Gaswäscher

Ein Gaswäscher (englisch scrubber) oder Absorber ist ein verfahrenstechnischer Apparat, in dem ein Gasstrom mit einem Flüssigkeitsstrom in Kontakt gebracht wird, um Bestandteile des Gasstroms in der Flüssigkeit aufzunehmen.

Bei den übergehenden Bestandteilen des Gasstromes kann es sich um feste, flüssige oder gasförmige Stoffe handeln. Als Waschflüssigkeit können reine Lösungsmittel wie Wasser, aber auch Suspensionen wie Kalkmilch (Rauchgasentschwefelung), eingesetzt werden. Die allgemeinere Bezeichnung Absorber oder Absorptionskolonne wird insbesondere dann verwendet, wenn das Ziel des Verfahrens nicht die Abgasreinigung ist und die Absorption fester Komponenten nicht im Vordergrund steht.

In seltenen Fällen werden auch Speicherkatalysatoren mit fester aktiver Komponente oder in einer festen Matrix fixierten flüssigen Komponente falsch als Gaswäscher bezeichnet. In diesen Fällen haben die Speicherkatalysatoren einen Gaswäscher im Prozess ersetzt. Jedoch wurde der Name für die Reinigung der Gasströme beibehalten.

Aufbau

Fließbild einer Gaswäsche (im Allgemeinen)

In den meisten Bauformen gliedert sich der Gaswäscher in sechs Bereiche. Von unten nach oben haben sie folgende Aufgabe:

• im Sumpf des Gaswäschers sammelt sich die Waschflüssigkeit und wird abgezogen,
• im Gaszulauf wird das Gas aufgegeben und durch Einbauten eine gleichmäßige Belastung des Innenraumes erreicht,
• in der Kontaktstrecke findet das Auswaschen der sich im Gasstrom befindenden Bestandteile statt,
• in der Waschflüssigkeitaufgabe wird die Waschflüssigkeit aufgegeben und verteilt,
• im Tropfenfänger werden mitgerissene Bestandteile der Waschflüssigkeit abgeschieden und
• im Kopf verlässt der gereinigte Gasstrom den Gaswäscher.

Funktionsprinzip für gasförmige Bestandteile

Der Gaswäscher funktioniert ähnlich wie die Rektifikationskolonne durch wiederholte Misch- und Trennvorgänge der flüssigen und gasförmigen Phase mit Bildung von Phasengleichgewichten. Im Gegensatz zu der Rektifikationskolonne gibt es beim Gaswäscher wie auch bei der Extraktionskolonne keinen Rücklauf. Obwohl die physikalischen Funktionsweisen gleich sind wird bei Apparaten mit einfachem mechanischen Aufbau eher von Gaswäschern und bei komplexeren Apparaten eher von Waschkolonnen gesprochen.

Die Effizienz der Gaswäscher wird bestimmt durch

1. die Kontaktzeit,
2. Oberfläche der Waschflüssigkeit,
3. die Diffusionsstrecke in der Gasphase,
4. die Konzentrationsdifferenz zwischen Gasphase und Flüssigphase bzw.
5. einem zugemischten Reagenz.

Die Effizienz kann daher gesteigert werden durch

1. eine größere Verweildauer,
2. eine Maximierung der Oberfläche der Waschlösung durch den Einsatz spezieller Düsen, Einbauten und Füllkörper,
3. eine stärkere Durchmischung der Phasen durch sich drehende Walzenbrecher im Gaswäscher selbst, oder
4. eine Absenkung der Konzentration in der Flüssigphase durch mehr Waschflüssigkeit oder eine chemische Reaktion.

Durch den mechanisch einfachen Aufbau können auch Suspensionen wie Kalkmilch als Waschflüssigkeit benutzt werden. Bei diesem in der Rauchgasentschwefelung benutzten Prozess handelt es sich um eine Reaktivextrakion.

Funktionsprinzip für feste oder flüssige Bestandteile

Die Waschflüssigkeit wird mit hoher Geschwindigkeit und in kleinen Tropfen durch das Gas gesprüht. Das Gas muss durch die Waschflüssigkeit wie durch einen Vorhang. Sind die Tropfen der Waschflüssigkeit schnell genug, so können die Partikel im Gasstrom nicht mehr den Tropfen ausweichen und verschmelzen mit ihnen zu größeren Tropfen. Diese größeren Tropfen können anschließend mit dem Tropfenfänger abgeschieden werden.

Die Staubabscheideleistung ist bei mit mittlerem und niederem Druck arbeitenden Wäschern relativ gering.

Anwendungsgebiete

Anwendungsgebiete von Gaswäschern sind unter anderem:

• Ein Luftwäscher, welcher üblicherweise in Klimaanlagen oder in den Abluftschächten großer Öfen eingesetzt wird.
• Industrielle Verbrennungsabgase können umweltschädigende Substanzen enthalten, welche durch den Gaswäscher entweder ausgefiltert oder zumindest neutralisiert werden.
• die Aminwäsche (Abtrennen von sauren Gasen, insbesondere Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid, aus Erdgas und Biogas meistens durch Mono- und Diethanolamin als Waschmittel).
• In der Halbleitertechnologie müssen Abgase von Prozessanlagen gereinigt werden. Verschiedene hydrolisierbare Silane und korrosive Gase wie HCl oder Amine können mit einem Gaswäscher entfernt werden.

Weblinks

Commons: Scrubber – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien