DE2511291A1

DE2511291A1 - Verfahren zum entfernen von schwefeloxiden aus gasstroemen

Info

Publication number: DE2511291A1
Application number: DE19752511291
Authority: DE
Inventors: Jack David Brady; Lester Karl Legatski
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: Ontario Hydro
Priority date: 1974-03-15
Filing date: 1975-03-14
Publication date: 1975-10-02
Also published as: US3989797A; JPS541265B2; JPS50126583A; ZA75595B; GB1496936A; CA1049752A; DE2511291C2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F.Wf.ckmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

St/m/se

FMC CORPORATION
1105 Colernan Avenue, San Jose, California 95106/V.St.A.

Verfahren zum Entfernen von Schwefeloxiden aus

GasstrÖKien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schwefeloxiden und inabesondere Schwefeldioxid aus Gasströmen wie etwa Rauchgas aus einer Kraftanlage oder dergleichen oder aus anderen Verfahrensquellen, und ebenfalls ein Verfahren, bei dem der Gasstrom teilchenförmige Materialien wie Flugasche einschließt, wie es im einzelnen im Oberbegriff des Hauptanspruchs wiedergegeben ist.

Die US-PS 3 542 511 beschreibt ein System zum Entfernen von Schwefeldioxid aus Abgasen. Bei diesem Patent werden Rauchgase, die Schwefeldioxid und Flugasche enthalten, in einen Gaswäscher eingeführt, in den eine wäßrige Lösung aus Natrium-

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bisulfit und Natriumsulfit eingeleitet wird. Die auftretende Reaktion mit dem Schwefeldioxid erhöht den Anteil an Natriumbisulfit, und diese Lösung sowie das restliche Natriumsulfit und die Flugasche werden von dem Gaswäscher als Extrakt abgezogen. Ein Teil des Extraktes (Natriumbisulfit und Natriumsulfit) wird von dem Ausgang des Gaswäschers abgezweigt und mit einer Lösung aus Natriumkarbonat vermischt, die einen Teil des Natriumbisulfits in Natriumsulfit umwandelt, und diese Lösung wird wiederum durch den Gaswäscher hindurchgeführt. Der Rest des Extraktes aus dem Gasv/äscher tritt-in eine Einrichtung zur Entfernung der Flugasche ein, und das Filtrat aus Natriumsulfit und Natriumbisulfitlösung wird mit einem abgezweigten Strom der Natriumkarbonatlösung in einem Reaktor vermischt, so daß eine konzentrierte Lösung an Natriumsulfit entsteht. Die letztere wird mit Hilfe eines reduzierenden Gases in einem Ofen reduziert, so daß Natriumsulfidlösung entsteht, die mit Wasser vermischt und einem Karbonator zugeleitet wird. Hier reagiert Kohlendioxid mit der Natriumsulfidlösung, so daß die zuvor erwähnte Natriumkarbonatlösung für eine Reaktion mit dem Natriumbisulfit zusammen mit Schwefelwasserstoff entsteht, der in elementaren Schwefel umgewandelt wird.

Die Erfindung stellt eine Verbesserung des Verfahrens der US-Patentanmeldung Nr. 233 933 ( ) der Anmelderin dar.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich im wesentlichen um ein Verfahren zum Entfernen von Schwefeloxiden aus einem Gasstrom, wie er etwa aus einem dampfgetriebenen Kraftwerk zur Erzeugung von Elektrizität, Industrieanlagen, in denen schwefelenthaltende Brennstoffe verbrannt werden, oder bei industriellen oder chemischen Verfahren auftritt, bei denen schwefeloxidenthaltendes Rauchgas usw. gebildet wird. Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für die Entfernung von Schwefeldioxid vorgesehen ist, kann ebenfalls Schwefeltrioxid absorbiert und aus dem Gasstrom zusammen mit Staub, Flugasche und anderen Teilchen entfernt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Grundprinzipien der obigen US-

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Anmeldung, jedoch weitere vorteilhafte Merkmale, wie im folgenden erläutert werden soll.

Das erfindungsgeitiäße Verfahren umfaßt die Schritte der Verwendung einer Kontaktbehandlungseinrichtung, wie etwa eines Gas-Flüssigkeits-Gaswäschers, zum Lösen des Schwefeloxids (vor allem Schwefeldioxids) aus dem eintretenden Schmutzgas- oder Rauchgasstrom in einem größeren Anteil einer leicht sauren Primärextraktions lösung, die Natriumsulfit, Natriumbisulfit, durch das die Lösung leicht sauer gehalten wird, und etwas Natriumsulfat enthält.

In dem Gaswäscher erfolgt eine Reaktion von Schwefeldioxid mit Natriumsulfit in· der Primärextraktionslösung oder der Gaswäscherflüssigkeit. Durch diese Reaktion wird ein Teil des Natriumsulfits in Natriumbisulfit (sauer) zur Erzeugung eines Extrakts umgewandelt. Da die Extraktionslösung in dem Gaswäscher am wirksamsten ist, wenn sie leicht sauer ist, befindet sich anfänglich etwas Natriurnbisulfit in der Lösung. Flüssigkeitsfreies Gas wird aus dem Gaswäscher ausgestoßen, und der Extrakt strömt zu einem Umwälzbehälter oder Mischer.

Vorzugsweise wird die leicht saure Extraktionsflüssigkeit aus dem Umwälzbehälter oder Mischer wiederholt verwendet bzw. zurückgeführt, damit die in dem Verfahren verwendeten Natriumsalze erhalten bleiben.

Da Natriumsulfit in dem Gaswäscher die aktive Chemikalie darstellt, und da etwas Natriumsulfit aus der Primärextraktionslösung durch Reaktion in dem Gaswäscher entzogen wird, wird ein Teil der Flüssigkeit in dem Mischer, der einen Anteil an Natriumbisulfit enthält, wie er in dem Gaswäscher entstanden ist, zu einem Regenerationssystem abgezweigt, in dem das Natriumbisulfit mit einem Kalziumoxid, vorzugsweise Kalziumhydroxid, reagiert. Dadurch wird das eintreffende Natriumbisulfit zu Natriumsulfit regeneriert, und die regenerierte

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Flüssigkeit wird schließlich zu dem Mischer zurückgeführt. Die Flüssigkeit in dem Regenerator ist alkalisch. Bei dem Regenerationsvorgang entsteht eine unlösliche Ausfällung aus Kalziumsulfit, die schließlich ausgefiltert wird, jedoch wird ein Teil der Ausgangsflüssigkeit mit der Ausfällung abgezogen.

Einige Natriumsalze, einschließlich des aktiven Natriumsulfits, gehen kontinuierlich mit den Abfallfeststoffen, die aus der Flüssigkeit ausgefällt werden, verloren, so daß Natriumsulfit in dem Prozeß nachgefüllt werden muß.

Die bevorzugte Chemikalie zum Ersetzen des verlorengegangenen Natriumsulfits ist Natriumkarbonat, das mit Natriumbisulfit zur Bildung von Natriumsulfit reagiert. Natriumkarbonat wird in den Prozeß in einem Bereich eingefügt, in welchem die Flüssigkeit sauer ist, wie etwa in dem Mischer, so daß das Kohlendioxid, das bei der Reaktion gebildet wird, blasenförmig austritt und nicht gelöst in der Mischerlösung oder in der Gaswäscheroder Extraktionsflüssigkeit, die aus diesem abgezogen v/ird, verbleibt. Dadurch wird die Bildung von Kalziumkarbonat in dem Mischer verhindert, die stattfinden könnte, wenn Spuren von Kalzium in der in den Mischer zurückgeführten Gaswäscherlösung vorhanden wären. Es ist wesentlich, keine Kalziumsalze in den Gaswäscher aus dem Mischer einzuleiten, da sie Ablagerungen in dieser Vorrichtung bilden.

Bei dem Verfahren der obigen Anmeldung wird die Mischung aus Natriumsalzen und Kalziumsulfitausfällungen, die in dem Regenerator gebildet v/ird, direkt zu einem Rotationsfilter gepumpt, so daß ein feuchter Filterkuchen aus Kalziumsulfitausfällung (Abfallfeststoff) und einem klaren Filtrat entsteht, das Natriumsulfit und etwas Natriumsulfat enthält. Bei der vorliegenden Erfindung wird diese erwähnte Mischung aus dem Regenerator nicht direkt zu dem Filter geleitet, sondern an einen Verdicker abgegeben, und der Schlamm von diesem Verdicker wird zu dem Rotationsfilter gepumpt.

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung bezieht sich auf die zuvor erwähnten Vorgänge in dem Regeneratorsystem. Wie oben erwähnt wurde, werden Kalziumoxiue in einen Regenerator oder Reaktor des Regenerationssystems in Form von Kalziumhydroxid eingeleitet. Das Kalziumhydroxid reagiert mit dem Natriumbisulfit in dem erwähnten abgezweigten Anteil der Primärextraktionslösung und wandelt das saure Natriumbisulfit in alkalisches Natriumsulfit um,so daß eine alkalisch regenerierte Extraktionslösung entsteht, die regeneriertes Natriumsulfit zum Vermischen mit dem Extrakt aus dem Gaswäscher enthält. In dem Regenerator bildet die Reaktion des Kalziumhydroxids mit dem sauren Natriumbisulfit ebenfalls die zuvor erwähnten unlöslichen Ausfällungen des Kalziumsulfits.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Kalziumsulfitausfällung vollständig aus der Ausgangsflüssigkeit entfernt wird, da es wesentlich ist, daß Kalziumsalze nicht zusammen mit der Extraktionsflüssigkeit zu dem Gaswäscher zurückgeleitet werden. Obwohl sowohl die Reaktionen des Kalziumoxids als auch des Kalziumhydroxids in der obigen Anmeldung beschrieben werden, ist es nunmehr bekannt, daß das Kalziumhydroxid das bevorzugte Material darstellt. Ferner agglomeriert Kalziumsulfit zu großen, flockenförmigen Teilchen unter günstigen Bedingungen der Natriumsalzkonzentration, und wenn der pH-Wert in dem Regenerator 7,9 überschreitet. Andernfalls kann die Ausfällung sehr feine Teilchen aufweisen, die schwierig auszufiltern sind. Ferner wäre selbst dann, wenn versucht würde, diese kleinen Teilchen vor dem Filtern zu konzentrieren, wie etwa durch Schwerkrafttrennung in einem Absetzbehälter, der Ab— Setzvorgang langsam und würde einen sehr großen Behälter oder Verdicker erfordern, wenn der notwendige Durchsatz geliefert werden soll.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die großen Flocken des Kalziumsulfits als solche dem Verdicker zugeführt, in welchem sie sich schnell durch Schwerkrafttrennung absenken und einen Schlamm erhöhter Dichte bilden, der leicht zu filtern ist. Es

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ist nicht erforderlich, in dieser Stufe übermäßig große Absetzbehälter oder Verdicker zu verwenden.

