mg / Nm 3 otherwise).
  • WO 99/20371 A1 describes a similar washing device for the removal of sulfur dioxide, sulfur trioxide, hydrogen chloride or nitrogen oxides from flue gases, in which the gas flows through a horizontal chamber, in the upper region of which spraying devices are arranged, which are inclined at an inclined angle in spray the channel and into the gas stream to be washed, with mist eliminators spaced from the spraying devices.
  • spraying vertically falling curtains are to be generated across the gas flow.
  • the sprayed-in washing liquid is partially entrained by the gas stream and it is possible that, due to the spray angle, portions of the washing liquid reach the structure of the droplet separator directly.
  • a droplet separator is again arranged, by means of which the liquid is removed from the gas stream, so that a carbon dioxide-depleted gas stream is obtained.
  • the object is achieved by a method for removing gaseous chemical compounds from an exhaust gas, wherein at least one gaseous chemical compound is converted by reaction with a washing solution in an aqueous liquid phase, wherein an exhaust gas is passed through a horizontal channel having a washing area wherein in the washing area a surface enlarging structure is arranged, which extends in the vertical direction and which is sprayed with the washing solution, wherein
  • the second spray rate is equal to zero, so that here too the first spray rate is greater than the second spray rate.
  • an upper section of the surface enlarging structure is thus sprayed with a larger spraying rate than a lower section of the surface enlarging structure, wherein the second spraying rate is zero in said special case or else can assume any values greater than zero.
  • the spray rate is understood to mean the sprayed amount of wash solution per unit time and area sprayed.
  • the washing solution sprayed onto the surface enlarging structure can be downwardly moved by the influence of gravity from the upper portion and increase the layer thickness of the washing solution film in the lower portion of the surface enlarging structure. This results in a substantially uniform layer thickness profile of the wash solution film over the entire surface enlargement structure, in particular in the vertical direction. In this respect, the distribution of the amount of washing solution in the surface enlarging structure, in particular in the vertical direction, is substantially uniform.
  • substantially uniform wash solution film is obtained, in particular in the vertical direction, substantially uniform exhaust gas velocity through the surface enlargement structure, so that, in particular in the vertical direction, substantially uniform removal of the at least one gaseous chemical compound is realized ,
  • a method is provided with improved efficiency over the prior art.
  • the second spray rate is at least 5% of the first spray rate, or at least 10% or at least 15% or at least 20% or at least 25% or at least 30% or at least 35% or at least 40% or at least 45% or at least 50% or at least 55% or at least 60% or at least 65% or at least 70% or at least 75% or at least 80% or at least 85% or at least 90% or at least 95%.
  • the second spray rate is at most 5% of the first spray rate, or at most 10% or at most 15% or at most 20% or at most 25% or at most 30% or at most 35% or at most 40% or at most 45% or at most 50% or maximum 55% or maximum 60% or maximum 65% or maximum 70% or maximum 75% or maximum 80% or maximum 85% or maximum 90% or maximum 95%.
  • the device according to the invention is intended to separate gaseous chemical compounds which are present in the exhaust gas and which can be integrated into an aqueous liquid phase by an acid-base reaction, in order to prevent officially prescribed threshold values from being exceeded in the exhaust gas emitted by the device - the.
  • the wash solution is an acidic wash solution.
  • the acidic wash solution comprises sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, or mixtures of sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid and / or phosphoric acid, or mixtures of sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid and / or urea solution.
  • the wash solution is a base.
  • the wash solution comprises a strong and / or a weak base.
  • the wash solution preferably comprises a strong inorganic and / or a weak inorganic and / or a strong organic and / or a weak organic base.
  • the washing solution preferably comprises sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), ammonia solutions and / or calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ).
  • the washing solution preferably comprises mono-, bi- and / or trifunctional amines, more preferably MDEA (methyldiethanolamine).
  • the surface enlarging structure is designed as an installation in the washing area of the channel, which leads to a corresponding enlargement of the surface, but opposes little resistance to the exhaust gas flowing in the transport direction due to the generated pressure loss.
  • the surface enlarging structure preferably comprises random packings and / or structured packings.
  • the surface enlargement structure comprises random beds selected from the group consisting of Raschig rings, saddles, spirals, and combinations thereof.
  • the surface augmentation structure comprises structured packings selected from the group consisting of fabric packs, sheet metal packings, expanded metal packings, plastic packs, grid packings and combinations thereof.
  • the surface augmentation structure comprises random beds selected from the group consisting of Raschig rings, saddles, spirals, and combinations thereof, and structured packings selected from the group consisting of fabric packs, sheet metal packings, expanded metal packs, plastic packs, grid packings, and combinations thereof.
  • the surface enlargement structure comprises random structure elements selected from the group consisting of Raschig rings, Pall rings, saddle bodies, spring-type bodies and combinations thereof; and or
  • structured structural elements selected from the group consisting of sheets, corrugated sheets, shaped sheets and combinations thereof; and or
  • the surface enlarging structure in particular exclusively, is sprayed by means of a spraying device arranged above the surface enlarging structure.
  • the surface enlarging structure in particular exclusively, is sprayed by means of a spraying device arranged laterally of the surface enlarging structure.
  • the spraying device may be arranged in front of the surface enlarging structure in the transport direction of the exhaust gas, so that the sprayed washing solution is entrained by the exhaust gas in the direction of the surface enlarging structure. It is possible for the surface enlarging structure to be sprayed both by means of a spraying device arranged above the surface enlarging structure and by means of a spraying device arranged laterally of the surface enlarging structure.
  • a preferred embodiment provides that a middle section arranged between the upper section and the lower section of the surface enlargement structure is sprayed with a third spray rate, wherein the third spray rate is less than the first spray rate and greater than the second spray rate. This means that the spray rate decreases from the upper section, through the middle section to the lower section.
  • the spraying device has one or more upper spray nozzles for spraying the upper portion of the surface enlarging structure and one or more lower spraying nozzles for spraying the lower portion of the surface enlarging structure.
