DE2907177A1 - Verfahren zur entfernung von schwefeloxiden aus abgasen - Google Patents
Verfahren zur entfernung von schwefeloxiden aus abgasenInfo
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Description
1A-2751 - Ö "
ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION, El Segundo, Californiaf U.S.A.
WHEELABRATOR-FRYE INC, Hampton, New Hampshire, U.S.A.
Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden aus Abgasen
09 8 36/06
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden und Schwebeteilchen aus Abgasen. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem heiße Schwefeloxide
und Schwebeteilchen enthaltende Abgase in einer ersten Zone gesteuert umgesetzt werden und danach in eine zweite Zone
überführt werden, wobei die Schwefeloxide im Abgas in jeder Zone mit einem ausgewählten chemischen Absorptionsmittel umgesetzt
werden.
Schwefeloxide, insbesondere Schwefeldioxid finden sich in verschiedensten Abgasen, welche aus chemischen Anlagen, aus
metallurgischen Anlagen und aus Kraftwerken zur Elektrizitätserzeugung durch Verwendung von fossilen Brennstoffen entweichen.
Ferner können heiße schwefelhaltige Gase gebildet werden bei der partiellen Verbrennung oder Vergasung von schwefelhaltigen
Brennstoffen, wie Kohle. Der Bekämpfung von Luftverschmutzung
durch an die Atmosphäre entweichendes Schwefeldioxid kommt steigende Bedeutung zu. Ein zusätzlicher Ansporn für die Entfernung
von Schwefeloxiden aus Abgasen ist in der Rückgewinnung von Schwefelwerten zu sehen, welche andernfalls an die Atmosphäre
verloren gehen. Abgase, insbesondere solche von Kraftwerken, welche bei der Verbrennung von normaler Kohle anfallen, können
bis zu 3000 TpM Schwefeldioxid und 30 TpM Schwefeltrioxid
(Volumen) enthalten. Die großen'Volumina dieser Abgase in Bezug auf die darin enthaltenen Schwefelmengen machen die Entfernung
und Rückgewinnung der Schwefelverbindung zu einem kostspieligen Unterfangen. Ferner muß berücksichtigt werden,
daß die Gesamtmenge der anfallenden Nebenprodukte, z. B. des elementaren Schwefels und der Schwefelsäure, welche aus
den rückgewinnbaren Schwefelwerten erhalten werden können, den Bedarf an diesen Nebenprodukten übersteigen können.
Man hat über viele Jahre hinweg verschiedenste Verfahren zur Entschwefelung von Abgasen vorgeschlagen uu untersucht.
Es wurden insbesondere verschiedene Feststoff-Gas-Kontaktverfahren
vorgeschlagen, bei denen das im Abgas enthaltene Schwefeldioxid entweder durch chemische Reaktion mit einem
festen Absorptionsmittel oder durch Adsorption an einer
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aktiven Fläche gefolgt von einer Oxydation des adsorbierten Schwefeldioxids entfernt werden. Bei einem solchen Verfahren
(US-PS 2 718 453) wird z. B. fein gepulvertes Calciumcarbonat in das Verbennungsgas eingeblasen, wobei Calciumsulfat und
Calciumsulfit gebildet werden.
Ein weiteres Beispiel eines Feststoff-Gas-Kontaktverfahrens
ist in US-PS 3 310 365 beschrieben. Dieses ist auf die Eliminierung von durch Schwefeltrioxid induzierter Korrosion
gerichtet. Bei diesem Verfahren wird ein Gasstrom mit etwa 20 TpM Schwefeltrioxid unter den Säuretaupunkt abgekühlt,
wobei ein hydratisiertes Schwefeltrioxidaerosol gebildet wird.
Fein verteilter dolomitischer Kalkstein oder ein anderes alkalisches Additiv wird in den Gasstrom injiziert, wobei
man etwa die 2,5- bis 3-fache stöchiometrische Menge für die vollständige Neutralisation einsetzt. Die Feststoffteilchen
im Abgas, einschließlich der injizierten alkalischen Additive werden aus dem Abgas durch Beaufschlagung der Oberfläche von
Tuchfi1ternbeuteln abgetrennt. Dabei wirken die alkalischen
Additive als Filterhilfe. Sie führen zum Aufbau einer Matrix durch die das mit Schwefeltrioxid beladene Abgas hindurchströmen
muß. Hierdurch kommt die gewünschte Neutralisationsix'aktiüii
unter Entfernung des Schwefeltrioxids zustande.
US-PS 3 8 52 410 beschreibt ein anderes Gas-Feststoff-Kontaktverfahren zur kontinuierlichen Entfernung von Schwefeldioxid
und von verunreinigenden Feststoffteilchen aus Industriesabgasen, wobei eine lösliche alkalische Natriumverbindung
als Schwefeldioxid-Reaktionsmittel eingesetzt wird, welche nachfolgend regeneriert wird. Die der Staubabtrennung dienendun
Oberflächen von Tuchfiltern werden mit der fein verteilten J>·. . ichon alkalischen Natriumverbindung vorbeladen und ein
Schwefeldioxid, Kohlendioxid und teilchenförmige Verunreinigungen
enthaltendes Abgas wird durch diese Staubabscheidungsvorrich!ung
geführt. Die teilchenförmigen Verunreinigungsütofle werden in der Staubabscheidungsvorrichtung zurückgehallen
und ein Teil des Schwefeldioxids reagiert mit der löslichen
alkalischen Natriumverbindung.
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Im allgemeinen geht eine Umsetzung zwischen einem Feststoff und einem Gas relativ langsam und ineffizient vonstatten.
Die Umsetzungsgeschwindigkeit hängt ab von der zur Verfügung stehenden Oberfläche des Feststoffs. Auch eignen sich die
anfallenden Produkte verschiedentlich nicht ohne weiteres zur Regenierung des Ausgangsmaterials und zur Gewinnung der
Schwefelwerte.
Bei dem Carbonat-Schmelzenverfahron der US-Patentschriften
3 438 722, 3 428 727 und 3 438 728 werden Schwefeloxid-Verunreinigungen aus heißen Verbrennungsabgasen durch Kontaktieren
des Gases bei einer Temperatur von mindestens 350 C mit einer geschmolzenen Salzmischung, welche Alkalimetallcarbonate
als aktive Absorptionsmittel enthält, entfernt. Das verbrauchte Absorptionsmittel wird sodann chemisch regeneriert und
zurückgeführt. Die Anpassung eines solchen Verfahrens an verschiedene
existierende Kraftwerke bringt oft erhebliche wirtschaftliche Nachteile mit sich, da die Boiler-Systeme modifiziert
werden müssen, dergestalt, daß die zu behandelnden Abgase mit den erforderlichen hohen Temperaturen für die Salzschmelzenabsorption
anfallen, und zwar im Gegensatz zu den üblicherweise bei Boilern auftretenden niedrigen Abgastemperaturen.
Naßabsorptionsverfahren wurden bisher zur Behandlung von Abgasen mit niedriger Temperatur herangezogen. Bei einem typischen
nassen Absorptionsverfahren wird das Abgas mit einer wässrigen alkalischen Lösung oder Aufschlämmung gewaschen. Wässrige
Aufschlämmungen von Calciumoxid, Calciumhydroxid oder Calciumcarbonat, wurden bereits bei verschiedenen Kraftwerken zur
Entfernung von Schwefeldioxid aus Abgasen verwendet. Auch wurden bereits wässriges Natriumsulfit oder Ammoniaklösungen
als Waschflüssigkeiten verwendet.
Bei dem Naßabsorptionsverfahren der US-PS 3 533 748 wird
ein Schwefeloxide enthaltender Abgasstrom mit einer wässrigen
Lösung von löslichem Alkali wie Natriumcarbonat oder Natrium- -
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hydroxid gewaschen, wobei in der Lösung Sulfite und Sulfate gebildet werden. Sodann wird die gebildete Lösung eingedampft,
wobei feste Alkalisulfite und Alkalisulfate ausgefällt werden,
welche sodann von der Lösung abgetrennt und weiter verarbeitet werden.
Diese Naßabsorptionsverfahren haben verschiedene Vorteile«,
Sie leiden jedoch allesamt an dem Nachteil eines hohen Flüssigkeitsanfalls mit einer relativ großen Wassermenge
bezogen auf das absorbierte Schwefeloxid. Dieses Abwasser ist einer einfachen Hochtemperatur-Reduktion und -Regenerierung
nicht zugänglich. Es treten daher erhebliche Schwierigkeiten auf, wenn man versucht, die aufgelösten Absorptionsmittel und
Schwefelwerte aus der wässrigen Lösung in wirtschaftlicher und effizienter Weise zurückzugewinnen. Bei vielen dieser
Verfahren ist die Gewinnung von elementarem Schwefel, ein
bevorzugtes Produkt, nicht wirtschaftlich. Ferner führen die Naßverfahren häufig zu mit Wasser gesättigten Abgasen,
welche vor der Entlassung an die Atmosphäre erhitzt werden müssen, um eine Wasserdampfwolke zu vermeiden.
'US-PS 3 305 307 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von
festem Alkalimetallsulfit und vernachlässigbaren Mengen Alkalimetallsulfat» Eine fein dispergierte konzentrierte
wässrige Lösung einer Alkalimetallverbindung, wie Natriumoder Kalium-carbonat, -hydroxid- oder -bicarbonat wird
in ein im wesentlichen trockenes Gas eingeleitet, welches ein Äquivalent oder eine größere Menge Schwefeldioxid enthält.
Das trockene Gas wird dabei auf einer Temperatur gehalten, bei der festes Älkalimetallsulfit gebildet wird. Zur Erzielung
von reinem Alkalimetallsulfit bei diesem Verfahren ist eine überschüssige reagierende Menge von SO« im Vergleich zur
Alkalimetallverbindung erforderlich. Ferner muß man zur Vermeidung der Bildung von Alkalimetallsulfat ein SO^-haltiges
Gas verwenden, welches relativ frei von Schwefeltrioxid und von die Oxydation fördernden Substanzen, wie Stickstoffoxiden
und Metalloxiden ist. Metalloxide treten häufig in der Flug-
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asche auf. Ferner sind gewöhnlich relativ niedrige Reaktionstemperaturen erforderlich, da hohe Temperaturen die Sulfatbildung
fördern. Diese Druckschrift, welche auf die Herstellung
einer reinen chemischen Verbindung gerichtet ist, spricht die Probleme der Behandlung von Abgasströmen mit niedrigen
Schwefeloxid-Gehalten nicht an, noch die Probleme der Anwesenheit von signifikanten Mengen inerter Feststoffteilchen im
Abgas.
US-PS 3 932 587 beschreibt eine Kreislaufverfahren zur Entfernung
von Schwefeloxid-Verunreinigungen aus heißem Abgas in einer einzigen Sprühtrocknungsstufe. Die erhaltenen Produkte
werden in einer nachfolgenden Stufe in einem üblichen Ga^ feststoff
-Trenngerät vom Abgas abgetrennt.
US-PS 3 880 629 beschreibt ein Verfahren zur Vermeidung von Luftverschmutzung durch Behandlung von heißen Abgasen aus
Glasschmelzofen. Alkalische Natriumverbindungen dienen als
SO -Absorptionsmittel, und zwar im nassen oder trockenen Zustand. Sie werden in die heißen Abgase.des Glasschmelzofens
eingeführt. Dieses Abgas enthält feine Teilchen der Glaskomponenten sowie SO , welches aus dem als Läutermittel verwendeten
Na2SO4 der Glascharge entwickelt wird. Das aus dem Absorptionsmittel
gebildete Reaktionsprodukt und die Glasfeststoffteilchen werden sodann in einem Sackgehäuse oder Filtergehäuse in Form
eines trockenen Filterkuchens abgetrennt. Nach der Klassierung wird dieser Filterkuchen zur Glasschmelze zurückgeführt.
Ein bevorzugtes Natriumabsorptionsmittel ist Nahcolit-Erz.
Dabei handelt es sich prinzipiell um Natriumbicarbonat. Wenn Nahcolit-Erz als trockenes Absorptionsmittel für die Gas-Feststoff
- Phasen-Reaktion verwendet wird, so wird es kontinuierlich als feines Pulver in den Abgassstrom eingeführt.
Die Gastemperatur wird auf etwa 260 0C (500 0F) gehalten.
Danach wird das das Absorptionsmittel und die Reaktionsprodukte enthaltende Gas in Beutel oder Säcke eingeleitet, welche zuvor
mit einer dünnen Schicht von Nahcolit-Erz beschichtet wurden. Das Filterhaus mit der Nahcolit-Erz-Schicht auf den Filtern
hat eine doppelte Funktion. Es dient als Filterhilfe für die
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Abtrennung der Feststoffteilchen aus der Glasmasse sowie der
Entfernung des SO„. Sofern das alkalische Natriumabsorptionsmittel
in nassem Zustand eingesprüht wird, verwendet man eine flüssige Alkalilösung und das Einsprühen erfolgt in das
heiße Abgas. Man verwendet hierzu Sprühköpfe zur Aufteilung der wässrigen alkalischen Lösung der Natriumverbindung in
feine Tröpfchen, so daß ein intensiver Kontakt mit dem heißen Abgas stattfindet. Das gebildete Natriumsulfit und Natriumsulfat
wird durch die Hitze des Abgases getrocknet und dann werden die zurückbleibenden Teilchen zusammen mit den aus
der Glascharge stammenden Feststoffteilchen im Filterhaus abgetrennt. Bei dieser Ausführungsform dient das Filterhaus
als Abtrenneinrichtung und weniger als Reaktor für die Beseitigung von SO . Der Filterkuchen enthält das Natriumsulfatreaktionsprodukt,
restliches nicht umgesetztes Natriumcarbonat und Teilchen aus der Glasmasse. Dieser Filterkuchen kann sodann
in die Glasschmelze zurückgeführt werden. Ferner ist die Naßsprüh-Trocken-Technik gefolgt von einer Abtrennung der
Reaktionsprodukte in einem Filterhaus dann angezeigt, wenn Abgase von Kraftwerken behandelt werden müssen, die durch
Verbrennen von Öl und Kohle gebildet werden und SO und Flugasche enthalten.
Auch die US-Patentschriften 931 515, 984 498, 2 875 844,
2 875 847, 2 919 174, 3 933 978, 3 969 482 und 3 976 747 betreffen Gasreinigungsverfahren, insbesondere solche für
die Behandlung von Abgassen spezieller industrieller Prozesse und auch Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxid-Verunreinigungen
aus Abgasen von Ölkraftwerken und Kohlekraftwerken.
Trotz aller dieser Bemühungen auf dem Gebiet der Gasreinigung und trotz aller spekulativer und experimentell
geprüfter Pläne und Verfahren besteht immer noch ein Bedürfnis nach wirksamen wirtschaftlichen Verfahren zur Entfernung
von sowohl teilchenförmigen Verunreinigungen als auch von Schwefeloxid-Verunreinigungen aus den Abgasen von Kraftwerken,
und zwar auf effiziente einfache und wirtschaftliche Weise und insbesondere bei leichter Anpaßbarkeit des Verfahrens
an die Abgascharakteristika der jeweils auszurüstenden
bereits existierenden Kraftwerksanlage. Ferner besteht ein erhebliches Bedürfnis nach Einwegverfahren zur Entfernung
von Schwefeldioxid, und zwar wegen des erheblichen zusätzlichen Kapitalbedarfs bei der Regenerierung und Rückführung
des Absorptionsmittels. Darüber hinaus muß ein solches Verfahren einerseits im Hinblick auf die verschiedensten strikten
Gesetzesauflagen leicht anpaßbar sein und zugleich mit einer Vielzahl verschiedenster Absorptionsmittel betreibbar sein,
welche bei den spezifischen Erfordernissen eines bestehenden Kraftwerks leicht austauschbar sind, ohne aber wesentliche
Modifikationen des Prozesses zu erfordern. Derzeit ist kein derartiges Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid bekannt,
welches nicht nur vielseitiger einsetzbar ist, sondern auch die wirtschaftlichen Voraussetzungen und die Umweltschutzbestimmungen
befriedigend erfüllt. Erfindungsgemäß wird ein neues vielseitiges Zweizonenverfahren zur Behandlung
von Abgasen aus Kraftwerken geschaffen. Dabei ist keine Kühlung oder Wiedererhitzung erforderlich. Mit dem Verfahren
gelingt die Abtrennung von Schwefeloxiden und Feststoffteilchen aus dem Abgas. Dabei werden verschiedenste Nachteile
herkömmlicher Verfahren zur Abtrennung von Schwefeloxiden aus Abgasen vermieden. Insbesondere ist es erfindungsgemäß
möglich, das Absorptionsmittel in befriedigender Weise auszunützen,
wobei man entweder alkalische Natriumabsorptionsmittel oder alkalische Calciumabsorptionsmittel einsetzt,
um gleichzeitig mehr als 90 % der Schwefeloxide aus dem heißen Abgas abzutrennen. Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren das Absorptionsmittel-Reaktionsprodukt in Form eines trockenen Pulvers abtrennbar und es kann
entweder verworfen werden oder zurückgeführt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das behandelte Abgas
im wesentlichen frei von Flugasche sowie von Schwefeloxiden ist und eine relativ geringe Feuchtigkeit aufweist. Es kann
direkt ohne zusätzliche Aufheizung an die Atmosphäre entlassen werden und führt nicht zu DampfSchwaden.
Erfindungsgemäß wird ein Zweizonenverfahren zur Abtrennung von
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teilchenförmigen Verunreinigungen und Schwefeloxiden aus heißen Abgasen geschaffen. Dabei wird das heiße Abgas in
einer ersten Sprühtrocknerzone gesteuert mit einem ausgewählten alkalischen Natriumabsorptionsmittel oder Calciumabsorptionsmittel
in Berührung gebracht. Dann wird das heiße Gas nachfolgend mit diesem Absorptionsmittel in einer zweiten
Sackfilterzone kontaktiert, um die chemische Reaktion zwischen dem Absorptionsmittel und den in den Gas verbleibenden Schwe—
feloxiden kontaktiert. Vorzugsweise verwendet man als alkalisches Natriumabsorptionsmittel Natriumcarbonat,
Natriumbicarbonat, Natriumhydroxid oder Mischungen derselben.
Insbesondere bevorzugt sind wasserfreies Natriumcarbonat und Trona. Bevorzugte alkalische Calciumabsorptionsmittel sind
Calciumoxid und Calciumhydroxid, wobei gelöschter Kalk besonders bevorzugt ist. Das ausgewählte Absorptionsmittel wird
in einem wässrigen Medium aufgelöst oder dispergiert, je nach seiner Löslichkeit. Es wird dann gesteuert in einen Sprühtrockner
eingespeist,, und zwar zusammen mit heißem Gas, und
zwar in einer Menge und mit einem Durchsatz, welche derart gewählt sind, daß nur ein Teil der in dem heißen Gas vorliegenden
Schx^efeloxide reagierte Man erhält dabei ein trockenes
teilchenförmiges Reaktionsprodukt.
Es hat sich als besonders geeignet und wünschenswert, wenn nicht sogar als wesentlich erwiesen, bei Verwendung von
alkalischen Calciumabsorptionsmitteln zur Atomisierung unter Erzeugung von Sprühtröpfchen oder Dispersionströpfchen
eine Sprühdüse zu vermeiden und statt dessen eine rotierende Scheibe oder ein rotierendes Rad zu verwenden. Eine solche
Vorrichtung wird als Zentrifugalscheiben-Atomisator bezeichnet. Diese Zerstäubungsvorrichtungen bestehen aus einem
in horizontaler Ebene rotierenden scheibenförmigen oder radförmigen Propeller. Die auf das rotierende Rad oder die
rotierende Scheibe auftreffende Flüssigkeit wird an der
Peripherie mit hoher Geschwindigkeit zerstäubt. Die Scheibenwirkung unter Erzeugung eines Sprühnebels von feinen Tröpfchen
beruht zum großen Teil auf der Erzeugung und Dämpfung von flüssigen Filmen als Ergebnis der raschen Beschleunigung
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der Flüssigkeit, während diese radial von innen nach außen strömt.
Das anfallende Gas enthält trockene Teilchen der Reaktionsprodukte,
z. B". Natriumsulfite und Natriumsulfate oder Calciumsulfate oder Calciumsulfate, und zwar zusammen mit teilweise
umgesetztem oder nicht-umgesetztem Absorptionsmittel.