Im einzelnen hat sich gezeigt, daß einfaches Hindurchführen einer Lösung, die diese großen Flocken aus Kalziumsulfitausfällung enthält, durch eine Vorrichtung, in der diese gerührt werden, wie etwa eine Pumpe, bevor sie in einen Absetzbehälter oder Verdicker gelangen, zur Folge hat, daß die Flocken wiederum in kleinere Teilchen zerbrochen werden, so daß ein schv/ieriger und langwieriger Prozeß zum Trennen der Teilchen von der Stammlösung erforderlich ist.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Mischung aus großen Kalziumsulfitflocken, die in der Stammlösung gelöst sind, vorsichtig als überlauf von der Oberseite des Regenerators allein durch Schwerkraft abgezogen und gelangt auf diese Weise zu dem Verdikker. Es sind keinerlei Rührwerke oder Pumpen in der Leitung zwischen dem Regeneratorüberlauf und dem Verdicker vorgesehen. Durch Verwendung dieser Verfahrensschritte können die großen Kalziumsulfitflocken, die sich in dem Regenerator bilden, direkt in den Verdicker überführt v/erden und setzen sich dort schnell als ein konzentrierter Schlamm ab.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß, wenn dieser verdichtete Schlamm aus Kalziumsulfitflocken und Natriumsalzlösung einmal gebildet ist, ein Abpumpen des Schlammes als Bodenanteil des Verdickers zu einem Filter ohne nachteilige Wirkungen für die anschließende Bildung des Filterkuchens möglich ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die von Ausfällungen freie Lösung, die alkalisches, regeneriertes Natriumsulfit enthält, als Überlauf von dem Verdicker abgezogen werden kann und als feststofffreie, regenerierte Lösung für die anschließende Vermischung mit dem sauren Extrakt des Gaswäschers verwendet v/erden kann.

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Verwendung von Flugasche als ohne weiteres verfügbares, billiges Filterhilfsmittel bei der Bildung des Kalziumsulfit-Filterkuchens. In vielen Systemen ist Flugasche in dem Rauchgas vorhanden, das in den Gaswäscher eintritt, sofern es nicht durch einen Zyklon, einen Abscheider oder dergleichen.vor dem Eintritt in den Gaswäscher entfernt wird. Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Flugasche in dem eintretenden Rauchgas vorhanden ist, wird sie zusammen mit dem Gasstrom in den Gaswäscher eingelassen, die Flugasche wird von dem Gasstrom durch die Waschflüssigkeit getrennt und folglich von dem Gaswäscher zusammen mit dem Extrakt abgezogen, der Natriumsulfat, IJatriumsulf it und eine erhöhte Menge an Natriumbisulfit, wie zuvor erwähnt, enthält.Die mitgenommene Flugasche tritt in den Mischer ein und wird von diesem abgezogen, und sie gelangt zu dem Regenerator, in der sie sich mit Kalziumsulfitausfällungen sammelt und folglich als Regenerator-Unterstrom oder -Bodenflüssigkeit zusammen mit der Ausfällung abgezogen wird. Die Flugasche tritt auf diese Weise in den Verdicker ein, wird mit der Verdicker-Bodenflüssigkeit entfernt und zusammen mit dem konzentrierten Kalziumsulf itschlämm dem Rotationsfilter zugeführt. Es hat sich gezeigt, daß beim Durchleiten der Flugasche durch das System in der beschriebenen Weise die Verwendung von getrennten Filterhilfsmitteln wie Diatomeenerde oder dergleichen nicht notwendig ist zur Erzeugung eines guten, entwässerten Filterkuchens, der die Kalziumsulfitflocken enthält.

Wenn daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das in die Kontaktbehandlungseinrichtung oder,aen Gaswäscher eintretende Rauchgas Flugasche enthält, so kann das System ohne Verv/endung eines mechanischen oder elektrostatischen Abscheiders in deia Gasstrom betrieben werden. Wenn derartige Einrichtungen vorhanden sind, so sollten sie derart betrieben werden, daß ein angemessener Eintrittsanteil der Flugasche in dem das Schwefeldioxid enthaltenden Gasstrom, der in den Gaswäscher eintritt, verbleibt. Wenn in dem System Abscheider zum Entfernen von Flugasche aus dem Rauch-

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gasstrom verwendet werden, oder wenn keine Flugasche in dem Schmutzgasstrom vorhanden ist, ist es vorteilhaft, Flugasche in · den Regenerator einzumischen und die Flockenbildungswirkung zu verstärken und die Wirkung des Filters zu erhöhen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung bezieht sich auf Sicherheitsvorkehrungen in dem Filtersystem. Der Ilauptfilter ist ein Rotationstrommelfilter mit einem Stoffsieb, das zum Teil in den einströmenden Schlamm eintaucht. Ein klares Filtrat wird durch das Filtertuch in einen Filtrat-Speicherbehälter abgesaugt, der mit einer Saugpumpe verbunden ist. Die feuchten Abfallfeststoffe (Kalziumsulfit und Flugasche zusammen mit etwas Flüssigkeit) werden von der Filtertrommel abgeschabt und auf einen Förderer abgelenkt. Das luftfreie Filtrat wird zu einem Aufnahmebehälter für Rückführflüssigkeit gepumpt, in dem überlauf des Verdickers zur Rückführung zu dem Mischer vermischt wird.

Wenn durch das Stoffsieb auf der Rotationsfiltertrommel Feststoffe hindurchgehen oder wenn dieses Si"eb beschädigt wird, v/erden Kalzium enthaltende Feststoffe zusammen mit normalem, klarem Filtrat zu dem Aufnahmebehälter gepumpt. Diese Feststoffe können zu dem Gaswäscher über den Mixer zurückgeführt werden, und dort können sie Ablagerungen bilden, wie es bei bekannten Gaswäscherprozessen der Fall ist, bei denen suspendierte Kalziumsalze in der Gaswaschbahn verwendet werden. Folglich wird das Filtrat aus dem Aufnahmebehälter durch einenPolierfilter zu dem Mischer gepumpt. Weiterhin enthält der Aufnahmebehälter oder Speicherbehälter ein Rührwerk, durch das verhindert wird, daß sich vorhandene Feststoffe abscheiden.

Der Polierfilter ist ebenfalls ein Stoffilter und entfernt Feststoffe, bis er verstopft ist und keine weitere Flüssigkeit hindurchgepumpt werden kann. Wenn dies der Fall ist, wird ein Rückspülsystem eingeschaltet und spült das Polierfiltersieb mit Wasser frei und führt den Rückspülschlamm dem Rotationsfilterbehälter zu. Hier werden die Rückspülfeststoffe durch das Rotations-

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filtersieb, das ggf. repariert worden ist, entfernt und zusammen mit den Abfallfeststoffen abgeführt. Ein weiteres Merkmal der Erfindung bezieht sich auf den Verlust des Natriumsalzes.. Natriumsalze v/erden mit den Abfallfeststoffen am Filter abgeschieden. Das Verhältnis von natriumsulfat zu Natriumsulfit, das die aktive Chemikalie darstellt, wird auf einem hohen Viert gehalten, so daß die Menge des Natriumsulfits, die abgeschieden wird, entsprechend gering ist und durch die kontrollierte Zugabe von Natriumkarbonat zu dem Mischer ersetzt werden kann. Da Natriumsulfit leicht oxidiert, geht einiges Natriumsulfit durch Oxidation in dem Gaswäscher in Natriumsulfatüber, so daß der Sulfatanteil in der Flüssigkeit normalerweise ständig ansteigen müßte. Erfindungsgemäß wird jedoch die Menge des in dem System hinzugekommenen Sulfats durch die an dem Filter abgeführte Natriumsulfatmenge kompensiert. Die letztere Menge wird durch ein Filtertrommel-Rückspülsystem unter der Steuerung von Meßgeräten kontrolliert.

Im folgenden werden beispielsweise bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Grundlagen des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 ist ein genaueres Flußdiagramm und veranschaulicht *die in Fig. 1 jetzt nicht dargestellten Merkmale der Erfindung .

Das erfindungsgemäße Verfahren kann verwendet werden zum Entfernen von Sciiwef eloxiden aus Rauchgas von stromerzeugenden Dampfanlagen und industriellen Dampfanlagen, in denen Kohle, öl oder andere, schv/ef elenthaltende Brennstoffe verbrannt werden. Es kann ebenfalls eingesetzt werden bei der Herstellung von Schwefelsäure und anderen chemischen Prozessen, bei denen Schwefeloxide als Endprodukte oder als Nebenprodukte in Rauchgas erzeugt werden. Obwohl das Verfahren vor allem für Schwefeldioxid vorgesehen ist, kann Schwefeltrioxid ebenfalls absorbiert und aus dem Gasstrom entfernt werden. Das Verfahren kann in Verbindung mit einem Staubabscheider verwendet werden, der bereits in diese Gas-

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quellen eingebaut ist, oder es kann verwendet werden zur Rückgewinnung von Staub, Flugasche oder anderer teilchenförmiger Substanz aus Gasströmen, die aus derartigen Quellen austreten.