  • the upper spray nozzles are connected to one another via a common upper distributor tube and are incorporated in their construction. On and dimensioning identical, so that the spray rates of the upper spray nozzles are identical.
  • the lower spray nozzles can be connected to each other via a common lower manifold, wherein preferably the spray rates of these spray nozzles can be adjusted independently of the spray rates of the nozzles in the upper nozzle.
  • the spraying device has one or more central spray nozzles for spraying a middle portion of the surface enlarging structure disposed between the upper portion and the lower portion of the surface enlarging structure.
  • the central spray nozzles are connected to one another via a common middle distributor pipe, so that the spray rate of the middle spray nozzles is identical.
  • the spraying device comprises more than three distributor tubes, which are arranged spaced apart in the vertical direction, wherein each distributor tube is in each case connected to a plurality of spray nozzles.
  • at least one spray nozzle is a hollow cone nozzle.
  • at least one spray nozzle is a full cone nozzle.
  • At least one spray nozzle is a flat jet nozzle.
  • at least one spray nozzle is a full jet nozzle.
  • at least one spray nozzle is a spiral nozzle.
  • at least one spray nozzle is a spray nozzle.
  • the spray nozzles are of the same type. Alternatively, the spray nozzles may be of different types.
  • the exhaust gas is an exhaust gas of a urea plant and the at least one chemical compound is gaseous ammonia.
  • the exhaust gas of the urea plant is guided in a horizontal direction through the washing area.
  • the at least one chemical compound is selected from the group consisting of gaseous NO, gaseous NO 2 , gaseous SO 2 , gaseous CO 2 , a gaseous inorganic fluorine compound and combinations thereof.
  • a device for removing gaseous chemical compounds from an exhaust gas wherein at least one gaseous chemical compound can be converted into an aqueous liquid phase by a reaction with a washing solution (22), an exhaust gas being conveyed through a horizontal channel ( 5) is feasible, which has a washing area (12), wherein in the washing area (12) a surface enlargement structure (3) is arranged, which extends in the vertical direction and which is sprayable with the washing solution (22) by means of a spraying device (2), wherein the spraying device (2) is designed such that
  • an upper portion of the surface enlarging structure (3) is sprayable at a first spraying rate and a lower portion of the surface augmenting structure (3) is sprayable at a second spraying rate, the first spraying rate being greater than the second spraying rate.
  • a possible preferred variant of the invention provides that only an upper section of the surface enlarging structure (3) can be sprayed by means of the device.
  • the device described above be used for the removal of gaseous chemical compounds from an exhaust gas of a urea plant.
  • the same advantages as in the method according to the invention can be achieved.
  • the device In the case of the urea plant, the device is intended to remove gaseous ammonia in the washing area by integration into the aqueous liquid phase, by using an acidic washing solution which forms ammonium by reaction with ammonia and then leads to the removal of ammonia.
  • FIG. 1 is a schematic top view of a waste gas scrubbing apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the washing area of the device for exhaust gas scrubbing according to FIG.
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a washing area of an apparatus for waste gas scrubbing according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a schematic side view of a washing area of a device for waste gas scrubbing according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a schematic side view of a washing area of a device for waste gas scrubbing according to the prior art.
  • FIG. 1 shows in a plan view schematically a device for waste gas scrubbing according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • a device 1 which is installed in a urea plant and with the purpose of pursuing the exhaust gas to remove ammonia so far that its remaining proportion in the exhaust gas is below a critical or officially prescribed threshold.
  • the exhaust gas is introduced via an inlet opening 10 into a channel 5 of the device 1 and guided in the transport direction T through the channel.
  • the removal of ammonia takes place in the washing area 12.
  • the cleaned exhaust gas leaves the device 1 via the outlet opening 20.
  • a dust-collecting area can optionally be arranged, in which dust present in the exhaust gas is deposited.
  • the surface enlarging structure 3 arranged in the washing area 12 is sprayed with a washing solution 22 by means of a spraying device 2.
  • the device comprises a spray device 2 with a plurality of distributor tubes 30, at which individual spray nozzles 31 are arranged at a distance from each other.
  • a spray device 2 with a plurality of distributor tubes 30, at which individual spray nozzles 31 are arranged at a distance from each other.
  • the spraying device has at least one further distribution pipe, which is arranged below the upper distributor pipe 30. Via the spray nozzles 31 of the upper manifold, an upper portion of the surface enlarging structure 3 is sprayed.
  • the surface enlarging structure 3 is continuously sprayed with the washing solution 22, so that a liquid film is formed along one side, in particular along a side facing the spraying device 2, of the surface enlarging structure 3.
  • the surface enlarging structure 3 is sprayed with washing solution 22 such that the washing solution 22 uniformly spreads on the surface enlarging structure 3 and thereby a washing solution film having a substantially uniform along at least one side of the surface enlarging structure 3 Layer thickness forms.
  • the upper portion of the surface enlarging structure 3 is sprayed with a first spraying rate
  • a lower portion of the surface enlarging structure 3 is sprayed with a second spraying rate, the first spraying rate being greater than the second spraying rate.
  • This type of spraying counteracts an irregular or disadvantageous layer thickness distribution, in particular caused by gravity, in which in one section a wash solution film formed by the wash solution 22 on the surface enlargement structure 3 is thinner than in another section and, consequently, higher Adjust gas velocity in this section with the thinner wash solution film.
  • This phenomenon can be observed in the prior art device shown in FIG.
  • the layer thickness 41 of the wash solution film is applied above the height of the surface enlargement structure 3. Further, the gas velocity 42 is plotted against the height of the surface enlargement structure 3.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the washing area of the device for exhaust gas scrubbing according to FIG. 1, which is configured in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
  • the surface enlarging structure 3, which is sprayed with a washing solution 22, is used for waste gas scrubbing.
  • the surface of the surface enlarging structure 3 sprayed by the spraying devices 2 is substantially vertical.
