DE2511291C2 - Verfahren zum Entfernen von gasförmigem Schwefeloxid aus einem Gasstrom - Google Patents
Verfahren zum Entfernen von gasförmigem Schwefeloxid aus einem GasstromInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/48—Sulfur compounds
- B01D53/50—Sulfur oxides
- B01D53/501—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
Description
um ein Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxid aus einem Gasstrom, wie er bei dampfgetriebenen Kraftwerken
zur Erzeugung von Elektrizität, in Industrieanlagen, in denen schwefelhaltige Brennstoffe verbrannt werden,
oder bei industriellen oder chemischen Verfahren auftritt, bei denen schwefeldioxidhaltiges Rauchgas gebildet
wird. Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren für das Entfernen von gasförmigem Schwefeldioxid vorgesehen
ist, kann Schwefeltrioxid ebenfalls absorbiert und zusammen mit Staub, Flugasche und anderen Teilchen aus dem
Gasstrom entfernt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die S-hritte der Verwendung einer Kontaktbehandlungseinrichtmig,
vie eines Gas-Flüssigkeits-Gaswäschers, zum Lösen des Schwefeldioxids aus dem eintretenden Schmutzgas- oder Rauchgasstrom in einem
größeren Anteil einer leicht sauren Primärextraktionslösung, 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 Primärext^äktionblösung oder der Gaswäscherfiüssigkeit. 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 Natriumbisulfit 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, dereinen Anteil an Natriumbisulfit enthält, wie
er in dem Gaswäscher entstanden ist, zu einem Regenerationssystem abgezweigt, in dem das Natriumbisulfit mit
Kalziumhydroxid, reagiert. Dadurch wird das eintreffende Natriumbisulfit zu Natriumsulfit regeneriert, und die
regenerierte Flüssigkeit wird schließlich zu dem Mischer zurückgeführt. Die Flüssigkeit in dem Regenerator ist
alkalisch. Bei dem Regenerationsvoi^ang entsteht eine
unlösliche Ausfällung aus Kalziumsulfit. die schließlich ausgefiltert wird, jedoch wird ein Teil der Ausgangsfiüssigkeit
mit der Ausfällung abgezogen.
Einige Natriumsalze, ^schließlich des aktiven Natriumsulfits,
gehen kontinuierlich mit den Abfallfeststoffen, die aus der Flüssigkeit ausgefällt werden, verloren, so
daß Natriumsulfit in dem Prozeß nachgefüllt v/erden muß.
Die bevorzugte Chemikalie zum Ersetzen des verlorengegangenen Natriuriisulfits 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 in dem Mischer, so daß das Kohlendioxid, das bei der Reaktion
gebildet wird, blasenförmig austritt und nicht gelöst in der M ischerlösung oder in der Gaswäscher- oder Extraktionsflüssigkeit,
die aus diesem abgezogen wird, 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 Kalziumsalzc :n den Gaswäscher aus dem
Mischer einzuleiten, da sie Ablagerungen in dieser Vorrichtuni! bilden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung bezieht sich s-uf
die zuvor erwähnten Vorgänge in dem Regeneratorsystem. Wie oben erwähnt wurde, wird Kalziumhydroxid
in einen Regenerator oder Reaktor des Regenerationssystems eingeleitet. Das Kalzkunhydroxid 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. U^ter günstigen Bedingungen
der Natriumsalzkonzentraiion, und wenn der
pH-Wert in dem Regenerator 7,9 übershreitet, agglomeriert Kalziumsulfit zu großen, flockenförmigen Teilchen.
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 Absetzvorgang 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 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 KaI-zium-ulfitausfällung
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 schwieriger and 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 Überlaufvon der Oberseite des
so Regenerators allein durch Schwerkraft abgezogen und gelangt auf diese Weise zu dem Verdicker. 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 werden und setzen sich dort schnell als ein konzentrierter Schlamm
ab.
Es hat sich weiterhin gezeigt, daß, wenn dieser verdichbo
tete Schlamm aus Kalziumsulfitnocken und Natriumsalzlösung einmal gebildet ist, ein Abpumpen des
Schlammes als Bodenanteil des Verdickers zu einem Filter ohne nachteilige Wirkungen für die anschließende
Bildung des FilterkucUsns möglich ist. Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß
die von Ausfüllungen freie Lösung, die alkalisches, regeneriertes Natriumsulfit enthält, als Überlauf von dem
Verdicker abeezoeen werden kann und ak fpststorffrpip
regenerierte Lösung für die anschließende Vermischung mit dem sauren Extrakt des Gaswäschers verwendet werden
kann.
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 erfindungsgemäBen 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, Natriumsulfit 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-Bodenflüssigkeii entfernt und zusammen mit dem konzentrierten Kalziumsulfitschlamm
dem Roiationsfilter zugeführt. Es hat sich gezeigt, daß beim Durchleiten der Flugasche durch
das Svstem 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 den
Gaswäscher eintretende Rauchgas Flugasche enthält, so kann das S\stern ohne Verwendung eines mechanischen
oder elektrostatischen Abscheiders in dem 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 Gaswäschereintritt,
verbleibt. Wenn in dem System Abscheider zum Entfernen von Flugasche aus dem Rauchgasstrom
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
Hauptfilter 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 Sieb beschädigt
wird, werden Kalzium enthaltende Feststoffe zusammen mit normalem, kiarem riitrat 2U dem Aufnahmebehälter
gepumpt. Diese Feststoffe können zu dem Gaswäscher über dem 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 dent Aufnahmebehälter
durch einen Polierfilter 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 Stoffllter und entfernt ίο 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 Rückspüll'eststoffe durch das Rotationsfiltersieb, das ggf. repariert worden ist, entfernt und zusammen mit den
Abfallfeststoffen abgeführt. Ein weiteres Merkmal der Erfindung bezieht sich auf den Verlust des Natriumsalzes.