Fig. 1 ist eine vereinfachte, schematische Darstellung des Grundverfahrens der vorliegenden Erfindung bei Anwendung auf eine Prüfeinrichtung, wobei das verschmutzte Gas, wie etwa Rauchgas, vier Gaswäschern zugeleitet v/ird, die parallel zu dem Gaswäschersystem verbunden sind. Die Anzahl der verwendeten Gaswäscher in einem vorgegebenen System ist lediglich eine Frage der Auslegung, und daher kann zum Zwecke der Erläuterung auf einen einzigen Gaswäscher Bezug genommen werden.

Figur 1 kann betrachtet werden als Beispiel einer Einrichtung zur Behandlung von Rauchgas aus einer starken, industriellen Quelle, wie etwa einer Kohle beheizten Dampferzeugungsanlage, die sowohl Flugasche als auch Schwefeldixoid in dem Rauchgas enthält. Der durch das Schwefeloxid verschmutzte Gasstrom tritt in eine Leitung 10 ein, und da in dem dargestellten Beis£)iel 4 Gaswäscher Sa-Sd vorgesehen sind, verzweigt sich die Leitung 10 in Zweigleitungen 10 a - 10 d. In jedem Gaswäscher wird der verschmutzte Gasstrom einer Kontaktbehandlung mit einer Wasch- oder Primärextraktionslösung, die Natriumsulfit, Natriumbisulfit und Natriumsulfat enthält, unterworfen, und bei dem erfindungsgemaßen Verfahren enthält diese Lösung außerdem suspendierte Flugasche und andere teilchenförmige Stoffe, die zuvor aus dem eintretenden Gasstrom entfernt worden sind. Da diese Grundlagen der Erfindung vor allem chemische Merkmale betreffen, v/ird in diesem Zusammenhang die Behandlung der Flugasche nur angedeutet.

Schwefeldioxid wird in jedem Gaswäscher durch Kontakt mit einer Primärextraktionslösung entfernt, die durch eine Leitung 14 eingeleitet wird, die Zweigleitungen 14 a - 14 d für die verschiedenen Gaswäscher aufweist. Natriumsulfat (Na₂SO.) wird ebenfalls in den verschiedenen Lösungen herausgelöst. Da Natriumsulfat

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- II -

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jedoch nicht in die Grundreaktionen eingeht, werden diese Einzelheiten später erläutert.

In den Gaswäschern wird Schwefeldioxid durch die Waschflüssigkeit absorbiert, die durch die Leitung 14 eintritt, indem in einer Venturieinheit 12 eine Reaktion mit dem Natriumsulfit und Wasser zur Bildung von Natriumbisulfit stattfindet. Die Reaktion verläuft wie folgt:

SO₂ + H₂O + Na₂SO₃ > 2NaIISO₃ (]_)

Die Flüssigkeit wird von dem Gas in einem Zyklontrenner 13 abgetrennt, der jedem Gaswäscher zugeordnet ist, und der flüssigkeitsfreie, von Schwefeloxid befreite Gasstrom wird aus jedem Gaswäscher ausgeblasen und einem Kamin oder Speicher durch Leitungen 16a - 16d zugeführt. Der entstehende Flüssigkeitsextrakt fällt durch Schwerkraft durch einzelne Leitungen 15a 15d herab und gelangt in einen Mischer oder in einen Umwälztank M durch eine Leitung 15.

Die Primärextraktionslösung, die in die Gaswäscher aus der Leitung 14 eintritt, hat einen pli-Wert von etwa 6,2 - 6,7. Da sich jedoch durch die Reaktion (1) der Anteil an Natriumbisulfit erhöht, ist der Extrakt in der Leitung 15 stärker sauer. Es wird jedoch ausreichend Waschflüssigkeit zu dem Gaswäscher gepumpt, so daß die Menge des verfügbaren Natriumsulfits ausreicht, um ein nennenswertes Ansteigen des Säurewertes zu verhindern.

Natriumbisulfit wird in den Gaswäschern auf Kosten des Natriumsulfits erzeugt, und da Natriumsulfit chemisch aktiv ist , sollte es nicht entfernt werden. Daher wird ein Teil der Flüssigkeit aus dem Mischer M einem Regenerationssystem zugeleitet, das einen Regenerator oder Reaktor R umfaßt, in dem das Natriumbisulfit, das in den Gaswäschern entsteht, zu Natriumsulfit regneriert wird, bevor die Flüssigkeit zu dem Mischer M zur Rezirkulation zugeführt wird. Dies wird erreicht durch Unterteilung der Abgabeleitung 18 für die Primärextraktionslösung von dem Mischer M in

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eine Haupt- oder Gaswäscher-Leitung und eine Leitung 20, in die eine gesteuerte Menge der Lösung zu dem Regenerator oder Reaktor. R unter dem Einfluß eines Ventils 22 abgezweigt wird.

Einige Natriumsalze, einschließlich Natriumsulfit, der aktiven Chemikalie in dem Waschprozeß, werden aus dem System zusammen mit den Abfallfeststoffen in einem stromabwärts angeordneten Filter F ausgespült und gehen folglich kontinuierlich in den Abfallfeststoffen verloren. Daher wird ein billiges Natriumsalz dem System zugefügt, das eine Reaktion herbeiführt, die den Natriumwert ergänzt, der in dem Filter verlorengegangen ist. Eine aktive, jedoch billige Natriumchemikalie wie Natriumkarbonat oder Natriumhydroxid (kaustisches Soda) wird dem System hinzugefügt zur Ergänzung des Natriumsulfits. Zur Vereinfachung der Handhabung ist Natriumkarbonat das bevorzugte Regenerationsmaterial. Daher wird Natriumkarbonat dem Mischer M über eine Leitung 21 zugesetzt. Es ergibt sich folgende Reaktion:

Natriumkarbonat: Na,,COο + 2NaIISO₀ > 2Na₀SO₀ + CO«.+ H_nO (2)

Z ^J J 2. ο Ζτ λ

Wenn Natriumhydroxid verwendet wird, tritt folgende Reaktion ein:

Natriumhydroxid: HaOH + NaHSO₃ > Na₃SO₃ + H₂O (3)

Es ist wesentlich, daß Natriumkarbonat zu einer sauren Lösung hinzugegeben wird, wie es die Lösung in dem Mischer M mit einem pH-Wert von etwa 6-7 darstellt. Unter diesen Bedingungen tritt Kohlendioxid in Blasen aus der Lösung wie bei der Reaktion (2) aus, und das Karbonat verbleibt nicht gelöst in der Lösung. Dadurch wird die Bildung von Kalziumkarbonat verhindert, wenn Spuren von Kalzium in der Lösung vor^handen sind, und folglich wird eine Tendenz zur Bildung von Ablagerungen weiter reduziert, wenn die Lösung in den Gaswäscher eingeleitet wird.

Wie bereits erwähnt wurde, wird eine gesteuerte Menge der Primärextraktionslösung (einschließlich Flugasche) durch die Lei-

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tung 20 unter der Kontrolle des Ventils 22 abgezweigt und dem Regnerator oder Reaktor R zugeführt. Diese Flüssigkeit enthält Natriumsulfit, Natriumbisulfit und Natriuiasulfat. Da jedoch Natriumbisulfit in dem Gaswäscher auf Kosten von Natriumsulfit in der Primärextraktionslösung aus der Leitung 14 entsteht, wird das Natriumbisulfit aus der Leitung 20 zu Natriunsulfit regeneriert und zu dein Mischer M und den Gaswäschern zurückgeführt. Diese Regeneration erfolgt in dem Regenerator oder Reak tor R durch Zugabe von wasserhaltigem oder gelöschtem Kalk (Ca(OH)₂) durch eine Leitung 24 in die Flüssigkeit,die in den Regenerator durch die Leitung 20 eintritt. Es erfolgt eine zweistufige Reaktion in dem Regenerator R, bei der Kalziumsulfit als Abfallfeststoff ausfällt und Natriumsulfit für eine Wiederverwendung, in der Gaswäscher-Extraktionslösung regeneriert wird. Die zweistufige Reaktion läuft wie folgt ab:

Ca(OH)₂ + Na₃SO₃ » CaSO₃ + 2NaOIi (4)

2NaOII + 2NaIISO₃ > 2Na₂SO₃ + 2H₂O (5)

Durch Kombination der Reaktionen (4) und (5) ergibt sich:

Ca(OH)₂ + 2NaIISO₃ > CaSO₃ + Na₃SO₃ +21I₂O (6)

Das Ventil 22 wird derart eingestellt, daß die Flüssigkeit in der Leitung 20, die dem Regenerator R zugeführt wird, eine Menge an Natriumbisulf it NaIISO-. enthält, die gleich derjenigen ist, die durch die Reaktion in den Gaswäschern erzeugt wird. Entsteht eine unlösliche Ausfällung aus Kalziumsu-lfit, und die Flüssigkeit von dem Regenerator, gemischt mit flockigen Kalziumsulfitteilchen und Flugasche in Suspension, wird .einem Verdicker T zugeführt, wie später im einzelnen erläutert werden soll. Der Unterstrom des Verdickers, der ein konzentrierter Schlamm aus Natriumsulfit, Kalziumsulfit-Ausfällung, Flugasche und etwas Natriumsulfat ist, wird durch eine Leitung 26 einem Rotationstrommelfilter F zugeführt. Bei dem hier erläuterten Beispiel sind drei derartige Rotationstrontaelfilter vorgesehen, die parallel miteinander verbunden sind. Die anderen beiden, nicht gezeigten

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Filter nehmen Schlamm aus den Zweigleitungen 26a, 26b.

Ein feststofffreier Überlauf aus dem Verdicker T gelangt durch eine Leitung 28 in eine Leitung 30, die die Flüssigkeit zu dem Mischer M als regenerierte Extraktionslösung zurückführt. Der aktive Bestandteil dieser Lösung ist Natriumsulfat, und die Lösung hat einen pH-Wert von etwa 8 - 8,5. Diese alkin-regenerierte Extraktionslösung wird, wenn sie zu dem Mischer M zurückgeführt wird, gemischt mit den Extrakt aus der Leitung 15, die aus den Gaswäschern austritt, so daß die zuvor erwähnte, saure Primärextraktionslösung entsteht, die als Waschflüssigkeit für die Leitung 14 dient.

