CH668917A5 - METHOD FOR REMOVING SULFUR DIOXIDE FROM EXHAUST GAS. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Abgasen, bei dem das Abgas einer Wäsche mit einer wässrigen alkalischen Lösung unterworfen wird. The invention relates to a method for removing sulfur dioxide from exhaust gases, in which the exhaust gas is subjected to washing with an aqueous alkaline solution.

Derartige Verfahren sind bekannt. Dabei wird in das z.B. aus einer Kohleverbrennungsanlage kommende Abgas mit einer Sprühdüse die alkalische Lösung versprüht, die das Schwefeldioxid absorbiert. Die alkalische Lösung wird im Kreislauf geführt. Um keine zu grossen Waschflüssigkeits-mengen im Kreislauf führen zu müssen, soll die Absorptionsfähigkeit der Waschlösung für SO2 möglichst gross sein. Such methods are known. It is e.g. Exhaust gas coming from a coal combustion plant sprays the alkaline solution with a spray nozzle, which absorbs the sulfur dioxide. The alkaline solution is circulated. In order not to have to lead to large amounts of washing liquid in the circuit, the absorption capacity of the washing solution for SO2 should be as large as possible.

Auch ist eine grosse Absorptionsfähigkeit erforderlich, damit durch zu grosse Sprühwassermengen keine zu starke Abkühlung der Verbrennungsabgase auftritt, d.h. der Zug eines herkömmlichen Abzugskanals, wie eines Schornsteins, zur Abführung der Verbrennungsgase nicht derart beeinträchtigt wird, dass spezielle Einrichtungen, wie Ventilatoren, eingesetzt werden müssen. A high absorption capacity is also required so that the combustion exhaust gases do not cool down excessively due to excessive spray water quantities, i.e. the draft of a conventional exhaust duct, such as a chimney, for removing the combustion gases is not impaired in such a way that special devices such as fans have to be used.

Bei den bekannten Verfahren wird als alkalische Lösung im allgemeinen entweder eine Calciumhydroxid- oder eine Natriumhydroxidlösung eingesetzt. In beiden Fällen wird dabei das Schwefeldioxid in schwer lösliches Calciumsulfat, also Gips, übergeführt. Im ersteren Fall wird das zunächst gebildete Calciumsulfit lediglich oxidiert, während im anderen Fall das Gebildete Natriumsulfit zu Natriumsulfat oxidiert und die Natriumsulfatlösung dann mit Calciumhydroxid behandelt wird. Da Gips bereits aus anderen Quellen ausreichend zur Verfügung steht, wird der bei dem bekannten Verfahren zur Abgasreinigung gebildete Gips im allgemeinen auf Halde gegeben. Es ergeben sich also Entsorgungsprobleme für das auf diese Weise gebundene Schwefeldioxid. In the known processes, either a calcium hydroxide or a sodium hydroxide solution is generally used as the alkaline solution. In both cases, the sulfur dioxide is converted into poorly soluble calcium sulfate, i.e. gypsum. In the former case, the calcium sulfite initially formed is merely oxidized, while in the other case the sodium sulfite formed is oxidized to sodium sulfate and the sodium sulfate solution is then treated with calcium hydroxide. Since gypsum is already sufficiently available from other sources, the gypsum formed in the known exhaust gas purification process is generally dumped. There are thus disposal problems for the sulfur dioxide bound in this way.

Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Waschlösung zur Abgasentschwefelung zur Verfügung zu stellen, die in hoher Konzentration einsetzbar ist, eine hohe Absorptionsfähigkeit für Schwefeldioxid aufweist und die zu weiter verwendbaren Produkten führt. The invention, as characterized in the claims, is therefore based on the object of providing a scrubbing solution for exhaust gas desulfurization which can be used in high concentration, has a high absorption capacity for sulfur dioxide and which leads to products which can be used further.

