VDI 3679 Blatt 2-2014 Wet separators - Waste gas cleaning by absorption (scrubbers).pdf

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1、ICS 13.040.40 VDI-RICHTLINIEN Juli 2014 July 2014 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Nassabscheider Abgasreinigung durch Absorption (Wscher) Wet separators Waste gas cleaning by adsorption (scrubbers) VDI 3679 Blatt 2 / Part 2 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde

2、mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this standard has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version of this standard

3、shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltschutztechnik VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 6: Abgasreinigung Staubtechnik Vervielfltigungauch fr i

4、nnerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgaben:03.99;10.12Entwurf,deutschFormereditions:03/99;10/12Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/ AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/ All rightsreserved(a)VereinDeutscherIngenieuree.V.

5、, Dsseldorf 2014Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Normative Verweise 4 3 Begriffe . 5 4 Formelzeichen, Abkrzungen und Indizes 5 5 Grundlagen der Absorption 7 5.1 Konzentrationsmae 8 5.2 Phasengleichgewichte 9 5.3 Bilanzierung . 13 5.4 Stoffaustausch 1

6、4 5.5 Berechnung von Absorbern . 19 5.6 Gassttigung und Khlgrenztemperatur . 24 5.7 Aerosolbildung bei der Absorption . 27 6 Absorbenzien und Produkte . 28 7 Absorber . 32 7.1 Sprhwscher . 33 7.2 Strahlwscher . 35 7.3 Bodenkolonnen 35 7.4 Fllkrper- oder Packungskolonnen . 37 7.5 Horizontalstromwsche

7、r 39 7.6 Rotationswscher . 41 7.7 Wirbelschichtabsorber . 42 7.8 Blasensulen 42 7.9 Tauchwscher 43 8 Verfahrenskonzepte und Anwendungsbeispiele 45 8.1 NH3-Absorption und Herstellung von 40%iger Ammonsulfatlsung 45 8.2 SO2-Absorption und Gewinnung von Schwefelsure 46 8.3 Rauchgasentschwefelung mit de

8、m Sprhwscher . 46 8.4 Nasse Rauchgasreinigung in Mllverbrennungsanlagen 50 Schrifttum . 52 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Normative references 4 3 Terms and definitions . 5 4 Symbols, abbreviations and indices 5 5 Basic principles of absorption . 7 5.1 Concentration units 8 5.2 Ph

9、ase equilibria 9 5.3 Material balance 13 5.4 Material exchange 14 5.5 Absorber design . 19 5.6 Gas saturation and wet-bulb temperature 24 5.7 Aerosol formation in absorption operations 27 6 Absorbents and products . 28 7 Absorber types . 32 7.1 Spray scrubbers 33 7.2 Jet scrubbers 35 7.3 Plate (tray

10、) columns . 35 7.4 Packed-bed columns with random and structured packing 37 7.5 Horizontal scrubbers 39 7.6 Rotary scrubbers (disintegrator scrubbers) 41 7.7 Turbulent-contact absorbers 42 7.8 Bubble columns . 42 7.9 Submerged scrubbers . 43 8 Process concepts and application examples 45 8.1 NH3 abs

11、orption and production of 40 % ammonium sulphate solution . 45 8.2 SO2absorption and recovery of sulphuric acid . 46 8.3 Flue-gas desulphurisation using a spray scrubber . 46 8.4 Wet flue gas cleaning in waste incinerators 50 Bibliography . 52 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF89D9NormCD - S

12、tand 2014-07 2 VDI 3679 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopi

13、e, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. A

14、llen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3679. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with t

15、he requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringemen

16、t of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at w

17、ww.vdi.de/3679. Einleitung Als Absorption bezeichnet man die Abtrennung einzelner Komponenten (Absorptive) aus Gasen durch Lsen in einer Flssigkeit (Absorbens). Die Absorption bezeichnet man in der Technik oft auch als Gaswsche und das Absorbens als Waschfls-sigkeit. An einem Absorptionsprozess sind

18、 allge-mein folgende Komponenten beteiligt: ein oder mehrere Absorptive (Index i), die Waschflssigkeit (Absorbens (Index w) und ein inertes, das heit in der Waschflssigkeit praktisch unlsliches Trgergas (Index I). Bei merklichem Dampfdruck des Absorbens (Waschflssigkeit) ist der Absorptionsprozess a

19、uch stets mit der Verdunstung eines Teils der Wasch-flssigkeit verbunden. Man bezeichnet diesen Vor-gang als Gassttigung. Den Umkehrprozess der Absorption, also den se-lektiven bergang von in der Waschflssigkeit gelsten Komponenten, bezeichnet man als De-sorption. Sie wird hufig auch als Strippen od