Nalriumsalze werden mit den Abfall feststoffen am Filter abgeschieden. Das Verhältnis von Natriumsulfat
zu Natriumsulfit, das die aktive Chemikalie darstellt, wird auf einem hohen Wert gehalten, so daß die Menge
des Natriumsulfits, die abgeschieden wird, entsprechend gering ist und durch die kontiollierte Zugabe von Natriumkarbonat
zu dem Mischer ersetzt werden kann. Da Natriumsuifii leicht oxidiert, geht einiges Natriumsulfit
durch Oxidation in dem Gaswäscher in Natriumsulfat über, so daß der Sulfatanteil in der Flüssigkeit normalerweise
sundig ansteigen müßte. Erfindungsgemäß wird jo 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.
j5 Im folgenden werden beispielsweise bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. ! zeigt ein schema!isches 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 Schwefeldioxid aus Rauchgas
von stromerzeugenden Dampfanlagen und industriellen Dampfanlagen, in denen Kohle, öl oder andere schwefelenthaltende
Brennstoffe verbrannt werden. Es kann ebenfalls eingesetzt werden bei der Herstellung von
so Schwefelsäure und anderen chemischen Prozessen, bei
denen Schwefeloxide als Endprodukte oder als Nebenprodukte in Rauchgas erzeugt werden. Obwohl das Verfahren
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 Gasquellen eingebaut ist, oder es kann verwendet werden zur Rückgewinnung von Staub, Flugasche oder
anderer teilcheiiförmiger 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 Rauchgas, vier Gaswäschern zugeleitet
wird, 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.
Fig. 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 Schwefeldioxid in dem Rauchgas enthält. Der durch das
Schwefeldioxid verschmutzte Gasstrom tritt in eine Leitung 10 in Zweigleitungen 10«-1Oi/. In jedem Gaswäwäscher
Sei — ScI vorgesehen sind, verzweigt sich die Leitung
10 in Zweigleitungen 10i;-10(/. In jedem Gaswäscher wird der verse1- mtzle Gasstrom einer Kontaktbehandlung
mil einer Wasch- h/vv. Primärextraiionslösung,
die Natriumsulfit, Natriumbisulfit und Natriumsulfat enthält, unterworfen, und bei dem erfindungsgemäßen
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, wird in diesem Zusammenhang
die Behandlung der Flugasche nur angedeutet.
Schwefeldioxid wird in jedem Gaswäscher durch Kontakt mil einer Primärextraktionslösung entfernt, die
durch eine Leitung 14 eingeleitet wird, die Zweigleitungen 14i/ — 14f/ für die verschiedenen Gaswäscher aufweist.
Natriumsulfat (Na2SO4) ist ebenfalls in den verschiedenen
Lösungen gelöst. Da Natriumsulfat jedoch nicht in die Grundreaktionen eingehl, werden diese Einzelheiten
später erläutert.
In df λ Gaswäschern wird Schwefeldioxid durch die
Waschflüssigkeit absorbiert, die durch die Leitung 14 eintritt, indem in einer Venlurieinheit 12 eine Reaktion
mit dem Natriumsulfat und Wasser zur Bildung von Natriumbisulfat stattfindet. Die Reaktion verläuft wie
folgt:
SO2+ H2O+ Na2SO,-♦ 2NaHSOj (i)
Die Flüssigkeit wird von dem Gas in einem Zyklontrenner 13 abgetrennt, der jedem Gaswäscher zugeordnet
ist, und der llüssigkeitsfreie, von Schwefeloxid befreite Gasstrom wird aus jedem Gaswäscher ausgeblasen und
einem Kamin oder Speicher durch Leitungen 16a— 16a1
zugeführt. Der entstehende Flüssigkeitsextrakt fällt durch Schwerkraft durch einzelne Leitungen 15a— 15a1
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 pH-Wert von 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 regeneriert 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 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 Fausgespült und gehen folglich kontinuierlich in den Abfallfeststoffen verloren.
Daher wird ein billiges Natriumsalz dem System zugefügt, das eine Reaktion herbeigeführt, die den Natriumwert
ergänzt, der in dem Filter verlorengegangen ist. Eine aktive, jedoch billige Natriumchemikalie wie
Natriumkarbonat oder Natriumhydroxid 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:
ίΝαίΠϋΓπκαΤυοΠαί'.
Na2CO., + 2 NaIlSO., - 2 Na2SO., + CO2,+ H2O (2)
Wenn Natriumhydroxid verwendet wird, tritt folgende Reaktion ein:
Natriumhydroxid:
NaOH + NaHSO., - Na2SO., + 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 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 vorhanden sind, und folglich wird eine Tendenz zur Bildung von Ablagerungen weiter
reduziert, wenn die Lösung in den Gaswäscher eingeleitet wird.