  • the upper section 3.1 of the surface enlargement structure 3 is sprayed via the upper spray nozzles 31.1 with a first spray rate and the lower section 3.2 of the surface enlargement structure 3 is sprayed via the lower spray nozzles 31 .2 with a second spray rate, the first spray rate being greater than the second spray rate , Characterized in that the surface enlargement structure 3 is sprayed from the upper spray nozzles 31.1 of the spray device 2 with a larger spray rate than from the lower spray nozzles 31.2, during spraying a substantially uniform layer thickness 41 of the wash solution film is realized in the vertical direction.
  • the gas velocity 42 is distributed substantially uniformly in the vertical direction. The distribution of the gas velocity in the vertical direction is further visualized by the arrows 32.
  • two further groups of spray nozzles are arranged between the upper spray nozzles 31 .1 and the lower spray nozzles 31.2.
  • the spray rate of these other groups of spray nozzles is chosen such that the spray rate decreases starting from the upper spray nozzles 31.1 downwards.
  • FIG. 3 schematically shows a washing area of an apparatus for waste gas scrubbing according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • the spraying apparatus is arranged such that only an upper portion of the surface enlarging structure 3 is sprayed.
  • the spraying device 2 is arranged such that the washing solution 22 is sprayed onto the surface enlarging structure 3 substantially in a direction predetermined by the gravity direction.
  • the washing solution 22 is put on the front surface of the surface enlarging structure 3 and then flows down along the surface enlarging structure 3 under the influence of gravity to form a washing solution film having a substantially uniform layer thickness.
  • a process for removing gaseous chemical compounds from an exhaust gas may be performed, wherein at least one gaseous chemical compound is converted to an aqueous liquid phase by a reaction with a scrubbing solution 22, an exhaust gas passing through a horizontal channel 5 is guided, which has a washing area 12, wherein in the washing area 12 is disposed a surface enlarging structure 3 extending in the vertical direction and which is sprayed with the washing solution 22, spraying only an upper portion of the surface enlarging structure 3 or spraying an upper portion of the surface enlarging structure 3 with a first spraying rate and a lower portion of FIG Surface magnification structure 3 is sprayed with a second spray rate, wherein the first spray rate is greater than the second spray rate.
  • FIG. 4 shows an embodiment in which part of the washing solution is added via the top side of the surface enlarging structure and another part of the washing solution is added via the front side.
  • the surface enlarging structure 3 is sprayed by means of a spraying device 2 arranged above the surface enlarging structure 3 and additionally by means of a spraying device 2 arranged laterally of the surface enlarging structure 3.
  • the upper section 3.1 of the surface enlarging structure 3 is sprayed with a first spraying rate and the lower section 3.2 of the surface enlarging structure 3 is sprayed with a second spraying rate, wherein the first spraying rate is greater than the second spraying rate.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von gasförmigen chemischen Verbindungen aus einem Abgas, wobei mindestens eine gasförmige chemische Verbindung durch eine Reaktion mit einer Waschlösung (22) in eine wässrige Flüssigphase überführt wird, wobei ein Abgas durch einen horizontalen Kanal (5) geführt wird, welcher einen Waschbereich (12) aufweist, wobei in dem Waschbereich (12) eine Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) angeordnet ist, die sich in vertikaler Richtung erstreckt und welche mit der Waschlösung (22) besprüht wird, wobei - ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) mit einer ersten Sprührate besprüht wird und ein unterer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) mit einer zweiten Sprührate besprüht wird, wobei die erste Sprührate größer als die zweite Sprührate ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Abgaswäsche
sowie Harnstoffanlage mit einer Abgaswäsche
Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von gasförmigen chemischen Verbindungen aus einem Abgas, wobei mindestens eine gasförmige chemische Verbindung durch eine Reaktion mit einer Waschlösung in eine wässrige Flüssigphase überführt wird, wobei ein Abgas durch einen horizontalen Kanal geführt wird, welcher einen Waschbereich aufweist, wobei in dem Waschbereich eine Oberflächenvergrößerungsstruktur angeordnet ist, die sich in vertikaler Richtung erstreckt und welche mit der Waschlösung besprüht wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Entfernung von gasförmigen chemischen Verbindun- gen aus einem Abgas, wobei mindestens eine gasförmige chemische Verbindung durch eine Reaktion mit einer Waschlösung in eine wässrige Flüssigphase überführbar ist, wobei ein Abgas durch einen horizontalen Kanal führbar ist, welcher einen Waschbereich aufweist, wobei in dem Waschbereich eine Oberflächenvergrößerungsstruktur angeordnet ist, die sich in vertikaler Richtung erstreckt und welche mittels einer Sprühvorrichtung mit der Waschlö- sung besprühbar ist.
Stand der Technik
Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und können beispielsweise in einer Harnstoffanlage integriert sein. Hierbei ist die Vorrichtung dazu vorgesehen, in einem Waschbereich gasförmiges Ammoniak durch Integration in die wässrige Flüssigphase zu entfernen, indem man sich einer sauren Waschlösung bedient, welche durch Reaktion Ammonium bildet und dann entsprechend zur Entfernung von Ammoniak führt.
Bei der Sprühvorrichtung gemäß dem Stand der Technik handelt es sich um Düsenstöcke, bei denen jeweils mehrere Düsen horizontal in einer Ebene angeordnet sind. Die Düsenstöcke sind bevorzugt vertikal über die Höhe verteilt. Bei gleicher Sprührate jeder Düse ist zu beobachten, dass im Höhenprofil der Waschlösungsfilm in einer Oberflächenvergrößerungs- struktur, an welcher der Übergang in die Flüssigphase stattfindet, insbesondere einer Schüttung oder eine Packung, in einem oberen Abschnitt dünner ist, im Höhenverlauf von oben nach unten zunimmt und in einem unteren Abschnitt am höchsten ist. Das führt dazu, dass die Gasgeschwindigkeit im oberen Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur am höchsten und im unteren Teil der Packung am geringsten ist und stetig von oben nach unten abfällt. Zudem führt es aufgrund des begrenzten Massenstroms an Waschlösung in jedem betrachteten Höhenelement dazu, dass insbesondere im oberen Teil nicht genug Waschlö- sung zur Verfügung steht, um z.B. Ammoniak in ausreichender Menge aus dem Abgas als Ammonium zu binden. Aufgrund dieses Bypass ist z.B. die Ammoniak-Auswaschung unvollständig und kann zum Nichterreichen der erforderlichen Ammoniak-Abscheidung führen.
