Anlage und Verfahren zur Reinigung von Schiffsdieselabgasen

Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Reinigung von Schiffsdieselabgasen von Feinstaubpartikeln, sowie von bestimmten Rauchgasen.

Der Betrieb von Schiffen, insbesondere von großen Schiffen, wie sie in der Containerschifffahrt allgemein üblich sind, erfolgt üblicherweise unter Einsatz von Schweröl als Brennstoff der Schiffsdieselaggregate. Dies geschieht vor dem Hintergrund, dass die Preise und die Verfügbarkeit von solchem Schweröl gegenüber jenen von raffinierten Treibstoffarten signifikant niedriger sind.

Solche Schweröle werden allgemein auch als„marines Rückstandsöl" bezeichnet, da sie im Wesentlichen aus Rückständen der Erdölverarbeitung erhalten werden. Hierbei heißt Rückstand, dass diese Komponenten als nicht mehr verdampfbarer Teil eines erdölverarbeitenden Prozesses entstanden sind.

Die Hauptbestandteile des marinen Rückstandöls sind vorwiegend Alkane, Alkene, Cycloalkane und hochkondensierte aromatische Kohlenwasserstoffe (Asphaltene) mit etwa 20 bis 70 Kohlenstoff- Atomen pro Molekül und einem Siedebereich zwischen 300 °C und etwa 700 °C. Daneben sind auch noch aliphatische, sowie heterocyclische Stickstoff- und Schwefelverbindungen in marinen Rückstandsölen enthalten. Üblicherweise haben die marinen Rückstandsöle einen Stickstoffgehalt von mindestens 0,5 Gew.-% und einen Schwefelgehalt von bis zu 6 Gew.-%. Der Schwefelgehalt der im Betrieb von Schiffen üblichen Rückstandsöle liegt im Bereich von 3,5 Gew.- % b i s 4 , 5 G ew .-%. In solchen Rückstandsölen sind darüber hinaus alle metallischen Verunreinigungen des Erdöls wie Nickel, Vanadium, Natrium, Calcium und andere aufkonzentriert. Im Vergleich zu den marinen Rückstandsölen enthalten Dieselkraftstoffe, wie sie zur Verbrennung in Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen in Deutschland zulässig sind, einen Schwefelanteil von maximal 0,001 Gew.-% (10 ppm).

Seit einiger Zeit existiert ein internationales Übereinkommen zur Verhütung der Meeresverschmutzung durch Schiffe (MARPOL). Seit dem 19.05.2005 umfasst dieses Übereinkommen auch eine Richtlinie, die den Ausstoß von Abgasen durch Schiffen reglementiert.

Insbesondere werden hierin für bestimmte Seegebiete Grenzwerte für ausgestoßene Stickoxide und Schwefeloxide festgelegt. Die Einhaltung der Grenzwerte wird durch eine Vielzahl von nationalen und internationalen Schifffahrtsbehörden überwacht und der Verstoß gegen die Regelungen wird mit beträchtlichen Bußgeldern bestraft. Gegenwärtig sind die Schiffseigner daher gezwungen auf vergleichsweise teure, schwefelreduzierte Treibstoffe auszuweichen, da Alternativen hierzu im maritimen Umfeld nicht verfügbar sind.