wie bereiis erwähnt wurde, wird eine gesteuerte Menge der Primärextraktionslösung (einschließlich Flugasche)
durch die Leitung 20 unter der Kontrolle des Ventils 22 abgezweigt und dem Regenerator oder Reaktor R
zugeführt. Diese Flüssigkeit enthält Natriumsulfit, Natriumbisulfit und Natriumsulfat. 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 Natriumsulfit regeneriert und zu dem Mischer M und
den Gaswäschern zurückgeführt. Diese Regeneration erfolgt in dem Regenerator oder Reaktor 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 Abfall feststoff ausfällt ud Natriumsulfit für eine Wiederverwendung in der Gaswäscher-Extraktionslösung
regeneriert wird. Die zweistufige Reaktion läuft wie folgt ab:
Ca(OH)2 + Na2SO3 -» CaSO3 + 2 NaOH (4)
2 NaOH + 2 NaHSO3 -> 2 Na2SO3 + 2 H2O (5)
Durch Kombination der Reaktionen (4) und (5) ergibt sich:
Ca(OH)2 + 2 NaHSO3 ->
CaSO3 + Na2SO3+ 2 H2O
Das Ventil 22 wird derart eingestellt, daß die Flüssigkeit in der Leitung 20, die dem Regenerator R zugeführt
wird, eine Menge an Natriumbisulfit NaHSO 3 enthält, die gleich derjenigen ist, die durch die Reaktion in den
'■ι.?, Gaswäschern erzeugt wird. In dem Regenerator R ent-
1J- steht eine unlösliche Ausfällung aus Kalziumsulfit. die
'i: mit Flüssigkeit von dem Regenerator, gemischt mit
L-! flockigen Kalziumsulfitteilchen und Flugasche in Sus-
v pension, einem Verdicker T zugeführt wird, wie später
'■! im einzelnen erläutert werden soll. Der Unterstrom des
Λ Verdickers, der ein konzentrierter Schlamm aus Na-
: ■ triumsulfit, Kabiumsulfit-Ausfällung, Flugasche und et-
ί ί was Natriumsulfat ist, wird durch eine Leitung 26 einem
;i Rotationsstromfilter /"zugeführt. Bei dem hier erläuter-
i>< ten Beispiel sind drei derartige Rotationstrommelfilter
vorgesehen, die parallel miteinander verbunden sind. Die anderen beiden, nicht gezeigten Filter nehmen Schlamm
■ aus den Zweigleitungen 26«, 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 Extrak-
;■? tionslösung zurückführt. Der aktive Bestandteil dieser
^ Lösung ist Natriumsulfit, und die Lösung hat einen pH-
!>' Wert von 8 — 8,5. Diese alkalische regenerierte fcxtrak-
Ji' tionslösung wird, wenn sie zu dem Mischer M zurückge-
Bj führt wird, gemischt mit dem Extrakt aus der Leitung 15,
ff die aus den Gaswäschern austritt, so daß die zuvor er-
|j wähnte, saure Primärextraktionslösung entsteht, die als
S Waschflüssigkeit für die Leitung 14 dient.
Der Filter F ist ein Rotationstrommelfilter, dem ein
'i unter Unterdruck stehender Filtratbehälter zugeordnet
S ist, der später erläutert werden soll. Der Filterkuchen
•3 wird mit Wasser gewaschen und als Abfallfeststoff abgegeben,
der ausgefälltes Kalziumsulfit, Flugasche und ei- jo
nen 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, iriti in den Kreislauf durch die Leitungen 36o.
36ft ein.
Obwohl Waschwasser aus der Leitung 32 in die Schleife an dem Filter Feintritt, kann es unter Umständen die
Verluste oder den verdampften Anteil in den Gaswäschern nicht ersetzen, so daß einiges Regenerationswasser
der Schleife über die Leitung 38 zugeführt wird.
Wie bereits erwähnt wurde, befindet sich Natriumsulfat in den verschiedenen genannten Flüssigkeiten, jedoch
ist dies keine aktive Chemikalie in dem Waschprozeß, und daher wurde es in der obigen kurzen Beschreibung
des Grundverfahrens nicht hervorgehoben.
Fig. 2 ist eine genauere Darstellung des Systems der Fig. 1. In Fig. 2 ist ein einzelner Gaswäscher gezeigt,
obwohl Zweigleitungen für die anderen Gaswäscher gemäß Fig. 1 angedeutet sind. Die folgende Erläuterung
soll auf einen einzigen Gaswäscher beschränkt werden.
55 Gaswäscher
Gemäß Fig. 2 tritt schwefelhaltiges Abgas, z.B. Rauchgas, in das System durch die Leitung 10 ein. Das
Rauchgas gelangt in einen Gaswäscher, der allgemein mit 5 bezeichnet ist, und der in dem dargestellten System
einen Flüssigkeitskontakt-Gaswäscher 12 in Venturi-Bauweise enthält, wie er in der US-PS 40 23 942 der Anmelderin
dargestellt ist. Der Gaswäscher 12 umfaßt kurz gesagt eine quadratische Venturiengstelle mit einem über
die gesamte Breite gehenden Einsatz 12a in der Venturicngsteilc,
der unterhalb der Venturiengstelle Durchgänge mit konstantem Querschnitt ergibt. Das erfsndungsgemäße
Verfahren ist jedoch nicht auf die spezielle Verwendung eines derartigen Gaswäschers mit Venturibauweise
beschränkt. Vielmehr kennen 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 2600C
gekühlt werden kann, in der Rauchgas-Leitung 10, die in den Gaswäscher eintritt, kein Zyklontrenner oder Ausfaller
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 F.ngstelle des Gaswäschers die Primärextraktionslösung
aus der Leitung 14 auf. Beispielsweise kann diese Lösung, die in die Venturiengstelle eingesprüht
wird. 3,3 Gew.-% Natriumsulfat, 3,1 Gew.-% Natriumbisulfit
und 15 Gew.-% Natriumsulfat umfassen. Diese Konzentrationen sind nicht kritisch, jedoch ist es wesentlich,
dali das Verhältnis von Natrimsuifat zu Natriumsuifit
hoch ist. Die Primärextraktionslösung in der Leitung 14 ist sauer mit einem pH-Wert von 6,2-6,7. In dem
Gaswäscher 12 reagieren die Primärextraktionslösung und das Schwefeldioxid in dem Rauchgas, so daß das
Schwefeldioxid durch die Primärextraktionslösung absorbiert werden un den Extrakt bilden. Schwefeldioxid
wird mit Natriumsulfit (Na2SO1) kombiniert, wie es in
der obigen Reaktion (1) gezeigt ist. Der entstehende Ex- , trakt £ 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 sauer ist. ihre
Wirksamkeit bei der Extraktion von SO2 abnimmt, wobei die Lösung das Bestreben hat, während der Extraktion
stärker sauer zu werden.
