4
Gasreinigung EBERHARD SCHMIDT * Das Querschnittsfachgebiet der Gasreinigung greift auf die verschiedensten Wissensgebiete zu. Eine Beschreibung des Fachgebietes ist teilweise subjektiv, da sie von der fach- lichen Herkunft und der gewonnenen Erfahrung des Autors geprägt ist. Der folgende Text gründet auf das Studium des Autors, die Anwendung, die Entwicklung und die Lehre der Verfahrenstechnik und sechsjähriger Gremienarbeit als Vorsitzender des GVC-Fachausschusses Gasreinigung. Trotz der gebotenen Kürze und der deshalb eingeschränk- ten Beispielvielfalt bemüht er sich um Objektivität. Aufgaben Die fachlichen Themen der Gasreinigung beziehen sich auf die Behandlung sowohl von Zuluft- und Prozessgasströmen als auch von Abluft- und Abgasströmen. Ziel ist die Redu- zierung unerwünschter fester, flüssiger oder gasförmiger Komponenten einer (in der Regel) Mehrphasenströmung zur Einhaltung vorgegebener Grenzwerte. Abb. 1 veran- schaulicht zu reinigende Gasströme unterschiedlicher Her- kunft und Richtungen. Ein Schwerpunkt liegt bei den Verfahren zur Be- handlung von schadstoffbelasteten Abluft- oder Abgasströ- men, um diese entsprechend der gesetzlichen Auflagen bezüglich maximaler Arbeitsplatzkonzentrationen oder Emissionswerte zu reinigen. Dies betrifft alle Verursacher von Emissionen, wie Kraftwerke, Straûenverkehr, indu- strielle Anlagen (Produktion), kommunale Anlagen (Rest- stoffbehandlung) und Haushalte. Gerade auf dem Gebiet des Umweltschutzes ist es dabei unverzichtbar, die Auf- gabenstellung und die Problemlösung ganzheitlich und nachhaltig zu betrachten. Es müssen beispielsweise auch für die Entsorgung abgeschiedener Reststoffe, irreversibel beladener Adsorbentien oder entstehenden Waschwassers verträgliche Lösungen erarbeitet werden. Selbstverständ- lich sollte an erster Stelle immer darüber nachgedacht wer- den, wie Emissionen durch Primärmaûnahmen vermieden werden können. Integrierte Maûnahmen haben grundsätz- lich Priorität gegenüber additiven Maûnahmen. Dennoch kann auf sogenannte End-of-pipe-Lösungen in vielen Fäl- len nicht verzichtet werden. Nicht zuletzt aus wirtschaft- lichen Gründen kommt es darauf an, diese möglichst effizi- ent und sicher zu gestalten. Abbildung 1. Ausgewählte Pfade zu reinigender Gasströme. Umwelt Arbeitsplatz Prozess Zu- luft Zu- luft Ab- luft Pr.- gas Ab- gas Zu- luft Ab- luft Abbildung 2. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines textilen Filtermediums mit an der Oberfläche eingelagerten Staubpartikeln. ....................................................................................... * E. SCHMIDT (E-mail: eberhard@ uni-wuppertal.de), Fachgebiet Sicherheitstechnik/Umweltschutz, Bergische Universität Wuppertal. Gasreinigung 1468 Chemie Ingenieur Technik 2003, 75, No. 10 2003 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim DOI: 10.1002/cite.200303282

Gasreinigung

Embed Size (px)

Citation preview

������������ � � � � � � � � � � � � �

��� ���������� �������� ��� ���������� ���� � �� ��������������� ������������� ��� ��� ���������� �������������� ��� ��������� ���������� �� ��� �� ��� ������� ���� � �� ��� ������ �� ���� ��� !�������"�#�� ���� ��� ������ $�%� ��&��� �� ��� '�����( ���!������ ��� !������ ��� ��������� �� ��� )��� ���*�� ��������� �� �����#����� ���(�������� ���*���������� ��� �*+�������������� �����������$���� ��� ������� ,&��� �� ��� ������ �������#���� ����"������� ��� ��(&� �� ��� �( -���������#��

��������

��� ������ $�(� ��� ���������� ������ ��� �� ��� ������� ����� �� .��� �� �� /������������0(���� ��� �� !��� �� �� !�������0(�� .��� ��� ��� 1���������� ����&����� ������ �&������ ���� ��� 0�(����,�("���� ���� 2� ��� 1����3 4��"������0(����� ������� ����������� ���������� !��� 5 ������������� �� �������� ������0(� �������������� ����� � �� 1�������

�� '����"��� ����� ��� �� *�� ��� ��� �������� �� ������� ��������� !��� �� ���� !�������0�(�� �( ����� ���"����� ��� ���������� !� �������&���� (�%�(���� !������"��������������� �����(����������� �� ������� ���� ����� � ���� *���������

�� �(������� ��� ,�� ������� '���6�������� ������������ !���� 2/��������3� ��((���� !���� 21������� �������3 �� �������� ������ �� ��( ��������� 7(����������� ��� �� ����� ������������ ��� !� ������������ �� ��� /�����(�0��� ��������� ��������� �� ��������� �� (&��� ����"��������� ��� &� ��� �������� ������������ 1������ �� �������������������� !��������� ���� �������� ����������������#����� )0���� ���������� ������ '����������#����� ������ � ������ '����� �((�� ���&��� �������� ������� ��� �(������ ���� /��(#�(�6�(� ���(��������� �0�� 8��������� 4�6�(� ��� �����#������ /������#� ����&��� �������� 4�6�(�� ������ �� ������� ���� �"�"��)0���� � ����� �#���� ��� ��������� ������ 9��� ������� ��� ������� ������ ��&�� ��((� �� ����� �� ����� (0������ � ������ �� ����� �� ���������

��������� ��������� �� �� �� ����������� � �������

Umwelt

Arbeitsplatz

Prozess

Zu-luft

Zu-luft

Ab-luft

Pr.-gas

Ab-gas

Zu-luft

Ab-luft

��������� �� ������������������������� ���� ��� ����� ���������������� �� � ��� ��������� ����� ����� ��� ������

: � � � � � � 2��(���; �������<�����""��������3� ���������'�������������=7(������������������ 7�������#� ��""������

� � � � � � � � � � �5>?@������ ������� ������ !""#� ��� ��� ��

� ���� ��������� �� !� "�#� $ ��� %"!&� ��������$�%& �������'��(���������)�

������

A� �� !� ����������� ���� .��������� ����� ��� ����������� $����� ��� ���������� ���������;B *�� ��� ��� !�������� �� ���� ���� �&�����/������� 2'���� ���� $�0" ��3� �� �� (�� ������� ����������� 2.C���3� ������� !�������� 2$�� �� ����-��� �#�� �����3� ���������� !�������� 2/����� ����1��� ������ ���� ���3 ���� 9������������ 2�#�����3D

B *�� ��� ��� !������ �� ����� �� �� ���� !�����"��� 2�#����3� !����"��� 2������ ������� ����6�����3 ���� ,�������� 2,&���3D

B *�� ��� ��� ��(���� 7(������ �� ��� 0�(���� ,�("����� �� �� (������ -%������ � ��� 0�(����2���(���� �����C����3 ���� �&������ /��� 2��(�������������3 ���� (������ 1������� 2'+1� '9+13�

!��� E ����� �%�("������ �� "��(#� ��� ������ ���/���������������� ��������� ��� ����� �� ���������"��0��� 4����(� ��� � ��� ��� � ��� -��� �#�� �������� /������������ ��� ��(����� '����������������� !����"��� ��(0������

���� ����

-� ��� !�������#� ��� � ������ '����� �� ��� �����(��� *����������������� � $������ !������ ��� 1���������� )� � 2$! )� � EFFE3 ����� ��� EE� *������� ������� &��� ��� ������8((������������������� 2EE��8('�* EFFE3 ��������� ����� 9�� ������ ��� �( .����((��� (�� ��� 7(������ ��� �7�)� �G�����#�����(��������� ��(� $������������� 2H?=?E=��� 5HHH=IF=��� EFFF=?H=��3 �� ��� 1������� &��� ��� ���������� *���(����� �� *��(������ ��� 7(���������(�����28*7�1�������� H?=?5=��3 � �������� 1��� �� ���� 8��� $! )� � ����� ! �������� ��( '���� �� ���*������� ���� ��#����� 7(������������� ����������D ��� �������� ��� ��(�� ���� � ��� 8((������� ����� �(����������� '�#����� 7(������������� ���8((������� ��� �� !��� !��(�6 �� ����� �������

���� �� ���� �������� 9������� ���� �������� ���#�������� &� ��� !����(����� ���� ��� 9�������� � �������� &��� 8((������ ��� ��� �� 4����� $�����/ ����� �� ����� ��� ������� ��� !�(��"#�� ���� ,������� �� '���&��� ��������� )� �������������� ������� ��� �� ��������(#6 �( '�� �� ��� ��� ��&�����.���((������� ��� )� � ���#���� �(������ ������ �� ���� !���� �������� )� ��������������!���� �0� �� �� ����������#���� 4������ ���#����������� �� )���� �#�� ���� !����� ��� ��� $�#�������� (�� ����� �&����� ���� ��� 0�(��� �(�������

.��#����� �(����������� &� ����(������ ��������6��� �������� 2������� ��� 4�������������������� �� �� !��������(�����( �( 9��(������ ��!���� ��� ������������3 ��� ������ ��� 4��������(����� �� ������������� '�� �� ��� � !��� I ��������������� ��������� ������ (�� ��� $! )� � 5H?> &��� ���������� �� 5HJ> �� 5H@? ��� ��� $! )� � EFFE � ��������� ����� ��� � ��������� �� �� ���� ��� ����������� !�������� ��� �(�������� '���� (���� �� &��� HK L��� �������� 2/45F3 ������� ���� ��� �������� ���4����� ����� �� ��� ����(������ �� �����

/��%���������� 4������#�� ��� ��� *������������ &� ��� ������#����� �� ����� ��� ����#����� *����������� �� ������0(� ���� ��� M���"�& �� ��� � � ����� �� �������������� ���� ��� ����������� ������ ��� � ���(���( 4�6� ��� ������ 4������#����� -�����(������&��������� ��� ������� �� 9������������ ������ ���#�� ��� � �������� ������������(�� ��� ������������ ��� 1�������� ����&" ��

�����

!� ���� ��� *��� ��� ��� !� ���� �� *�� ��� ��� ����������� �� �#����"��� ����� 1�������� ������������� ������� 7(������ ��� ��� ����� ��������� ����������� ��� 4������������ ���( (0����� ������� !����������� �������( ������; 8����� ���������� 2�� #���� �������������� �� ����������� )#���3 ���� ��� 4�������(�� �� ����� �� ���������� 4�6�(� ��������4�6�(� (���(#6�� ���&����#��� !������ ����������� ����������������� ����� ������ ����6���(�� �� ���������� $����� #� �� �� ������'����� ����� &�� ������ !������� $����� ����� ��(���6���� ��� �������������� 4�������� ��������� ��������� ���� ������������ 9����"������� ���#�� ������� !�6����� ���������� ���� ��� 4���� ���� ��#����� 7(����������� ���� ��������� �� (������8������� �� ,�� ��� � ����������� �� ���"��� �� ������� ��� ������ ����� ����� ��� ����� ���"�����/������ ��������� ��� '"�� ����� ����� ��( ,����&������ *�� ���� ��� � ��(���������(������

�������

,& ���� $�(� ��� ��( ������ ������� �� ���������� ����� ������� ��� -"��(����� ��������� �� ���'��� �� ���������� 1���������� ��� ���� �����

��������� �'�������� (�� ���������� � )������ ��� (��� *����������� +� ,���

� � � � � � � � � � � 5>?H������ ������� ������ !""#� ��� ��� ��

��� ���� (0����� N����� � ��� �&��� ��� �����(�"������� ����� �� ���� ������� 9����� ������������ *�� ��� ����� &� ��� �������� 4�6�(���� ���������� ���(�� "�����(������ �#��� &����������� 8( .���((��� (�� ������ �� ������������������������� ��� ������ ����� 1������������ ������#� ��� '�������� ��� ������#� ������������������������(�6�(� ��(�#����� '"��� ����$���� ��� ��������� �� �����������#������� �0�� ��� ������ ��"����""� ��������� ������

���������� �����

��� 7�������� ��� ���(����"������� ������ �������� 1���������� ���� ��� ����#������ ��(������ ������������������ '�� ����� �� ���� �� /�������� ������������ "��%����������� !�������������� ��� *����������� ������������� 4������ ��� ��� '����������������((���� ��� -"��(����� ��������� 1����������� ��� ��� ��� !�������� ���(������ /�������� ���.����0��� �� '������ � � ��� ���� 9�������("�������"���(�� ��� ���"����� �� &��� ���� 4�(������� ��� �� ��� '��� �� �� 9����� �� 'C����� ������ ,�(������ �� !���������� ��� ��� ��� �������� $�(��

��������� �������

��� ������#����� 1���������� �� ������� ��� *��(������� ��� �� ����� �������� ������� �� /�������� ��� ,������ ��� !����"���� ,�������� �� *����(" �� ����������� ����������������� ��� *��(���� �����������&�� � ������������� ��� ���������

���� �������� !�������� ���������� ��&��������� ���$��" ����������� ��� ��������������� �� ������������������C������ 2�������#�� ,���������� *������������ $�("������3� ��� '�����( ��� *������� �� !��������� ���( !� �� !� ��� �� /��������������2��� ��� 9������������3� ��� 7�������� �� ��� ������ �� ��#���� ��� ����� ��������� !��������(�(������� �� ��� ���������� ��� *���� ��� �� !���������� ����� �����#����� !� (�����(���� ���&� ��

��������� ��� �������������

��� /������� ��������� ��� ��� �������0(�� �� ����������� ��� !������������ ��� ��� *�������� ���� *����("� �� �� $��" �� ��� /������������� ���� !������� ����� ��� �������� �������� ������� ������������ �������� � �� ��� ������ �� �����"������� ��� ���(������� �����C���� ��������� /������� ��� �������� �����"���� &� ��� ��������� ������� �� *��������������� �� �����������"������ �������

���� ����� ��� ���� �����

��� ������������� +�������������� ��� �������C����C��(���� ������ � ���������� !�������� �� ��� '��0�(��� ����� � ����C���� ��� �� ������������ ���"�#������ ���������� ��� /��������/�������� �� /������������������������� � ���� ����� �� !������������ 7�������� ����������� !����"����������"�����.C���� ��� ��������������� �� 1�����������"�� &��������������� ��� ���� ������� �����������'C���(����"�� �� ��� �����C������ '�������(��������� ,�� � ������������ '����"���� ����������

�� ����

'���� �� �����

�� ��������� � � ��� � ��� ��� �������

������� ������ 5H?F � A�����( �� �� ��� ��� �� ���������=1��� ��� 5HJF ��� ��������� �� ������� ����� ��( !����� 5HJH ��� �C(����( � ������(=1���!����� !�� �������� '&����� ��������� �� �����.��� ������

��� � � � ���������� ��� � ���� ���������������������� � � ��� �����

������� ������ ��� ������� �� �������� ��� �����������# ����� (�� 4���(����� /C��� �� +�(��D ������� (�� ��� �((�� �� �����

� � � � � � � � � � �5>JF������ ������� ������ !""#� ��� ��� ��

!����� ��� !������� (��� ��(��� �� 5K 4���� ���������� .���� �� ������ �� ����� ���� ��� !������������ / ����"�������(� ��� '��������� �� ����&����

��� ��� �!� � � ��� ��� ��� ������ �������� ����������������

������� ��� ������������ 1� � �� ��� 7�������#�,������� 2$ 3 �� ��( ������ ��� ���#��� '������ ���� ���� �� �� ���!����� ��� *���&���� ��� ���������� ����� ������������D ,������� �������� ��� ������ 7� ��� / �����"�������( ��� '���������� ��� (�� ��� '���� ��5H@F ���������

"�� ��� ��� �� ����� � � � � � ���� #���� �� � ����$%%$ &������� �� ��� � �!� '���� ��� ������������� � ��� '���� � (�'�') � ���������

������� .������� �%������� �� �������������������� ��� 8������� (���� (�� ����� ���� (�� ������ �������� �����( ����������� �( 84*4 �(����� �� �� ������� ����!����� ��� 4��� �������� )0 ��� 2(�� �"#����������������3 �� ��� �( 8������ ��������� '�������������� ���� ������� !���(����

��� ��� ��� *���� �!� ���� $+����� ��� ,���������������� �� �� � -������ ����� � ��.������ ���

������� ��� 40��������� ����((� (�� �������� ������������������ ������� �� ������ ����� ���� ���(����( � ���( ���6 �������"������ ��� �7 ���������� ��������� ��� ������((�� ����� ��������!����� ��� ��(����� ������������ �������� ��������������# ����� �( 84*4�

/�� 0��� ���� 1�� � � �� � ���� � � $%%2 � � � ������ �3��� ������ �!� � � ��� 45 ��� � ��� 1��.��� ���������������� � ��� &������ 6* � 1��������������

������� �&� ��� ����������� ��� �� ��� �� ������& ���� !������� �������� ��(� 1���������� ������ '��������� ����������� ��� ������ �� ���� �� ����D ��� �� ��� �����( ����� (0��� �� (��� 8������������ ��� (�����!����� ��� ����#������ ���� ��� �� (�� ������������ ���� ���� ��� ����� &� (�� ��� 1������ ����

����� �������� � � $%%% �� � � � ,��� ��� ������������� � ��� ��������� 7��� ��� 8� ���� 5 ��..�����

������� ��� ��������� !� ����� ��� �� ����&���� ���������� '�������������=7(��������� ��� 9��� �������� ������� ���� �� ��� ����������!����� �� ����� 1� �� ��� +>�'����� ��� (���� ���

��� ���5�� ���� �� ���� 9� ��� 45 ��� �

������� ��� �������� ������ �����((�� 7(��� (��������������� � �� 4���� �� ��� ��������� /��������� ���� ���� ����� ������ ���� �� �������()��� ��� �� (&����!����� 9��� &� ��� /�� ������� ���� *���������� ����������

��� �:��� � � ����� ��� ���� ����

������� �� ���� ��� ������"�������� 7( ��� �������� '"������( � ��""����� ���� � ������ '����� �������� ����������!����� 4��� ���� '�(�� �� (��� ,���� 4������� ���� �� (�� � ��� ������ �( )��� ��������� ������

����� 1��� �� ���� � ��

������� ��( '�����( ��� /�����"�� �&��� �� ����(�� !� (�����(���� ���(��!����� ,���� �� �� ����� !������� ��( 1��� ���)���� ��� ��������

��� � �� ; ��� ������ � ��� ��� � ���� � � �� ��

������� '����(����� ���� 1�(�� ���� '���� 9���� (����������� �� ���� ���(�� !" ��������� (�� *�������������� ���!����� /�������� ����� ���� ��"������ !(��� B (���� ������� ��� �����

"����� � � ��� � � '���

������� *���� 4���� ������ ����� �� )��� �� �����#���� ����� ������ (� (�� ����� ����� ��� )��� �������� ��!����� �� ���� �� )��� ��� ��( $���

� � � � � � � � � � � 5>J5������ ������� ������ !""#� ��� ��� ��