Andererseits ist die Rauchgasreinigung und insbesondere die Rauchgasentschwefelung im Zusammenhang mit dem Betrieb von chemischen Prozessanlagen mittlerweile eine bekannte Technologie. Allerdings handelt es sich bei solchen Vorrichtungen und Verfahren üblicherweise um Anlagen und Prozesse beträchtlicher Baugröße, deren Adaption auf die Verwendung zur Reinigung von Schiffsdieselabgasen nicht ohne weiteres möglich ist, da auf den Schiffen der vorhandene Raum als Frachtraum weiter zur Verfügung stehen muss und da ein, in chemischen Prozessanlagen üblicher Betrieb im Prozessverbund nicht möglich ist. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nassreinigung von Rohgasströmen beschreibt etwa die DE 198 32 174 Cl . Die DE 198 32 174 Cl beschreibt, dass mit der Vorrichtung und dem in der Vorrichtung ausgeführten Verfahren die Nassentstaubung von mit Staub beladenem Abgas, sowie die Abscheidung von SO ₂ und anderer gasförmiger Komponenten aus Abgasen möglich gemacht wird. Die DE 198 32 174 Cl beschreibt auch eine Anlage umfassend einen sogenannten Venturiwäscher mit bestimmter Düse mit Zuleitungen für ein Rohgas und eine Waschflüssigkeit, sowie eine Ableitung für die mit Staub beladene Waschflüssigkeit zusammen mit dem gereinigten Gas. Die Ableitung für die mit Staub beladene Waschflüssigkeit und das gereinigte Gas ist zugleich eine Zuleitung zu einem Zyklon, indem die mit Staub beladene Waschflüssigkeit eingedickt wird und aus dem die eingedickte Waschflüssigkeit über eine erste Ableitung aus der Anlage herausgeführt wird. Über eine zweite Ableitung des Zyklons, die zugleich eine Zuleitung zu einem Rotationswäscher ist, wird der verbleibende Reststrom, umfassend im Wesentlichen das gereinigte Gas, dem Rotationswäscher zugeführt. In dem Rotationswäscher werden gemäß der DE 198 32 174 Cl die verbleibenden Anteile des Staubs aus dem gereinigten Gas abgetrennt und der sehr reine Gasstrom dann über eine Ableitung des Rotationswäschers aus der Anlage herausgeführt.

In der DE 198 32 174 Cl wird keine Anlage und kein Verfahren offenbart, das eine weitere Reinigung der Waschflüssigkeit mittels Tellerseparationsvorrichtungen erlaubt. Demnach vermag die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der DE 198 32 174 Cl keine Fraktionierung der verschiedenen Bestandteile des eingeleiteten Rohgases zu ermöglichen. Außerdem offenbart die DE 198 32 174 C l nicht, dass die beschriebene Anlage zur Reinigung von Schiffsdieselabgasen verwendbar wäre, bzw. dass das offenbarte Verfahren hier Einsatz finden könnte. In der DE 43 31 301 C2 wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen beschrieben, die sich gemäß der DE 43 31 301 C2 gegenüber aus dem Stand der Technik sonst bekannten Vorrichtungen ähnlicher Art durch einen verringerten Platzbedarf unterscheidet.

Die DE 43 31 301 C2 offenbart keine an die dort beschriebene Vorrichtung angeschlossenen weiteren Vorrichtungen zur Behandlung der in der Vorrichtung verwendeten Waschflüssigkeit. Demnach vermag die Vorrichtung gemäß der DE 43 31 301 C2 ebenfalls keine Fraktionierung der verschiedenen Bestandteile des eingeleiteten Rohgases zu ermöglichen. Außerdem offenbart die DE 43 31 301 C2 nicht, dass die offenbarte Vorrichtung zur Reinigung von Schiffsdieselabgasen verwendbar wäre. Ausgehend vom Stand der Technik besteht also die Aufgabe eine Anlage und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die es erlauben, Schiffsdieselabgase aus der Verbrennung von Schwerölen so zu reinigen und so zu fraktionieren, dass die Schiffe weiter mit Schweröl befeuert werden können, aber der Betrieb nicht gegen die gültigen Bestimmungen hinsichtlich der Abgasgrenzwerte verstößt. Die vorstehend beschriebene Fraktionierung soll so geschehen, dass ein möglichst großer Teil der Fraktionen bereits im Betrieb des Schiffes wieder in das umgebende Meerwasser eingeleitet werden kann.

Es wurde nun als erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung überraschend gefunden, dass diese Aufgabe durch eine Anlage zur Reinigung von Schiffsdieselabgasen aus der Verbrennung von Schwerölen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie a) einen Sprühturm umfassend Zuleitungen für das Verbrennungsgas und Wasser, b) einen an den Sprühturm direkt angeschlossenen Venturiwäscher umfassend eine weitere Zuleitung für Wasser, c) einen an den Venturiwäscher angeschlossenen Tropfenabscheider in Form eines Zyklons, umfassend Ableitungen für gereinigtes Gas und Waschflüssigkeit, sowie d) einen an den Tropfenabscheider über die Ableitung für die Waschflüssigkeit angeschlossenen Tellerseparator umfasst, gelöst werden kann.