Dieses Absorptionsmittel wird durch die Zentrifugalscheiben-Sprühvorrichtung
in hohem Maße reaktiv. Das nicht-umgesetzte Absorptionsmittel liegt in der zweiten Reaktionszone in
einer ausreichenden Menge für die Umsetzung mit den verbleibenden Schwefeloxiden vor. Das Gas mit den darin enthaltenen
Feststoffen und Absorptionsmitteln, wird daher in eine zweite Zone überführt, wo es direkt auf eine stromauf gelegene Oberfläche
eines gasdurchlässigen porösen Tuches auftrifft, so daß
hier eine im wesentlichen gleichförmige Beschichtung mit dem trockenen teilchenförmigen Produkt sowie mit dem partiell
umgesetzten oder nicht umgesetzten Absorptionsmittel erhöhter Reaktivität gebildet wird und aufrechterhalten wird, und zwar
unter Fließgleichgewichtsbedingungen. In dieser zweiten Reaktionszone findet nun eine zusätzliche Umsetzung zwischen dem
Absorptionsmittel auf dem beschichteten Filtertuch und den Schwefeloxiden im durch das Tuch hindurchtretenden Abgas statt,
so daß das stromab aus der Oberfläche des Filtertuches austretende Abgas im wesentlichen freie von Schwefeloxiden und
Feststoffteilchen ist.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Zweizonenverfahrens ist es jetzt wirtschaftlich möglich, als Absorptionsmittel Calciumoxid
oder Calciumhydroxid zur Entfernung der Schwefeloxide
in einer Sprühtrocknungsreaktionszone einzusetzen, und zwar trotz der begrenzten Löslichkeit des Calciumoxids oder Calciumhydroxids
in dem wässrigen Medium. Wegen der erhöhten Reaktivität des Absorptionsmittels nach Verlassen der Sprühtrocknungszone
führt die nachfolgende Reaktion auf dem Tuchfilter im wesentlichen zur Beseitigung aller Schwefeldioxidmengen
welche im Abgas verblieben sind. Ferner kann dieses Zwei— zonenverfahren auch mit Vorteil zum Einsatz von alkalischen
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Natriumabsorptionsmitteln dienen und es ist dabei nicht erforderlich,
das Schwefeldioxid in der ersten Sprühtrocknungszone im wesentlichen vollständig zu entfernen.
Das Zweizonenverfahren bietet ferner die nachfolgenden Vorteile=
Die Abgastemperatür am Auslaß des Systems kann auf einem höheren
Wert gehalten werden, im Vergleich zu dem bisherigen Verfahren, bei dem man als einzige SO2-Entfernungs-Vorrichtung einen
Sprühtrockner verwendet. Bei einem festgelegten SO^-Entfernungsgrad
kann das chemisch reaktive Absorptionsmittel beträchtlich besser ausgenützt werden, als dies bisher bei alleiniger
Verwendung eines Sprühtrockners oder bei alleiniger Verwendung eines Tuchfilters möglich war. Auch ist im Falle von alkalischen
Calciumabsorptionsmitteln die SO2-Entfernungseffizienz beim
Zweizonenverfahren wesentlich verbessert im Vergleich zu jedem Gas-Feststoff-Injektionsverfahren oder jedem anderen Verfahren,
welches zu einem trockenen Produkt führt= Schließlich kann die Kombination des Reaktionsprodukts und der Flugasche, welche
aus dem Sprühtrockner austritt, in wesentlich wirksamerer Weise auf einem Tuchfilter abgeschieden werden, als dies bei der Abtrennung
von Flugasche alleine möglich ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt eine bessere Abscheidung der
feinen Flugascheteilchen und es kommt zu einem geringeren Druckabfall über das Tuchfilter.
Erfindungsgemäß wird ein heißes Gas mit einem Gehalt an Schwefeloxid-Verunreinigungen
in eine erste Sprühtrocknerreaktionszone bei einer Temperatur von mindestens 100 C eingeführt. Dieses
Verfahren ist insbesondere anwendbar bei der Behandlung von Abgasen aus ölkraftwerken oder Kohlekraftwerken, bei denen Schwefeloxid,
in der Hauptsache Schwefeldioxid, als Bestandteil oder Verunreinigung im Abgasstrom enthalten ist. Das Verfahren
ist insbesondere anwendbar bei solchen Abgasen, welche Schwefeldioxid in Mengen von etwa 200 bis 5 000 TpM (Volumen) enthalten,
sowie aus öl oder Kohle entstammende Ascheteilchen in Mengen von etwa 0,2 - 28 g/m . Das in die erste Sprühtrocknungs-Reaktionszone
eingeführte Abgas wird innig mit der fein dispergierten Sprühflüssigkeit dispergiert. Als wässriges Medium
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verwendet man Wasser mit einem Gehalt an einem alkalischen Natriumabsorptionsmittel oder Calciumabsorptxonsmittel.
Als bevorzugtes alkalisches Natriumabsorptionsmittel verwendet man Natriumhydroxid, Natriumbicarbonat oder Natriumcarbonat
oder Mischungen derselben einschließlich natürlich vorkommender Mineralien und Erze, wie Trona, Nahcolit und Dawsonit.
Trona ist besonders wirksam in seinem Rohzustand, in dem es bei der Gewinnung anfällt. In diesem Zustand enthält es Natriumsulfat,
Natriumchlorid und Ton, sowie das Tronamineral selbst. Das bevorzugte Calciumalkali-Absorptionsmittel ist Calciumoxid
(gebrannter Kalk) oder Calciumhydroxid. Diese können alleine oder in Kombination eingesetzt werden. Das wässrige Medium
wird mit einem genügenden Durchsatz eingeführt, damit das damit eingeführte Wasser zu einem Produktgas mit einer absoluten
Feuchtigkeit im Bereich von etwa 0,07 bis 0,5 g Wasserdampf
pro g. trockenes Gas führt, wobei die Gastemperatur am Auslaß im Bereich von etwa 65 bis 135 °C liegt. Das wässrige
Medium enthält das Schwefeloxid-Absorptionsmittel in einer Menge, welche etwa 90 bis 120 % bzw. 100 bis 200 % der theoretisch
zur Umsetzung des gesamten Schwefeloxids im Abgas erforderlichen theoretischen Menge bei alkalischem Natriumabsorptionsmittel
bzw. alkalischem Calciumabsorptionsmittel entspricht. Zur Erzielung einer maximalen Ausnutzung des Schwefeloxid-Absorptionsmittels
wird eine Lösung oder Aufschlämmung verwendet, welche so verdünnt wie möglich ist, solange nur eine ausreichende
Menge des Absorptionsmittels für die Umsetzung mit dem .schwefeldioxid vorhanden ist. Wenn z. B. alkalisches Natriumabsorptionsmittel
in einer Menge von etwa 90 bis 120 % der theoretischen Menge für die Umsetzung mit dem gesamten
Schwefeldioxid im Abgas eingesetzt wird, so enthält das wässrige Medium vorzugsweise zwischen 2 und 30 Gew.-% Natriumcarbonat
oder wasserfreies Natriumcarbonat. Falls als Absorptionsmittel rohres Trona verwendet wird, so enthält das
wässrige Medium eine Trona-Menge, welche das molare Äquivalent der angegebenen Natriumcarbonatmenge ist. Diese Menge liegt
gewöhnlich im Bereich von 5 bis 50 Gew.-% Roh-Trona im wässrigen Medium, wobei bei den höheren Vierten eine Aufschlämmung
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vorliegt. Falls man ein wässriges Medium mit einem alkalischen Calciumabsorptionsmittel einsetzt, so enthält dieses
wässrige Medium eine Menge von 5 bis 30 Gew.-% des Absorptionsmittels in Form einer Aufschlämmung..
Das Schwefeloxid und das Absorptionsmittel werden in der ersten Zone umgesetzt, wobei Sulfit-und Sulfat-Reaktionsprodukte
gebildet werden. Der Gasstrom enthält ferner fein verteilte Teilchen von partiell umgesetzten und nicht umgesetzten
Absorptionsmitteln erhöhter Reaktivität» Der Ausdruck "partiell umgesetztes Absorptionsmittel" bezeichnet Teilchen
oder Teilchenfragmente des Absorptionsmittels, welche nur teilweise chemisch umgesetzt sind, wobei ein Teil des gebildeten
Sulfats oder Sulfits an der Oberfläche vorliegt. Ein solches Material verhält sich im wesentlichen wie nichtumgesetztes
Absorptionsmittel, sofern es nachfolgend in der zweiten Zone genutzt wird. Ferner enthält der Gasstrom natürlich
verdampftes Wasser aus dem wässrigen Medium. Der austretende Gasstrom enthält ferner etwa 20 bis 50 Volumen-% des
anfänglichen Schwefeldioxids, falls eine im wesentlichen vollständige Entfernung der Schwefeloxide beim Gesamtverfahren
angestrebt wird. Für eine solche im wesentlichen vollständige Entfernung müssen etwa 50 bis 80 Volumen-% der Schwefeloxide
in der ersten Zone entfernt werden, wobei der Rest von 20 bis 50 Volumen-% der anfänglich vorhandenen Schwefeloxide
in der zweiten Zone entfernt werden. Falls jedoch die an das Ct samtverfahren zu stellenden Erfordernisse einen geringeren
Grad der Entfernung der Schwefeloxide beinhalten* so strebt man in der ersten Zone vorzugsweise eine entsprechende Schwefeloxid-Entfernung
an, wobei in der zweiten Zone nur noch eine geringe Menge verbleibender Schwefeloxide entfernt wird.
Wenn z. B. die Umweltschutz-Vorschriften einen Gesamtentfernungsgrad
der Schwefeloxide von nur etwa 60 bis 70 % der anfänglich vorhandenen Schwefeloxide vorschreiben, so werden
etwa 40 bis 50 % vorzugsweise in der Sprühtrocknerzone entfernt,
während etwa 10 bis 30 % in der Filtertuchzone entfernt werden. Aus diesem Grunde werden geringere relative
Mengen des Absorptionsmittel anfänglich eingesetzt, und zwar 03836/06 5 9
einmal wegen der geringeren Absorptionsmittel-Erfordernisse und zum anderen wegen der erhöhten Absorptionsmittel-Ausnutzung.
Die theoretische stöchiometrische Menge des Absorptionsmittels, welche nun erforderlich ist, hängt ab von der Menge der zu entfernenden
Schwefeloxide.