Diese unvollständige Ammoniak-Auswaschung kann dazu führen, dass das die Vorrichtung verlassende, aufgereinigte Abgas die maximal erlaubten Grenzwerte für Ammoniak (in den USA typischerweise unter 30 mg/Nm3, ansonsten bisher unter 50 mg/Nm3) überschreitet.
Aus der US 2012/0174784 A1 ist ein Verfahren zur Abgaswäsche bekannt, bei dem Kohlendioxid mittels einer Absorbens-Flüssigkeit aus dem Abgasstrom einer Verbrennungsanlage entfernt wird. Zunächst wird hier in einer ersten Behandlungsstufe das Abgas mittels Wasser gekühlt. Danach wird die Absorbens-Flüssigkeit von oben her in den horizontal strömenden Abgasstrom eingesprüht, wobei mit Abstand in Strömungsrichtung hinter der Sprühvorrichtung ein Tropfenabscheider vorgesehen ist und im Bodenbereich ein Sammler für die Absorbens-Flüssigkeit. Die Absorbens-Flüssigkeit wird hier zwar von der Oberseite des horizonta- len Strömungskanals her in einem Winkel zur Strömungsrichtung eingesprüht, nicht jedoch in eine Struktur hinein, in der die Abscheidung der Flüssigkeit erfolgt.
Die WO 99/20371 A1 beschreibt eine ähnliche Waschvorrichtung zur Entfernung von Schwefeldioxid, Schwefeltrioxid, Chlorwasserstoff oder Stickoxiden aus Rauchgasen, bei der das Gas durch eine horizontale Kammer strömt, in deren oberem Bereich Sprühvorrichtungen angeordnet sind, die in einem geneigten Winkel nach unten hin in den Kanal und in den zu waschenden Gasstrom hinein sprühen, wobei Tropfenabscheider mit Abstand zu den Sprühvorrichtungen angeordnet sind. Durch die Sprühvorrichtungen sollen vertikal fallende Vorhänge quer zum Gasstrom erzeugt werden. Die eingesprühte Waschflüssigkeit wird teilweise von dem Gasstrom mitgerissen und es ist möglich, dass aufgrund des Sprühwinkels Anteile der Waschflüssigkeit direkt auf die Struktur des Tropfenabscheiders gelangen. Jedoch wird nicht gezielt in den oberen Bereich des Tropfenabscheiders eingesprüht und es sind keine differenzierten Sprühraten für verschiedene Bereiche des Tropfenabscheiders vorgesehen. In der US 2010/0186591 A1 wird eine Vorrichtung für die Entfernung von Kohlendioxid aus Rauchgasen beschrieben, die durch einen horizontalen Kanal strömen, wobei Sprühdüsen in verschiedenen Bereichen angeordnet sind, welche teilweise in horizontaler Richtung in den Gasstrom einsprühen und teilweise von der Decke des Kanals her quer zur Strömungsrichtung des Gasstroms in diesen einsprühen. In Strömungsrichtung mit Abstand hinter den Sprühdüsen treffen das Gas und die Tröpfchen der eingesprühten Absorbens-Flüssigkeit auf Strukturen mit Packungen und Füllmaterialien, in denen ein Flüssigkeitsfilm gebildet wird und so eine erhöhte Kontaktzeit zwischen dem Gas und der Absorbens-Flüssigkeit erzielt wird. Mit Abstand zu diesen Strukturen ist dann wiederum ein Tropfenabscheider angeordnet, mittels dessen die Flüssigkeit aus dem Gasstrom entfernt wird, so dass ein an Kohlendioxid abgereicherter Gasstrom erhalten wird. Es ist weder ein ausschließliches Einsprühen in einen oberen Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur vorgesehen, noch werden differenzierte Sprühraten für verschiedene Abschnitte der Oberflächenvergrößerungsstruktur beschrieben.
Offenbarung der Erfindung Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgaswäsche bereitzustellen, mit welchem die Effizienz für das Entfernen der genannten chemischen Verbindungen, insbesondere von Ammoniak, aus dem Abgas gegenüber denen aus dem Stand der Technik verbessert wird. Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Entfernung von gasförmigen chemischen Verbindungen aus einem Abgas, wobei mindestens eine gasförmige chemische Verbindung durch eine Reaktion mit einer Waschlösung in eine wässrige Flüssigphase überführt wird, wobei ein Abgas durch einen horizontalen Kanal geführt wird, welcher einen Waschbereich aufweist, wobei in dem Waschbereich eine Oberflächenvergrößerungsstruktur angeordnet ist, die sich in vertikaler Richtung erstreckt und welche mit der Waschlösung besprüht wird, wobei
- ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur mit einer ersten Sprührate besprüht wird und ein unterer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur mit einer zweiten Sprührate besprüht wird, wobei die erste Sprührate größer als die zweite Sprührate ist.
Gemäß einer möglichen bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ausschließlich ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur besprüht. Bei dieser Variante ist die zweite Sprührate gleich Null, so dass auch hier die erste Sprührate grö- ßer ist als die zweite Sprührate. Bei beiden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstrukturmit einer größeren Sprührate besprüht als ein unterer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur, wobei die zweite Sprührate in dem genannten Spezialfall gleich Null ist oder aber ansonsten beliebige Werte größer als Null annehmen kann.
