DE2304784C2

DE2304784C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen

Info

Publication number: DE2304784C2
Application number: DE2304784A
Authority: DE
Inventors: Pierre Poisat Thirion
Original assignee: OXYSYNTHESE PARIS FR
Current assignee: OXYSYNTHESE PARIS FR
Priority date: 1972-02-04
Filing date: 1973-02-01
Publication date: 1988-12-01
Also published as: FI55449B; ZA73493B; JPS5836618B2; MX3124E; AU5153573A; AU474320B2; FR2170852B1; FR2170852A1; IT978465B; FI55449C; ES411040A1; AR194780A1; LU66955A1; BE794918A; DE2304784A1; NL7301611A; CA974031A; SE390893B; GB1404072A; US3953578A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen, die als Verunreinigungen vorwiegend Schwefeloirid und gegebenen'jlls Stickoxide. Schwcfelsäurcnebcl. Staub oder Ruß enthalten, unter Entstaubung, anschließender chemischer Reinigung durch innigen Kontakt der Gase mit einer wäßrigen Lösung und Konzentrierung der die chemische Rei:. gung verlassenden Flüssigkeit.

Ein solches Verfahren zur Reinigung von Rauchgasen, die Schwefeldioxid enthalten, ist aus der DE-AS 12 34 912 bekannt. In diesem Verfahren werden die Rauchgase gegebenenfalls nach einer Entstaubung mit einer Lösung von Peroxyschwefelsäuren in Schwefelsäure gewaschen, wobei sich das SO^ durch die Peroxyschwcfelsäuren zu SOi oxidiert und als Schwefelsäure gelöst wird. Die die Waschsiufc verlassende Lösung wird, gegebenenfalls nach Konzentrieren, durch anodische Oxidation regeneriert. Eine Sättigung der zu reinigenden Abgase mit Wasserdampf vor ihrer chemischen Reinigung erfolgt dabei nicht.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand nun darin, ein Verfahren zur Reinigung von SO2-haltigen Abgasen mit größerer Effizienz zu bekommen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäßc Verfahren mit den eingangs aufgeführten Merkmalen

dadurch gekennzeichnet, daß man die chemische Reinigung mit Hilfe einer wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung bei einer Temperatur unterhalb 80"C durchführt und die die chemische Reinigung verlassende Schwefelsäure durch unmittelbaren Kontakt mit den heißen Gasen konzentriert und die Gase vor dem Eintritt in die chemische

Reinigung mit Wasserdampf sättigt.

Bevorzugt wird die chemische Reinigung bei einer Temperatur zwischen 55 und 65°C durchgeführt. Es ist festgestellt worden, daß die Absorption des Schwefeldioxides durch Wasserstoffperoxid hei diesen Tempcraiuren begünstigt wird.

Erfindungsgemäß erfolgt vor der chemischen Reinigung direkter Kontakt des zu reinigenden Gasstromes im Gegenstrom mit Schwefelsäure, die während der chemischen Reinigung gebildet wurde. Nach einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt dieser direkte Gas-Flüssigkcitskontakt zwischen der Entstaubung und der chemischen Reinigung, wenn man die Strömungsrichtung der Abgase betrachtet.

Dieser Gas-Flüssigkcitskontakt hat eine doppelte Wirkung. Er gestattet, die bei der chemischen Reinigung erhaltene verdünnte Säure wieder zu konzentrieren, indem man die fühlbare Wärme der beispielsweise von einem Wärmekraftwerk gelieferten heißen Abgase ausnutzt. Andererseits gestattet der Gas-Flüssigkcitskontakt. die Abgase zu kühlen, d. h. auf günstigere Bedingungen für die Absorption des Schwefeldioxids durch das Wasserstoffperoxid zu bringen. Der Gas-Flüssigkeitskontakt wird in einer Kolonne oder einem Konzentrator bö vorgenommen. Dieser Konzentrator wird vorzugsweise dem Entstauber nachgeschaltet. so daß die Kolonne und die Schwefelsäure nicht durch den Staub verschmutzt werden.