Während der Schwefeldioxid-Extraktion kann das
Schwefeldioxid, 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 lonenstärke 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 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-Flüssigkeits-Mischung tritt in den Zyklontrenner 13 ein, der einen Teil des Gaswäschers 5 bildet
und in dem 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 Schwefeldioxid befreite, flüssigkeitsfreie Gasstrom wird aus dem
Zyklontrenner 13 durch die Leitung 16c ausgestoßen and durch einen Dampfrohr-Rückerhitzer 40 mit Hilfe eines
Saugzuggebläses 42 zur Abgabe an einen Kamin 44 hin-
durchgezogen. Der Rückerhitzer 40 ist nicht wesentlich.
Er liebt die Temperatur des feuchtigkeitsgesättigten Ga- <. :s 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 verwenden. 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 enthalt Ntriumsulfit, einen erhöhten Anteil an Natriumbisulfit und Natrirmbisulfat sowie suspendierte
Flugasche.
Die Lösung in dem Mischer .V/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 Extraktionsiösung aus der Leitung
30 ein. Diese Lösung ist alkalisch mit einem pH-Wert von 8-8,5. Sie ist zusammengesetzt aus Natriumsulfit. Natriumsulfat
und Flugasche und wird aus dem zuvor erwähnten, stromabwäriigen Regenerationssystem, das
den Filter aufweist, aufgenommen.
Der Mischer M, der den Säureextrakl aus der Leitung 15 mit der alkalischen regenerierten Extraktionslösung
(pH über 8) aus der Leitung 30 mischt, erzeugt die zuvor erwähnte Primärextraktionslösung mit einem pH-Wert
von 6,2 — 6,7.
Wie erwähnt wurde, wird die Primäiextraktionslösung von dem Mischer durch eine Umwälzpumpe 48 abgepumpt.
Die Abgabeleitung 18 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 Ventä! 22 und
wird an den Regenerator R abgegeben. Die Flugasche 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 Natriumbisulfit 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 50 a angedeutet ist.
Die Sonden der beschriebenen Art sind als solche für die Kontrolle chemischer Prozesse bekannt, und die Einzelheiten
und die 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 Füter F verloren gehen, 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 Natriumsalzes wie etwa Natriumkarbonat
(Na2CO3), 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 pH-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 Natriumkarbonai sind die neiden einzigen zum vernünftigen
Preis zu erhaltenden Hauptchemikalien, und wegen der einfachen Handhabung ist Natriumkarbonai vorzuziehen.
Wie erwähnt wurde, ist es wesentlich, daß das Karbonat dort hinzugefügt wird, wo die Lösung sauer ist. wie
in dem M ischer, so daß Kohlendioxidblasen in der Reaktion (2) austreten und das Karbonat nicht gelöst in der
Waschflüssigkeit verbleibt.
Regeneratorvorgang
Der Regenerator R ist ein Überlaufregenerator mit
η einer mit Rührwerk versehenen Reaktionskammer. Derartige
Kammern sind als 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.
Dsr Renenerator umfaßt einen zvlm£ir!schen Behälter
90. dessen oberer Bereich durch eine ringförmige Überlaufrinne 92 umgeben wird. D. s 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 dv Leitung
20 zugeführt wird, und dem Kalziumhydroxid, das durch die Leitung 24 eintritt. Als Ergebnis dieser Reaktion
wird Natriumbisulfit (NaHSO3) 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 61 α 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(OH)2 + NaHSO3 - CaSO3 + Na2SO3+ 2H2O (6)
Wenn die Gesamtkonzentration des gelösten Natriumsalzes
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 über 100 um. 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 Kalzitnnsulfit 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 62 nicht erforderlich.
Wie zuvor erwähnt wurde, wird durch die Reaktion in dem Regenerator R anfangs unlösliches Kalziumsulfit in
sehr kleinen Teilchen ausgefallt, deren Durchmesser 1 μπι und Iris zu 20 μπι 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 Verfah-
ICU UlIUCI! UIv. I v,in.u\.ll UVO I\au.iuui9uiiiu jvuuvji vxiv.
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 Γ 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
fordert 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. Die
dürfte darauf beruhen, daß 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 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 pH-Wertes nachläßt. Wenn zu viel
Kalziumhydroxid hinzugefügt wird und der pH-Wert über 12 gesteigert wird, reagiert das Kalziumhydroxid
nicht und wird durch den Verdicker T hindurchgeführt und durch den Rotationsfilter Fausgefiltert und verworfen.
Bei dem erfindungsgernäßen Verfahren wird Kalzium stöchiometrisch verwendet, und es ergibt sich kein
Abfall von Kalziumhydroxid.