Die erfindungsgemäße Anlage ist besonders vorteilhaft, weil überraschend gefunden wurde, dass die vorstehend beschriebene Kombination von Vorrichtungen es erlaubt, in deren Betrieb nur eine kleine Fraktion von mit Feinstaub und Öl in hoher Konzentration beladenem Wasser zurück zu behalten, während die restlichen Fraktionen bedenkenlos ins Meerwasser eingeleitet werden können.

Insbesondere das Vorsehen eines Tellerseparators hat sich als überraschend vorteilhaft erwiesen, weil mit diesem Tellerseparator es insbesondere möglich ist, das augenscheinlich schwer trennbare Mehrphasengemisch aus verschiedenen Feststoffen, einer öligen Fraktion und einer wässrigen Fraktion, in einfacher Weise zu trennen.

Der Sprühturm gemäß der erfindungsgemäßen Anlage ist üblicherweise ein Sprühturm, der eine Vielzahl von Düsen zur Einleitung von Wasser umfasst. Die Düsen sind dann über geeignete Verteilervorrichtungen in allgemein bekannter Form an die Zuleitung von Wasser zu dem Sprühturm angeschlossen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Anlage umfasst der Sprühturm in vertikaler Richtung mindestens zwei Ebenen, wobei sich in den Ebenen jeweils mindestens eine Düse befindet.

Eine Ebene bezeichnet in diesem Zusammenhang einen gedachten horizontalen Schnitt durch den Sprühturm an einem Ort in der vertikalen Ausdehnung des Sprühturms. Innerhalb der bevorzugten Ausführungsform der Anlage mit einem Sprühturm, der mindestens zwei Ebenen umfasst ist es bevorzugt, wenn die Düsen in den Ebenen Auslassöffnungen aufweisen, die rotationssymmetrisch um den Mittelpunkt des Sprühturms angeordnet sind.

Rotationssymmetrisch angeordnet bedeutet in diesem Zusammenhang, dass beispielweise im Falle einer einzelnen Düse in einer Ebene des Sprühturms diese Düse im Mittelpunkt des Sprühturms angeordnet ist. Im Falls von zwei oder mehr Düsen bedeutet dies, dass die Auslassöffnungen der Düsen in einem jeweils gleichen Winkelabstand voneinander um den Umfang mindestens eines Kreises mit einem Radius kleiner oder gleich dem Radius des Sprühturms angeordnet sind, wobei auch hier noch eine weitere Auslassöffnung einer Düse im Mittelpunkt des Sprühturms und somit bei einem Radius von 0 angeordnet sein kann. Die Auslassöffnungen der Düsen können in jede Richtung orientiert sein. Bevorzugt weisen die Auslassöffnungen in mindestens einer der Ebenen vertikal von oben nach unten.

Innerhalb der bevorzugten Ausführungsform mit einem Sprühturm, der mindestens zwei Ebenen umfasst, enthält der Sprühturm vier Ebenen mit Düsen. In vertikaler Richtung von oben nach unten weist hierbei die erste Ebene nur eine Düse mit einer nach unten gerichteten Auslassöffnung auf. Die zweite Ebene weist hierbei sechs Düsen auf, die um den Umfang des Sprühturms angeordnet sind und deren Auslassöffnungen nach unten orientiert sind. Die dritte Ebene weist hierbei sieben Düsen auf, von denen sechs um den Umfang des Sprühturms angeordnet und eine im Mittelpunkt des Sprühturms angeordnet ist und wobei alle Auslassöffnungen dieser sieben Düsen nach oben orientiert sind. Die vierte Ebene weist ebenfalls sieben Düsen auf, von denen sechs um den Umfang des Sprühturms angeordnet und eine im Mittelpunkt des Sprühturms angeordnet ist, wobei aber alle Auslassöffnungen dieser sieben Düsen nach unten orientiert sind.

Der an den Sprühturm direkt angeschlossene Venturiwäscher befindet sich in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammen mit dem Sprühturm in derselben Vorrichtung und ist von dem Sprühturm nur durch eine Einbauvorrichtung getrennt. Die vorgenannte Einbauvorrichtung ist üblicherweise eine Einbauvorrichtung, die mindestens eine Glocke, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet der Destillationsvorrichtungen im Zusammenhang mit den dort gebräuchlichen Glockenböden allgemein bekannt sind, umfasst.

Bevorzugt besteht die Einbauvorrichtung aber nur aus einer Glocke.