Die Reaktionsprodukte der ersten Reaktionszone werden sodann in eine zweite Reaktionszone überführt, welche im allgemeinen
als Filterhaus oder Tuchfilter bezeichnet wird. Hier trifft das Abgas mit den Reaktionsprodukten auf eine stromauf gelegene
Oberfläche eines für Gas durchlässigen Filtertuchelementes auf. Es kommen verschiedenste Tuchfiltersystem in Frage, und zwar
mit verschiedensten Abmessungen und Kapazitäten und mit verschiedenstem Automatisierungsgrad. Das aus der Sprühtrocknungszone austretende Gas kann entweder im Aufwärtsstrom oder im
Abwärtsstrom dem Filtertuchsystem zugeführt werden und je nach
der speziellen Konfiguration des Systems entweder an den stromauf gelegenen Innenflächen oder Außenflächen der Filterelemente
entnommen werden. Wenn man z. B. ein Filtertuch vom Impuls-Jet-Typ verwendet, so wird das abgeschiedene Feststoffteilchen-Material
an der stromauf gelegenen Außenseite des Filtertuchelementes entfernt. Man kann Filtergewebe aus Synthesefasern
verwenden, z. B. aus Acrylfasern oder Polyesterfasern. Orion und Dacron sind im allgemeinen bevorzugt. Die Auswahl des
Materials des Filtertuchelementes ist jedoch nicht kritisch, solange nur die Anwendung des gewählten Gewebefilters bei
dem Betriebstemperaturbereich in Frage kommt und dem chemischen Angriff der Bestandteile des heißen Gasstromes standhält.
Das Gas enthält im allgemeinen korrodierende saure Bestandteile. Unter Fließgleichgewichtsbedingungen erzielt man eine
im wesentlichen gleichförmige Beschichtung mit Teilchen, welche an den stromauf gelegenen Flächen des Tuches erhalten bleibt.
Die so gebildete Oberflächenbeschichtung umfaßt partiell umgesetzte
und nicht-umgesetzte Absorptionsmittel-Teilchen, welche ursprünglich in die Sprühtrocknerzone eingeführt wurden.
Diese Oberflächenbeschichtung hat sich als wesentlich reaktiver in Bezug auf Schwefeloxide herausgestellt als das als Ausgangs-
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material eingesetzte oder nicht-umgesetzte Absorptionsmittel.
Wenn die aus dem Filterhaus gewonnenen Reaktionsprodukte verworfen werden sollen, d. h. wenn ein offenes System verwendet
wird, so sind alkalische Calciumabsorptionsmittel im
allgemeinen bevorzugt, da die Calciumreaktionsprodukte weniger löslich sind als Natriumreaktionsprodukte und somit das
Grundwasser in geringerem Maße verschmutzen. Andererseits sind alkalische Natriumabsorptionsmittel in Bezug auf die
Schwefeloxid reaktiver und ferner auch in erhöhtem Maße in dem ttfässrigen Sprühmedium löslich. Daher ist deren Verwendung bevorzugt,
wenn eine maximale Schwefelentfernung das Hauptkriterium der Auswahl bildet. Ferner können die Natriumreaktionsprodukte
leichter bei einem Kreislaufprozeß regeneriert werden.
Das verbrauchte Natriumabsorptionsmittel liegt in der Hauptsache in Form von Natriumsulfat mit geringeren Mengen Sulfit
vor. Es kann zurückgewonnen werden und das Absorptionsmittel kann regeneriert werden. Die darin enthaltenen Schwefelwerte
können gewonnen werden. Zum Beispiel kann man das trockene Natriumprodukt bei erhöhter Temperatur mit einem Reduktionsmittel,
vorzugsweise mit einem Kohlenstoffmaterial behandeln,
um das Sulfit und das Sulfat zu Sulfid zu reduzieren. Gleichzeitig kann man eine Sauerstoffquelle bereitstellen, so daß
man eine ausreichende Hitze für die Reduktion durch Verbrennungsreaktion des Kohlenstoffmaterials erhält. In einer nachfolgenden
wässrigen Reformierstufe wird das Sulfid in Wasser aufgelöst und mit Kohlendioxid oder einem Kohlendioxid liefernden Material
umgesetzt, wobei Schwefelwasserstoff gebildet wird, und wobei das Carbonatabsorj tionsmittel regeneriert wird. Der Schwefelwasserstoff
kann sodann zur Gewinnung der Schwefelbestandteile in Form eines verkäuflichen Produktes weiterverarbeitet werden.
Ein solches Regenerierverfahren ist in der US-PS 3 932 587 in Verbindung mit einem Kreislaufprozeß beschrieben, bei dem
jedoch nur eine einzige S02-Reaktionszone vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße zweistufige Verfahren ist auf beliebige
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heiße Gase, welche Schwefeloxide enthalten, anwendbar. Das Gas wird dabei in wirksamer Weise in einer ersten Sprühtrocknerzone
mit dem fein dispergierten wässrigen Medium, welches alkalisches Natriumabsorptionsmittel oder Calciumabsorptionsmittel
für die Umsetzung mit den Schwefeloxiden enthält, kontaktiert. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Behandlung
von Rauchgasen, welche bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen anfallen, z. B. bei der Verbrennung von Erdöl, Erdölprodukten,
Kohle, Kohleteeren, Koks oder dgl. Dabei hat das Gas eine Minimaltemperatur von etwa 100 C bis zu etwa
800 °C oder darüber. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere
geeignet zur nachträglichen Ausrüstung von bereits existierenden Kohleboilern bestehender Kraftwerksanlagen,
bei denen das Abgas gewöhnlich mit einer Temperatur von etwa 130 °C bis 230 °C austritt und wobei das Abgas Schwefeldioxid
in Mengen von bis zu etwa 5000 TpM enthalten kann, sowie 0,2 bis 2,0 Gew.-% Flugasche (etwa 0,2 bis 28 g/m ). Diese Gase niedrigerer
Temperatur sind nicht ohne weiteres mit den herkömmlichen Naßwaschverfahren behandelbar, ohne daß eine nachträgliche
Gaserhitzungsstufe unterbleiben könnte.
Wenn man ein Naßwaschverfahren mit einem wässrigen Medium bei diesen Abgasen niedriger Tempratur anwendet, so werden
die Abgase bis auf einen Punkt heruntergekühlt, bei dem es erforderlich ist, für die Wiederaufheizung der Abgase nach
deren Entlassung an die Atmosphäre zusätzliche Energie aufzuwenden.
Darüber hinaus ist bisher auch keine Trockenabsorptionstechnik bekannt, welche zu Erfüllung der derzeitigen Luftverschmutzungs-Standards
befriedigend und wirtschaftlich arbeitet. Aus dem Stand der Technik kann man im Gegenteil den
Hinweis entnehmen, daß Calciumabsorptionsmittel im wesentlichen bei Temperaturen von etwa unterhalb 500 C ineffektiv sind,
während trockene Natriumabsorptionsmittel vorzugsweise bei Temperaturen oberhalb etwa 260 C eingesetzt werden müssen.
Selbst aber bei diesen höheren Temperaturen, bei denen
trockene Absorptionsmittel reaktiver sind, benötigt man für das Filtergewebeelement ein besonderes Filtermaterial. Natürlich
ist das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Abgasen an-
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wendbar, welche eine Temperatur oberhalb 230 C aufweisen,
z. B. bei Abgasen, welche aus verschiedenen chemischen Anlagen entweichen und Schwefeldioxide in Mengen von etwa
1 bis 10 Volumen-% enthalten können. Im Falle solcher Gase
dient die erste Zone der vorliegenden Erfindung zur Herabsetzung der Gastemperatur auf einen Bereich, in dsm Niedertempera
tur-Piltergewebe eingesetzt werden können.
Im folgenden soll die vorliegende Erfindung näher in Bezug auf eine bevorzugte Anwendung erläutert werden, nämlich in
Bezug auf die Entfernung von Schwefeloxiden aus dem Abgas, welches bei der Kohleverbrennung anfällt. Ein solches Rauchgas
kann Flugasche in Mengen von bis zu etwa 2,0 Gew.-% enthalten, sowie Schwefeldioxid in Mengen von bis zu etwa 5 000 TpM (Volumen)
. Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich,
die Flugasche vor der Behandlung des Abgases zum Zwecke der Entfernung der Schwefeloxide abzutrennen, da
bei dem Verfahren die Flugasche ebenfalls abgetrennt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das schwefeloxidhaltige
Rauchgas der Reihe nach durch zwei Zonen geführt, in denen es jeweils mit einem ausgewählten alkalischen Natriumabsorptionsmittel
oder Calciumabsorptionsmittel für die Entfernung der Schwefeloxide kontaktiert wird. Geeignete bevorzugte
Absorptionsmittel sind Calciumoxid, Calciumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat und Natriumhydroxid.
Besonders bevorzugte Absorptionsmittel sind Natriumcarbonat {wasserfreies Soda), Trona und Calciumoxid, und zwar aufgrund
der relativ geringen Kosten und der Wirksamkeit dieser Mittel bei der Schwefeloxid-Entfernung. Wenn man Calciumoxid als
Absorptionsmittel auswählt, so erhält man eine Calciumhydroxidaufschlämmung
und insbesondere eine Löschkalkaufschlämmung bei der Vermischung des Calciumoxids mit Wasser. Eine solche
Aufschlämmung ist wesentlich wirksamer zur Entfernung der
Schwefeloxide als im Handel erhältliches Calciumhydroxid, d. h. hydratisierter Kalk.
