Nassgaswäscher
Was ist das?
Nasswäsche (oder Absorption) ist ein Stoffaustausch zwischen einem löslichen Gas und einem Lösungsmittel – oft Wasser – in Kontakt miteinander. Die physikalische Wäsche wird für die chemische Rückgewinnung bevorzugt, während die chemische Wäsche auf das Entfernen und Vermindern von gasförmigen Verbindungen beschränkt ist. Die physikalisch-chemische Wäsche nimmt eine Zwischenstellung ein. Die Verbindung wird in der absorbierenden Flüssigkeit gelöst und an einer reversiblen chemischen Reaktion beteiligt, die die Rückgewinnung der gasförmigen Verbindung ermöglicht.
Abhängig von den zu entfernenden Schadstoffen kommen mehrere wässrige Waschflüssigkeiten zum Einsatz, darunter:
Abhängig von den zu entfernenden Schadstoffen kommen mehrere wässrige Waschflüssigkeiten zum Einsatz, darunter:
- Wasser, um Lösungsmittel und Gase wie Halogenwasserstoffe oder Ammoniak zu entfernen, mit dem Hauptziel, diese Verunreinigungen zurückzugewinnen und wiederzuverwenden.
- Alkalische Lösungen (zB Natronlauge – also Natronlauge – und Natriumcarbonat), um saure Verbindungen wie Halogenwasserstoffe, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff (H2S), Phenole, Chlor.
Der pH-Wert des alkalischen Wäschers richtet sich nach dem zu entfernenden Schadstoff; Der pH-Wert wird oft zwischen 8.5 und 9.5 gehalten (bei SO2 Entfernung ist ein pH-Bereich von 6.5–7.5 erforderlich, während für H2S Entfernung ist ein pH von 10 oder mehr erforderlich). Der pH-Wert sollte wegen der Aufnahme von CO . nicht zu hoch sein2 im Wasser. Ein pH-Wert von 10 und darüber führt dazu, dass das gelöste CO2 als Karbonat im Wasser vorhanden sein, wodurch der alkalische Verbrauch drastisch ansteigt. Das Calciumcarbonat lagert sich auch auf den Dichtungen ab und erhöht den Druckabfall. Um dies zu vermeiden, kann in einem alkalischen Gaswäscher enthärtetes Wasser verwendet werden. - Alkalische oxidative Lösungen , dh alkalische Lösungen mit Oxidationsmitteln wie Natriumhypochlorit (NaOCl), Chlordioxid (ClO2), Ozon (O.3) oder Wasserstoffperoxid (H2O2); diese sind besonders zur Beseitigung von Gerüchen indiziert.
- Natriumhydrogensulfit-Lösungen , um Gerüche (zB Aldehyde) zu entfernen.
- Saure Lösungen , um alkalische Verbindungen, zB Ammoniak, Amine und Ester zu entfernen. Die Dosierung der Säure erfolgt mittels pH-Regulierung. In den meisten Fällen wird der pH-Wert zwischen 3 und 6 gehalten. Schwefelsäure (H2SO4) ist aus wirtschaftlichen Gründen oft die Säure der Wahl. Für spezielle Anwendungen, zum Beispiel die Entfernung von NH3, Salpetersäure (HNO3) wird eingesetzt.
- Monoethanolamin- und Diethanolaminlösungen , geeignet zur Absorption und Rückgewinnung von Schwefelwasserstoff.
- Organische Lösungsmittel mit geringer Flüchtigkeit , zB gekühltes Nonan zur Rückgewinnung von leichten VOCs wie Butanen und Pentanen.
- Wäscher mit faseriger Packung;
- Wanderbettwäscher;
- Festbettwäscher;
- Prallplattenwäscher;
- Sprühtürme.
- Anforderungen an Leistungseffizienz,
- Energiebedarf,
- Reagenzien,
- Eigenschaften des Abgasstroms.
Design, Wartung und Effizienz
Eine optimale Auslegung von Waschanlagen zur Erzielung niedriger Austrittskonzentrationen umfasst eine hohe Zuverlässigkeit, einen automatischen Betrieb und einen Gegenstrom von Flüssigkeit und Gas. Wäscher werden üblicherweise mit Vorkühlern (zB Sprühkammern und Quenchern) betrieben, um die Einlassgastemperatur zu senken und gleichzeitig den Gasstrom zu sättigen, wodurch reduzierte Absorptionsraten und Lösungsmittelverdampfung vermieden werden. Solche Zusatzeinrichtungen üben geringe Druckverluste aus.
Die Abscheideleistung von Gaswäschern ist abhängig von der Verweilzeit des Gases im Absorptionsteil, der Art der verwendeten Packung, dem Flüssig-Gas-Verhältnis (L/G), der Auffrischungsrate, der Temperatur des Wassers und der Zugabe von Chemikalien.