In einer bevorzugten Aus führungs form der erfindungsgemäßen Anlage ist nur eine Glocke als Einbauvorrichtung zwischen Sprühturm und Venturiwäscher vorgesehen, während sich diese in der gleichen Vorrichtung befinden und diese eine Glocke ist so ausgestaltet, dass sie aus einer Mehrzahl an übereinander angeordneten Scheiben mit Rand besteht, wobei die jeweiligen Oberflächen der Scheiben mit Rand einen Anstellwinkel gegenüber der Horizontalen im Bereich von 1 ° bis 15° aufweisen und wobei durch diesen Anstellwinkel die Oberflächen der Scheiben im Wesentlichen konisch zur Mitte hin zu einer Spitze zulaufen.

Innerhalb dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Mehrzahl an übereinander angeordneten Scheiben mit Rand als Glocke bevorzugt über vertikal verlaufende Rohrsegmente und Stege miteinander verbunden und die Scheiben mit Rand weisen jeweils einen Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des unter der betreffenden Scheibe liegenden Rohrsegmentes, so dass der Abstand zwischen dem Rohrsegment und der darüber liegenden Scheibe durch die vorgenannten Stege überbrückt und damit die Scheibe mit dem darunter liegenden Rohrsegment verbunden ist.

Das Rohrsegment über einer jeweiligen Scheibe kann auf die Scheibe aufgesetzt oder ein Bestandteil der darunter befindlichen Scheibe sein. Ist das Rohrsegment Bestandteil der darunter liegenden Scheibe, so kann diese Scheibe auch eine kreisförmige Öffnung in Form des darüber befindlichen Rohrsegments aufweisen. Besonders bevorzugt besteht die vorgenannte eine Glocke aus einer ersten Scheibe mit Anstellwinkel im Bereich von 1 ° bis 15° mit Rand, an dem Stege angebracht sind, die diese zu einem ersten Rohrsegment eines Durchmessers kleiner als der Durchmesser der ersten Scheibe verbinden, wobei dieses erste Rohrsegment Bestandteil einer zweiten Scheibe eines Durchmessers größer als der Durchmesser der ersten Scheibe ist, die wiederum einen Anstellwinkel im Bereich von 1° bis 15° aufweist und wobei auch diese zweite Scheibe einen Rand aufweist, an dem Stege angebracht sind, die diese zu einem zweiten Rohrsegment eines Durchmessers kleiner als der Durchmesser der zweiten Scheibe verbinden, wobei auch dieses zweite Rohrsegment Bestandteil einer dritten Scheibe eines Durchmessers größer als der Durchmesser der zweiten Scheibe ist. Der äußere untere Rand der dritten Scheibe ist zugleich verbunden mit dem Boden des Sprühturms und die Glocke bildet somit den Deckel des direkt angeschlossenen Venturiwäschers.

Diese besonders bevorzugte Ausführung ist besonders vorteilhaft, weil durch den direkten Anschluss des Venturiwäschers an den Sprühturm zum einen die Baugröße der Anlage verringert werden kann, zugleich aber die vorteilhaften Eigenschaften eines Glockenbodens, betreffend die Möglichkeit eines intensiven Phasenkontakts, in die Anlage integriert werden können.

Am Boden des Sprühturms wird gemäß der gerade beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ein Ring von Flüssigkeit bis maximal zur Höhe des zweiten Rohrsegments ausgebildet, wobei die Flüssigkeit mit bevorzugt an dem Sprühturm der Anlage vorgesehenen Ableitungen abgeleitet werden kann. Dies erlaubt das Abtrennen eines ersten Flüssigkeitsteilstroms, der gegebenenfalls getrennt behandelt werden kann. Je nach bereits in der Flüssigkeit gebundenen Anteilen an Verunreinigung kann dieser auch bereits im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zurück in das Meerwasser geleitet werden.

Der an den Sprühturm angeschlossene Venturiwäscher ist bevorzugt eine Vorrichtung, wie sie bereits in der DE 198 32 174 Cl beschrieben ist. Die Verwendung solcher Venturiwäscher in der erfindungsgemäßen Anlage erlaubt einen späteren Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens mit nur einem sehr geringen Druckverlust über die Gesamtanlage.

Ein solcher Venturiwäscher besteht bevorzugt aus einem Strömungsrohr, in dem sich eine oder mehrere parallele Venturikehlen befinden und eine oder mehrere Hybriddüsen stromaufwärts der Venturikehlen angeordnet sind. Besonders bevorzugt kann der Eintrittspunkt für Flüssigkeit in die erste Resonanzkammer der Hybriddüse variiert werden kann.