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Ein wässriges Medium, welches im wesentlichen aus Wasser und
dem ausgewählten Absorptionsmittel besteht, wird in eine erste Sprühtrocknerzone eingeführt,in der es mit dem Rauchgas
kontaktiert wird. Dieses hat eine Temperatur von 100 bis etwa 230 0C und enthält etwa 200 bis 5000 TpM (Volumen) Schwefeldioxid
und etwa 0,2 bis 28 g/m Flugasche. Die erste Zone ist als Sprühtrocknerkammer definiert, in der das wässrige
Medium versprüht oder atomisiert wird, wobei ein fein verteilter Sprühnebel gebildet wird, der in innigen Kontakt mit dem
einströmenden Rauchgas kommt. Es sind dem Fachmann verschiedenste Typen von Sprühtrocknern bekannt. Es hat sich herausgestellt,
daß besonders solche Sprühtrockner bevorzugt sind, bei denen ein Rad oder eine Scheibe mit hoher GeschwindigKeit
gedreht wird. Die auftretende Flüssigkeit wird dabei zu feinsten Teilchen zerstäubt. Damit erzielt man äußerst günstige
Ergebnisse. Ein Strom der Flüssigkeit wird direkt auf die Oberfläche der rotierenden Scheibe gerichtet und die Flüssigkeit
wird in Form fein verteilter Tröpfchen über den gesamten Innenraum der Kammer versprüht. Da dabei keinerlei Düsen
verwendet werden, eignet sich dieser Sprühtrockner auch für eine Aufschlämmung von alkalischem Calciumabsorptionsmittel
und nicht nur für eine Lösung von alkalischem Natriumabsorptionsmittel. Ferner ist die Verwendung einer rotierenden Scheibe
oder eines rotierenden Rades vorteilhaft im Vergleich mit der Verwendung von Düsen dann von zusätzlichem Vorteil, wenn das
eintretende Abgas unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten oder Durchsätze aufweist. Dies ist z. B. bei Kraftwerken
der Fall, welche mit unterschiedlicher Last betrieben werden. Wenn eine rotierende Scheibe verwendet wird, so kann der
Durchsatz des wässrigen Mediums leicht eingestellt werden, derart, daß er dem jeweiligen Durchsatz der Gasströmung entspricht,
ohne daß die Effektivität der Kontaktierung des Absorptionsmittels mit dem SO,, im Gas herabgesetzt wird. Wenn
man jedoch Düsen verwendet, so muß der Sprühtrockner für spezifische Düsendurchsätze bei spezifischem Druck optimiert
werden, um ein optimales Sprühdispersionsverhalten zu erzielen.
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Wenn nun der Durchsatz des wässrigen Mediums entsprechend dem sich ändernden Gasdurchsatz variiert wird, so kommt es zu
einer Verschlechterung des Sprühdispersionsmusters, welche den optimalen Absorptionsmittel-Schwefeloxid-Kontakt stört.
Die Bedingungen in der ersten Sprühtrockner-Reaktionszone werden derart geregelt, daß aus dem Sprühtrockner ein nicht
mit Wasser gesättigtes Gas austritt. Dieses Gas enthält fein dispergierte trockene Teilchen von umgesetztem, partiell umgesetztem
und nicht-umgesetztem Absorptionsmittel und etwa 20 bis 50 % des anfänglichen Schwefeldioxid-Gehaltes des Abgases«
Dieses angestrebte Ergebnis wird dadurch erreicht, daß man das wässrige Medium mit einem solchen Durchsatz einführt,
daß aufgrund der Wasserzufuhr das austretende Gas eine absolute Feuchtigkeit im Bereich von etwa 0,07 bis 0,5 g
Wasserdampf pro g trockenes Gas enthält und daß es eine Temperatur von etwa 65 C bis etwa 135 C aufweist» Es hat
sich herausgestellt, daß das Hauptkriterium für die Wirksamkeit der Schwefeldioxid-Entfernung in der ersten Reaktionszone
in der Intensivität des Kontakts zwischen dem Absorptionsmittel und dem heißen Gas liegt sowie im Grad der Wassersättigung
des heißen Gases und im Temperaturabfall über die Reaktionszone„ Bei Einsatz herkömmlicher Sprühtrocknungs-Techniken
bestand das Ziel in einer maximalen Entfernung des Schwefeldioxids im Sprühtrockner., Zur Erzielung eines
hohen Entfernungsgrades ist es dabei jedoch erforderlich, sich dem Sättigungspegel des Gases so nahe wie möglich anzunähern=
Ferner ist ein relativ hoher Temperaturabfall über die Reaktionszone unabdingbar. Demgegenüber kann man bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren mit relativ trockneren Auslaßgasen arbeiten und man kann ein Gas mit relativ niedrigerer
Temperatur behandeln, ohne daß ein hoher Temperaturabfall in der ersten Reaktionszone erforderlich wäre.
Das aus der ersten Reaktionszone austretende Gas mit einem Gehalt an fein verteilten Teilchen wird in die zweite Reaktionszone eingeführt. Hier trifft das die Teilchen enthaltende Gas
auf eine stromauf gelegene Oberfläche eines für Gas durchlässigen
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porösen Tuches auf. Man kann in der zweiten Zone auch einen elektrostatischen Staubabscheider verwenden und dabei ausgezeichnete
Abscheidungsgrade erzielen. Dieses Verfahren ist jedoch wesentlich weniger wirksam im Sinne einer Entfernung
der Restschwefeloxide. Die Verwendung eines Staubabscheiders vom Zyklon-Typ in der zweiten Zone ist wesentlich weniger
wirksam für die Abtrennung der Feststoffteilchen und man erzielt dabei kaum oder keine Schwefeloxid-Entfernung. Tuchfilter
oder Sackfilter bilden damit ein wesentliches Merkmal der Erfindung. Unter Fließ-Gleichgewichts-Bedingungen erzielt
man eine im wesentlichen gleichförmige Beschichtung der Oberfläche des Gewebes mit Teilchen des Reaktionsproduktes,
Flugasche und Absorptionsmittel. Das noch nicht umgesetzte oder nur part if-Il umgesetzte Absorptionsmittel reagiert dabei weiterhin
mit dem Schwefeldioxid im Abgas und man erhält ein behandeltes Abgas, welches von der stromab gelegenen Oberfläche des
Gewebes austritt und im wesentlichen frei von Teilchen ist und im allgemeinen weniger als etwa 10 % des anfänglichen Schwefeldioxid-Gehaltes
aufweist.
Es ist nicht mit Bestimmtheit bekannt, warum das aus der ersten Zone austretende partiell umgesetzte und nicht-umgesetzte Absorptionsmittel
mit Schwefeloxiden stärker reagiert, besonders bei diesen niedrigen Temperaturen, als bei den herkömmlichen
Feststoff-Gas-Kontaktverfahren, welche bei höheren Temperaturen
arbeiten. Es wird angenommen, daß die größere Reaktivität des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einer Kombination menrerer
Faktoren beruht. Einer dieser Faktoren kann darin gesehen werden, daß der in das Filter eintretende Gasstrom eine höhere relative
Feuchtigkeit aufweist als bei den herkömmlichen Feststoff-Gas-Kontaktverfahren,
so daß die Feuchtigkeit in dem Gas die Aktivität des Absorptionsmittels erhöht. Ein anderer Faktor
wird in der Teilchengröße des Absorptionsmittels gesehen. Darüber hinaus kann man bei Einsatz des besonders bevorzugten
Sprühtrockners und bei Einsatz des bevorzuqten Absorptionsmittels, nämlich einer wässrigen Lösung von Natriumcarbonat oder Trona
oder einer wässrigen Aufschlämmung von gelöschtem Kalk, Teilchen
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des nicht umgesetzten Absorptionsmittels in der ersten Zone erhalten, welche einen mittleren Teilchendurchmesser von
weniger als etwa 20 μ aufweisen. Im allgemeinen liegt der mittlere Teilchendurchmesser im Bereich von 5 bis 15 μ.
Somit erzielt man eine äußerst hohe Oberfläche pro Gewichtseinheit.
Ferner wird angenommen, daß die spezifische Oberfläche des Absorptionsmittels beim Durchgang durch die erste
Reaktionszone erhöht wird und daß diese Steigerung der Oberfläche die Reaktivität verbessert. Es wurde jedenfalls anhand
zahlreicher Tests festgestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren das Absorptionsmittel auf dem Gewebefilter wesentlich reaktiver ist als bei Injektion eines trockenen Pulvers
des gleichen Absorptionsmittels in den Gasstrom und Auftreffen auf die Oberfläche eines Gewebefilters.
Im folgenden wird auf die Figur Bezug genommen. Ein ausgewähltes Absorptionsmittel befindet sich in einem Trichter 10 und
es gelangt von hier in ein Mischgefäß 12, welches mit einer geeigneten Rührvorrichtung, z. B. mit einem motorgetriebenen
Propellerrührer 14 ausgerüstet ist. Wasser wird über eine Einlaßleitung 16 in das Mischgefäß 12 eingeführt. Das Wasser
und das Absorptionsmittel werden gemischt, wobei ein wässriges Medium erhalten wird, welches das Absorptionsmittel in Lösung
oder in Form einer Aufschlämmung enthält. Das wässrige Medium
wird über eine Rohrleitung 18 und eine Pumpe 20 abgezogen und gelangt über eine Rohrleitung 22 in einen Sprühtrockner 24.
Der Sprühtrockner 24 ist mit einem Motor 25 ausgerüstet, welcher eine Scheibe oder ein Rad 26 antreibt. Das wässrige Medium
ist auf diese Scheibe oder auf dieses Rad gerichtet und bildet einen fein dispergierten Sprühnebel. Das schwefeldioxidhaltige
und aschehaltige Rauchgas mit einer Temperatur von mindestens 100 C, welches z. B. einem mit fossilen Brennstoffen betriebenen
Kraftwerk entstammt, wird ebenfalls in den Sprühtrockner 24 über eine Rohrleitung 28 eingeführt. In diesem
Sprühtrockner 24 gerät das Rauchgas in innigen Kontakt mit dem Absorptionsmittel und ein Teil des in dem Rauchgas enthaltenen
SO2 reagiert unter Bildung eines trockenen Reaktionsproduktes. Das die trockenenn Reaktionsprodukte enthaltende
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2C
Abgas strömt zusammen mit partiell umgesetzten Absorptionsmittel-Teilchen
und nicht-umgesetztem Absorptionsmittel sowie mit der bereits anfänglich in dem Rauchgas enthaltenen
Asche weiter über eine Rohrleitung 30 in ein Filterhaus oder Gewebefilter 32.
Im Filterhaus 32 strömen die eintreffenden Gase derart aufwärts,
daß die Gase direkt auf die stromauf gelegenen Innenflächen der Gewebefilterelemente 34 auftreffen. Bei einem herkömmlichen
Filterhaus ist die Konstruktion einzig und allein der Abtrennung der Feststoffteilchen angepaßt. Dabei wird ein direktes
Auftreffen auf die Gewebefilterelemente vermieden. Hierzu
sind Prallplatten vorgesehen, auf die die eintreffenden Feststoffteilchen
zunächst auftreffen. Im Gegensatz dazu treffen
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Feststoffteilchen direkt auf das Gewebefilter auf und es kommt zu einer gewünschten
Beschichtung und zu einer Umsetzung zwischen den im Abgas verbliebenen Schwefeloxidmengen und dem Absorptionsmittel.