Bei der Konzentrierung werden die heißen Abgase um Fuß des Konzentrator eingeführt, der seinerseits im Gegenstrom und in unmittelbarem Kontakt von der Schwefelsäure durchflossen wird. Diese wird ;im Kopf des Konzentrators eingeführt und liegt am Ende in relativ reiner konzentrierter Form vor.

b5 Die Reinigung wird in einem Reiniger oder Absorber durchgeführt. Dieses Gerat weist zwei »der mehr aufeinanderfolgende Stufen auf und wird am Kopf mit einer killten verdünnten Wasserstoffpcroxidlösung gespeist. Am Fuß dieses Absorbers oder Reinigers ist die erzeugte verdünnte Schwefelsäure völlig oder nahezu frei von Wasserstoffperoxid, da dieses von dem Schwefeldioxid vollständig verbraucht worden ist. Die Stufcnan-

zahl des Absorbers hängt nun von seiner Leistungsfähigkeit, dem gewünschten Rcinigungsgrad und schließlich dem Verlust an Wasserstoffperoxid ab.

Die am Ausgang der Reinigungsanlage abgegebenen Abgase sind mit Wasser gesättigt. Sie enthalten kein Schwefelsäureaerosol und auch keinen schwarzen Rauch und sind völlig von Schwefeldioxid befreit. Gegebenenfalls können sie vor Abgabe an die Atmosphäre durch eine unabhängige Wärmezufuhr oder durch die von den primären Abgasen gelieferte latente Wärme wieder erwärmt werden.

Ks wurde festgestellt, daß die Absorption des Schwefeldioxids durch eine wäßrige Wassersloffpcroxidlösung mit einem höchsten Leistungsgrad und einer quantitativen Ausbeute in der Kälte und in Gegenwart einer möglichst geringen Schwefelsäuremenge erfolgt. Bei wachsender Säurekonzentration nimmt dieser Leistungsgrad ab. aber die Ausbeute bleibt quantitativ. Diese Feststellung steht Schwefelsäurerezyklierungen entgegen.

hi der Wärme, z. B. bei 50 bis 70⁰C. und bei trockenem Gas scheint der Leistungsgrad höher zu sein, aber es sind zwei Besonderheilen festzustellen, wonach die erhaltene Säuremenge nicht der Theorie entspricht, sondern eine Ausbeuteminderung eintritt, und die Analyse des Ausiaufes zeigt das Vorhandensein von Schwefelsäureaerosol um so mehr an, je höher die Temperatur ist. Daraus erklärt sich die Ausbeuteabnahme. Hierin besteht eine ernsthafte Unannehmlichkeit bei der Behandlung warmer und feuchter Rauchgase aus Wärmekraftwerken: denn die Kühlung dieser Abgase unter Kondensation von Wasser ist praktisch eine technische Unmöglichkeit. Diese Kühlung erfordert einen ungeheuer großen Kondensator, der der Korrosion unterliegt und einen außerordentlich hohen Wasserverbrauch hat.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß man erfindungsgemäß durch Sättigung des C-.ses mit Wasserdampf bei der Temperatur der chemischen Reinigung die Aerosolbüdung ausschaltet und w'sderum eine quantitative Ausbeute an Schwefelsäure eWiält. Man erreicht so einen höheren Taupunkt als der des Primärgases. Dieser Zustand kann nur nachgewiesen werden, wenn man mit Industriegasen im industriellen Maßstabe in genügend großen Anlagen arbeitet, damit der Wärmeaustausch zwischen der Gasphase und der Reinigungsflüssigkeit (verdünnte H2O2) nicht durch äußere Temperaturverluste '-erfalscht werden. Eine Anlage, die mindestens mehrere Dutzend NmVh behandelt und geeignet wärmeisoliert ist, ist mindestens erforderlich, um die für den industriellen Maßstab notwendigen und im Laboratorium nicht anzutreffenden Bedingungen zu bekommen.