Übriges Verfahren
In dem Verdicker Tsetzen sich die großen Flocken, die
durch die Leitung 62 eintreten, ab und bilden einen konzentrierten Schlamm aus ausgefälltem Kalziumsulfit,
Flugasche und etwas Natriumsalzlösung. Dieser Schlamm wird von der Bodenwanne des Verdickers
durch eine Verdicker-Unterstrompumpe 64 an die Leitung 26 abgegeben, die zu dem Filter F fuhrt, der später
erläutert werden soll. Die Steuerung 65 mißt das spezifisehe
Gewicht des Schlammes. Die Unterstrompumpe 64 ist eine luftbetätigte Zwangsverdrängung-Membranpumpe,
deren Frenquenz durch einen Modulator 66 geändert werden kann, so daß der Strömungsdurchsatz zu
den Rotationstrommel-Filtern F einstellbar ist. Die Steuerung 65 liefert ein Signal 65a. und der Pumpen-Modulator
66 liefert ein Signal 66 a zur Steuerung der Füter-Rückspülung, wie später genauer erläutert werden
soll. Der Überlauf aus dem Verdicker Γ, der Natriumsulfit und Natriumsulfat in Lösung enthält, jedoch keine
Ausfällungen und Flugasche aufweist, wird durch die Leitung 28 abgeführt und einem Speicherbehälter HT
zugeführt. Das Filtrat tritt weiterhin in den Speicherbehälter aus der Leitung 36 ein. Die Speicherbehälterlösung
enthält die zuvor erwähnte Extraktionslösung, die unter Umständen über die Leitung 30 in deD Mischer M über-
■ uiiis nuu, mc \.3 Vf uv 11 Linaitlll wuiuC.
Ein Rührwerk 68 befindet sich in dem Speicherbehälter HT für rückgeführte Flüssigkeit und verhindert, daß
Feststoffe, die von dem Verdicker oder von dem Rotationstrommel-Filter F eingetreten sein können, am Boden
des Speicherbehälters abgelagert werden. Bei normalem Betrieb ist das Rührwerk 68 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 besieht 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 hindurchgepumpt
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 ru dem Flüssigkeits-Speicherbehälter
//Fgefunden haben, schließlich zu den Rotationstrommel-Filtern
Fzurückgeführt 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 KaI-ziumsulfit zu dem Gaswäscher zurückgeführt werden
könnte und sich dort ablagern könnte.
Aufbereitungs wasser
Wie zuvor erwähnt wurde, geht einiges Wasser in dem System durch Verdampfung und in dem Gaswäscher S
verloren und wird durch die Austritts-Leitung 16» als Dampf abgeführt. Obwohl einiges Waschwasser dem System
in dem Rotationstrommel-Filter F durch die Lei-
tung 32 zugeführt wird, kann dies unter Umständen unzureichend sein, um den Wasserspiegel in dem System
aufrechtzuerhalten. Dementsprechend ist die 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 Wasserverlusten
in dem System, die noch nicht anderweitig ausgeglichen sind.
Verdicker
Der Verdicker Tist in der Praxis ein Ablagerungsbehälter,
der bewirkt, daß die flockigen Kalziumsulfitausfällungen und die Flugasche in der Lösung, die in dem
Regenerator R überläuft, am Boden abgesetzt wird, so daß ein verdichteter Schlamm aus Ausfallungen. Natriumsalzlösungen
und Flugasche im unteren Bereich des Verdickers gebildet wird.
Der Verdicker ist schematisch in Fig. 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 94 mit großem Durchmesser und geringer Höhe, der einen engen, konischen
Boden 96 und in der M itte eine Wanne oder einen Sumpf 98 aufweist. Ein langsam rotierender Rechen 100 bewegt
die Ausfallungen und Flugasche nach unten in Richtung des konischen Bodens 96 des Verdickers zu dem Sumpf
98. v&n wo aus sie als konzentrierter Schlamm durch die
Unterstrompumpe 64 abgeführt werden. 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 Natriumsalzlösung bewegt sich aufwärts in dem Verdicker zur Außenseite der Trennwand
104 mit einem Durchsatz von 16,9 l/min/m2, bezogsn
auf den Verdickerquerschnitt, und erreicht den oberen Bereich des Verdickers, der eine Quelle für feststofffreie,
regenerierte Extraktionslösung darstellt. Diese Natriumsulfii-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.
Filter
Der verdichtete Schlamm von Kalziumsulfitausfällungen in einer Natriumsulfit-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 (eilweise eine wasserbespülte,
sioffüberzogene 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 (CaSO3)
und Flugasche bildet sich auf der äußeren Oberfläche der RotationsfUtertrommel 112 und wird in herkömmlicher
Weise abgeschabt und einem Verteilförderer 114 zur Ver-Wendung
als Abfailfeststoff 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 FiI-trat-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 Filtratleitung
36 zugeführt. Daher wird regenerierte Extrakuonslösung mit einem pH-Wert von 8 — 9 (Filtratleitung 36)
gemischt mit regenerierter Extraktionslösung aus dem
Verdicker-Überlauf (Leitung 28) und tritt in den Speicherbehälter
HT ein, der zuvor erläutert wurde. Keine dieser Lösungen enthält im Normalfalle nennenswerte
Bestandteile an Kalziumsulfhausfallungea 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 werden. Nur eine kontrollierte
Menge der Salze darf den Filter verlassen, wie im folgenden erläutert werden 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
zurückgespult wird.
Lösungskontrolle
Während des Gaswasch vorganges oxidiert ein Teil des Natriumsulfits in der Waschflüssigkeit zu Natriumsulfat,
und diesem Zuwachs an Natriumsulfat entspricht eine Abnahme der aktiven Chemikalie, nämlich des Natriumsulfits.