Dies ist eine notwendige Bedingungen für die wirksame Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Man erhält eine im wesentlichen gleichförmige Beschichtung mit dem trockenen teilchenförmigen
Produkt in dem nicht-umgesetzte und partiell umgesetzte Absorptionsmittel-Teilchen vorliegen. Diese Beschichtung
wird unter Fließ-Gleichgewichts-Bedingungen an der stromauf gelegenen Innenfläche der GewebefilterelemenLe 34
aufrechterhalten. Es findet nun eine zusätzliche Reaktion zwischen den nicht-umgesetzten und partiell umgesetzten
Absorptionsmittel-Teilchen und dem Restschwefeloxid in dem durch die Gewebefilterelemente strömenden Gas statt. Das
aus dem Filterhaus austretende Abgas ist im wesentlichen frei von Schwefeloxiden und.von Feststoff-Teilchen. Es wird über
eine Rohrleitung 36 abgezogen. Von hier gelangt es über ein Gebläse 38 und einen Kamin 40 an die Atmosphäre. Ferner enthält
das Filterhaus 32 eine Vielzahl von Auslaßventil 42 für die intermittierende Entnahme von sich ansammelnden Feststoffteilchen
über eine Rohrleitung 44. Bei der Gewebefilter-
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Konstruktion macht man zur Reinigung der Säcke oder Gewebefilterelemente
34 von einer nicht gezeigten Kombination Gebrauch, welche mechanische Schütteleinrichtungen umfaßt, sowie
Einrichtungen zur Beaufschlagung der Filter in umgekehrter Richtung mit Luft (Windabtragungs-Verfahren). Im Falle von
Kraftwerks-Boilern und im Falle von Abgasen der Zementindustrie,
der Ferrosilicium-Industrie und der Stahlindustrie wird das Sackfilter vorzugsweise nach diesem Verfahren von
den abgeschiedenen Feststoffteilchen befreit. Es bietet nämlich eine doppelte Sicherheit. Die abgetrennten Feststoff-Teilchen
können als Abfall verworfen werden. Alternativ können sie natürlich zurückgewonnen und in bekannter Weise regeneriert
werden.
Die vorliegende Erfindung bietet zahlreiche Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden
aus Abgasen. Man erzielt z. B. erfindungsgemäß eine gleichzeitige Entfernung von Schwefeloxiden und Feststoff-Teilchen.
Ferner erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Beseitigung von mehr als 90 % der Schwefeloxide aus heißen
Abgasen und ferner eine hohe Ausnutzung des Absorptionsmittels. Darüber hinaus fallen nahezu alle Reaktionsprodukte
in Form eines trockenen Pulvers an, wodurch die Transportkosten wesentlich verringert werden, falls dieses Produkt
zu einer Deponie transportiert werden muß oder regeneriert werden soll. Ferner erlaubt die Erfindung die Reinigung von
Abgasen mit relativ niedriger Temperatur, welche aus bereits bestehenden Kraftwerken austreten, ohne daß ein Wiederaufheizen
dieser Gase vor ihrer Entlassung an die Atmosphäre erforderlich ist. Schließlich erfordert das erfindungsgemäße
Verfahren keine Verwendung von teuren Hochtemperatur-Gewebefiltermaterialien
mit kurzer Lebensdauer zur wirksamen S0„-Entfernung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert.
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Es wird ein Testprogramm mit einem üblichen Kraftwerk durchgeführt, um die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung zu
demonstrieren. Es wird eine Versuchsreihe durchgeführt, wobei die Parameter variiert werden. Es werden dabei verschiedene
Absorptionsmittel eingesetzt und der Einfluß verschiedener Reaktionsbedingungen auf die Entfernung von Schwefeloxiden
und Feststoff-Teilchen wird untersucht. Ferner wird zusätzliches Schwefeldioxid in das zu behandelnde Abgas eingeführt,
um die Schwefeloxid-Konzentration zu variieren. Der Schwefeldioxid-Gehalt und der Feststoff-Teilchen-Gehalt im Gasstrom
werden an verschiedenen Stellen gemessen.
Als erste Reaktionszone dient ein üblicher Sprühtrockner mit einem Durchmesser von etwa 2 m und einer Höhe von etwa
4,5 m. Das wässrige Medium wird im Sprühtrockner atomisiert. Hierzu wird es direkt auf die Oberfläche eines elektrisch
angetriebenen Zentrifugalatomisier-Rades gerichtet. Es handelt sich dabei um eine Scheibe mit einem Durchmesser von entweder
18 cm oder 20 cm. Die Scheibe wird mit einer Geschwindigkeit von 21 000 Umdrehungen/min gedreht.
Die zweite Reaktionszone umfaßt ein Filtergehäuse, nämlich
ein Gehäuse mit zwei Abteilen. Jedes Abteilung enthält sechs Gewebefilterelemente mit einem Durchmesser von 29 cm und
mit einer Länge von 9 nu Das Filterhaus ist derart ausgebildet,
daß das einströmende Gas direkt auf die stromauf gelegenen Flächen der Elemente auftrifft, ohne daß die Feststoff-Teilchen
vor dem Auftreffen in nennenswertem Maße abfallen.
Im Betrieb wird der Gasstrom in beide Abteile geleitet,, um
auf dem Gewebefilter eine Beschichtung mit den Feststoffteilchen gewünschter Dicke zu erhalten. Wenn die Beschichtung
des Gewebefilters mit den Teilchen die gewünschte Dicke
überschreitet, so wird dies gewöhnlich durch eine Druckmessung festgestellt. Dem gewünschten Grenzwert der Beschichtungsdicke
entspricht ein bestimmter Druckabfall über das Gewebefilter» Dieser beträgt gewöhnlich etwa 1 520 Pascal
(0,22 psi). Die beiden Gewebefilterabteile werden der Reihe,
nach von der Teilchenbeschichtung befreit und zwar durch eine Kombination von mechanischem Schütteln und Windentleerung
mit umgekehrten Luftstrom»
Tabelle I zeigt die Ergebnisse der Entfernung der Feststoffteilchen
mit dem Gewebefilter. Man erkennt, daß mindestenu 99,9 % der Feststoffteilchen entfernt werden. Es wird angenommen,
daß dieser hohe Grad der Entfernung der Feststoffteilchen zum Teil zurückgeführt werden muß auf die Verwendung des Sprühtrockners
in der ersten Reaktionszone. Insbesondere wird angenommen, daß die Sprühtrocknertröpfchen im Sinne einer Agglomerierung
der ultrafeinen Flugaschebestandteile des Gasstromes wirken, so daß diese leichter in der zweiten Reaktionszone
auf dem Gewebefilter abgeschieden werden können.
Die Testergebnisse mit dem besonders bevorzugten alkalischen Natriumabsorptionsmittel, nämlich Natriumcarbonat (wasserfreies
Soda) und Trona sind in den Tabellen IIA und HB zusammengestellt. Die Ergebnisse mit dem bevorzugten alkalischen
Calciumabsorptionsmittel/ nämlich gelöschtem Kalk, sind in den Tabellen HIA und IHB zusammengestellt.
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-χ. O
CD
Absorp tions mittel |
Tabelle I | dem Sprüh trockner zugeführte Teilchen (g/scf) |
Gesamtbe ladung d. Gewebe- filters (g/scf) |
dem :G"ewebef ilter | Teilchen- Entfernungs grad |
1 | 2907 | |
Na2CO3 | 1.80 | 6.38 | 99.9 | \' | ||||
Na2CO3 | Feststoffteilchen- Abscheidung auf | 3.12 | 4.93 | Teilchen beladung am Gewebe- filter am Auslaß (g/scf |
99.9+ | 1 O | ||
Test- Nr. |
Na2CO3 | 3.40 | .5.23 | 0.0081 | 99.9+ | f | ||
1 | Na2CO3 | Teilchen beladung d.Sprüh trockner einlasses (g/scf) |
5.14 | 6.07 | 0.0028 | 99.9+ | ||
2 | Na2CO3 | 4.5825 | 3.00 | 6.05 | ND* | 99.9+ | ||
3 | Na2CO3 | 1.8059 | 4.45 | 7.24 | ND | 99.9+ | ||
4 | Na2CO3 | 1.8288 | 3.25 | 3.61 | ND | 99.9+ | ||
5 | "Trona | 0.9259 | 1.68 | 3.90 | 0.0017 | 99,9+ | ||
6 | ■ Flugasche | 3.0451 | 4.26 | 5.89 | 0.0016 | 99.9+ | ||
7 | 2.7895 | 0.02 | 2.52 | 0.0014 | 99.9+ | |||
8 | 0.3573 | 0.0014 | ||||||
9 | 2.2247 | 0.0010 | ||||||
10 | i 1.6324 | |||||||
* ND - | Asche-Teich- 2.4985 wasser |
|||||||
nicht ermittelt | ||||||||
(2) | Tabelle | H-A | (4) | (5) | (6) | -Test | (8) | (9) | 86 | 85 | |
S02-KonZo am Einlaß (TdM) |
Gesarat-Sö.-,-Entfemungs-Ef fizienz - Na^CO-, | Gewebe filter- Temp. I Ot-I \ |
Gewebe filter S02-Ent- |
korrigier te SO2- Konz ο am |
(7) | Gesamt- „fernungs- |
Absorp tionsmit telaus- nutzung |
61 | 77 | ||
(D | \ Α ir1·l' | (3) | ( F) | fernungs- | Auslaß (TpM) | Gesamt- SO2- entfern |
effizienz ι%\ | 81 | 96 | ||
Test Wr. | stöchio- metr. Verhält. |
gradU) | grad | U) | 69 | 80 | |||||
857 | 195 | 20 | 119 | (TpM) | 91 | 97 | |||||
892 | 230 | 15 | 345 | 738 | 53 | 90 | |||||
11 | 870 | 1.12 | 195 | 17 | 167 | 547 | 93 | 98 | |||
12 | 907 | 0.79 | 220 | 15 | 281 | 703 | 66 | 110 ι | |||
13 | 1000 | 0.84 | 200 | 16 | 89 | 626 | 81/83 | 119 », | |||
14 | 871 | 0.86 | 210 | 9 | 405 | 911 | 95 | 87 a | |||
15 | 1706 | 0.94 | 200 | 18 | 116 | 466 | 99 | 68 « | |||
16 | 1680 | 0.59 | 200 | 12 | 570 | 1590 | 54 | 123 | |||
17 | 1648 | 0.95 | 180 | 11 | 312 | 1110 | 60/69 | 194 | |||
18 | 1625 | 0.60 | 205 | 23 | 88 | 1336 | 99 | 73 | |||
19 | 1565 | 0.68 | 205 | 24 | 22 | 1537 | 97 | 96 | |||
20 | 1455 | 1.09 | 170 | 8 | 666 | 1543 | 99 | 63 | |||
21 | 1452 | 1.45 | 165 | 10 | 580 | 789 | 99 | 106 | |||
22 | 1985 | 0.44 | 200 | 20 | 23 | 872 | 61 | 98 | |||
23 | 2144 | 0.31 | 200 | 21 | 69 | 1962 | 58/59 | 98K | |||
24 | 1950 | 1.35 | 190 | 17 | 11 | 2075 | 81 | 79 "J | |||
25 | 1676 | 1.01 | 170 | 16 | 23 | 1939 | 65 | 81 3 | |||
26 | 1580 | 1.57 | 200 | 20 | 610 | 1653 | 90/87 | 98 _± | |||
27 | 1544 | 0.93 | 210 | 27 | 655 | 970 | 80 | 92 ^3 | |||
28 | 2258 | 0.62 | 215 | 20 | 438 | 889 | 92 | 81-j | |||
29 | 2332 | 0.59 | 210 | 12 | 811 | 1820 | 99 | 90 | |||
30 | 2310 | 1.03 | 205 | 16 | 241 | 1521 | |||||
31 | 1495 | 0.80 | 195 | 13 | 295 | 2069 | |||||
32 | 1460 | 0.92 | 200 | 20 | 112 | 1200 | |||||
33 | 1535 | 0.87 | 205 | 18 | 11 | 1348 | |||||
34 | 1.13 | 1524 | |||||||||
35 | LlO | ||||||||||
Gesamt-SO„-Entfernung - Trona-Tests
(2)
(3)
(4)
(6)
(7)
(8)
Test Nr. S0o-Konz. stöchio- Gewebe-%,.