Unter der Sprührate wird die versprühte Menge an Waschlösung pro Zeiteinheit und besprühte Flächeneinheit verstanden. Die auf die Oberflächenvergrößerungsstruktur aufgesprühte Waschlösung kann durch den Einfluss der Schwerkraft von dem oberen Abschnitt nach unten laufen und die Schichtdicke des Waschlösungsfilms im unteren Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur erhöhen. Hierdurch ergibt sich ein, insbesondere in vertikaler Richtung, im Wesentlichen gleichmäßiger Schichtdickenverlauf des Waschlösungsfilms auf der gesamten Oberflächenvergrößerungsstruktur. Insofern ist die Verteilung der Menge an Waschlösung in der Oberflächenvergrößerungsstruktur, insbesondere in vertikaler Rich- tung, im Wesentlichen gleichmäßig. Durch den, insbesondere in vertikaler Richtung, im Wesentlichen gleichmäßigen Waschlösungsfilm wird eine, insbesondere in vertikaler Richtung, im Wesentlichen gleichmäßige Abgasgeschwindigkeit durch die Oberflächenvergrößerungsstruktur erhalten, so dass eine, insbesondere in vertikaler Richtung, im Wesentlichen gleichmäßige Entfernung der mindestens einen gasförmigen chemischen Verbindung realisiert wird. Zudem wird erreicht, dass in jedem vertikalen Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur ausreichend Waschlösung zur Verfügung steht, die eine vollständige Aufnahme des aus dem Gas auszuwaschenden Bestandteils erlaubt. Es wird ein Verfahren mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserter Effizienz ermöglicht. Bevorzugt beträgt die zweite Sprührate mindestens 5% der ersten Sprührate, oder mindestens 10% oder mindestens 15% oder mindestens 20% oder mindestens 25% oder mindestens 30% oder mindestens 35% oder mindestens 40% oder mindestens 45% oder mindestens 50% oder mindestens 55% oder mindestens 60% oder mindestens 65% oder mindestens 70% oder mindestens 75% oder mindestens 80% oder mindestens 85% oder mindes- tens 90% oder mindestens 95%.
Bevorzugt beträgt die zweite Sprührate maximal 5% der ersten Sprührate, oder maximal 10% oder maximal 15% oder maximal 20% oder maximal 25% oder maximal 30% oder maximal 35% oder maximal 40% oder maximal 45% oder maximal 50% oder maximal 55% oder maximal 60% oder maximal 65% oder maximal 70% oder maximal 75% oder maximal 80% oder maximal 85% oder maximal 90% oder maximal 95%. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dazu vorgesehen, gasförmige chemische Verbindungen, welche im Abgas vorhanden sind und durch eine Säure-Base-Reaktion in eine wässrige Flüssigphase integriert werden können, abzuscheiden, um zu verhindern, dass behördlich vorgegebene Schwellwerte im von der Vorrichtung ausgestoßenen Abgas überschritten wer- den.
Bevorzugt ist die Waschlösung eine saure Waschlösung. Besonders bevorzugt umfasst die saure Waschlösung Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure, Phosphorsäure, oder Mischungen aus Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure und/oder Phosphorsäure, oder Mi- schungen aus Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure, Phosphorsäure und/oder Harnstofflösung.
Alternativ bevorzugt ist es, wenn die Waschlösung eine Base ist. Bevorzugt umfasst die Waschlösung eine starke und/oder eine schwache Base. Bevorzugt umfasst die Waschlö- sung eine starke anorganische und/oder eine schwache anorganische und/oder eine starke organische und/oder eine schwache organische Base. Bevorzugt umfasst die Waschlösung Natriumhydroxid (NaOH), Kaliumhydroxid (KOH), Ammoniaklösungen und/oder Calciumhy- droxid (Ca(OH)2). Bevorzugt umfasst die Waschlösung mono-, bi- und/oder trifunktionale Amine, besonders bevorzugt MDEA (Methyldiethanolamin).
Bevorzugt ist die Oberflächenvergrößerungsstruktur als Einbau in dem Waschbereich des Kanals ausgebildet, welcher zu einer entsprechenden Vergrößerung der Oberfläche führt, dabei jedoch dem in Transportrichtung strömenden Abgas aufgrund des erzeugten Druckverlustes nur geringen Widerstand entgegensetzt. Bevorzugt umfasst die Oberflächenvergrößerungsstruktur regellose Schüttungen und/oder strukturierte Packungen. Bevorzugt umfasst die Oberflächenvergrößerungsstruktur regellose Schüttungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Raschig-Ringen, Sattelkörpern, Spiralen und Kombinationen davon. Bevor- zugt umfasst die Oberflächenvergrößerungsstruktur strukturierte Packungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gewebepackungen, Blechpackungen, Streckmetallpackungen, Kunststoffpackungen, Gridpackungen und Kombinationen davon. Bevorzugt umfasst die Oberflächenvergrößerungsstruktur regellose Schüttungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Raschig-Ringen, Sattel körpern, Spiralen und Kombinationen davon, und struktu- rierte Packungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gewebepackungen, Blechpackungen, Streckmetallpackungen, Kunststoffpackungen, Gridpackungen und Kombinationen davon. Bevorzugt umfasst die Oberflächenvergrößerungsstruktur - regellose Strukturelemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Raschig-Ringen, Pall-Ringen, Sattel-Körpern, Feder-typischen Körpern und Kombinationen davon; und/oder
- strukturierte Strukturelemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Blechen, gewellten Blechen, geformten Blechen und Kombinationen davon; und/oder
- Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metall, Glas, Kunststoff, Carbonfa- sern und Kombinationen davon.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Oberflächenvergrößerungsstruktur, insbesondere ausschließlich, mittels einer oberhalb der Oberflächenvergrößerungsstruktur angeordneten Sprühvorrichtung besprüht wird. Hierdurch kann der konstruktive Aufwand für die Sprühvorrichtung verringert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Oberflächenvergrößerungsstruktur, insbesondere ausschließlich, mittels einer seitlich der Oberflächenvergrößerungsstruktur angeordneten Sprühvorrichtung besprüht wird. Die Sprühvorrichtung kann in Transportrichtung des Abgases vor der Oberflä- chenvergrößerungsstruktur angeordnet sein, so dass die versprühte Waschlösung durch das Abgas in Richtung der Oberflächenvergrößerungsstruktur mitgerissen wird. Es ist möglich, dass die Oberflächenvergrößerungsstruktur sowohl mittels einer oberhalb der Oberflächenvergrößerungsstruktur angeordneten Sprühvorrichtung als auch mittels einer seitlich der Oberflächenvergrößerungsstruktur angeordneten Sprühvorrichtung besprüht wird.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass ein zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur angeordneter mittlerer Abschnitt mit einer dritten Sprührate besprüht wird, wobei die dritte Sprührate kleiner als die erste Sprührate und größer als die zweite Sprührate ist. Das bedeutet, dass die Sprührate ausge- hend von dem oberen Abschnitt über den mittleren Abschnitt bis zu dem unteren Abschnitt abnimmt.