Es wurde nachgewiesen, daß jede Energieüberführung von der flüssigen Phase auf die Gasphase zur Entstehung von Schwefelsäureaerosol führt und gleichzeitig eine Ausbeutesenkung an erhaltener Schwefelsäure gegenüber dem verbrauchten H2O2 mit sich bringt.

Es wurde außerdem festgestellt, daß selbst die Rückgewinnung des Aerosols den Schwefelsäureverlust nur teilweise kompensiert. Es ergibt sich also ein zusätzlicher Verlust an aktivem Sauerstoff zu dem Verlust durch die Mitnahme von Säurebläschen. Das Schwefclsäureaerosol entsteht in Gasphase durch Wirkung von Schwefeldioxid auf den Wasserstoffperoxiddampf. Es wurde festgestellt, daß Wasserstoffperoxyd eine nicht zu vernachlässigende Dampfspannung von 6O⁰C an hat und daß diese durch die Gegenwart von Schwefelsäure stark gesteigert wird, ganz besonders bei Konzentrationen zwischen 30 und 90 Gewichts-% mit einem Maximum bei 70%.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung gibt es nicht nur keine Aerosolbüdung, sondern wenn die primären Rauchgase solches enthalten, wie dies oft der Fall ist, beobachtet man am Ausgang des chemischen Reinigers eine beträchtliche Senkung des Aerosolgchaltes.

Die Zuführung von Schwefelsäure zu wäßrigen Wassersioffperoxidlösungen setzt ihre Wasserdampfspannung herab, aber erhöht diejenige des Wasserstoffperoxiöes, und infolgedessen verbieiei sich jede Möglichkeit, eine große Strömungsmenge Gas oberhalb seines Taupunktes zu waschen, indem man die SchwefelsSurekonzentration der flüssigen Phase steigert, beispielsweise indem man die von dem chemischen Reiniger erzeugte Schwefelsäure rezykliert.

Die vom Reiniger gelieferte und an seinem Kuß austretende Flüssigkeil hat eine Konzentration an Schwefelsäure, die in der Hauptsache von dem Gehalt der zu behandelnden Abgase an Schwefeldioxid abhängt. Diese Konzentrierung durch warme und feuchte Abgase geht nicht über ein Maximum von 20 bis 25% Schwefelsäure hinaus. Diese Schwefelsäure wird dann am Kopf eines Konzentrators im Gegenstrom und in direktem Kontakt mit den heißen Abgasen aufgegeben. Das Gas gibt seine Wärme ab, es entsteht eine Wasserverdampfung, und die Flüssigkeit konzentriert sich und erwärmt sich fortschreitend im Gerät von oben nach unten.

Bei einem gut dimensionierten Konzentrator kann man am Fuß eine Konzentration entsprechend oder sehr nahe der Theorie der Gleichgewicht« zwischen Schwefelsäure, Wasser, Wasserdampf und Temperatur erhalten. Beispielsweise kann man bei Abgasen der Brennstoffvcrbrennung die eine Wasserdampfspannung von 90 rrm Hg bei 140"C haben, eine Säure erhalten, die 80%ig ist. Der Säurckonzentrator spielt also die Rolle eines Kühlers und Befeuchters für die Rauchgase. Er liefert am Fuß eine konzentrierte, verkäufliche Säure, und am Kopf gibt er Rauchgase ab, die für die Reinigung durch Wasserstoffperoxid bereit sind.