Die Oxidationsreaktion läuft wie folgt ab:
2 Na2SOj + O2 - 2Na2SO4
Natriumsulfat, das sich einmal gebildet hat, reagiert nicht mit Schwefeldioxid und ist daher in diesem System
inert. Zur Aufrechterhaltung einer konstanten Natriumsulfatkonzentration in der Lösung und um zu verhindern,
daß 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 Natriumbisulfit enthält, ist dies der bevorzugte Ort für die Abnahme von Natriumsulfat. Der
S5 Verlust von Natrium in dem System aufgrund dieser
Abzieh ung wird ausgeglichen durch Zugabe von Natriumkarbonat in dem Mischer Λ/, wodurch die Natriumsalze
in dem Mischer in Form von Natriumsulfit wieder aufgefüllt werden. Die feuchten Abfallfeststoffe
können einige Natriumsalze mitnehmen, wenn sie an den Förderer 114 abgegeben werden. Um den Verlust an
Natriumsulfil, das die reaktive Chemikalie in dem System darstellt, auf einem Minimum zu halten, ist das
Verhältnis von Natriumsulfat zu Natriumsulfit in der Lösung sehr hoch zu Gunsten des Natriumsulfats. Wenn
daher Flüssigkeit mit den Abfallfeststoffen entfernt wird, so handelt es sich überwiegend um Natriumsulfat. Beispielsweise
wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
vorzugsweise eine Gaswaschflüssigkeit verwendet, die 15
Gew.-% Natriumsulfat, 3,3 Gew.-% Natriumsulfit und 3,1 Gew.-% Natriumbisulfit enthält.
Das Ffltsrtrommel-Spülsystem wird derart betätigt,
daß es die Natriumsulfatverluste auf die Geschwindigkeit der Bildung des Natriumsulfats entsprechend der Realt
tion (J) 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 !5
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 50 c, das das
Suifat/Suifit-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 M ausgeglichen, wie es oben
erläutert wurde.
Flugasche-Filterwirkung
Wie erwähnt wurde, ist. es wesentlich, daß keine Kalziumsalze
in der Filier-Leiiur-g 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 Kalziumsulfitflockenan den Behälter 90
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren abgegeben werden, 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 dem
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 Tzn dem Filter F hindurchgeführt und als ausgezeichnetes Filterhilfsmittel
verwendet. Da Flugasche von Artfang 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-Leitung 10 vorgesehen, die in den Gaswäscher 12 eintritt, und sofern ein derartiger Abscheider oder
dergleichen vorgesehen ist, muß er mit geringer Wirksamkeit betrieben werden, damit ein großer Teil der Flugasche
in den Gaswäscher eintritt, in dem er von dem Gasstrom getrennt wird. Es werden ebenfalls keine Versuche unternommen,
die Flugasche zu entfernen, die durch das= Schwefeldioxid-angereicherte Extrakt E mitgenommen
wird, das in dem Gaswäscher gebildet wird. Ferner ist kein System zur Entfernung der Flugasche in der Anlage
zwischen dem Gaswäscher und den RotationsfiUern F
vorgesehen. Im einzelnen hat sich gezeigt, daß in der das Rauchgas in den Gaswäscher leitenden Leitung 10 in dem
Gasstrom ein Anteil an Flugasche von wenigstens 10,6 Körner pro Nonnkubikmeter (Nm3) des Gases vorhanden
sein sollte.
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 Oberfläsche
der Rotationsfiltertrommel 112 und wird als Abfallfeststoff
abgeführt.
Verfahrensbeispiel
Die Leitung 14 zur Versorgung des Gaswäschers mit Flüssigkeit weist vier Zweigleitungen 14a—14 d nach
dem Verlassen der Umwälzpumpe 48 auf, durch die die vier Gaswäscher Sa-Sd einzeln versorgt werden. Die
Unterstrom-Leitungen 15a—lSrfdes Gaswäschers, die
von den vier Gaswäschern ausgehen, führen den Extrakt zu dem Mischer M über die Leitung 15 aufgrund der
Schwerkraft. Die Leitungen 15a- 15a"könnten auch einzeln in den Mischer M eintreten. Bei dem vorliegenden
Beispiel behandeln zwei der vier Gaswäscher jeweils 2270 m3/min Rauchgas. Die anderen beiden Gaswäscher
behandeln jeweils 1135m3/n>in Rauchgas. Der Gaswäscher-Zufuhrfiüssigkeitsdurchsatz
durch die beiden Zweigleitungen der Leitungen 14a -14a", die zu dem ersteren
Gaswäscher führen, beträgt jeweils 850 g/min und für das andere Gaswäscherpaar jeweils 450 g/min.
Die Einlaßtemperatur des verschmutzten Gasstroms durch die Leitung 10 zu allen Gaswäschern beträgt
2000C. Die Auslaßtemperatur des Gasstromes aus den Gaswäschern vor der Rückerhitzung (Leitungen 16a
— \6d) beträgt 65°C. Die einzelnen Gaswäscher-Rückerhitzer
40 heben die Gastemperatur auf 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 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 3,3 Gew.-% Natriumsulfit, 3,1 Gew.-% Natriumbisulfit und
15 Gew.-% Natriumsulfat, sie hat einen pH-Wert von 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 Schwefeldioxidmengc
im Vergleich zu der Menge an verfügbarem Natrium-
sulfit in der Primärextraktionslösung oder Waschflüssigkeit
gering ist.