Bevorzugt ist eine Ausgestaltung bei welcher die Sprühvorrichtung eine oder mehrere obere Sprühdüsen zum Besprühen des oberen Abschnitts der Oberflächenvergrößerungsstruktur und eine oder mehrere untere Sprühdüsen zum Besprühen des unteren Abschnitts der Oberflächenvergrößerungsstruktur aufweist. Besonders bevorzugt sind die oberen Sprühdüsen über ein gemeinsames oberes Verteilrohr miteinander verbunden und sind in ihre Konstrukti- on und Dimensionierung identisch, so dass die Sprühraten der oberen Sprühdüsen identisch sind. Die unteren Sprühdüsen können über ein gemeinsames unteres Verteilrohr miteinander verbunden sein, wobei bevorzugt die Sprühraten dieser Sprühdüsen unabhängig von den Sprühraten der Düsen im oberen Düsenstock eingestellt werden können.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn die Sprühvorrichtung eine oder mehrere mittlere Sprühdüsen zum Besprühen eines zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur angeordneten mittleren Abschnitts der Oberflächenvergrößerungsstruktur aufweist. Besonders bevorzugt sind die mittleren Sprüh- düsen über ein gemeinsames mittleres Verteilrohr miteinander verbunden, so dass die Sprührate der mittleren Sprühdüsen identisch ist. Bevorzugt umfasst die Sprühvorrichtung mehr als drei Verteilerrohre, die in vertikaler Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei jedes Verteilerrohr jeweils mit mehreren Sprühdüsen verbunden ist. Bevorzugt ist mindestens eine Sprühdüse eine Hohlkegeldüse. Bevorzugt ist mindestens eine Sprühdüse eine Vollkegeldüse. Bevorzugt ist mindestens eine Sprühdüse eine Flachstrahldüse. Bevorzugt ist mindestens eine Sprühdüse eine Vollstrahldüse. Bevorzugt ist mindestens eine Sprühdüse eine Spiraldüse. Bevorzugt ist mindestens eine Sprühdüse eine Zerstäuberdüse. Bevorzugt sind die Sprühdüsen vom demselben Typ. Alternativ können die Sprühdüsen unterschiedlichen Typs sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Abgas ein Abgas einer Harnstoffanlage und die mindestens eine chemische Verbindung ist gasförmiger Ammoniak. In diesem Fall wird das Abgas der Harnstoffanlage in horizontaler Richtung durch den Waschbereich geführt.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung ist die mindestens eine chemische Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus gasförmigem NO, gasförmigem N02, gasförmigem S02, gasförmigem C02, einer gasförmigen anorganische Fluorverbindung und Kombinationen davon.
Gelöst wird die eingangs genannte Aufgabe ferner durch eine Vorrichtung zur Entfernung von gasförmigen chemischen Verbindungen aus einem Abgas, wobei mindestens eine gasförmige chemische Verbindung durch eine Reaktion mit einer Waschlösung (22) in eine wässrige Flüssigphase überführbar ist, wobei ein Abgas durch einen horizontalen Kanal (5) führbar ist, welcher einen Waschbereich (12) aufweist, wobei in dem Waschbereich (12) eine Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) angeordnet ist, die sich in vertikaler Richtung erstreckt und welche mittels einer Sprühvorrichtung (2) mit der Waschlösung (22) besprühbar ist, wobei die Sprühvorrichtung (2) derart ausgebildet ist, dass
ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) mit einer ersten Sprührate besprühbar ist und ein unterer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) mit einer zweiten Sprührate besprühbar ist, wobei die erste Sprührate größer als die zweite Sprüh rate ist.
Eine mögliche bevorzugte Variante der Erfindung sieht vor, dass mittels der Vorrichtung ausschließlich ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) besprühbar ist.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner vorgeschlagen, dass vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Entfernung von gasförmigen chemischen Verbindungen aus einem Abgas einer Harnstoffanlage dient. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Harnstoffanlage können dieselben Vorteile wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden.
Bei der Harnstoffanlage ist die Vorrichtung ist dazu vorgesehen, in dem Waschbereich gasförmigen Ammoniak durch Integration in die wässrige Flüssigphase zu entfernen, indem man sich einer sauren Waschlösung bedient, welche durch Reaktion mit Ammoniak Ammonium bildet und dann entsprechend zur Entfernung von Ammoniak führt.
Alle im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Ausführungsformen gelten analog für die erfindungsgemäße Vorrichtung und die Harnstoffanlage und werden daher an dieser Stelle nicht wiederholt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Kurze Beschreibung der Figuren In Figur 1 ist in einer schematischen Ansicht von oben eine Vorrichtung zur Abgaswäsche gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In Figur 2 ist in einer schematischen Seitenansicht der Waschbereich der Vorrichtung zur Abgaswäsche gemäß Figur 1 dargestellt.
In Figur 3 ist in einer schematischen Seitenansicht ein Waschbereich einer Vorrichtung zur Abgaswäsche gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
In Figur 4 ist in einer schematischen Seitenansicht ein Waschbereich einer Vorrichtung zur Abgaswäsche gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfin- dung dargestellt.