20、er Gasstripping bezeichnet. Geht die Flssigkeit mit der absorbierten Kompo-nente keine chemische Bindung ein und bleibt als Atom oder Molekl erhalten, handelt es sich hier-bei um Physisorption. Erfolgt nach der Physi-sorption eine chemische Reaktion (wozu auch Dis-soziations- oder Assoziationsvorgng

21、e zu rechnen sind), spricht man von Chemisorption. Um den Erfordernissen des Umweltschutzes Rech-nung zu tragen, ist das Aufarbeiten der mit Ab-sorptiv beladenen Waschflssigkeit als integrierter Introduction Absorption describes the process of removing in-dividual components (absorbate) from gases b

22、y dissolution in a liquid (absorbent). In industrial practice absorption is commonly referred to as gas scrubbing and the absorbent as the scrubbing liq-uid. An absorption process generally involves the following components: one or several absorbates (index i) the scrubbing liquid (absorbent (index

23、w) and an inert carrier gas (index I) which is virtually insoluble in the scrubbing liquid. If the absorbent (scrubbing liquid) exerts an appre-ciable vapour pressure, some of it invariably evaporates as a result of the absorption process. This process is known as gas saturation. The inverse operati

24、on, i.e. the selective transfer of components dissolved in the scrubbing liquid, is known as desorption, or more frequently, stripping or gas stripping. If the liquid does not bond chemically with the component absorbed in it but instead retains its atomic or molecular structure, this process is re-

25、ferred to as physical absorption, or physisorption. If a chemical reaction takes place after physisorp-tion (with associated dissociation or association processes), it is known as chemical absorption, or chemisorption. To satisfy environmental requirements, treatment of the absorbate-loaded scrubbin

26、g liquid has to be regarded as an integral part of the scrubbing proc-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF89D9NormCD - Stand 2014-07All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3679 Blatt 2 / Part 2 3 Verfahrensbestandteil zu betrachten. Zwischen Abgasreinigung und

27、zugehriger Produktionsanla-ge bestehen Wechselwirkungen, die fr eine opti-male Verfahrensgestaltung zu bercksichtigen sind. In Tabelle 1 sind Beispiele fr Absorptive und ihre Quellen aufgefhrt. Auf die geltenden Gesetze und Vorschriften wird hingewiesen (siehe Schrifttum). ess. Furthermore, interact

28、ions occur between the waste gas cleaning process and the production process it serves which have to be taken into ac-count for optimum process design. Table 1 lists examples of absorbates and their sources. Please refer to the applicable acts and regulations (see Bibliography). 1 Anwendungsbereich

29、Die Richtlinienreihe VDI 3679 beschreibt Verfah-ren der Abgasreinigung mit Nassabscheidern. Nassabscheider dienen der Entfernung fester, fls-siger oder gasfrmiger Verunreinigungen aus ei-nem Gas. Dabei werden die Verunreinigungen an die in die Strmung eingebrachte Waschflssigkeit gebunden und werden

30、 mit dieser zusammen abge-schieden. Die Abscheidemechanismen bei Parti-keln, Gasmoleklen und Tropfen unterscheiden sich allerdings wesentlich. 1 Scope Standard series VDI 3679 describes wet separation processes for air pollution control. Wet separators are used for the removal of solid, liquid and g

31、ase-ous pollutants from gas streams. This is achieved by collecting the pollutants on a scrubbing liquid injected into the waste gas stream and separating them from the gas stream together with the scrub-bing liquid. However, collection mechanisms for particles, gas molecules and droplets vary great

32、ly. Tabelle 1. Beispiele fr gasfrmige Stoffe und ihre Quellen Schlsselelement Stoff Quellen S SOx(Schwefeloxide) l- und Kohlefeuerungen, Abfallverbrennung, Schwefelsure-anlagen, metallurgische Prozesse H2S (Schwefelwasserstoff) Erdgasaufbereitung, Faserherstellung, Papierherstellung, Vergasungsanlag

33、en, biologische Abbauprozesse, Anlagen zur Verarbeitung von Naturstoffen COS (Kohlenoxidsulfid) Kokereien, Vergasungsanlagen CS2(Schwefelkohlenstoff) Faserherstellung R-SH (Mercaptane), R-S (Thiopene) Raffinerien, biologische Abbauprozesse N NOx(Stickstoffoxide) Feuerungen, metallurgische Prozesse,

34、Salpetersureanlagen NH3(Ammoniak) Ammoniakherstellung, biologische Abbauprozesse Cyanverbindungen Blausureanlagen, Hrtereien, biologische Abbauprozesse Pyridine, Amine, Xylidine Kokereien F Fluorverbindungen Kohlefeuerungen, Abfallverbrennung, Aluminiumgewinnung, metallurgische Prozesse, Ziegelbrenn