Ebenfalls bevorzugt sind die Hybriddüsen des Venturiwäschers bezüglich ihres Abstands von der Venturikehle einstellbar. Besonders bevorzugt werden die eine oder mehreren Venturikehlen durch mindestens zwei parallele Zylinder gebildet und sind horizontal in einer Ebene nebeneinander angeordnet und jeder Kehle ist jeweils mindestens eine Hybriddüse zugeordnet.

Ebenfalls besonders bevorzugt sind in vertikaler Richtung nach unten gesehen von den Venturikehlen Verdrängerkörper angeordnet. Diese Verdrängerkörper sind bevorzugt axial beweglich.

Die vorstehend im Zusammenhang mit dem Venturiwäscher beschriebenen Hybriddüsen sind bevorzugt solche, wie sie aus der DE 43 15 385 AI bekannt sind.

Der an den Sprühturm angeschlossene Tropfenabscheider in Form eines Zyklons ist bevorzugt eine Vorrichtung, wie sie ebenfalls bereits in der DE 198 32 174 Cl beschrieben ist. Alternativ können aber auch Zyklone, wie sie dem Fachmann allgemein bekannt sind, verwendet werden.

Die Zyklone erlauben die Abscheidung der Flüssigkeitstropfen, die als Aerosol in dem gereinigten Gasstrom aus dem Venturiwäscher austreten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage sind an dem Zyklon neben den Zuleitungen aus dem Venturiwäscher auch weitere Zuleitungen vorgesehen, die mit den Ableitungen aus dem Sprühturm, wie diese in der bevorzugten Ausführungsform desselben zur Abführung der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsring am Boden desselben vorgesehen sind, verbunden.

Diese weiteren Zuleitungen sind bevorzugt am oberen Ende des im Wesentlichen vertikalen Zyklons vorgesehen. Eine solche weitere bevorzugte Ausführungsform der Anlage ist besonders vorteilhaft, weil durch diese im Zyklon auch noch einmal neben der Abscheidung der Flüssigkeitstropfen eine weitere Reinigung des Gasstroms erfolgt. Durch die Zuleitung der Flüssigkeit im oberen Bereich des Zyklons erfolgt eine Gegenstromführung von Gas und Flüssigkeit, so dass eine besonders effiziente Reinigung erfolgt. Zugleich werden die Flüssigkeitstropfen direkt in der restlichen Flüssigkeit aufgenommen und somit der Flüssigkeitsstrom wieder vereinigt. Dies erlaubt eine vereinfachte Handhabung der Flüssigkeit.

Die Flüssigkeit kann über eine erste Ableitung am Boden des Zyklons abgeführt werden. Der gereinigte Gasstrom kann über eine Ableitung am Kopf des Zyklons diesen und damit die Anlage verlassen. Die Ableitung am Boden des Zyklons ist zugleich die Zuleitung zu dem in der erfindungsgemäßen Anlage angeschlossenen Tellerseparator.

Tellerseparatoren, wie sie in der erfindungsgemäßen Anlage verwendbar sind, sind solche, wie sie dem Fachmann im Allgemeinen bekannt sind. Solche Tellerseparatoren umfassen in der erfindungsgemäßen Anlage mindestens eine erste und einer zweite Ableitung. Die erste Ableitung ist am Boden des Tellerseparators vorgesehen und mit dieser wird eine hochkonzentrierte Feststoffsuspension abgeführt.

Je nach Art und Zusammensetzung dieser hochkonzentrierten Feststoffsuspension kann diese entweder einer in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage vorhandenen Lagervorrichtung, etwa in Form eines Tanks, zugeführt werden oder mittels einer Ableitung, die mit dem das Schiff umgebenden Meerwasser verbunden ist, wieder in das Meerwasser abgeleitet werden.

Eine zweite Ableitung ist im oberen Bereich des Tellerseparators vorgesehen. Über diese kann eine weitestgehend saubere wässrige Flüssigkeit abgezogen und gegebenenfalls zusammen mit weiteren sauberen, wässrigen Flüssigkeiten in das Meerwasser entlassen werden.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage umfasst diese eine Pumpe, mit hinter der Pumpe in die Zuleitung zu dem Sprühturm eingebautem Filter, wobei die Zuleitung der Pumpe (Saugseite) in das Meerwasser führt.