In Figur 5 ist in einer schematischen Seitenansicht ein Waschbereich einer Vorrichtung zur Abgaswäsche gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Ausführungsformen der Erfindung
Die Figur 1 zeigt in einer Aufsicht schematisch eine Vorrichtung zur Abgaswäsche gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Insbesondere handelt es sich um eine Vorrichtung 1 , die in einer Harnstoffanlage eingebaut ist und mit der der Zweck verfolgt wird, aus dem Abgas Ammoniak soweit zu entfernen, dass sein verbleibender Anteil im Abgas unterhalb eines kritischen bzw. behördlich vorgeschriebenen Schwellwerts liegt. Hierzu wird das Abgas über eine Eingangsöffnung 10 in einen Kanal 5 der Vorrichtung 1 eingeführt und in der Transportrichtung T durch den Kanal geführt. Die Entfernung von Ammoniak erfolgt im Waschbereich 12. Das gereinigte Abgas verlässt die Vorrichtung 1 über die Ausgangsöffnung 20.
In der Transportrichtung T des Abgases vor dem Waschbereich 12 kann optional ein Staubabscheidungsbereich angeordnet sein, in welchem in dem Abgas vorhandener Staub abgeschieden wird.
Zur Entfernung von Ammoniak wird die im Waschbereich 12 angeordnete Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 mit Hilfe einer Sprühvorrichtung 2 mit einer Waschlösung 22 besprüht.
Die Vorrichtung umfasst eine Sprühvorrichtung 2 mit mehreren Verteilerrohren 30, an denen voneinander beabstandet einzelne Sprühdüsen 31 angeordnet sind. In der Figur 1 ist lediglich ein oberes Verteilerrohr 30 zu sehen. Die Sprühvorrichtung weist jedoch mindestens ein weiteres Verteilerohr auf, welches unterhalb des oberen Verteilerrohrs 30 angeordnet ist. Über die Sprühdüsen 31 des oberen Verteilerrohrs wird ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 besprüht.
Während des Betriebs der Vorrichtung wird die Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 kontinu- ierlich mit der Waschlösung 22 besprüht, so dass sich ein Flüssigkeitsfilm entlang einer Seite, insbesondere entlang einer der Sprühvorrichtung 2 zugewandten Seite, der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 ausbildet.
Zur Verbesserung der Entfernung des Ammoniaks aus dem Abgas ist vorgesehen, dass die Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 derart mit Waschlösung 22 besprüht wird, dass sich die Waschlösung 22 auf der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 gleichmäßig verteilt und dabei einen Waschlösungsfilm mit einer zumindest entlang einer Seite der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 im Wesentlichen gleichmäßigen Schichtdicke ausbildet. Hierzu wird der obere Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 mit einer ersten Sprührate besprüht und ein unterer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 wird mit einer zweiten Sprührate besprüht, wobei die erste Sprührate größer als die zweite Sprührate ist.
Durch diese Art der Besprühung wird einer, insbesondere durch die Schwerkraft verursachten, unregelmäßigen bzw. nachteiligen Schichtdickenverteilung entgegengewirkt, bei der in einem Abschnitt ein durch die Waschlösung 22 auf der die Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 gebildeter Waschlösungsfilm dünner ist als in einem anderen Abschnitt und sich infolgedessen eine höhere Gasgeschwindigkeit in diesem Abschnitt mit dem dünneren Waschlösungsfilm einstellt. Dieses Phänomen ist bei der in Figur 5 gezeigten Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik zu beobachten. Die Schichtdicke 41 des Waschlosungsfilms ist über der Höhe der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 aufgetragen. Ferner ist die Gasgeschwindigkeit 42 über der Höhe der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 aufgetragen. Wegen des begrenzten Massen Stroms an Waschlösung 22 in den einzelnen Abschnitten führt diese Ungleichverteilung der Schichtdicke 41 bzw. der Gasgeschwindigkeit 42 letztendlich dazu, dass in den Abschnitten mit höheren Gasgeschwindigkeiten, was gleichbedeutend mit höheren Gasvolumenströmen ist, nicht ausreichend Waschlösung bereitgestellt werden kann, um den Ammoniak in ausreichender Menge aus dem Abgas als Ammonium zu binden. Dies resultiert in einer unvollständigen Ammoniak-Auswaschung.
In Figur 2 ist schematisch der Waschbereich der Vorrichtung zur Abgaswäsche gemäß Fi- gur 1 in einer Seitenansicht dargestellt, welche gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist. Hierbei dient zur Abgaswäsche die Oberflächenvergrößerungsstruktur 3, welche mit einer Waschlösung 22 besprüht wird. Die von den Sprühvorrichtungen 2 besprühte Seite der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 verläuft im Wesentlichen vertikal. Der obere Abschnitt 3.1 der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 wird über die oberen Sprühdüsen 31.1 mit einer ersten Sprührate besprüht und der untere Abschnitt 3.2 der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 wird über die unteren Sprühdüsen 31 .2 mit einer zweiten Sprührate besprüht, wobei die erste Sprührate größer als die zweite Sprührate ist. Dadurch, dass die Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 von den oberen Sprühdüsen 31.1 der Sprüh- Vorrichtung 2 mit einer größeren Sprührate besprüht wird als von den unteren Sprühdüsen 31.2, wird während des Besprühens eine in vertikaler Richtung im Wesentlichen gleichmäßige Schichtdicke 41 des Waschlösungsfilms realisiert. Die Gasgeschwindigkeit 42 ist in vertikaler Richtung entsprechend im Wesentlichen gleichmäßig verteilt. Die Verteilung der Gasgeschwindigkeit in vertikaler Richtung ist ferner durch die Pfeile 32 visualisiert.
Gemäß Figur 2 sind zwischen den oberen Sprühdüsen 31 .1 und den unteren Sprühdüsen 31.2 weitere, insbesondere zwei weitere Gruppen von Sprühdüsen angeordnet. Die Sprührate dieser weiteren Gruppen von Sprühdüsen ist derart gewählt, dass die Sprührate ausgehend von den oberen Sprühdüsen 31.1 nach unten hin abnimmt.