Bei alkalisch-oxidativen Wäschern hängt die Abscheideleistung von der Oxidationsfähigkeit der Verbindungen und der Verweilzeit im Wäscher ab. Eine Erhöhung der Verweilzeit erfordert größere Anlagen und höhere Investitionskosten. Pilotversuche sind für ein gutes Design unerlässlich.
Der Waschwasserverbrauch hängt stark von den ein- und ausgehenden Konzentrationen gasförmiger Verbindungen ab. Verdampfungsverluste werden hauptsächlich durch die Temperatur und die Feuchtigkeit des einströmenden Gasstroms bestimmt. Der austretende Gasstrom ist in den meisten Fällen vollständig mit Wasserdampf gesättigt.
Beim Waschen entsteht Abwasser, das einer Behandlung bedarf, wenn die Waschflüssigkeit mit ihrem Inhalt nicht anderweitig verwendet wird.
Routinemessungen sind notwendig für:
Bei Verwendung eines alkalischen oxidativen Wäschers mit NaOCl können bei niedrigen pH-Werten giftige Chlordämpfe entstehen. Ein alkalischer Wäscher könnte dann in Reihe mit dem alkalischen oxidativen Wäscher angeordnet werden, um diese Chlordämpfe zu entfernen.
Die Absorption wird verbessert durch:
Die Abscheideleistung von Gaswäschern ist abhängig von der Verweilzeit des Gases im Absorptionsteil, der Art der verwendeten Packung, dem Flüssig-Gas-Verhältnis (L/G), der Auffrischungsrate, der Temperatur des Wassers und der Zugabe von Chemikalien.
Bei alkalisch-oxidativen Wäschern hängt die Abscheideleistung von der Oxidationsfähigkeit der Verbindungen und der Verweilzeit im Wäscher ab. Eine Erhöhung der Verweilzeit erfordert größere Anlagen und höhere Investitionskosten. Pilotversuche sind für ein gutes Design unerlässlich.
Der Waschwasserverbrauch hängt stark von den ein- und ausgehenden Konzentrationen gasförmiger Verbindungen ab. Verdampfungsverluste werden hauptsächlich durch die Temperatur und die Feuchtigkeit des einströmenden Gasstroms bestimmt. Der austretende Gasstrom ist in den meisten Fällen vollständig mit Wasserdampf gesättigt.
Beim Waschen entsteht Abwasser, das einer Behandlung bedarf, wenn die Waschflüssigkeit mit ihrem Inhalt nicht anderweitig verwendet wird.
Routinemessungen sind notwendig für:
- Der Druckabfall über den Wäscher, um Betriebsanomalien zu entdecken, die eine Wartung erfordern könnten;
- Die Durchflussmenge des Wäscher-Ergänzungswassers;
- Die Wasserdurchflussrate des Recyclings;
- Die Reagenzflussrate;
- In einigen Fällen pH, Temperatur, elektrische Leitfähigkeit und Reduktionspotential.
Bei Verwendung eines alkalischen oxidativen Wäschers mit NaOCl können bei niedrigen pH-Werten giftige Chlordämpfe entstehen. Ein alkalischer Wäscher könnte dann in Reihe mit dem alkalischen oxidativen Wäscher angeordnet werden, um diese Chlordämpfe zu entfernen.
Die Absorption wird verbessert durch:
- Größere Kontaktflächen;
- Höhere Flüssigkeits/Gas-Verhältnisse;
- Höhere Konzentrationen im Gasstrom;
- Niedrigere Temperaturen.
Anwendbarkeit
Es wird berichtet, dass alkalisches oxidatives Waschen in Sektoren wie der Lebensmittelindustrie, Schlachthöfen, der Herstellung von Aromastoffen und der Textilindustrie verwendet wird.
Tabelle 1 zeigt Anwendungsgrenzen und Beschränkungen im Zusammenhang mit Nasswäsche (übernommen aus EIPPCB, 2016, Tabelle 3.307).
Tabelle 1. Anwendungsgrenzen und Einschränkungen im Zusammenhang mit der Nasswäsche.
Tabelle 1 zeigt Anwendungsgrenzen und Beschränkungen im Zusammenhang mit Nasswäsche (übernommen aus EIPPCB, 2016, Tabelle 3.307).
Tabelle 1. Anwendungsgrenzen und Einschränkungen im Zusammenhang mit der Nasswäsche.
| Problem | Grenzen/ Einschränkungen |
|---|---|
| Gasdurchfluss (Nm3/ h) | 50-500000 |
| Temperatur (° C) | 5-80 |
| Druck (MPa) | atmosphärisch |
| Druckabfall (mbar) | ~ 12 |
| Partikelgehalt (mg/Nm3) | <10 |