Durch diese bevorzugte Ausführungsform der Anlage wird es möglich die gesamte erfindungsgemäße Anlage mit Meerwasser zur Reinigung der Abgase zu versorgen.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage umfasst diese einen Kompressor der über eine Zuleitung den bevorzugten Hybriddüsen des Venturiwäschers Umgebungsluft zuführt.

Mit der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anlage, die bezüglich ihrer einzelnen Komponenten in beliebiger Baugröße herstellbar ist und somit auch für den Einsatz in Schiffen geeignet ist, kann das nachfolgende erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden, wobei alle notwendigen Ausgangsstoffe für den Betrieb der Anlage zu jedem Betriebszeitpunkt des Schiffes in ausreichender Menge und kostenlos verfügbar sind; insbesondere im Unterschied zu den allgemein bekannten Verfahren und Anlagen zur Rauchgasbehandlung großer technischer Anlagen, wie etwa Kraftwerken, die zur Rauchgasentschwefelung üblicherweise den Einsatz von Laugen, basischem Salzen und/oder Oxiden benötigen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Reinigung von Schiffsdieselabgasen aus der Verbrennung von Schwerölen, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens die folgenden Schritte a) Zuleiten von einem ersten Meerwasserstrom (Mi) und Schiffsdieselabgasen (A) in einen Sprühturm, sowie Absorption von mindestens einem Teil der Schadstoffgase und/oder

Feststoffe enthalten in den Schiffsdieselabgasen (A) in das zugeleitete Meerwasser (Mi), erhaltend einen ersten gereinigten Gasstrom (Gi) und einen ersten Waschflüssigkeitsstrom (W,), b) Zuleiten des ersten gereinigten Gasstroms (Gi) in einen Venturiwäscher zusammen mit einem weiteren Meerwasserstrom (M ₂ ) sowie gegebenenfalls einem weiteren Gasstrom (C), erhaltend einen zweiten gereinigten Gasstrom (G ₂ ) und einen zweiten Waschflüssigkeitsstrom (W ₂ ) in Form eines Aerosols in dem zweiten gereinigten Gasstrom (G ₂ ), c) Zuleiten des zweiten gereinigten Gasstrom (G ₂ ) und zweiten Waschflüssigkeitsstroms (W ₂ ) in Form eines Aerosols in eine Tropfenabscheidevorrichtung in Form eines Zyklons unter

Erhalt eines zweiten Waschflüssigkeitsstroms (W ₂ ') und eines endgültig gereinigten Gasstroms (G ₃ ), d) Zuleiten des zweiten Waschflüssigkeitsstroms (W ₂ ') in einen Tellerseparator und Trennen des zweiten Waschflüssigkeitsstroms (W ₂ ') in mindestens einen Schlammstrom (S) umfassend die Feststoffe aus den Schiffsdieselabgasen (A) und einen sauberen

Abwasserstrom (W ₃ ) umfassend die nun absorbierten Schadstoffgase aus den Schiffsdieselabgasen (A), und e) Ableiten des sauberen Abwasserstrom (W ₃ ) in das das Schiff umgebende Meerwasser umfasst. In einer ersten bevorzugten Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der erste Waschflüssigkeitsstrom (Wi) zusammen mit dem zweiten gereinigten Gasstrom (G ₂ ) und zweiten Waschflüssigkeitsstrom (W ₂ ) in Form eines Aerosols der Tropfenabscheidevorrichtung in Form eines Zyklons gemäß dem Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens zugeführt.

Innerhalb dieser bevorzugten Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn ein solches Zuführen so erfolgt, dass der zweite gereinigte Gasstrom (G ₂ ) die Tropfenabscheidevorrichtung in Form eines Zyklons gemäß dem Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens im Gegenstrom zu dem ersten Waschflüssigkeitsstrom (Wi) durchläuft.

Mit einer solchen Gegenstrombetriebsweise wird eine weitere Absorption von gegebenenfalls in dem zweiten gereinigten Gasstrom (G ₂ ) noch vorhandenen Schadstoffgasen bewirkt, so dass ohne die Notwendigkeit weiteren apparativen Aufwandes eine besonders gute Reinigung der Schiffsdieselabgase (A) erfolgen kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere in Verbindung mit dem Einsatz der zuvor beschriebenen Vorrichtungen als Bestandteil der Anlage besonders vorteilhaft, weil hierdurch der Druckverlust, bezogen auf den Strom der zugeleiteten Schiffsdieselabgase (A), besonders gering gehalten werden kann.