35、ofen, Keramikbrennofen CI Chlorverbindungen Kohlefeuerungen, Abfallverbrennung, metallurgische Prozesse, Salzsureherstellung, Chlorierungsverfahren Br Bromverbindungen Bromierungsverfahren Hg Hg (Quecksilber) Chlor-Alkali-Elektrolysen, Kohlefeuerungen, Abfallverbren-nung, Zementwerke und Stahlerzeug

36、ung C-anorganisch CO (Kohlenmonoxid) Feuerungen, metallurgische Prozesse, Ruerzeugung C-organisch Kohlenwasserstoffe Raffinerien, Lsemittelherstellung und -verwendung, petro-chemische Anlagen, Vergasungsprozesse, biologische Ab-bauprozesse oxidierte Kohlenwasserstoffe Lsemittelherstellung und -verwe

37、ndung halogenierte Kohlenwasserstoffe Treib- und Kltemittelentsorgung und -verwendung, Lsemit-telherstellung und -verwendung B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF89D9NormCD - Stand 2014-07 4 VDI 3679 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Table

38、 1. Examples of gaseous substances and their sources Key element Substance Sources S SOx(sulphur oxides) oil and coal firing systems, waste incineration plants, sulphuric acid plants, metallurgical processes H2S (hydrogen sulphide) natural gas processing, fibre and paper production, gasification sys

39、-tems, biodegradation processes, plants processing natural resources COS (carbon oxide sulphide) coking plants, gasification plants CS2(carbon disulphide) fibre production R-SH (mercaptans), R-S (thiopenes) refineries, biodegradation processes N NOx(nitrogen oxides) firing systems, metallurgical pro

40、cesses, nitric acid plants NH3(ammonia) ammonia production, biodegradation processes cyanogen compounds hydrocyanic acid production, hardening processes, biodegradation processes pyridines, amines, xylidines coking plants F fluorine compounds coal firing systems, waste incineration plants, aluminium

41、 recovery, metallurgical processes, brick manufacture, ceramics production CI chlorine compounds coal firing systems, waste incineration plants, metallurgical processes, hydrochloric acid production, chlorination processes Br bromine compounds bromination processes Hg Hg (mercury) chlor-alkali elect

42、rolysis, coal firing systems, waste incineration, cement works and steel production C inorganic CO (carbon monoxide) firing systems, metallurgical processes, carbon black products C organic hydrocarbons refineries, solvent production and use, petrochemical plants, gasification processes, biodegradat

43、ion processes oxidised hydrocarbons solvent production and use halogenated hydrocarbons propellant and refrigerant use and disposal, solvent production and use VDI 3679 Blatt 1 umfasst die Verfahren zur Ab-scheidung fester oder flssiger Verunreinigungen. Die Abscheidung gasfrmiger Verunreinigungen i

44、n Nassabscheidern ist Gegenstand von dieser Richt-linie. Neben dem Transport der Partikel zur Waschfls-sigkeit und der Anlagerung an die Waschflssig-keit mssen die Partikel anschlieend gemeinsam mit der Flssigkeit in sogenannten Tropfenab-scheidern aus dem Gasstrom entfernt werden. Die-ser Vorgang w

45、ird in VDI 3679 Blatt 3 beschrieben. Alle bergreifenden Aspekte zur technischen Ge-whrleistung, zur Messtechnik und sonstige Grundlagen sind in VDI 3679 Blatt 1 enthalten. Die vorliegende Richtlinie gilt nur zusammen mit VDI 3679 Blatt 1. VDI 3679 Part 1 of this series of standards focuses on proces

46、ses for removing solid or liquid pollut-ants. The present standard is concerned with the removal of gaseous pollutants in wet separators. Particles entrained in the gas must be transferred to and deposited on the scrubbing liquid, then re-moved from the gas stream together with the scrubbing liquid

47、in mist eliminators. This process is described in VDI 3679 Part 3. All aspects relat-ing to technical warranties, measurement equip-ment and other basic principles are dealt with in VDI 3679 Part 1. This standard is to be used only in conjunction with VDI 3679 Part 1. 2 Normative Verweise Das folgen

48、de zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 3679 Blatt 1:2014-07 Nassabscheider; Grund-lagen, Abgasreinigung von partikelfrmigen Stoffen 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of this standard: VDI 3679 Part 1

49、:2014-07 Wet separators; Funda-mentals, waste gas cleaning of particle collec-tions B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF89D9NormCD - Stand 2014-07All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3679 Blatt 2 / Part 2 5 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die Begriffe nach VDI 3679 Blatt 1. 3 Terms and definitions For the purposes of this standard, the terms and definitions as per VDI 3679 Part 1 apply. 4 Form