Der Filter F ist ein Rotationstrommelfilter, dem ein unter Unterdruck stehender Filtratbehälter zugeordnet ist, der später erläutert werden soll. Der Filterkuchen wird mit Wasser gewaschen und als Abfallfeststoff abgegeben, der ausgefälltes KaI-ziurasulfit, Flugasche und einen Teil der ursprünglichen Flüssigkeit enthält. Luft wird durch eine Leitung 34 ausgeblasen und zieht Flüssigkeit durch das Filtersieb, und das feststofffreie Filtrat, das Natriumsulfit als aktiven Bestandteil enthält, wird von dem Filter durch eine Filtratleitung 36 abgezogen und zu dem Mischer M über die Leitung 30 zurückgeführt. Das Filtrat aus den beiden anderen Filtern, die zuvor erwähnt wurden, tritt in den Kreislauf durch die Leitungen 36a, 36b ein.

Obwohl Waschwasser aus der Lei tuner 32 in die Schleife an dem Filter F eintritt, kann es unter Umständen die Verluste oder den verdampften Anteil in den Gaswäschern nicht ersetzen, so daß einiges Regenerationsv/asser der Schleife über die Leitung 30 zugeführt wird.

Wie bereits erwähnt wurde, befindet sich LJatriumsulfat in den verschiedenen genannten Flüssigkeiten, jedoch ist dies keine aktive Chemikalie in dem Waschprozeß, und daher wurde es in der

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obigen kurzen Beschreibung des Grundverfahrens nicht hervorgehoben .

Figur 2 ist eine genauere Darstellung des Systems der Figur In Figur 2 ist ein einzelner Gaswäscher gezeigt, obwohl Zweigleitungen füridie anderen Gaswäscher gemäß Figur 1 angedeutet sind. Die folgende Erläuterung soll auf einen einzigen Gaswäscher beschränkt werden.

Gaswäscher

Gemäß Figur 2 tritt schwefelhaltiges Abgas, wie etwa Rauchgas, in das System durch die Leitung 10 ein. Das Rauchgas gelangt in einen Gaswäscher, der allgemein mit S bezeichnet ist, und der in dem dargestellten System einen Flüssigkeitskontakt-Gaswäscher 12 in Vüituri-Bauweise enthält, wie er in der US-Anmeldung Wo. 257 522 ( ) der. Anmelderin dargestellt ist.

Der Gaswäscher 12 umfaßt kurz gesagt eine quadratische Venturiengstelle mit einem über die gesamte Breite gehenden Einsatz 12a in der Venturiengstelle, der unterhalb der Venturiengstelle Durchgänge mit konstantem Querschnitt ergibt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf die spezielle Verwendung eines derartigen Gaswäschers mit Venturibauweise beschränkt. Vielmehr können Gaswäscher oder Kontaktbehandlungseinrichtungen in Form von gepackten Säulen usw. verwendet werden, wie sie in der zuvor erwähnten Anmeldung erläutert werden. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß, obwohl das Rauchgas entsprechend der zuvor erwähnten Anmeldung auf unter 26O°C gekühlt werden kann, in der Rauchgas-Leitung 10, die in den Gaswäscher eintritt, kein Zyklonbrenner oder Ausfäller vorgesehen ist, so daß die Flugasche, die durch die Rauchgasquelle erzeugt wird, ebenfalls in den Gaswäscher aus der Leitung 10 eintritt.

Wenn der Gaswäscher 12 ein Venturiwäscher ist, so nimmt die Engstelle des Gaswäschers die Pri'märextraktionslösung aus der Leitung 14 auf. Beispielsweise kann diese Lösung, die in die

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Venturiengstelle eingesprüht wird, etwa 3,3 Gew.-% Natriumsulfit, etwa 3,1 Gew.-% Natriumbisulfit und 15 Gew.-% Natriumsulfat um- · fassen. Diese Konzentrationen sind nicht kritisch, jedoch ist es wesentlich, daß das Verhältnis von Natriumsulfat zu Natriumsulfit hoch ist. Die Primärextraktionslösung in der Leitung 14 ist sauer mit einem pH-Wert von etwa 6,2 - 6,7. In dem Gaswäscher 12 reagieren die Primärextraktionslösung und die- Schwefeloxide in dem Rauchgas, so daß die Schwefeloxide durch die Prirnärextraktionslösung absorbiert werden und den Extrakt bilden. Schwefeldioxid wird mit Natriumsulfit (Na₂SO.,) kombiniert, wie es in der obigen Reaktion (1) gezeigt ist. Der entstehende Extrakt E enthält nach wie vor Natriumsulfit, jedoch auch eine erhöhte Menge an Natriumbisulfit.

Vorzugsweise liegt der pH-Wert der Primärextraktionslösung, die in den Gaswäscher eintritt, nicht unterhalb von 6 und insbesondere zwischen 6,2 und 6,7, da, wenn die Primärextraktionslösung zu sauerist, ihre Wirksamkeit bei der Extraktion von SO₂ abnimmt, wobei die Lösung das Bestreben hat, während der Extraktion stärker sauer zu werden.

Während der Schwefeloxid-Extraktion kann das Schwefeloxid, sofern freier Sauerstoff in dem eintretenden Gasstrom vorhanden ist, ebenfalls mit Natriumsulfit zur Erzeugung von Natriumsulfat reagieren, und in jedem Falle wird Natriumsulfat stets in dem System umgewälzt. Dies ist vorteilhaft, da es bei der vorliegenden Erfindung von Bedeutung ist, daß eine gesammelte Menge von gelösten Natriumsalzen in der Primärextraktion vorhanden ist, nämlich Natriumsulfit, -bisulfit und -sulfat, die wenigstens 20 Gew.-% erreichen, so daß die Extraktionslösung eine Ionenstärke von wenigstens 5 aufweist. Es war bekannt, daß diese hohe Salzkonzentration die weitere Umwandlung von Sulfit in Sulfat behindert, und es ist ebenfalls bekannt, daß die hohe Konzentration die Regenerationsreaktion mit einem abgezweigten Strom der

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Primärextraktionslösung erleichtert, die zuvor erwähnt wurde. Flugasche wird aus dem Rauchgas durch Auftreffen der Staubteilchen auf die Waschflüssigkeitstropfen in dem Gaswäscher 12 entfernt und verbleibt suspendiert in der Flüssigkeit.

Die Gas-Flüssigkcits-Mischung tritt in den Zyklontrenner 13 ein, der einen Teil des Gaswäschers S bildet und in den die Flüssigkeit von dem Gasstrom durch Zentrifugalkraft abgetrennt wird. Die Extraktionsflüssigkeit E, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Flugasche enthält, wird durch die Leitung 15 entfernt und tritt in den Mischer M ein. Der von Schwefeloxid befreite, flüssigkeitsfreie Gasstrom wird aus dem Zyklontrenner 13 durch die Leitung IGa ausgestoßen und durch einen Dampfrohr-Rückerhitzer 40 mit Hilfe eines Saugzuggebläses 4 2 zur Abgabe an einen Kamin 44 hindurchgezogen. Der Rückerhitzer 40 ist nicht wesentlich. Er hebt dicTemperatur des feuchtigkeitsgesättigten Gases an, so daß es auf einfache Weise in der Atmosphäre dispergiert wird. Der Rückerhitzer gestattet es außerdem, ein Saugzuggebläse 42 aus Flußstahl anstelle eines Gebläses aus nicht rostendem Stahl zu verv/enden. Das Abgas kann auf andere Weise rückerhitzt werden .

Mischer

Die saure Extraktionsflüssigkeit in der Leitung 15 aus dem Gaswäscher strömt durch Schwerkraft in den Mischer M. Sie enthält Natriumsulfit, einen erhöhten Anteil an Natriumbisulfit und Hatriumbisulfat sowie suspendierte Flugasche.

Die Lösung in dem Mischer M wird durch eine drehbare Rührschraube 46 umgerührt, damit verhindert wird, daß Feststoffe abgelagert werden und die Leitungen verstopfen. Weiterhin tritt in den Mischer M die zuvor erwähnte, regenerierte Extraktionslösung aus der Leitung 30 ein. Diese Lösung ist ein Alkin mit einem pli-Wert von etwa 8 - 8,5. Sie ist zusammengesetzt aus. Natriumsulfat, Natriumsulfat und Flugasche und wird aus dem zuvor erwähnten, stromabwärtigen Regnerationssystem, das den Filter aufweist, aufgenommen.

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Der Mischer M, der den Säureextrakt aus der Leitung 15 mit der alkin-regenerierten Extraktionslösung (pH über 8) aus der Leitung 30 mischt, erzeugt die zuvor erwähnte Primärextraktionslösung mit einem pH-Wert von etwa 6,2 - 6,7.

Wie erwähnt wurde, wird die Prirnärextraktionslösung von dem Mischer durch eine Umwälzpumpe 4 8 abgepumpt. Die Abgabeleitung wird in zwei Ströme in den Leitungen 14 und 20 mit Hilfe eines Proportionierungs-Ventils 22 unterteilt. Ein Hauptanteil der Primärextraktionslösung wird durch die Leitung 14 dem Gaswäscher 12 zugeführt. Ein geringerer Anteil der Primärextraktionslösung verläßt über die Leitung 20 das Ventil 22 und wird an den Regenerator R abgegeben. DieFlugasche wird aus dem Mischer zusammen mit der Primärextraktionslösung abgezogen und tritt ebenfalls in den Regenerator R über die Leitung 20 ein.

Das Ventil 22 wird derart eingestellt, daß die abgezweigte Flüssigkeit, die in den Regenerator über die Leitung 20 eintritt, nur diejenige Menge an Hatriumbisulfit enthält, die in dem Gaswäscher durch die Reaktion (1) erzeugt worden ist. Dies wird erreicht durch eine Steuerung 50. Die Steuerung umfaßt drei spezielle Elektroden oder Sonden, und zwar (1) eine Sonde, die den Gesamt-Natriumionengehalt in der Mischerlösung mißt; (2) eine Sonde, die den pH-Wert der Lösung mißt und (3) eine Oxidations-Reduktions-Sonde (ORP), die das Sulfat/Sulfit-Verhältnis in der Lösung mißt. Diese Sonden-Spannungssignale werden verwendet zur Ausübung von zwei Funktionen, deren eine darin besteht, das Ventil 22 zu steuern, und zwar auf der Basis der pH-Messung durch die Sonde (2), deren Steuersignal durch die gestrichelte Linie 50a angedeutet ist.