Da im allgemeinen Abgase und insbesondere Rauchgase mit der Zeit ihre Kennwerte, wie Strömungsmenge, latente Wärme und SCVKonzentration, verändern, was für regelmäßigen Betrieb des Konzentrator-Sättigers nachteilig ist. ist es zweckmäßig, das Betriebsglcichgewicht wieder herzustellen, indem man beispielsweise die .Strömungsmenge des Verdünnungswassers des Wasserstoffperoxids am Kopf der Reinigungs-Absorpuonsphase regelt. Dabei genügt es, die Temperatur des Konzentrators konstant und sehr nahe dem Taupunkt zu halten, indem man mehr oder weniger große Wassermengen derart zuläßt, daß man eine Säure gleichmäßiger Konzentration bekommt. Nach einer anpassungsfähigeren Ausfiihriingsform. die ei ,en gleichmäßigeren Betrieb des Absorbers gestattet, kann man den Absorber-Verdampfer am Kopf mit einer konstanten Strömungsmenge Vcrdünnungswasscr speisen und Ergänziingswasscr in variabler Strömungsmenge in Abhängigkeit von der b5 Kopficinperalurdes Konzentrators auf den Kon/cntrator-Sätligcr aufsprühen.

Inder Zeichnung ist eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung schematisch gezeigt.

Die Abgase werde 1 durch Leitung I in den Entstauber 2 eingeführt und anschließend wann am FuB des

Konzentrator 3 eingeleitet, der im Gegenstrom und direktem Flüssigkeitskontakt durchflossen wird. Vom chemischen Reiniger 4 erzeugte verdünnte Schwefelsäure wird durch Leitung 9 am Kopf des Krrn/cnlraiors eingeführt. Die konzentrierte relativ reine Säure wird am Riß des Konzcntrutors durch Leitung IO abgezogen und im Kühler 11 gekühlt. Die gekühlten, mit Wasser gesättigten Rauchgase werden am Fuß des Absorbers eingeführt. Dieser besteht aus zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Stufen 4 und 5. Die erste Absorberstufe 5 wird am Kopf mit einer verdünnten wäßrigen Lösung von H₂O₂ gespeist: Die HjOj-l-osung wird durch Leitung TA und Wasser durch Leitung TB zugeführt. Diese Lösung durchfließt in Kaskaden die Absorberstufen 5 und 4 im Gegenstrom (Leitungen 7,8 und 9) und im direkten Kontakt mit den Rauchgasen. Am Fuß der Absorberstufe 4 fließt die erzeugte Saure in Form verdünnter und völlig oder nahezu ihres HjOj-Gehaltcs beraubter Lösung

ίο aus. Diese Lösung wird durch Leitung 9 zum Konzentrator geschickt. Die Stufcnan/ahl des chemischen Absorber-Reinigers hängt nur von dem Leistungsgrad dieser Stufen, ihrem gewünschten Rcinigungsmaß und schließlich dem Verlust an HjO? ab, den man gewillt ist, beim Abzug am Fuß des Absorbers zu opfern. Die Abgase werden am Ausgang der Anlage durch Leitung 6 abgeführt. Die Wassereinsprilhung7Cam Kopf des Konzcnira· tors 3 und die Kühler 12 und 13 gestalten die Behandlung der mit Wasser gesättigten Gase und durch teilweise

Kühlung die Aufrcchicrhaltung der flüssigen Phase nahe bei diesem Sättigungspunkt. Verglcichsbcispicl

In einer sehr vereinfachten Anlage bestehend aus einem einzigen Absorber mit Wärmeisolierung, wie die Absorberstufc 5 des Fließschemas, bei der der Kühler 13 fortgelassen ist. soll durch dieses Vergleich.sbcispicl und das nachfolgende Beispiel die Bedeutung der Sättigung des Gases mit Wasser vor seiner Reinigung durch Wasser mit einer wäßrigen H₂O₂-Lösung nachgewiesen werden.