Vereinfacht dargestellt, laufen bei der Absorption von Schwefeldioxid in der Waschlösung nach dem erfindungsge-mässen Verfahren folgende Reaktionen bei den beiden Komponenten des Alkalialuminats ab, wenn das Alkalimetall durch Natrium gebildet wird: To put it simply, the absorption of sulfur dioxide in the wash solution according to the process of the invention involves the following reactions in the two components of the alkali aluminate when the alkali metal is formed by sodium:

AI2O3 + 3 S02 -► Alz (S03)3| AI2O3 + 3 S02 -► Alz (S03) 3 |

Na20 SO2 -»■ Na2SC>3 Na20 SO2 - »■ Na2SC> 3

Während das Natriumsulfit dabei in Lösung bleibt, flockt das Aluminiumsulfit aus. Voraussetzung ist dazu allerdings, dass die Waschlösung einen pH-Wert im Bereich von 6,4 bis 8,0 aufweist. Auch ist es möglich, dass nicht neutrales Aluminiumsulfit, wie in dem vorstehend angegebenen vereinfachten Reaktionsschema angegeben ist, sondern basisches Aluminiumsulfit ausfallt. Jedenfalls ist die Ausflok-kung des Aluminiumsulfits bei einem pH-Wert von weniger als 6,4 nur noch unvollständig und bei einem pH von weniger als 6,0 findet keine Ausfällung mehr statt. While the sodium sulfite remains in solution, the aluminum sulfite flocculates. However, the prerequisite for this is that the washing solution has a pH in the range from 6.4 to 8.0. It is also possible that not neutral aluminum sulfite, as indicated in the simplified reaction scheme given above, but basic aluminum sulfite fails. In any case, the flocculation of the aluminum sulfite is only incomplete at a pH of less than 6.4, and there is no more precipitation at a pH of less than 6.0.

Das Aluminiumsulfit und die Flugasche in der Waschlösung werden z. B. durch Zentrifugieren oder Filtrieren von dem Natriumsulfit abgetrennt. Anschliessend wird das abgetrennte Aluminiumsulfit in einem saueren Medium, z.B. in verdünnter Schwefelsäure, unter Einwirkung von Sauerstoff, z.B. Luftsauerstoff, zu Aluminiumsulfat nach folgendem Reaktionsschema oxidiert: The aluminum sulfite and fly ash in the washing solution are e.g. B. separated by centrifugation or filtration from the sodium sulfite. The separated aluminum sulfite is then in an acidic medium, e.g. in dilute sulfuric acid, under the influence of oxygen, e.g. Atmospheric oxygen, oxidized to aluminum sulfate according to the following reaction scheme:

2 Al2 (S03)3 + 3/2 02 -> 2 Al2 (S04)3 2 Al2 (S03) 3 + 3/2 02 -> 2 Al2 (S04) 3

von der Aluminiumsulfat-Lösung wird dann die Flugasche z.B. durch Filtrieren abgetrennt. Dadurch kann eine ca. 50 gewichtsprozentige Aluminiumsulfatlösung erhalten werden. the fly ash is then removed from the aluminum sulfate solution e.g. separated by filtration. As a result, an approximately 50 percent by weight aluminum sulfate solution can be obtained.

Im Hinblick auf eine möglichst geringe im Kreislauf zu führende Waschwassermenge sollte die Konzentration des Alkalialuminats in der Waschlösung mindestens 0,5 Gewichtsprozent betragen. In der Praxis hat sich eine Konzentration von 3 bis 10 Gewichtsprozent bewährt. Die Konzentration kann jedoch auch höher sein und beispielsweise 20 Gewichtsprozent und mehr betragen. In view of the smallest possible amount of wash water to be circulated, the concentration of the alkali aluminate in the wash solution should be at least 0.5 percent by weight. A concentration of 3 to 10 percent by weight has proven itself in practice. However, the concentration can also be higher, for example 20 percent by weight or more.

Neben der Möglichkeit, eine Waschlösung in hoher Konzentration einzusetzen, weist das erfindungsgemässe Verfahren den weiteren Vorteil auf, dass die Waschlösung aus einem Konzentrat mit relativ hohem Alkalialuminatgehalt herstellbar ist, wodurch die Transportkosten entsprechend herabgesetzt werden. In addition to the possibility of using a washing solution in high concentration, the method according to the invention has the further advantage that the washing solution can be prepared from a concentrate with a relatively high alkali aluminate content, as a result of which the transport costs are reduced accordingly.