Die Sonden der beschriebenen Art sind als solche für die Kontrolle chemischer Prozesse bekannt, und die Einzelheiten und die

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zugehörige Instrumentation sind für die Erfindung nicht wesentlich.

Da, wie erwähnt wurde, einige Natriumsalze in der Form von Natriumsulfat sowie eines kleineren Anteils an Natriumsulfit durch Auszug in dem stromabwärtigen Filter F verlorengehen, könnte das System unter Umständen von Natriumsalzen einschließlich Natriumsulfit befreit werden und daher außerstand gesetzt werden, Natriumdioxid zu absorbieren. Dieser Verlust an lösbarem Natriumsalz wird ausgeglichen durch Regeneration des Natriumsulfits in dem Mischer M durch Zugabe eines aktiven, lösbaren II atriums al zes wie etwa Natriumkarbonat (Na₉CO-.) , das aus Natriumkarbonat-Trichter 52 mit Hilfe eines Schraubenförderers 54 dem Mischer über die Leitung 21 zugesetzt wird. Der Schraubenförderer hat einen regelbaren Antrieb 55. Der Antrieb 55 wird gesteuert durch die zuvor erwähnte Mischer-Steuerung 50 auf der Basis der Messungen der Natriumionenkonzentrations-Sonde (1) und der pK-Sonde (2). Diese Steuerung regelt den Einlaß des Natriumsalzes zur Aufrechterhaltung der Natriumionenkonzentration der Mischerlösung innerhalb gewünschter Grenzen, wobei das Steuersignal durch die gestrichelte Linie 50 b angedeutet ist.

Die Zugabe von Natriumsulfat als Aufbereitungschemikalie wäre unwirksam, da Sulfat nicht in dem System in Sulfit umgewandelt wird und folglich Sulfit unter Umständen entzogen"würde. Natriumhydroxid und Natriumkarbonat sind die beiden einzigen zum vernünftigen Preis zu erhaltenden Hauptchemikalien,und wegen der einfachen Handhabung ist Natriumkarbonat vorzuziehen. Wie erwähnt wurde, ist es wesentlich, daß das Karbonat dort hinzugefügt wird, wo die Lösung sauer ist, wie in dem Mischer, so daß Kohlendioxidblasen in der Reaktion (2) austreten und das Karbonat nicht gelöst in derWaschflüssigkeit verbleibt.

Regeneratorvorganq

Der Regenerator Rist ein überlaufregenerator mit einer mit Rührwerk versehenen Reaktionskammer. Derartige Kammernsind als

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solche bekannt, und auf die konstruktiven Einzelheiten kommt es daher für die Erfindung nicht an. Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Regenerators dieser Art bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bestimmten Stufe des Verfahrens vor einer Senkkammer oder einem Verdicker.

Der Regenerator umfaßt einen zylindrischen Behälter 90, dessen oberer Bereich durch eine ringförmige Überlaufrinne 92 umgeben wird. Das Rührwerk 60 mischt die Chemikalien im unteren Bereich des Behälters 90 stark durcheinander, und unter diesen Umständen erfolgt eine schnelle Reaktion zwischen dem Natriumbisulfit aus der eintretenden Primärextraktionslösung, die durch die Leitung 20 zugeführt wird, und dem Kalziumhydroxid, das durch die Leitung 24 eintritt. Als Ergebnis dieser Reaktion wird Natriumbisulfit (1IaIISO₃) in Kalziumsulfit (CaSO₃) umgewandelt. Der pH-Wert der Regeneratorlösung wird auf einen bevorzugten Wert von 8,3 und nicht unter 7,9 und nicht über 9,5 durch Steuerung festgehalten. Dazu ist ein pH-Meßgerät 61 mit einer zugehörigen Steuerung erforderlich, durch die der Eintritt von Kalk über einen Waagenförderer 59 gesteuert wird. Das Steuersignal ist durch die gestrichelte Linie 61a angedeutet.

Das Kalziumsulfit, das in der Flüssigkeit nicht lösbar ist, fällt aus und gelangt in der Natriumsalzlösung in dem Regenerator-Behälter in eine relativ ruhige obere Zone.

Wie erwähnt wurde, erfolgt folgende.kombinierte Reaktion:

Ca(OlI)₂ + NaIISO₃ > CaSO₃ + Na₃SO₃ + 2H₃O (6)

Wenn die Gesamtkonzentration des gelösten IJatriumsalzes 20 Gew,-% überschreitet und der pH-Wert in dem Regenerator im Bereich von 7,9 - 9,5 liegt, bilden die anfänglich kleinen Teilchen des Kalziumsulfits durch Agglomeration und Flockenbildung zunehmend größere, flockige Teilchen mit einem üblichen Durchmesser von

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über 100 ,u. Aufgrund des Rührens innerhalb des Regenerators R agglomeriert die Flugasche, die ebenfalls durch die Leitung 20 eingeleitet worden ist, mit dem ausgefallenen Kalziumsulfit. Während die Flüssigkeit langsam über den oberen Rand des Behälters 90 in die Überlaufrinne 92 überläuft, treten zugleich die großen Flocken aus Kalziumsulfit und Flugasche mit der Flüssigkeit über. Diese sanfte Überlaufwirkung zerbricht die großen Flocken nicht. Die Suspension der Flocken in der Natriumsalzflüssigkeit wird durch die Leitung 62 abgeführt, wie zuvor erwähnt wurde, und gelangt durch Schwerkraft von sich aus in die öffnung des Verdickers T. Eine Pumpe ist in der überlauf-Leitung 6 2 nicht erforderlich.

Wie zuvor erwähnt wurde, wird durch die Reaktion in dem Regenerator R anfangs unlösliches Kalziumsulfit in sehr kleinen Teilchen ausgefällt, deren Durchmesser 1 ,u und bis zu 20 .u betragen kann. Teilchen dieser geringen Größe würden durch Schwerkraft sehr langsam absinken, und auch nach dem Absinken wären sie sehr schwer auszufiltern. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bilden die Teilchen des Kalziumsulfits jedoch die erwähnten großen Flocken, die sich leicht durch Schwerkraft absenken und absetzen, und es ist daher wesentlich, daß sie unzerstört von dem Regenerator entfernt und dem Verdicker T ohne Pumpen zugeführt werden, wie es erwähnt wurde.

Bei Verwendung von Kalziumhydroxid ist die minimale Verweilzeit, die in dem Regenerator erforderlich ist, etwa 2 Minuten lang, und die maximale Verweilzeit, die erforderlich ist, beträgt 10 Minuten. Eine zusätzliche Verweilzeit erhöht die chemische Ausnutzung nicht und fördert das Verfahren nicht. Eine erhöhte Verweilzeit kann sogar einige Nachteile in Bezug auf die Feststoffe aufweisen, die in der Reaktion gebildet werden. Die Verwendung von Kalziumoxid anstelle von Kalziumhydroxid ist unerwünscht, da Kalziumoxid nicht schnell mit Natriumbisulfit in der Regeneratorlösung reagiert. Dies dürfte darauf beruhen, daß

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Natriumsulfit in der Lösung die Kalziumoxid-Reaktion behindert und die Verweilzeit des ausgefallenen Stoffes um einen Faktor von etwa 10 erhöht.

Es ist möglich, andere Chemikalien umzusetzen als gelöschten oder wasserhaltigen Kalk mit Natriumbisulfit, aber gelöschter Kalk reagiert schneller als ungelöschter Kalk (CaO) oder Kalkstein (CaCO₃).Wenn andere Kalziumchemikalien verwendet werden, so müßten die Regeneratorgröße und die Verweilzeit in dem Regenerator erheblich erhöht werden.

Die Menge des Kalziumsalzes, das unter der Steuerung des pH-Meßgerätes 61 hinzugefügt wird, reicht aus, um den pH-Wert der Lösung in der unteren oder Regenerationszone des Regenerators R auf etwa 7,9 - 9,5 zu erhöhen, wobei der bevorzugte Wert bei 8,3 liegt. Der pH-Wert darf 9,5 nicht überschreiten, da die Ausnutzung des Kalziums oberhalb dieses pil-Wertes nachläßt. Wenn zu viel Kalziumhydroxid hinzugefügt v/ird und der pH-Wert über 12 gesteigert v/ird, reagiert das Kalziumhydroxid nicht und wird durch den Verdicker T hindurchgeführt und durch den Rotationsfilter S ausgefiltert und verworfen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Kalzium stöchiometrisch verwendet, und es ergibt sich kein Abfall von Kalziumhydroxid.

Übriges Verfahren

In dem Verdicker T setzen sich die großen Flocken, die durch die Leitung 62 eintreten, ab und bilden einen konzentrierten Schlamm aus ausgefälltem Kalziumsulfit, Flugasche und etwas ilatriumsalzlösung. Dieser Schlamm wird von der Bodenwanne des Verdickers durch eine Verdicker-Unterstrompumpe 64 an die Leitung 26 abgegeben, die zu dem Filter F führt, der später erläutert werden soll. Die Steuerung 65 mißt das spezifische Gewicht des Schlammes.Die Unterstrompumpe 64 ist eine luftbetätigte Zwangsverdrängung-Membranpumpe, deren Frequenz durch einen ilodula-

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tor 66 geändert werden kann, so daß der Strömungsdurchsatz zu den Rotationstrommel-Filtern F einstellbar ist. Die Steuerung liefert ein Signal 65a, und der Pumpen-Modulator 66 liefert ein Signal 66a zur Steuerung der Filter-Rückspülung, wie später genauer erläutert werden soll. Der Überlauf aus dem Verdicker T, der Hatriumsulfit und Natriumsulfat in Lösung enthält, jedoch keine Ausfällungen und Flugasche aufweist, wird durch die Leitung 23 abgeführt und einem Speicherbehälter HT zugeführt. Das Filtrat tritt weiterhin in den Speicherbehälter aus der Leitung 36 ein. Die Speicherbehälterlösunc enthält die zuvor erwähnte Extraktionslösung, die unter Umständen über die Leitung 30 in den Mischer M überführt wird, wie es oben erwähnt -wurde.