Zu diesem Zweck wird am Fuß des Absorbers Luft eingeführt, die durch Propanbrenner erhitzt ist und die mit SO₂ versetzt worden ist. Diese Luft befindet sich auf 6O⁰C. Sie enthält 18 bis 20g/Nm' Wasserdampf (Taupunkt

ungefähr 22°C) und 1200 vpm SO₂. Die Strömungsmenge ist 130 NmVh. Die lichte Weite des Absorbers beträgt 230 mm. Durch das Rohr 7 wird eine Strömungsmenge von IO Mol/h H₂O₂, d. h. 340 g/h von 100% und Wasser eingeführt. Die Wassermenge wird zu allererst geregelt, um dies ·. Absorptionsstufe genügend auszurüsten und anschließend die Wasserverluste durch Verdampfung zu kompensieren, die infolge des warmen und relativ trockenen Gases auftreten. Nach Inbetriebsetzung und 3 Stunden stabilisiertem Betrieb werden die Gase und die Flüssigkeit, die vom Reiniger erzeugt sind und durch Leitung 8 geliefert werden, analysiert.

SO₂ am Reinigercinlaß 1200 vpm SO₂ am Reinigerauslaß 175 bis 185 vpm _{Reinigungsgrad} ^8p _{χ 100} . J02CO0 _{Reinigungsgrad}

Außer dem SO₂-ReSt enthält dieses Gas 350 mg/Nm¹ Schwefelsäureaerosol, berechnet als 100%igc H₂SO*. Dieses Aerosol entspricht also: 0350 g χ 130 - 55 g H₂SO₄. el. h. 0,56 Mol/h.

•to Die von dem Reiniger gelieferte Flüssigkeit stellt eine Strömungsmenge von 880 g/h dar und enthält 538 g Schwefelsäure, d. h. 5.49 Mol/h und 87 g H ₂O₂. d. h. 238 Mol/h. Die erhaltene Säure-Ausbeute beträgt also

x 100 - - - 72%.

10-2,38

Beispiel I

Aufgrund des Ergebnisses des Beispiels 1 versetzt man Primärgas mit Frischwasserdampf aus einem Dampfverteiiungsnei:· derart, daß das Gas bei einer Temperatur von 58 bis 6O⁰C. d. h. der Temperatur des Reinigers, gesättigt wird. Die Strömungsmenge trockenen Gases bleibt dieselbe wie vorher (130 NmVh), und diese Sättigung erfordert die Einführung von Wasser in der Größenordnung von I25g/Nm^j zusätzlich zu den vor der Sättigung enthaltenen 18 bis 20 g. Nach ungefähr 3 Stunden beständigen Betriebes erfolgen Analysen und Bilanz wie im vorstehenden Beispiel. Man erhält: 55

SO₂ am Reinigereinlaß 1200 vpm SO₂ am Reinigerauslaß 105 bis 113 vpm

1200-109 _]nn 109 100
l2ÖÖ 1200"

Reinigungsgrad: * 100 « -^^- = 91%.

Außer dem SO. enthält das Gas 30 mg/Nm^J Aerosol, ausgedrückt als 100% H₂SO₄. was 4 g/h, d. h. 0.04 Mol/h entspricht.

/Ö4

Die vom Verdampfer gelieferte Flüssigkeit stell! eine Strömungsmenge von 5200 g/h dar und enthalt bJOg Schwefelsäure, d.h. 6.42 Mol/h und I 19,6 g H₂O₂. d. h. 5,52 Mol/h.
Die enthaltene Säureausbeute isi also

6,42 _χ . 642 . _99%
10-3,52 6,84

Es gibt also praktisch keinen Verlust an aktivem Sauerstoff, und die Aerosolbildung ist minimal. Außerdem ist hier die Absorpiionsleitung für SO₂ höher.

in Beispiel 2

Im nachstehenden Beispiel wird die Behandlung der Rauchgase eines Dampfkraftwerkes in einer Versuchsanlage entsprechend dem Fließschema mit zwei chemischen Reinigern vorgesehen. Dabei werden die nachstehenden Ergebnisse erhallen. In diesem Beispiel ist keinerlei Säurerückführung vorgesehen. ι ϊ

Die zu behandelnden Rauchgase stehen am Einlaß des Abzugskamins mit 135 bis 140 C" zur Verfügung. Sie enthalten ungefähr 220 mg/m¹ Rauch- und Staubtcile, und ihre Wasserdampfspannung beträgt 90 mm Hg (Taupunkt ungefähr 5ö"C). Nach Kondensation des wasserüampfes haben diese Rauchgase lolgende Zusammensetzung:

H₂ 81.6% VoIVVoI.