In Figur 3 ist schematisch ein Waschbereich einer Vorrichtung zur Abgaswäsche gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Bei dieser Vorrichtung ist die Sprühvorrichtung derart angeordnet, dass ausschließlich ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 besprüht wird. In anderen Worten ist die Sprühvorrichtung 2 derart angeordnet, dass die Waschlösung 22 im Wesentlichen einer durch die Schwerkraft vorgegebenen Richtung folgend auf die Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 gesprüht wird. Insbesondere wird die Waschlösung 22 auf die Stirnseite der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 gegeben und fließt anschließend unter Einfluss der Schwerkraft entlang der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 unter Bildung eines Waschlösungsfilms mit im Wesentlichen gleichmäßiger Schichtdicke herunter.
Mit den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen kann ein Verfahren zur Entfernung von gasförmigen chemischen Verbindungen aus einem Abgas durchgeführt werden, wobei min- destens eine gasförmige chemische Verbindung durch eine Reaktion mit einer Waschlösung 22 in eine wässrige Flüssigphase überführt wird, wobei ein Abgas durch einen horizontalen Kanal 5 geführt wird, welcher einen Waschbereich 12 aufweist, wobei in dem Waschbereich 12 eine Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 angeordnet ist, die sich in vertikaler Richtung erstreckt und welche mit der Waschlösung 22 besprüht wird, wobei ausschließlich ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 besprüht wird oder ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 mit einer ersten Sprührate besprüht wird und ein unterer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 mit einer zweiten Sprührate besprüht wird, wobei die erste Sprührate größer als die zweite Sprührate ist.
In Figur 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der ein Teil der Waschlösung über die Kopfseite der Oberflächenvergrößerungsstruktur und ein anderer Teil der Waschlösung über die Stirnseite zugefügt wird. Insofern wird die Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 mittels einer oberhalb der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 angeordneten Sprühvorrichtung 2 und zusätzlich mittels einer seitlich der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 angeordneten Sprühvorrichtung 2 besprüht. Dabei wird der obere Abschnitt 3.1 der Oberflächenvergrößerungsstruktur 3 mit einer ersten Sprührate besprüht und der untere Abschnitt 3.2 der Oberflä- chenvergrößerungsstruktur 3 mit einer zweiten Sprührate besprüht, wobei die erste Sprührate größer als die zweite Sprührate ist.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Sprühvorrichtung
3 Oberflächenvergrößerungsstruktur 5 Kanal
10 Eingangsöffnung
12 Waschbereich
20 Ausgangsöffnung
22 Waschlösung
30 Verteilerrohr
31 Sprühdüsen
31.1 obere Sprühdüsen
31.2 untere Sprühdüsen
32 Gasgeschwindigkeitsverteilung
41 Schichtdicke des Waschlosungsfilms
42 Gasgeschwindigkeit
T Transportrichtung

Claims

Patentansprüche:
Verfahren zur Entfernung von gasförmigen chemischen Verbindungen aus einem Abgas, wobei mindestens eine gasförmige chemische Verbindung durch eine Reaktion mit einer Waschlösung (22) in eine wässrige Flüssigphase überführt wird, wobei ein Abgas durch einen horizontalen Kanal (5) geführt wird, welcher einen Waschbereich (12) aufweist, wobei in dem Waschbereich (12) eine Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) angeordnet ist, die sich in vertikaler Richtung erstreckt und welche mit der Waschlösung (22) besprüht wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) mit einer ersten Sprührate besprüht wird und ein unterer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) mit einer zweiten Sprührate besprüht wird, wobei die erste Sprührate größer als die zweite Sprührate ist.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) besprüht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberflächenvergrößerungsstruktur (3), insbesondere ausschließlich, mittels mindestens einer oberhalb der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) angeordneten Sprühvorrichtung (2) besprüht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenvergrößerungsstruktur (3), insbesondere ausschließlich, mittels mindestens einer seitlich der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) angeordneten Sprühvorrichtung (2) besprüht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) angeordneter mittlerer Abschnitt mit einer dritten Sprührate besprüht wird, wobei die dritte Sprührate kleiner als die erste Sprührate und größer als die zweite Sprührate ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Sprühvorrichtung (2) eine oder mehrere obere Sprühdüsen zum Besprühen des oberen Abschnitts der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) und eine oder mehrere untere Sprühdüsen zum Besprühen des unteren Abschnitts der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Sprühvorrichtung (2) eine oder mehrere mittlere Sprühdüsen zum Besprühen eines zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) angeordneten mittleren Abschnitts der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abgas ein Abgas einer Harnstoffanlage ist und die mindestens eine chemische Verbindung gasförmiges Ammoniak ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens eine chemische Verbindung, ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus gasförmigem NO, gasförmigem N02, gasförmigem S02, gasförmigem C02, einer gasförmigen anorganische Fluorverbindung und Kombinationen davon.
10. Vorrichtung zur Entfernung von gasförmigen chemischen Verbindungen aus einem Abgas, wobei mindestens eine gasförmige chemische Verbindung durch eine Reaktion mit einer Waschlösung (22) in eine wässrige Flüssigphase überführbar ist, wobei ein Abgas durch einen horizontalen Kanal (5) führbar ist, welcher einen Waschbereich (12) aufweist, wobei in dem Waschbereich (12) eine Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) angeordnet ist, die sich in vertikaler Richtung erstreckt und welche mittels einer Sprühvorrichtung (2) mit der Waschlösung (22) besprühbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühvorrichtung (2) derart ausgebildet ist, dass ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) mit einer ersten Sprührate besprühbar ist und ein unterer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) mit einer zweiten Sprührate besprühbar ist, wobei die erste Sprührate größer als die zweite Sprührate ist.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Sprühvorrichtung (2) derart ausgebildet ist, dass ausschließlich ein oberer Abschnitt der Oberflächenvergrößerungsstruktur (3) besprühbar ist.
12. Harnstoffanlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung zur Entfernung von gasförmigen chemischen Verbindungen aus einem Abgas mit den Merkmalen eines der Ansprüche 10 oder 1 1 umfasst.
13. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 oder 1 1 zur Entfernung von gasförmigen Verbindungen aus einem Abgas einer Harnstoffanlage.
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