Ein Rührwerk 68 befindet sich in dem Speicherbehälter HT für rückgeführte Flüssigkeit und verhindert, daß Feststoffe, die von dciri Verdicker oder von dem Rotationstrommel-Filter F eingetreten sein können, am Boden des Speicherbehälters abgelagert werden. Bei normalem Betrieb ist das Rührwerk 63 nicht erforderlich, jedoch ist es als Sicherheitseinrichtung vorgesehen, da es möglich ist, daß ein Filtertuch eines der Rotationstrommel-Filter F reißen kann, so daß Feststoffe in die Rückführ-Leitung 36 und damit in den Speicherbehälter HT eintreten. Das Rührwerk 68 verhindert, daß sich diese Feststoffe in dem Behälter ablagern.

Eine weitere Sicherheitseinrichtung besteht in einem Polierfilter zwischen dem Speicherbehälter HT und dem Mischer M. Eine Flüssigkeits-Rückführ-Pumpe 70 zieht regenerierte Extraktionslösung aus dem Speicherbehälter HT ab und leitet sie über eine Leitung 72 zu dem Polierfilter PF. Der Polierfilter PF ist ebenfalls ein im Handel erhältlicher Filter, der ein schematisch mit 74 bezeichnetes Sieb enthält, und der Feststoffe entfernt, die durch den Filter hindurchgeführt werden, bis das Sieb derart verstopft ist, daß keine weitere Flüssigkeit

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hindurchgcpurapt werden kann. Wenn diese Verstopfung eintritt, wird ein Rückspülsystem in Gang gesetzt, wobei Rückspülwasser von einer Wasserquelle 76 unter dem steuernden Einfluß eines Ventils 78 das Filter-Sieb 74 im Rückstrom wäscht und den zurückgespülten Schlamm über eine Leitung 80 zu dem Rotationstrommel-Filter F zurückführt. Die Leitung 80 ist gestrichelt dargestellt, damit erkennbar ist, daß sie sich während des Normalbetriebes nicht in Gebrauch befindet. Auf diese Weise können Feststoffe, die einen Weg zu dem Flüssigkeits-Speicherbehälter HT gefunden haben, schließlich zu den Rotationstrommel-FiItern F zurückgeführt und aus der Lösung zusammen mit den üblichen Abfallfeststoffen entfernt werden. Der Vorteil dieses Merkmals besteht darin, daß ohne diese Maßnahme im Falle eines gerissenen Filtertuches in einem Rotationstrommel-Filter F Kalziumsulfit zu dem Gaswäscherfeurückgeführt werden könnte und sich dort ablagern könnte.

Aufbereitungswasser

Wie zuvor erwähnt wurde, geht einiges Wasser in dem System durch Verdampfung und in dem Gaswäscher S verloren und wird durch die Austritts-Leitung 16a als Dampf abgeführt. Obwohl einiges Waschwasser dem System in dem Rotationstrommel-Filter F durch die Leitung 32 zugeführt wird, kann dies unter Umständen unzureichend sein, um den Wasserspiegel in dem System aufrechtzuerhalten. Dementsprechend ist die zuvor erwähnte Aufbereitungswasser-Leitung 38 an dem Speicherbehälter HT vorgesehen. Diese Leitung ist mit einem Steuerventil 82 versehen, das durch eine Wasserspiegelsteuerung in dem Speicherbehälter HT, wie etwa ein Schwimmersystem 84, gesteuert wird. Das Aufrechterhalten der Flüssigkeit in dem Speicherbehälter auf einem vorbestimmten Pegel führt automatisch zu einem Ausgleich von Viasserverlusten in dem System, die noch nicht anderweitig ausgeglichen sind.

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Verdicker

Der Verdicker T ist in der Praxis ein Äblagerungsbehälter, der bewirkt, daß die flockigen Kalziumsulfitausfällungen und die Flugasche in der Lösung, die in den Regenerator R überläuft, am Boden abgesetzt wird, so daß ein verdichteter Schlamm aus /Ausfüllungen, Natriumsalzlösung und Flugasche im unteren Bereich des Verdickers gebildet wird.

Der Verdicker ist scheraatisch in Figur 2 dargestellt, ist jedoch als solcher für eine Verwendung in Abwasserbehandlungsanlagen für primäre und sekundäre Ablagerungsvorgänge mit einem Zustrom für Wasser und suspendierten Feststoffen bekannt. Der Verdicker T umfaßt einen zylindrischen Behälter 9 4 mit großem Durchmesser und geringer Höhe, der einen engen, konischen Boden 96 und in der Mitte eine Wanne oder einen Sumpf 9 8 aufweist. Ein langsam rotierender Rechen 100 bewegt die Ausfällungen und Flugasche nach unten in Richtung des konischen Bodens 96 des Verdickers zu dem Sumpf 9 8, von wo aus sie als konzentrierter Schlamm durch die Unterstrompumpe 64 abgeführt v/erden. Es hat sich gezeigt, daß, wenn sich einmal der erwähnte Schlamm in dem Verdicker gebildet hat, dieser zu den Filtern ohne nachteilige Einflüsse auf die Filterwirkung für die Kalziumsulfit-Ausfällungen gepumpt werden kann.

Der Verdicker weist eine zylindrische Trennwand 104 und eine ringförmige Zwischenwand 106 zur Erhaltung von ungestörten Verhältnissen in der überlaufrinne 102 auf. Die feststofffreie !•latriumsalzlösung bewegt sich aufwärts in dem Verdicker zur Außenseite der Trennwand 104 mit einem Durchsatz von etwa 0,4

Gal/min./sq.ft. (16,9 l/min./m ), bezogen auf den Verdickerquerschnitt, und erreicht den oberen Bereich des Verdickers, der eine Quelle für feststofffreie, regenerierte Extraktionslösung darstellt. Diese Natriumsulfit-Natriumsulfat-Lösung überströmt die Oberseite des Verdicker-Behälters 94 in Richtung der Überlaufrinne 102, von der aus sie in das System über eine Leitung 28 zurückgeführt wird, die zu dem Speicherbehälter HT führt.

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Filter

Der verdichtete Schlamm von Kalziumsulfitausfällungen in einer itfatriumsulfit-Natriumsulfat-Flüssigkeit, und die Flugasche, die durch das System zu dem Verdicker-Sumpf 98 gelangt sind, werden durch die Verdicker-Unterstrompumpe 64 durch die Leitung 26 zu einer der Rotationsfiltereinheiten überführt, die allgemein mit F bezeichnet sind.Jede Einheit umfaßt einen Einlaufbehälter 110, in den teilweise eine wasserbespülte, stoffüberzogene Rotationsfiltertrommel 112 eintaucht, auf der sich der Filterkuchen bildet. Das Filtrat wird' vom Inneren der Trommel üblicherweise an einem oder beiden Enden der Trommel abgezogen. Rotationsfilter dieser Art sind bei chemischen Verfahren bekannt, und Einzelheiten sind für die Erfindung nicht wesentlich.

Der feuchte Filterkuchen aus Kalziumsulfit (CaSO.,) und Flugasche bildet sich auf der äußeren Oberfläche der Rotationsfiltertrommel 112 und wird in herkömmlicher Weise abgeschabt und einem Verteilförderer 114 zur Verwendung als Abfallfeststoff zugeführt.

Ein Rührwerk 116 verhindert, daß sich Feststoffe in dem Filter-Einlaufbehälter 110 ablagern.

Das Filtrat wird durch den Filterstoff vom Inneren der Rotationsfiltertrommel 112 über eine Leitung 118 abgesaugt und tritt in einen unter Unterdruck stehenden Filtrat-Aufnahmebehälter 120 ein. Dieser Aufnahmebehälter ist über eine Leitung 122 mit einer Filter-Saugpumpe 124 verbunden, die Luft von dem Filtrat abtrennt und durch die Leitung 34 einem nicht gezeigten Dämpfer zuführt. Das Filtrat wird aus dem Aufnahmebehälter 120 mit Hilfe einer Filtrat-Rücklaufpumpe 126 der Filtratleitu>ng 36 zugeführt. Daher wird regenerierte Extraktionslösung mit einem pH-Wert von 8-9 (Filtratleitung 36) gemischt mit regenerierter Extraktionslösung aus dem Verdicker-Überlauf (Leitung 28) und tritt in den Speicherbehälter IiT ein, der zuvor erläutert wurde. Keine dieser Lösungen enthält im Normalfalle nennenswerte Bestand-

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teile an Kalziumsulf ita.usfällungen oder Flugasche.

Ein Wasserspülsystem ist an der Filtertrommel vorgesehen, durch das einige der Natriumsalze, die mit den Abfallfeststoffen abgetrennt worden sind, in den Einlaufbehälter 110 zurückgespült
v/erden. Nur eine kontrollierte Menge der Salze darf den Filter
verlassen, wie im folgenden erläutert v/erden soll. Zu diesem
Zweck wird das Wasser in der Leitung 32 durch ein Ventil 130
gesteuert, das durch eine Steuereinheit betätigt wird, die
schematisch dargestellt und mit 132 bezeichnet ist und die Menge der Lösung steuert, die in den Einlaufbehälter 110 zurückgespült wird.