Die Eingangskonzentration des Schwefeldioxids in dem Rauchgas in der Leitung 10 beträgt etwa 1800 ppm,
und die Ausgangskonzentration jeder der Leitungen 16a —16 d liegt zwischen I SO ppm und 400 ppm, jeweils bezogen
auf das Volumen, in Abhängigkeit von dem genauen Verhältnis des Natriumsulfits zu dem Natriumbisalfit in
der Waschlösung.
Die Umwälzpumpe 48 pumpt insgesamt 2994 g/min in die Leiiung 18. 2600 g/min dieses Durchsatzes werden
über die Leitung I^ den vier Gaswäschern zugeführt.
Etwa 394 g/min gelangen durch das Ventil 22 als Flüssigkeit
in die Leitung 20 zur Regeneration.
Der Mischer M hat 4,2 m 0 und ist 2,1 m tief. Der Regenerator-Behälter 90 hat einen 0 von 2,4 m und eine
Tiefe von ebenfalls 2,4m. Die Rührschraube 46 des Mischers M hat 3,75 kW, und das Rührwerk des Reaktors R
hat ebenfalls 3,75 kW. Der Kalk ist gespeichert in zwei Speichersilos von 16.8 m Höhe und 4,5 m 0 und wird
durch Leitungen 57,57a 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 400 g/min wird an den Verdicker Γ überführt, der
10,5 m im Durchmesser und 1,8 m in der Tiefe entlang der
geraden Seitenwand des Behälters 94 sowie 2,5 m Tiefe bis zu dem konischen Boden aufweist. Der Verdicker T
ist mit einem langsam laufenden Rechen 100 versehen, durch den die abgelagerten Feststoffe zu dem mittleren
Entnahme-Sumpf 98 gefördert werden. Der Verdicker gibt über seinen Überlauf 132 g/min über die Leitung 28
an den Speicherbehälter HT ab, der 2,1 m 0 und 2,1 Tiefe aufweist und mit einem Rührwerk 68 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 PFist
derart konstruiert, daß er denselben Strömungsdurchsatz aufnehmen ';ann. Polierfilter sind derart unterschiedlich
aufgebaut, daß ihre Abmessungen unwesentlich sind, jedoch
beträgt der Strömungsdurchsatz, für den dieses Element der Anlage vorgesehen ist, 500g/min im Maximalfalle.
Der Polierfilter PF entnimmt alle teilchenförmige Materie bis hinab zu einem Durchmesser von 5 pm. Der
Verdicker-l'nterstrom oder die Bodenflüssigkeit wird mit 268 g/min durch die Leitung 26 mit Hilfe der luftbetä-
tigten Membranpumpe 64 abgeführt, deren Frequenz mit
Hilfe des Modulators 66 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 Länge von 2,4 m. Die Filtrat-Aufnahmebehälter 120 haben jeweils 0,9 m
Durchmesser und 1,2 m Höhe. Die Saugpumpen 124 haben jeweils 18,75 kW.
Bei diesem Beispiel ergeben sich folgende Verbrauchsund Produktionsraten für das Verfahren:
Natriumkarbonat (Leitung 21) | 267 kg/h |
Wasserhaltiger Kalk (Leitung 24) | 1280 kg/h |
Gesamtmenge des Aufbereitungswassers | |
15 (inkl. Filterwaschung) (Leitungen 38 und | |
32) | 28 500 kg/h |
Feuchte Abfall feststoffe | 7 270 kg/h |
Gesamirauchgaseintriu | 412000 kg/h |
Gesamtproduktionsmenge | |
20 CaSQj - 2 H2O {Abfallfeststoffe) | — · '" "ei *· |
Gesamtmenge der gesammelten Flug | |
asche (Abfallfeststoffe) | 1210 kg/h |
Gesamtmenge der nicht gesammelten | |
Flugasche | 33,6 kg/h |
Gesamtmenge des gesammelten SO, | |
(Gaswäscher) | 1170 kg/h |
Gesamtmenge des nicht gesammelten | |
SO, | 81 kg/h |
Da die Lösungen des Gaswaschsystems sauer sind, besteht der Gaswaschbereich des Systems normalerweise
aus korrosionsbeständigen Materialien einschl. nichtrostendem Stahl und Fiberglas. Die Gaswäscher S bestehen
normalerweise aus nichtrostendem Stahl. Der Behälter des Mischers M besteht aus nichtrostendem Stahl oder
Fiberglas. Die Umwälzpumpe 48 besteht entweder aus nichtrostendem Stahl oder aus gummibeschichtetem
Stahl. Die zugehörigen Rohrleitungen bestehen insgesamt aus gummibeschichtetem oder nichtrostendem
Stahl Wenn die Lösung einmal in den Reaktor R abgegeben ist, kann Flußstahl für den Rest der Anlage verwendet
werden. Der pH-Wert steigt unmittelbar über 8,0, wenn wasserhaltiger Kalk zu dem Reaktor hinzugefügt
wird, und Flußstahlbehälter und Rohre rexhen aus, solange der pH-Wert der Lösungen größer als 7 ist.
Dies fuhrt selbstverständlich zu erheblichen Materialkosteneinsparungen
im Regenerationsbereich des Gaswaschsystems. Die gesamte verbleibende Einrichtung
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.