Ί B metr. filteram Einlaß Verhält. Temp.
(TpM) (Op)
Gewebefilter
korrigier- Gesamt- Gesamt- Absorp-SO0-"
" '
te SO2-
S02-Ent- Konz<ain
fernungs- Auslaß (TpM) grad
grad(%)
fernungs- Auslaß (TpM) grad
grad(%)
S02-Ent- tionsmittelaus-
entfern.fernungs- nütZung
effizienz (%)
36 | 855 | 0.47 | 180 | 8 | 285 ■ | 570 | 67 | 143 |
37 | 808 | 0.77 | 175 | 12 | 186 | 622 | 77 | 100 |
38 | 780 | 0.79 | 195 | 15 | 333 | 447 | 57 | 72 |
39 | 948 | 0.87 | 200 | 23 | 11 | 937 | 99 | 114 |
40 | 907 | 0.83 | 230 | 22 | 184 | 723 | 80 | 96 |
41 | 840 | 0.91 | 200 | 24 | 55 | 785 | 93 | 102 |
42 | 1621 | 1.08 | 160 | 1 | 6 | 1615 | 100 | 93 |
43 | 866 | 0.79 | 165 | 3 | 199 | 747 | 86 | 108 |
44 | 728 | 0.47 | 165 | 0 | 299 | 429 | 59 | 126 ' |
45 | 1486 | 0.92 | 195 | 17 | 44 | 1442 | 97 | 105 Go |
46 | 1372 | 0.84 | 210 | 15 | 221 | 151 | 84 | 100 »ο |
47 | 1395 | 0.73 | 190 | 9 | 288 | 1107 | 79 | 108 ' |
48 | 1399 | 0.66 | 195 | 13 | 259 | 1140 | 81 | 123 |
49 | 1348 | 0.63 | 210 | 16 | 297 | 1051 | 78 | 124 |
50 | 1388 | 0.68 | 215 | 10 | 351 | 1037 | 75 | 110 |
51 | 684 | 0.67 | 210 | 19 | 118 | 530 | 83 | 124 |
52 | 685 | 0.57 | 230 | 10 | 290 | 395 | 58 | 102 |
53 | 733 | 0.63 | 205 | 10 | 290 | 443 | 60 | 95 |
(2) | Tabelle III-A | (4) | 180 | (5) | (6) | (7) | / Q \ \ ö } |
44 | (9) | Absorp- | 68 | |
SO~-KonZo | Gewebe- | 175 | Gewebe | korrigier | Gesamt- | Gesamt- | 32 | tionsmit- | 76 | |||
(D | filter- | 180 | filter | te SO„- | SO0- | SO~-Ent- | 55 | nützun" | 56 | |||
Test Nr. | CLaLI ί-l J=. i, Λ J. Ci U (TpM) |
Gesamt-SO2-Entfernung - Löschkalk-Tests | Tempo | 180 | SO2-Ent- | Konz.am | entfern | .fernungs- | 53 | {%) | 81 | |
(3) | 180 | fernungs- | Auslaß (TpM) | grad | effizienz | 40 | 61 | |||||
stöchio- | 175 | grad(%) | (TpM) | (%) | 34 | 67 | ||||||
780 | metro | 175 | 13 | 434 | 346 | 61 | 78 | |||||
1210 | Verhält. | 190 | 12 | 825 | 385 | 64 | 50 | |||||
54 | 810 | 190 | 18 | 367 | 443 | 52 | 58 | |||||
55 | 840 | 190 | 18 | 391 | 449 | 36 | 50 | |||||
56 | 1215 | 0.65 | 190 | 13 | 734 | 481 | 83 | 33 | ||||
57 | 1585 | 0.42 | 190 | 12 | 1053 | 532 | 65 | 43 | ||||
58 | 810 | 0.97 | 190 | 25 | 310 | 493 | 56 | 47 | ||||
59 | 900 | 0.66 | „=_ | 23 | 322 | 578 | 87 | 52 | ||||
60 | 1285 | 0.65 | 190 | 17 | 623 | 662 | 75 | 43 | ||||
61 | 1605 | 0.50 | 190 | 9 | 1031 | 574 | 63 . | 50 | ||||
62 | 740 | 0.78 | 30 | 124 | 616 | |||||||
63 | 1240 | 1.28 | 25 | 434 | 806 | |||||||
64 | 1595 | 0.89 | 19 | 703 | 892 | |||||||
65 | 1195 | 0.72 ' | 20 | 150 | 1045 | |||||||
66 | 1175 | 2.55 | 18 | 288 | 887 | |||||||
67 | 1640 | 1.52 | 19 | 610 | 1030 | |||||||
68 | 1.18 | |||||||||||
69 | 1.67 | |||||||||||
1.74 | ||||||||||||
1.25 |
(2) | Tabelle III-B | (4) | (5) | (6) | (7) | (8) | (9) | 68 | 62 | |
SOj-Konz. | Gewebe- filter- |
Gewebe filter |
korrigier te SO2- |
Gesamt- SO - |
Gesamt- Absorp- SO2~Ent- tionsmit- |
51 | 71 | |||
(D | am Einlaß (TpM) |
Gesamt-SO2~Entfernung - Löschkalk-Tests | Temp. | SO2-Ent- | Konz.am | Ζ· entfern |
, telaus- .fernungs- nützung |
68 | 59 | |
Test Nr. | (3) | ( F) | fernungs- | Auslaß (TpM) | grad | effizienz |%» | 60 | 69 | ||
stöchio- metr. |
grad(%) | (TpM) | (%) | 80 | 52 | |||||
755 | Verhält. | •185 | 27 | 238 | 517 | 75 | 62 | |||
1180 | 185 | 17 | 583 | 597 | 59 | 56 | ||||
70 | 1225 | 180 | 23 | 390 | 835 | 63 | 45 | |||
71 | 1635 | 1.11 | 175 | 27 | 661 | 974 | 52 | 57 | ||
72 | 1275 | 0.71 | 180 | 25 | 250 | 1025 | 73 | 40 | ||
73 | 1635 | 1.15 | 180 | 25 | 413 | 1222 | 66 | 48 | ||
74 | 830 | 0.86 | 175 | 20 | 340 | 490 | 92 | 48 | ||
75 | 800 | 1.55 | 190 | 22 | 294 | 506 | 78 | 50 | ||
76 | 1260 | 1.21 | 190 | 17 | 608 | . 652 | 76 | 30 | ||
77 | 1165 | 1.06 | 195 | 17 | 310 | 855 | 58 | 34 | ||
78 | 1560 | 1.41 | 190 | 18 | 535 | 1025 | 49 | 42 | ||
79 | 1280 | 0.90 | 190 | 26 | 106 | 1174 | 72 | 42 | ||
80 | 1555 | 1.84 | 190 | 20 | 338 | 1217 | 63 | 48 | ||
81 | 1560 | 1.38 | 200 | 19 | 367 | 1193 | 91 | 41 Ka | ||
82 | 855 | 1.92 | 180 | 18 | 363 | 492 | 78 | 45 Cp | ||
83 | 1245 | 1.58 | 180 | 18 | 630 | 615 | 99 | 24 CD | ||
84 | 1185 | 2.55 | 180 | 23 | 334 | 851 | 99 | 34 ^ | ||
85 | 1540 | 1.70 | 180 | 16 | 564 | 976 | ||||
86 | 1245 | 1.17 | 185 | 28 | 106 | 1139 | ||||
87 | 1605 | 1.70 | 185 | 22 | 361 | 1244 | ||||
88 | 1405 | 1.31 | 180 | 25 | 11 | 1394 | ||||
89 | 1960 | 2.21 | 180 | 29 | 16 | 1944 | ||||
90 | 1.71 | |||||||||
91 | 4.12 | |||||||||
2.95 | ||||||||||
29107177
Aus den vorstehenden Tabellen ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße
Verfahren unter optimierten Bedingungen bei der Behandlung eines Rauchgases mit Gehalten an Schwefeloxiden
und Flugasche einen Produktgasstrom liefert, welcher im wesentlichen
frei von Schwefeloxid und Peststoffteilchen ist, während gleichzeitig das Absorptionsmittel in hohem Maße
ausgenutzt wird. In den Tabellen zeigen nicht alle Tests optimale Ergebnisse, da die Testparameter vielfältig variiert
wurden =
Innerhalb der angegebenen Grenzen können die Reaktionsparameter in verschiedenster Weise variiert werden» Diese Abänderungen
der Reaktionsbedingungen hängen ab von dem jeweiligen Schwefeloxidgehalt und der Temperatur des zu entschwefelnden Raue..gases
sox-jie vom Typ des xossilen Brennstoffs, welcher als Quelle
für das Verbrennungsgas dient. Vorstehend wurde die Erfindung in Bezug auf bestimmte Konzentrationen, Zeitspannen,
Temperaturen und andere Reaktionsbedingungen einer derzeit als optimal angesehenen Verfahrensweise beschrieben. Abänderungen
können jedoch vom Durchschnittsfachmann ohne weiteres vorgenommen werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Verfahren zur Entfernung von Schwebeteilchen und Schwefeloxiden aus heißen Abgasen geschaffen. Hierzu wird
das heiße Abgas in einer ersten Sprühtrocknungszone mit einem ausgewählten chemisch reaktiven Absorptionsmittel für Schwefeloxide
kontaktiert. Danach wird das heiße Abgas in einer zweiten Gewebefilterzone mit dem Absorptionsmittel kontaktiert.