Lösungskontrolle

Während des Gaswaschvorganges oxidiert ein Teil des Natriumsulfits ixi der Waschflüssigkeit zu Natriumsulfat, und diesem Zuwachs an Hatriumsulfat entspricht eine Abnalime der aktiven Chemikalie, nämlich des Natriumsulfits. Die Oxidationsreaktion
läuft wie folgt ab:

2 Na₂SO^ + O₂ —■ > 2Na₂SO₄ (7)

Natriumsulfat, das sich einmal gebildet hat, reagiert nicht mit Schwefeldioxid und ist daher in diesem System inert zur Aufrechterhaltung einer konstanten Natriumsulfatkonzcntration in
der Lösung und um zu verhindern, daR sich zu viel Natriumsulfat auf Kosten von Natriumsulfit bildet, wird einiges Natriumsulfat kontinuierlich von dem System abgezogen. Da der Rotationstrommelfilter eine Flüssigkeit filtert, die Natriumsulfat, Natriumsulfit und etwas flatriumbisulfit enthält, ist dies der bevorzugte
Ort für die Abnahme von Natriumsulfat, Der Vorlust von Natrium
in dem System aufgrund dieser Abziehung wird ausgeglichen durch Zugabe von Natriumkarbonat in dem Mischer M, wodurch die Natriumsalze in dem nischer in Form von Natriunsulfit wieder aufgefüllt werden. Die feuchten Abfallfeststoffe können einige Natriunsalze mitnehmen, wenn sie an den Förderer 114 abgegeben werden. Um

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— Ao —

den Verlust an Natriumsulfit, das die reaktive Chemikalie in dem System darstellt, auf einem Minimum zu halten, ist das Verhältnis· von Natriumsulfat zu Natriuinsulfit in der Lösung sehr hoch zu Gunsten des Natriumsulfats- Wenn daher Flüssigkeit mit den Abfallfeststoffen entfernt wird, so handeltes sich überwiegend um Natriumsulfat. Beispielsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise eine Gaswaschflüssigkeit verwendet, die etwa 15 Gew.-% natriumsulfat, 3,3 Gew.-% Natriumsulfat und 3,1 Gew.-% Natriumbisulfit enthält.

Das Filtertrommel-Spülsystem wird derart betätigt, daß es die Natriumsulfatverluste auf die Geschwindigkeit'der Bildung des Natriuinsulfats entsprechend der Reaktion (7) begrenzt. Dies wird erreicht durch Einstellung des Spülwasser-Ventils 130 in einer Weise, die gewährleistet, daß gerade genügend Flüssigkeit in den Einlaufbehälter 110 zurückgespült wird, um die Konzentration in dem Mischer M auf dem ausgewählten Wert zu halten. Das Steuerungsprinzip ist das Folgende: Es sei angenommen, daß die Menge der von dem Filter F zurückgeschickten Flüssigkeit in dem Filterkuchen proportional zu der Menge der Feststoffe in dem Kuchen ist. Die letztere Menge kann betrachtet werden als Funktion der Schlammabgabegeschwindigkeit der Verdicker-Unterstrompumpe 64 (Signal 66a) und der Schlammdichte (Signal 65a). Die Oxidations-Reduktions-Sonde in der Steuerung 50 des Mischers liefert ein Signal 50c, das das Sulfat/Sulfit-Verhältnis in dem Mischer M repräsentiert. Diese Signale 50c, 65a und 66a werden durch die Steuereinheit 132 des Ventils 130 aufgenommen und stellen das Ventil 130 derart ein, daß eine ausreichende Menge von Flüssigkeit in den Einlaufbehälter 110 zurückgespült wird, um die Zusammensetzung in dem Mischer M auf dem gewünschten Wert zu halten. Eine sehr kleine Menge Natriumsulfit wird mit den Abfallfeststoffen entfernt, jedoch wird dies im Mischer V.ausgeglichen,wie es oben erläutert wurde.

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Flugasche-Filterwirkung

Wie erwähnt wurde, ist es wesentlich, daß keine Kalziumsalze in der Filter-Leitung 24 zu dem Mischer 20 zurückgeführt werden und schließlich in den Gaswäscher 12 zusammen mit der Primärextraktionslösung über die Leitungen 30 und 14 gelangen. Dies beruht darauf, daß Kalziumsalzausfällungen Ablagerungsschichten bilden, die dazu führen können, den Gaswäscher 12 zu verstopfen und dessen Wirksamkeit zu beeinträchtigen. Selbst wenn die großen KaI-ziumsulfitflocken an den Behälter 90 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren abgegeben v/erden, ohne daß ein. Filterhilfsmittel wie Flugasche hinzugelangt, ist die gefilterte Ausfällung thixotrop und bestrebt, bei der Behandlung flüssig zu werden. Wenn sich doch Flugasche in dem Schlamm befindet, der in den Filter eintritt, so erleichtert sie eine vollständigere Entwässerung der Abfallfeststoffe. Es ist beim Filtern bekannt, Diatomeenerde oder ähnliche Materialien als Filterzusätze zuzugeben. Da jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren relativ große Mengen von Feststoff gefiltert werden, wären derartige Filterzusätze kostspielig. Da sich jedoch gezeigt hat, daß Flugasche, wie sie sich in dein Rauchgasstrom befindet, ein ausgezeichnetes Filterhilfsmittel darstellt, wird sie weder in dem in den Gaswäscher 12 eintretenden Rauchgas noch in diesem Gaswäscher selbst entfernt, sondern durch den Gaswäscher, den Mischer M, den Regenerator R und den Verdicker T zu dem Filter F hindurchgeführt und als ausgezeichnetes Filterhilfsmittel verwendet. Da Flugasche von Anfang an in dem in das System eintretenden Gasstrom vorhanden ist, erhöht ihre Verwendung als Filterhilfsmittel die Kosten des Verfahrens nicht. Daher ist kein Abscheider in der Rauchgas-LeitunglO vorgesehen, die in den Gaswäscher 12 eintritt, und sofern ein derartiger Abscheider oder dergleichen vorgesehen ist, muß er mit geringer Wirksamkeit betrieben v/erden, damit ein grosser Teil der Flugasche in den Gaswäscher eintritt, in dem er von dem Gasstrom getrennt xvird. Es werden ebenfalls keine Versuche unternommen, die Flugasche zu entfernen, die durch das Schwefeloxid- angereicherteExtrakt E mitgenommen wird, das in dem Gas-

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wäscher gebildet wird. Ferner ist kein System zur Entfernung der Flugasche in der Anlage zwischen dem Gaswäscher und den Rotationsfiltern F vorgesehen. Im einzelnen hat sich gezeigt, daß in der das Rauchgas in den Gaswäscher leitenden Leitung in dem Gasstrom ein Anteil an Flugasche von wenigstens 0,3 grains per standard dry cubic foot des Gases vorhanden sein sollte (0,3

3 χ 35,3 Körner pro Normkubikmeter (Wm )).

Bei Anlagen, bei denen der verschmutzte Gasstrom keine Flugasche oder teilchenförmige Materie enthält, sollten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Flugasche oder andere Filterhilfsstoffe in den Reaktor R zugesetzt werden, so daß sie in die Kalziumsulfitausfällung gelangen, bevor sie den Rotationsfilter F erreichen. Die zugesetzten Teilchen erhöhen zugleich die Sedimentationsgeschwindigkeit der Kalziumsulfitausfällung in dem Verdicker T.

Wenn die Flugasche auf diese Weise in die Rotationsfilter F eintritt, sammelt sich Kalziumsulfitausfällung, vermischt mit Flugasche, auf der äußeren Oberfläche der Rotationsf iltertroitunel und wird als Abfallfeststoff abgeführt.

Verfahrensbeispiel

Die Leitung 14 zur Versorgung des Gaswäschers mit Flüssigkeit weist vier Zweigleitungen 14 a - 14 d nach dem Verlassen der Umwälzpumpe 48 auf, durch die die vier Gaswäscher Sa-Sd einzeln versorgt werden. Die Unterstrom-Leitungen 15 a - 15 d des Gaswäschers, die von den vier Gaswäschern ausgehen, führen den Extrakt zu dem Mischer M über die Leitung 15 aufgrund der Schwerkraft. Die Leitungen 15 a - 15 d könnten auch einzeln in den Mischer M eintreten. Bei dem vorliegenden Beispiel behandeln zwei der vier Gaswäscher jeweils etwa 80.000 acfm Rauchgas. Die anderen beiden Gaswäscher behandeln jeweils etwa 40.000 acfm Rauchgas (2270 bzw. 1135 m /min.). Der Gaswäscher-Zufuhrflüssigkeitsdurchsatz durch die beiden Zweigleitungen der Leitungen 14 a - 14 d, die zu dem ersteren Gaswäscher führen, beträgt

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etwa jeweils 850 gpm, und für das andere Gaswäscherpaar jeweils etwa 450 gpm.

Die Einlaßtemperatur des verschmutzten GasStroms durch die Leitung 10 zu allen- Gaswäschern beträgt etwa 200 C. Die Auslaßtemperatur des Gasstromes aus den Gaswäschern vor der Rückerhitzung (Leitungen IG a - 16 d) beträgt etwa 65°C. Die einzelnen Gaswäscher-Rückerhitzer 40 heben die Gastemperatur auf etwa 100⁰C an/ bevor das Gas in die Saugzuggebläse 42 und die Kamine abgegeben wird. Jeder Gaswäscher weist seinen eigenen Rückerhitzer 40 und sein eigenes Saugzuggebläse 42 auf.

Die Gaswäscher arbeiten alle bei einer Druckdifferenz von etwa 38 cm Wassersäule - zwischen dem Einlaßflansch des Venturi-Gaswäschers 12 und dem Ausgang aus dem Zyklontrenner 13 vor dem Rückerhitzer 40.

Die Waschflüssigkeit in dem Mischer M enthält etwa 3,3 Gew.-% Natriumsulfit, 3,1 Gew.-% Natriumbisulfit und 15 Gew.-% Natriumsulfat, sie hat einen pH-Wert von etwa 6,3. Der Gaswäscher-Unterstromextrakt E wird durch Schwerkraft zu dem Mischer M über die Leitung 15 überführt. Im allgemeinen ist der pH-Wert geringfügig, jedoch nahezu unmerklich abgefallen und die chemische Zusammensetzung hat sich geringfügig geändert gegenüber der Primärextraktionslösung oder Waschflüssigkeit in der Leitung 14, da die absorbierte Schwefeldioxidmenge im Vergleich zu der klenge an verfügbarem Natriumsulfit in der Primärextraktionslösung oder Waschflüssigkeit gering ist.

Die Eingangskonzentration des Schwefeldioxids in dem Rauchgas in der Leitung 10 beträgt etwa 1,8 Promille (1800 ppm),und die Ausgangskonzentration jeder der Leitungen 16 a - 16 d liegt zwischen 0,18 Promille (130 ppm) und 0,4 Promille (400 ppm), jeweils bezogen auf das Volumen, in Abhängigkeit von dem genauen Verhältnis des i-Iatriumsulfits zu dem Hatriuxibisulfit in .der Waschlösung.