So ist eine Natriumaluminatlösung mit einem Gehalt an Na20 und AI2O3 von insgesamt 45 Gewichtsprozent ohne Stabilisator monatelang lagerbar. Die Herstellung dieses Konzentrats erfolgt dabei durch Lösen von Aluminiumhydroxid und Natronlauge in der Wärme, und zwar mit einem molaren Überschuss an Natronlauge von bis zu 1,5, vorzugsweise 1,10 bis 1,30. A sodium aluminate solution with a total Na20 and AI2O3 content of 45 percent by weight can be stored for months without a stabilizer. This concentrate is produced by dissolving aluminum hydroxide and sodium hydroxide solution in the heat, with a molar excess of sodium hydroxide solution of up to 1.5, preferably 1.10 to 1.30.

Auch ist die Absorptionsfähigkeit der Alkalialuminat-Waschlösung für Schwefeldioxid hervorragend. So wird eine 95 bis 97%ige Schwefeldioxid-Abscheidung aus dem Verbrennungsgas eines fossilen Brennstoffs mit einem Schwefelgehalt zwischen 0,001 und 4,5% erzielt, wenn je kg abzuscheidendes Schwefeldioxid 1 bis 2 kg des erwähnten Konzentrats mit einem Gehalt an Na2Û und A1203 von insgesamt 45 Gewichtsprozent und einem Natriumhydroxidüber-schuss von 1,19 eingesetzt werden. The absorption capacity of the alkali aluminate washing solution for sulfur dioxide is also excellent. For example, a 95 to 97% sulfur dioxide separation from the combustion gas of a fossil fuel with a sulfur content between 0.001 and 4.5% is achieved if 1 to 2 kg of the concentrate mentioned with a total Na2 + and A1203 content per kg sulfur dioxide to be separated 45 percent by weight and a sodium hydroxide excess of 1.19 are used.

Das erfindungsgemässe Verfahren unterscheidet sich von den bekannten Verfahren im wesentlichen durch die Ver- The method according to the invention differs from the known methods essentially in that

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

Wendung von Alkalialuminat als alkalische Waschlösung. Im übrigen entspricht das erfindungsgemässe Verfahren jedoch den üblichen Verfahren, bei denen als Waschlösung Natronlauge oder Soda verwendet wird. So kann auch das erfindungsgemässe Verfahren durch kontinuierliche Dosierung der Waschlösung kontinuierlich durchgeführt werden. Auch kann das erfindungsgemässe Verfahren mit den gleichen Vorrichtungen wie das mit Natronlauge betriebene Verfahren durchgeführt werden, also mit den gleichen Vorratsbehältern, Pumpen, Rohrleitungen, Sprühdüsen usw. Es wird lediglich noch eine Zentrifuge oder ein wirkungsähnliches Gerät benötigt, um die abgeschiedenen Aluminiumsulfitflocken abzutrennen. Use of alkali aluminate as an alkaline washing solution. Otherwise, the process according to the invention corresponds to the usual processes in which sodium hydroxide solution or soda is used as the washing solution. The process according to the invention can also be carried out continuously by continuously metering the washing solution. The process according to the invention can also be carried out with the same devices as the process operated with sodium hydroxide solution, i.e. with the same storage containers, pumps, pipelines, spray nozzles, etc. All that is required is a centrifuge or a similar device to separate the separated aluminum sulfite flakes.

Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt in der Ausflockung des Aluminiumsulfits bei der Schwefeldioxidwäsche und damit der Möglichkeit der Trennung der das Schwefeldioxid bindenden Komponenten Natriumsulfit und Aluminiumsulfit begründet. Auf diese The decisive advantage of the process according to the invention lies in the flocculation of the aluminum sulfite during sulfur dioxide washing and thus the possibility of separating the components sodium sulfite and aluminum sulfite which bind the sulfur dioxide. To this

668 917 668 917

Weise kann nämlich das absorbierte Schwefeldioxid einer Wiederverwendung zugeführt werden. D.h. das Entsorgungsproblem ist gelöst. This is because the absorbed sulfur dioxide can be recycled. I.e. the disposal problem is solved.