Bevorzugte Absorptionsmittel sind Calciumoxid, Calciumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat und Natriumhydroxid. Das
ausgewählte Absorptionsmittel wird in einem wässrigen Medium aufgelöst oder dispergiert und in gesteuerter Weise in den
Sprühtrockner eingeführt, und zwar zusammen mit dem heißen Gas, und zwar in solcher Menge und mit solchem Durchsatz,
daß im Sprühtrockner nur ein Teil der Schwefeloxide des heißen Gases reagiert unter Bildung eines trockenen Feststoff-Reaktionsproduktes,
welches Calcium- oder Natrium-sulfite oder -sulfate umfaßt, sowie unvollständig umgesetztes Absorptionsmittel
erhöhter Reaktivität für. die nachfolgende Reaktion in der zweiten Zone mit den verbleibenden Schwefeloxiden. Diese
Feststoffteilchen werden von einem im wesentlichen nicht mit Wasser gesättigten Gas mit herabgesetztem Schwefeloxidgehalt
mitgeführt. Das gebildete Gas und das trockene teilchenförmige Reaktionsprodukt und das nicht umgesetzte Absorptionsmittel
werden in die zweite Zone überführt,in der sie direkt auf eine stromauf gelegene Oberfläche eines gasdurchlässigen
porösen Filters auftreffen. Dieses erhalt dabei eine im
wesentlichen gleichförmige Beschichtung mit dem trockenen teilchenförmigen Produkt und dem nicht umgesetzten Absorptionsmittel
und diese Beschichtung wird unter Fließgleichgewichtsbedingungen aufrechterhalten. In dieser zweiten Gewebefilterzone
findet nun eine zusätzliche Reaktion statt zwischen dem Absorptionsmittel erhöhter Reaktivität und den Schwefeloxiden,
welche noch in dem durch das Gewebefilter hindurchtretenden Gas enthalten sind, so daß das auf der stromab gelegenen
Fläche des Filters austretende Gas im wesentlichen frei von Teilchenmaterial ist und einen wesentlich herabgesetzten
Schwefeloxidgehalt aufweist.
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Claims (12)
1. Zweizonen-Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden
und Feststoffteilchen aus heißem Abgas, gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
(a) Einführung des Abgases mit einer Temperatur von mindestens 100 °C und einem Gehalt von etwa 200 bis 5000 TpM
(Volumen) Schwefeldioxid in eine erste Sprühtrocknungsreaktionszone;
(b) Kontaktierung des Abgases in der ersten Zone mit ein er fein dispergierten Sprühflüssigkeit eines wässrigen
Mediums, bestehend im wesentlichen aus Wasser und einem alkalischen Natriumabsorptionsmittel oder Calciumabsorptionsmittel,
welches mit einem gesteuerten Durchsatz in den Sprühtrockner eingeführt, wird, so daß das in das Abgas eingebrachte
Wasser zu einem am Auslaß des Sprühtrockners austretenden mit Wasser nicht gesättigten Gas mit einer absoluten Feuchtigkeit
von etwa 0,07 bis 0,5 g/g und mit einer Temperatur von etwa 65 bis 135 C führt, wobei das wässrige Medium das Absorptionsmittel
in einer Menge enthält, die 90 % bis 200 % der stöchiometrischen Menge für die Umsetzung des gesamten im
Abgas enthaltenen Schwefeldioxids entspricht, wobei trockene Sulfit-Reaktionsprodukte und Sulfat-Reaktionsprodukte gebildet
werden;
(c) Abziehen des mit Wasser nicht gesättigten, fein dispergierte Teilchen dei Reaktionsprodukte und des nicht
umgesetzten Absorptionsmittels erhöhter Reaktivität enthaltenden Gases aus der ersten Reaktionszone, wobei dieses Gas noch
etwa 20 bis 50 Voluitien-% des anfänglichen Schwefeldioxid-Gehaltes
enthält;
(d) Einführung des aus der ersten Reaktionszone austretenden Gases in eine zweite Gewebefilter-Reaktionszone
in der das mit Teilchen beladene Gas direkt auf eine stromauf gelegene Oberfläche eines gasdurchlässigen porösen Gewebefilters
auftrifft, so daß das Filter eine im wesentlichen gleichförmige
909836 70B59
2 30717 7
Beschichtung der im Gas enthaltenen Teilchen erhält, so daß das Absorptionsmittel in dieser Beschichtung mit dem in dem
hindurchströmenden Gas enthaltenen Schwefeloxid unter Bildung von Sulfat und Sulfit reagiert; und
(e) Abziehen des im wesentlichen von Teilchen freien und weniger als etwa 10 Volumen-% des anfänglich im Abgas
enthaltenen Schwefeldioxids enthaltenden behandelten Gases von der stromab gelegenen Oberfläche des Gewebefilters.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas Asche enthält und durch Verbre :,ung eines
aschehaltigen fossilen Brennstoffs gebildet wurde.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wässrige Medium im wesentlichen aus
einer Aufschlämmung von alkalischem Calciumabsorptionsmittel
besteht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das wässrige Medium im wesentlichen aus einer wässrigen Lösung eines alkalischen Natriumabsorptionsmittels
besteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß man die fein dispergierte Sprühflüssigkeit des wässrigen Mediums in der ersten Zone dadurch bildet, daß
man das wässrige Medium direkt auf eine Oberfläche einer rotierenden Scheibe richtet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das heiße Abgas mit einer Temperatur
im Beri
führt.
im Bereich von 100 bis 230 °C in die erste Reaktionszone ein-
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das alkalische Calciumabsorptionsmittel·
aus durch Behandlung von Calciumoxid mit Wasser gebildetem Löschkalk besteht.
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8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als alkalisches Natriumabsorptionsmittel Natriumcarbonat
verwendet.
9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als alkalisches Natriuiuabsorptionsmittel Trona verwendet.
ΊΟ. Zweizonen-Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxid
und Schwebeteilchen aus heißen Abgasen, welche bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen anfallen und etwa
2OO bis 5000 TpM (Volumen) Schwefeldioxid und etwa O,2 bis 28 g/m Ascheteilchen enthalten, insbesondere nach
Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
(a) Einführung des Rauchgases mit einer Temperatur von 100 bis etwa 230 °C in eine erste Sprühtrocknungsreaktionszone;
(b) Einführung eines wässrigen Mediums, bestehend im wesentlichen aus Wasser und einem alkalischen Natriumabsorptionsmittel
oder einem alkalischen Calciumabsorptionsmittel mit einem gesteuerten Durchsatz in die erste Reaktionszone
auf ein rotierendes Zentrifugalscheiben-Sprühgerät unter Erzeugung feiner Sprühtröpfchen, welche das Rauchgas innig
kontaktieren, wobei der Durchsatz des wässrigen Mediums derart gesteuert wird, daß Wasser in solcher Menge in das
Rauchgas eingeführt wird, daß das aus dem Sprühtrockner austretende Gas nicht mit Wasser gesättigt ist und eine absolute
Feuchtigkeit im Bereich von etwa 0,07 bis 0,5 g/g aufweist,
sowie eine Temperatur von etwa 65 bis 135 C und wobei das wässrige Medium das Absorptionsmittel in einer Menge
voii 9ο bis 200 % der für die Umsetzung des gesamten im Abgas enthaltenen
Schwefeldioxids erforderlichen stöchiometrischen Menge enthält, wobei trockene Sulfat-Reaktionsprodukte und
SuIfit-Reaktionsprodukte gebildet werden;
(c) Abziehen des mit Wasser nicht gesättigten Austrittsgases
mit einem Gehalt von fein verteilten Teilchen der Reaktionsprodukte, der Asche und des nicht umgesetzten
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Absorptionsmittels erhöhter Reaktivität aus der ersten Reaktionszone,
wobei das Gas etwa 20 bis 50 Volumen-% des anfänglichen Schwefeldioxid-Gehaltes enthält;
(d) Einführung dieses Austrittsgases in eine zweite Gewebefilter-Reaktionszone unter direktem Auftreffen des mit
Teilchen beladenen Gases auf eine stromauf gelegene Fläche eines gaspermeablen, porösen Gewebefilters, so daß eine im
wesentlichen gleichförmige Beschichtung mit den im Gas enthaltenen Teilchen auf der Oberfläche des Gew.. bef ilters
gebildet wird, so daß das Absorptionsmittel in dieser Beschichtung mit dem in dem hindurchströmenden Gas enthaltenen
Schwefeloxid unter Bildung von Sulfat und Sulfit reagiert; und
(e) Abziehen des von Teilchen im wesentlichen freien und weniger als etwa
10 Volumen-% des anfänglichen im Abgas
enthaltenen Schwefeldioxids enthaltenden behandelten Gases von der stromab gelegenen Fläche des Filters.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das alkalische Natriumabsorptionsmittel 2 bis 30 Gew.-'e
Natriumcarbonat oder 5 bis 50 Gew.-% rohes Trona enthält und in einer Menge von 90 bis 120 % der stöchiometrischen
Menge eingeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1O, dadurch gekennzeichnet,
daß das alkalische Calciumabsorptionsmittel 5 bis 30 Gew.-%
Löschkalk enthält und in einer Menge von 100 bis 200 % der stöchiometrischen Menge eingeführt wird.
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