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Die Umwälzpumpe 4 8 pumpt insgesamt etwa 2 9 94 gpm in die Leitung 18. 2 600 gpm dieses Durchsatzes werden über die Leitung 14 den vier Gaswäschern zugeführt. Etwa 394 gpm gelangen durch das Ventil 22 als Flüssigkeit in die Leitung 20 zur Regeneration.

Der Mischer M hat etwa 4,2 in 0 und ist etwa 2,1m tief. Der Regenerator-Behälter 90 hat einen 0 von etwa 2,4 m und eine Tiefe von ebenfalls etwa 2,4 m. Die Rührschraube 46 des Mischers M hat etwa 3,75 kW, und das Rührwerk des Reaktors R hat ebenfalls etwa 3,75 kW. Der Kalk ist gespeichert in zwei Speichersilos von 16,8 m Höhe und 4,5 m 0 und wird durch Leitungen 57, 57 a dem kleineren Trichter 56 zugeführt, der 1,5 χ 1,5 m Kantenlänge und eine Höhe von 3,75 m aufweist. Der Kalk wird durch einen Schraubenförderer 58 mit 24 cm auf den Waagen-Bandförderer 59 überführt, der den Kalk beim Fördern kontinuierlich wiegt.

Der Überlauf aus dem Regenerator R in die Leitungen 62 von etwa 400 gpm wird an den Verdicker T überführt, der 10,5 m im Durchmesser und 1,8 m in der Tiefe entlang der geraden Seitenwand des Behälters 94 sov/ie 2,5 m Tiefe bis zu dem konischen Boden aufweist. Der Verdicker T ist mit einem langsam laufenden Rechen versehen, durch den die abgelagerten Feststoffe zu dem mittleren Entnahme-Sumpf 9 8 gefördert v/erden. Der Verdicker gibt über seinen. Überlauf etwa 132 gpm über die Leitung 28 an den Speicherbehälter HT ab, der 2,1 m 0 und 2,1 Tiefe auf v/eist und mit einem Rührwerk 6 8 von 0,75 kW versehen ist.

Die Pumpe 70 zur Rückführung der Flüssigkeit ist in der Lage, einen Strömungsdurchsatz zu fördern, der dem höchsten Strömungsdurchsatz entspricht, der an Flüssigkeit unter allen Bedingungen zur Regeneration durch die Leitung 20 gefördert werden kann. Der Polierfilter PF ist derart konstruiert, daß er denselben Strö-

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mungsdurchsatz aufnehmen kann. Polier filter sind derart unterschiedlich aufgebaut, daß ihre Abmessungen unwesentlich sind, jedoch beträgt der Strömungsdurchsatz, für den dieses Element der Anlage vorgesehen ist, etwa 500 gpm im Maximalfalle. Der Polierfilter PF entnimmt alle teilchenförpiige Materie bis hinab zu einem Durchmesser von 5 ,u. Der Verdicker-ünterstrom oder die Bodenflüssigkeit wird mit etwa 268 gpm durch die Leitung 26 mit Hilfe der luftbetätigten Membranpumpe 64 abgeführt, deren Frequenz mit Hilfe des Modulators 6C zur Einstellung des Durchsatzes der Schlammabgabe an die Filter F variiert werden kann. Drei Rotationstrommelfilter F werden in paralleler Anordnung verwendet, und ihre Trommeln haben einen Durchmesser von 1,8 m bei einer Länae von 2,4 m. Die Filtrat-Aufnahmebehälter 120 haben jeweils etwa 0,9 m Durchmesser und 1,2 m Höhe. Die Saugpumpen 124 haben jeweils etwa 18,75 kU.

Bei diesem Beispiel ergeben sich folgende Verbrauchs- und Produktionsraten für das Verfahren:

Natriumkarbonat (Leitung 21)
Wasserhaltiger Kalk (Leitung 24)
Gesamtmenge des Aufbereitungswassers (inkl. Filterwaschung) (Leitungen 38 und 32)
Feuchte Abfallfeststoffe
Gesamtrauchgaseintritt
Gesamtproduktionsmenge CaSO- · 21I₂O

(Abfallfeststoffe)

Gesamtmenge der gesammelten Flugasche (Abfallfeststoffe)

Gesamtmenge der nicht gesammelten Flugasche

Gesamtmenge des gesammelten S0„ (Gaswascher)
Gesamtmenge des nicht gesammelten SO2

267	kg/h
1280	Il
2 8500	Il
7270	Il
412000	11
2440	Il
1210	ΙΪ
33	,6 "
1170	Il
81	Il

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Da die Lösungen des Gaswaschsystems sauer sind, besteht der Gaswaschbereich des Systems normalerweise aus korrosionsbeständigen Materialien einschl. nichtrostendem Stahl und Fiberglas. Die Gaswascher S bestehen normalerweise aus nichtrostenden Stahl. Der Behälter des Mischers M besteht aus nichtrostendem Stahl oder Fiberglas. Die Umwälzpumpe 48 besteht entweder aus nichtrostendem Stahl oder aus gununxbeschichtetem Stahl. Die zugehörigen Rohrleitungen bestehen insgesamt aus gummibeschichtetein oder nichtrostendem Stahl. Wenn die Lösung einmal in den Reaktor R abgegeben ist, kann Flußstahl für den Rest der Anlage verwendet v/erden. Der pH-Wert steigt unmittelbar über 8,0, wenn wasserhaltiger Kalk zu deiTi Reaktor hinzugefügt wird, und Flußstahlbehälter und Rohre reichen aus, solange der pH-Wert der Lösungen größer als 7 ist. '

Dies führt selbstverständlich zu erheblichen Materialkosteneinsparungen im Regenerationsbereich des Gaswaschsystems. Die gesamte verbleibende Hinrichtung kann aus Flußstahl bestehen, und zwar bis hin und einschließlich des Rückflüssigkeits-Speicherbehälters HT und des Polierfilters PF, die die leicht alkalische Lösung zu dem Mischer M zurückführen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Entfernen von gasförmigem Schwefeldioxid aus einem Gasstrom, bei dem man

a) das Schwefeloxid in einer Gas-Flüssigkeits-Kontaktbehandlungseinrichtung mit Natriumsulfit in einer leicht sauren Primärextraktionslösung reagieren läßt, die zugleich Natriumsulfat und etwas Natriumbisulfit enthält, wobei eine saure Extraktionslösung mit einem erhöhten Anteil an Natriumbisulf it entsteht,

b) den Extrakt von der Kontaktbehandlungseinrichtung abzieht und in einem Mischer mit einer alkalischen, feststofffreien Extraktionslösung mischt, die Natriumsulfit und Natriumsulfat enthält, wobei die leicht saure Primärextraktionslösung gemäß Schritt a) entsteht,

c) einen kleineren Teil einer der Lösungen gemäß Schritt a) mit Kalziumhydroxid in einem Generator umsetzt, der bei einem pH-Wert von etwa 7,9 - 9,5 arbeitet, und das Natriumbisulfit in Natriumsulfit umwandelt und eine Mischung aus unlöslicher Kalziumsulfitausfällung in der entstehenden, regenerierten Extraktionslösung bildet,

d) die Kalziumsulfitausfällung aus der Mischung als Abfallfeststoffe ausfällt und die feststofffreie regenerierte Extraktionslösung gemäß Schritt b) als Filtrat gewinnt, dadurch gekennzeichnet,

e) daß man die Kalziumsulfitausfällung des Schrittes c) in dem Regenerator flockig werden läßt,

f) daß man die Mischung aus Kalziumsulfitflocken und Lösung von dem Generator durch überlaufen der Mischung von der Oberseite des Regenerators ruhig ablaufen läß€,

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g) daß man die Mischung nur durch Schwerkraft zu einem Ablagerungsverdicker zur Bildung eines verdichteten Schlammes der Kalziiriisulf itausf ällung. überführt und

h) daß man den verdichteten Schlamm zum Entfernen des flockigen Kalzium.sulfits als Abfallfeststoff ausfiltert und das feststoff freie Filtrat geraäß Schritt d) erzeugt.

2. Verfahrensanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man getrennt die Sulfitlösung vom oberen Bereich des Verdickers als eine v/eitere Quelle für feststoff freie, regenerierte Extraktionslösung abzieht und diese Lösung zusammen mit den. Filtrat gemäß Schritt d) zu dem Mischer zurückführt.

3. Verfahrensanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösungen aus dem Verdicker und dem Filter einem mit Rührwerk versehenen Speicherbehälter zuführt und daß man die Lösung aus diesen Speicherbehälter durch einen Polierfilter zu dem Mischer pumpt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung, die mit dem Kalziumhydroxid in Schritt c) umgesetzt wird, von der durch Schritt b) gebildeten Primärextraktionslösung abgezweigt wird, und einen Anteil an Natriumbisulfit enthält, der gleich demjenigen ist, der durch Schritt a) entsteht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Flugasche in die Flüssigkeit, die in den Filter eintritt, zur Verbesserung der Filterwirkung eingeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Flugasche aus dem Gasstrom in den Gaswäscher abgezogen und zusammen mit

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dem Extrakt gemäß Schritt b) abgeführt wird, und daß die Flugasche durch den Regenerator gemäß Schritt c), den Verdicker gemäß Schritt g) und den Filter gemäß Schritt h) hindurchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Lösung in einem unteren Bereich des Regenerators zur Beschleunigung der Reaktion umgerührt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß natriumsulfat in der Kontaktbehandlungseinrichtung und an anderen Stellen des Systems zu Natriumsulfat oxidiert wird, daß ein Teil des Natriumsulfats mit den in Schritt h) ausgefilterten Abfallfeststoffen abgeführt wird, und daß dieser abgeführte Teil der Menge des durch Oxidation gebildeten Ilatriumsulfats entspricht,

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von jJatriumsulfat zu iJatriumsulfit in der Lösung wenigstens .3 beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis etwa 5 beträgt.

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