Das Verfahren verwendet an keiner Stelle Vorrichtungen und/oder verfahrenstechnische Maßnahmen, die einen solchen besonders hohen Druckverlust zur Folge hätten. Als Vorrichtungen, die hier besonders nachteilig wären, sind etwa Filter zur Abtrennung der Feststoffe aus den Schiffsdieselabgasen (A), auf die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und den darin verwendeten Vorrichtungen verzichtet werden kann. Darüber hinaus erreicht man in synergistischer Weise zugleich die Reinigung von Feststoffen, wie auch von in Wasser absorbierbaren Schadstoffgasen, wie etwa SO ₂ , NO _x etc.

Das Erreichen eines besonders niedrigen Druckverlustes im erfindungsgemäßen Verfahren ist unter anderem auch deshalb besonders vorteilhaft, weil der Betrieb der Schiffsdieselaggregate nur einen recht geringen Druckverlust in der Ableitung des Schiffsdieselabgases (A) vom Schiffsdieselaggregat toleriert. Wird dieser zu hoch, so kommt es zu einem Rückstau der Schiffsdieselabgase (A) in die Brennkammer der Schiffsdieselaggregate und schlimmstenfalls zu einem Schaden an diesen. Mindestens aber kommt es zu einem beträchtlichen Leistungsverlust der Schiffsdieselaggregate.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung der zuvor beschriebenen Anlage kann zudem auf das Vorsehen eines zusätzlichen Kompressors zur Erzeugung des notwendigen Differenzdruckes der Schiffsdieselabgas e (A) verzichtet werden, was wiederum den Gesamtenergiebedarf des Verfahrens verringert und damit nicht zu einer signifikanten Erhöhung der Betriebskosten der Schiffe führt.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Anlage umfassend einen Sprühturm umfassend Zuleitungen für das Verbrennungsgas und Wasser, einen an den Sprühturm direkt angeschlossenen Venturiwäscher umfassend eine weitere Zuleitung für Wasser, einen an den Venturiwäscher angeschlossenen Tropfenabscheider in Form eines Zyklons, umfassend Ableitungen für gereinigtes Gas und Waschflüssigkeit, sowie einen an den Tropfenabscheider über die Ableitung für die Waschflüssigkeit angeschlossenen Tellerseparator, zur Reinigung von Schiffsdieselabgasen von Schadstoffgasen und Feststoffen.

Im Folgenden werden die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren anhand einiger Beispiele illustriert, wobei die Beispiele jedoch nicht als Einschränkung des Erfindungsgedankens zu verstehen sind.

Darüber hinaus wird die Erfindung anhand von Abbildungen näher illustriert, ohne sie jedoch dadurch hierauf zu beschränken. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage, eingebaut in ein Schiff. Dargestellt sind insbesondere das Schiffsdieselaggregat (1 ), ein als Kasten (2) schematisch dargestellter Tellerseparator, sowie Sprühturm mit angeschlossenem Venturiwäscher und Tropfenabscheider in Form eines Zyklons (3).

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage zur Reinigung von Schiffsdieselabgasen (A), die einem Sprühturm (T) zugeführt werden. Dem Sprühturm (T) wird auch Meerwasser (Mi) in zwei Ebenen über Düsen mittels einer Pumpe über einen Filter (F) zugeführt, die dieses direkt aus dem das Schiff umgebenden Wasser (M) ansaugt. Ein zweiter Meerwasserstrom (M ₂ ) wird über eine weitere Pumpe dem an den Sprühturm (T) direkt angeschlossenen Venturiwäscher (V) zusammen mit zusätzlicher Umgebungsluft (C) zugeführt, wobei die zusätzliche Umgebungsluft über einen Kompressor angesaugt wird. Am Boden des Sprühturms (T) befindet sich eine Einbauvorrichtung in Form einer einzelnen Glocke (G) und weiter Ableitungen zum Abführen eines ersten Waschflüssigkeitsstroms (Wi), der einem Zyklon (Z) zugeführt wird. Der Zyklon (Z) ist wiederum direkt an den Venturiwäscher (V) angeschlossen. Aus dem Zyklon (Z) wird der endgültig gereinigte Gasstrom (G3) sowie ein zweiter Waschflüssigkeitsstrom (W ₂ ') herausgeführt. Der zweite Waschflüssigkeitsstrom (W ₂ ') wird einem unter dem Zyklon schematisch dargegestellten Tellerseparator zugeführt, aus dem wiederum ein sauberer Abwasserstrom (W ₃ ) und ein Schlammstrom (S) umfassend die Feststoffe aus den Schiffsdieselabgasen (A) herausgeführt wird. Beispiele:

Beispiel 1: Separation von mit Schiffsdieselabgasen beladenem Meerwasser in einem Tellerseparator

Zwei Öl-Ruß-Meerwassergemische mit einem Feststoffgehalt von 40 mg/L bzw. 100 mg/L (Trübung: 35 NTU, bzw. 167 NTU bestimmt gemäß ISO7027 in Gerät 2100AN IS Laboratory Turbidimeter der Fa Hach Company) wurden durch Durchleiten eines Dieselmotorabgases aus der Verbrennung von handelsüblichem Dieselöl durch Meerwasser hergestellt. Das zur Herstellung verwendete Meerwasser wies eine Trübung von 5 NTU (ebenso bestimmt gemäß ISO7027 in Gerät 2100AN IS Laboratory Turbidimeter der Fa Hach Company) auf.

Die vorgenannten Feststoffkonzentrationen bzw. Trübungen entsprechen Werten, wie sie auch erhalten würden, wenn man Abgase aus einem üblicherweise eingesetzten Schiffsdieselaggregat durch oben genanntes Meerwasser leiten würde.

Gemäß den Richtlinien des internationalen Übereinkommen zur Verhütung der Meeresverschmutzung durch Schiffe (MARPOL, MEPC 59/24 Annex 9) darf nur solches Abwasser in das Meer zurückgeleitet werden, das eine Trübung von maximal 25 NTU über dem Eingangswert (hier 5 NTU) aufweist.

Dazu wurden die beiden Öl-Ruß-Meerwassergemische in einem Tellerseperator der technischen Eigenschaften gemäß der nachstehenden Tabelle 1 behandelt.

Tabelle 1: Technische Eigenschaften des Tellerseparators gemäß Beispiel 1

Eigenschaft Wert Einheit

Teller 19 [Anzahl]

Tellerdurchmesser (innen) 48 [mm]

Tellerdurchmesser (außen) 93,5 [mm]

Lochkreis der Teller 84 [mm]

Steigkanäle 6 [Anzahl]

Steigkanaldurchmesser 6 [mm]

Tellerabstand 0,6 [mm]

Tellerwinkel z. Radius 50 [°]

Der Volumenstrom des kontinuierlich betriebenen Tellerseparators wurde für beide Öl-Ruß- Meerwassergemische etwa im Bereich von 5 bis 120 L/h variiert (vgl. Tabelle 2). Die Drehzahl des Tellerseparators wurde für alle Versuche gleich eingestellt. Sie betrug jeweils 6885 min-1 , so dass bezogen auf den Steigkanal, jeweils eine relative Zentrifugalbeschleunigung von 4453 x g erhalten wurde.

Tabelle 2: Versuchsdaten und Versuchsergebnisse gemäß Beispiel 1

Das aus dem Tellerseparator abgezogene Klarwasser wies jeweils die in der Tabelle 2 dargestellten Trübungen auf (Messung wiederum gemäß ISO7027 in Gerät 2100AN IS Laboratory Turbidimeter der Fa Hach Company).

Man erkennt, dass in allen Fällen die Grenzwerte, die durch das internationale Übereinkommen zur Verhütung der Meeresverschmutzung durch Schiffe gesetzt werden (MARPOL, MEPC 59/24 Annex 9) eingehalten werden können.

Hierdurch wird ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Anlage den Betrieb von Schiffen mit Schwerölen erlaubt, ohne dass die Grenzwerte des wieder in das Meerwasser eingeleiteten Waschwassers überschritten würden.

Die Absorption von Schadstoffgasen in das Waschwasser erfolgte im Übrigen im Wesentlichen quantitativ, so dass auf eine Darstellung der Messwerte hier verzichtet wurde.