Claims (6)
1. Verfahren zum Entfernen von gasförmigem Schwefeldioxid aus einem Gasstrom, bei dem man
a) das Schwefeldioxid in einer Gas-Flüssigkeits-Kontaktbehandlungseinrichtung
mit Natriumsurfit in einer leicht sauren Primärextraktionslösung reagieren läßt, die zugleich Natriumsulfat
und etwas Natriumbisulfit enthält, wobei eine saure Extraktionslösung mit einem erhöhten
Anteil an Natriumbisulfit 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 .2) mit Kalziumhydroxid in einem Regenerator
«ansetzt, der bei einem pH-Wert von 7,9 bis 9,5 arbeitet, und das Natriumbisulfit in Natriumsulfit
umwandelt, eine Mischung aus unlöslicher Kalziumsulfitausfällung in der entstehenden,
regenerierten Extraktionslösung bildet und die KalziumsulfitausfaHung in dem Regenerator
flockig werden lä&t; und
d) die KalziumsulfitausfaHung aus der Mischung als Abfallfeststoffe abfiltriert und die feststofffreie,
regenerierte Extraktionslösung gemäß Schritt b) als Filtrat gewinnt, dadurch gekennzeichnet.
e) daß man die Mischung aus Kalziumsulfitnocken und Lösung wls Überlauf von der Oberseite
des Regenerators ruhig blaufen läßt; und daß man die Mischung nur durch Schwerkraft
zu einem Ablagerungsverdicker zur Bildung eines verdichteten Schlammes der KalziumsulfitausfaHung
führt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Sulfitlösung vom oberen Bereich des Verdickers getrennt als eine weitere Quelle
für feststofffreie, regenerierte Extraktionslösung abzieht und diese Lösung zusammen mit dem Filtrat
gemäß Schritt d) zu dem Mischer zurückführt.
3. Verfahren nach Anspruch 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
diesem Speicherbehälter durch einen Polierfilter zu dem Mischer pumpt.
. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Flugasche zur Verbesserung der Filterwirkung in die in den Filter
eintretende Flüssigkeit eingeleitet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Flugasche aus
dem Gasstrom in den Gaswäscher abgezogen und zusammen mit dem Extrakt gemäß Schritt b) abgeführt
wird und daß die Flugasche durch den Regenerator gemäß Schritt c) den Verdicker gemäß Schritt f)
und den Filter gemäß Schritt d) hindurchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung in dem unteren Bereich des Regenerators zur Beschleunigung
der Reaktion umgerührt wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von gasförmigem Schwefeldioxid aus einem Gasstrom,
wie Rauchgas von Kraftwerken oder aus anderen Verfahrensquellen, wie es im einzelnen im Oberbegriff des
Hauptanspruchs wiedergegeben ist.
Die US-PS 3542511 beschreibt ein System zum Entfernen
von Schwefeldioxid aus Abgasen. Nach dieser Lehre werden Rauchgase, die Schwefeldioxid und Flugasche
enthalten, in einem Gaswäscher eingeführt, 3n den
ίο eine wäßrige Lösung aus Natriumbisulfit and Natriumsulfit
eingeleitet wird. Die auftretende Reaktion mit dem Schwefeldioxid erhöht den Anteil an Natriumbisulfit,
wobei diese Lösung sowie das restliche Natriumsulfit und die Flugasche von dem Gaswäscher als Extrakt abgezo-
!5 gen werden. 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, worauf diese Lösung wiederum
durch den Gaswäscher hindurchgeführt wird. Der Rest des Extraktes aus dem Gaswäscher tritt in eine Einrichtung
zur Entfernung der Flugasche ein, und das Filtrat aus Natriumsulfit- und Natriumbisulfitlösung wird mit
einem abgezweigten Strom der Natriumkarbcnatlösung in einem Reaktor vermischt, so daß konzentrierte Natriumsulfitlösung
entsteht. Diese wird mit Hilfe eines reduzierenden Gases ir.einem Ofen reduziert, so daß eine
Natriumsulfidlösung entsteht, die mit Wasser vermischt und einem Karbonator zugeleitet wird. Hier reagiert
Kohlendioxid mit der Natriumsulfidlösung, so daß die zuvor erwähnte Namumkarbonatlösung für die Reaktion
mit dem Natriumbisulfit zusammen mit Schwefelwasserstoffentsteht,
der in elementaren Schwefel umgewandelt wird.
Aus der GB-PS 5 01 840 ist ein Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxid aus Gasmischungen bekannt,
gemäß dem das Schwefeldioxid in ein lösliches Sulfit und lösliches Bisulfit enthaltenden wäßrigen Lösung absorbiert
wird, wonach die Lösung mit einpm Metalloxid, das ein unlösliches Sulfit zu bilden vermag, wie Kalziumoxid,
behandelt wird, um ein unlösliches Sulfit zu bilden, das ausgefällt und von der Lösung abgetrennt wird. Dabei
wird eine Vergrößerung der Kalziumsulfitkristalle angestrebt und die Mischung einem Ablagerungsverdicker
zur Bildung eines verdichteten Schlammes zugeführt. Diese Verfahrensweise vermag insofern nicht zu befriedigen,
als die Abtrennung des auch in dieser Weise behandelten unlöslichen Sulfits Schwierigkeiten bereitet, da
eine Zerkleinerung der gebildeten Kalziumsulfitflocken auftritt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben,
mit dem es gelingt, die Abtrennung des Kalziumsulfits wesentlich zu erleichtern und ein Abpumpen des Schlammes
als Bodenanteil des Verdickers zu einem Filter ohne nachteilige Wirkungen für die anschließende Bildung des
Filterkuchens zu ermöglichen.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Lösung dieser Aufgabe dadurch gelingt, daß man die
gebildete Kalziumsulfitsuspension durch Überlaufen langsam von der Oberseite des Generators ablaufen läßt
und die Mischung lediglich unter der Einwirkung der Schwerkraft zu einem Ablagerungsverdicker zuführt.
Gegenstand der Erfindung ist daher das Verfahren gemäß Hauptanspruch.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich
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