Ο, 1.7% VoIVVoI.

CO₂-CO 14% VoIVVoI.

SOi Spuren

SO. 1300 bis 1390 vpm r.

NO* Spuren

Rcsiwasser 2.4%

Die Anlage wird mit folgenden Richtwerten betrieben:

1. Konstante Rauehgasströmungsmcnge: 150 NmVh

2. Totale Entfernung des in den Rauchgasen enthaltenen SO₂. jedoch unter Vermeidung jeglichen H₂O--Übcrschusscs. der verloren wäre. Die für die Belriebsregelung notwendige Bedingung zur Vermeidung dieses Überschusses besteht darin, analysierbare Spuren von SO₂ in den Rauchgasen zu belassen; in diesem Fall weniger als 30 vpm (Volumenteile je Million). J5

3. Die Temperatur der austretenden Rauchgase wird ungefähr auf dem Taupunkt gehalten. Infolge der Verdampfung von in den Konzentrator 3 mitgerissenem Wasser steigt dieser Taupunkt von 50"C auf etwa 58"C. Eine Temperatur von 60 bis 62"C am Austritt des Konzentrator wird durch Veränderung der von diesem zu verdampfenden Wassermenge aufrechterhalten. Zu diesem Zweck wird der Wasserzusatz bei 7 unter Verdünnung des H₂O₂ auf einer konstanten Strömungsmenge von 3,5 I gehalten. Eine Wasserergänzung mit von 1 bis 1,5 l/h mit schwankender Menge wird bei 7C'eingcführt und am Kopf des ''.onzcntrators versprüht.

Um außerdem jede Überhitzung der Flüssigkeitsphase der Absorber zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die Reaktionswärme abzuführen, indem man den Kühler 13 des Absorbers 5 mit einem schwachen Wasserstrom 4-, speist. Dieser Abschnitt bewirkt nämlich normalerweise eine Reinigung in der Größenordnung von 90%, und die Arbeit des Absorbers 4 ist praktisch zu vernachlässigen, weil er nur zur Erschöpfung des restlichen M..O2 dient, das im Absorber 5 nicht reagiert hat. Die zum Kühler 13 zuzulassende Menge kalten Wassers liegt in der Größenordnung von 15 bis 20 l/h Wasser von lb"C. Diese Strömungsmenge ergibt sich aus folgender Rechnung: Gesamtes zu absorbierendes SO₂ = 9.2 Mol/h mit 95 Kcal/Mol, d. h. 880 Kcal/h sind abzuführen.

KäliedurchsatzdesWasser.s(60^oC'-lb C) χ 1 cal/"C = 44 ca l/kg. Notwendiger Wasscrdurchsatz: 880/44 = 20 kg/h.

Die Anlage wird in Betrieb gesetzt und nach 15 Std, nachdem Temperaturen, Drücke und Strömungsmengen sich insgesamt stabilisiert haben, werden die Maßnahmen getroffen, um eine Gcwichtsbilanz des auf 35 Std. ausgedehnten Betriebes vorzunehmen. Hierbei ergeben sich folgende Werte:

Einlaß Kondensator 3 Auslaß Kondensator 3 Auslaß Reiniger 4 Auslaß der Anlage 6

TC	TC	Druck
Rauch	Flüssigkeit	in mm WS
135	128	165
61	bÖ	93
59	58	47
58		0-2

Durchsatz HjO₃ im Mittel 610-620 ml/h

Mittlerer Durchsatz des in die chemische Reinigung eingeführten Wassers 4,K l/h

Ausstoß der chemischen Reinigungsflüssigkeit ^r>.9 l/h

-) enthaltend 159 g/l Schwefelsaure und 1.1 g/l H₂O;