So ist es bei der Papierherstellung üblich, Alaun als Additiv zur Harzleimfixierung sowie zur pH-Wert-Einstellung einzusetzen. Alaun vergrössert nämlich die Affinität des Harzleims zur Faser und sorgt für einen schwach saueren pH-Wert und damit für eine Erhöhung der Wasserstoffbrük-kenbildung zwischen den Papierfasern. Das bei dem erfindungsgemässen Verfahren anfallende Aluminiumsulfit kann daher nach seiner Oxidation zu Aluminiumsulfat anstelle von Alaun als derartiges Additiv bei der Papierherstellüng eingesetzt werden. It is common in paper production to use alum as an additive for fixing resin glue and for adjusting the pH value. This is because alum increases the affinity of the resin glue for the fiber and ensures a weakly acidic pH value and thus an increase in the hydrogen bond between the paper fibers. The aluminum sulfite obtained in the process according to the invention can therefore be used as such an additive in papermaking after its oxidation to aluminum sulfate instead of alum.

Auch für das anfallende Natriumsulfit besteht eine Weiterverwendungsmöglichkeit. Es kann nämlich durch Weiterbehandlung mit Schwefeldioxid in Natriumbisulfit übergeführt werden, das als sogenannte Kochsäure zum Aufschluss von Holz zu Cellulose eingesetzt wird. There is also a possibility of further use for the sodium sulfite obtained. This is because it can be converted into sodium bisulfite by further treatment with sulfur dioxide, which is used as so-called cooking acid to break down wood into cellulose.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

Claims (7)

668917668917 1. Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Abgasen, bei dem das Abgas einer Wäsche mit einer Lösung eines Alkalialuminates mit den Komponenten (X20)n • (Al203)m unterworfen wird, wobei X fur das Alkalimetall steht und n mindestens m ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäsche durchgeführt wird, bis der pH-Wert der Waschlösung 6,4 bis 8,0 beträgt, wobei Aluminiumsulfit aus der Waschlösung ausfällt und das ausgefällte Aluminiumsulfit von dem in der Waschlösung gelösten Alkalisulfit abgetrennt wird. 1. A process for removing sulfur dioxide from exhaust gases, in which the exhaust gas is subjected to washing with a solution of an alkali aluminate with the components (X20) n • (Al203) m, where X is the alkali metal and n is at least m, characterized that the washing is carried out until the pH of the washing solution is 6.4 to 8.0, whereby aluminum sulfite precipitates out of the washing solution and the precipitated aluminum sulfite is separated from the alkali sulfite dissolved in the washing solution. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von n : m bis zu 1,5 :1 beträgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of n: m is up to 1.5: 1. 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Alkalialuminates in der Waschlösung mindestens 0,5 Gewichtsprozent beträgt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the concentration of the alkali aluminate in the washing solution is at least 0.5 percent by weight. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass X Natrium ist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that X is sodium. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumsulfit zu Aluminiumsulfat oxidiert wird. 5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the aluminum sulfite is oxidized to aluminum sulfate. 6. Verwendung des nach dem Verfahren gemäss Anspruch 5 gewonnenen Aluminiumsulfats als Additiv bei der Papierherstellung. 6. Use of the aluminum sulfate obtained by the process according to claim 5 as an additive in papermaking. 7. Verwendung des nach dem Verfahren gemäss Anspruch 5 gewonnenen Alkalisulfits nach Behandlung mit Schwefeldioxid als Aufschlussmittel bei der Cellulosegewin-nung aus Holz. 7. Use of the alkali sulfite obtained by the process according to claim 5 after treatment with sulfur dioxide as a disintegrant in the cellulose recovery from wood.