S0₂-Einlaß im Mittel 1350 vpin

SP₂-Auslaß im Mittel lOvpin

Sci'iwefclsäurcacrosol am F.inlaU 100— IIO mg/m¹ H2SO4

Schwefclsäurcacrosol am Auslaß 55 mg/m' I I₂SO*

Die Bilanz von 35 Betriebsstunden ist folgende:

Reinigung_SgradanSO₂: ¹⁰° * "g." ^{10 v}P^m = 99.2%

HjOj-Kon/cntraiion: 25 22Og zu

42,3 Gewichts-%, d. h. !OfcfcOg/.;: !00% oder Jl 3JMoI 20 Erhaltene Schwefelsäure:

Konzentration 78.2%

enthaltener RuU 0,13 g/l

Salpetersäure < 300 mg/1

". (nicht bestimmbar)

Man crhäl: 40.120 g Schwefelsäure, d. h. 31 346 g von 100%, d. h. 319,6 Mol; aus dem Aerosol zurüekgcwonnc-, nes H2SO4: 0.05 g χ 15OmVh χ 35 h - 2,63 g, d. h. 2.68 Mol; aus SO₂ gewonnenes H >SO«: 319,6 - 2.6 - 317,0

■4 Mol.

■; Ausbeule an erhaltenem H₂SO* bezogen auf verbrauchtes HjO₂:

,; Rohausbeute: 100 X 4jfy * 102,0%

i\ . Oxidationsausbeute des SO₂: 100 x 212Ä. - 101,1%.

ig Man kann annehmen, daß diese sich gegenüber der Stöchicmatrie höhere Ausbeute durch Oxidationen durch

P, NO₂ und Oi ergibt.

iä 40 Beispiel 4

Die Rauchgase eines mit schwefelhaltigem festem Brennstoff bciriebencn Wärmekraftwerkes haben eine sehr ähnliche Zusammensetzung wie im vorstehenden Beispiel, jedoch erreicht das SO₂ einen Gehalt von 4000 bis 4200 vpm. Die Temperatur beträgt 140 bis 150⁰C. und nach einer ersten Zykloncntsiaubung enthalten die Gase 45 noch 200mg/Nm^J Staub und RuQ. Der l-'cuchttaupunkl betragt 48 bis 50"C. 150 NmVh Gas werden in einer Versuchsanlage entsprechend dem Zeichnungsschema mit drei chemischen Reinigern unter Befolgung der im Beispiel 3 angegebenen Grundsätze behandelt. Der Taupunkt am Auslaß des Konzentrator ist ungefähr 60"C, und nur die Kühlmittel des zweiten und dritten Absorbers werden mit Wasser von 16"C, und zwar mit IO bis 12 l/h für den zweiten und 40 bis 45 l/h für den Kopfabsorber gespeist. Die Anlage wird in Betrieb gesetzt, und κ nach etwa 20 Std, nachdem Temperaturen. Drücke und Strömungsmcngen gut stabilisiert sind, werden die Maßnahmen getroffen, um eine über 12 SId. verteilte Gcwichlsbilanz vorzunehmen.

Während dieses Betriebes ergeben sich folgende Werte:

i| 55 TC Rauch TC Flüssigken Druck in mm WS

j2j Konzentratoreinlaß 140 127 219

:'ä Konzentratorauslaß 60 60 137

jÜ Auslaßt. Reiniger 59 58 93

Ö ν» Auslaß 2. Reiniger 58 57 46

il Auslaß der Anlage 57 56 0-2

b5

11,0.»-Durchsalzvon 4 J (;ewkhis% im MilIeI(7 Λ) (iesai'iidurchsaiz eingeführten Wassers (7//— 7ί') HüssigkcilSiiussloU des ersten Reinigers (9) enthaltend 525 g/l Schwefelsäure und 0,4 g'l lijO; SO.-Kinlaß im Mittel SOr Auslaß im Miliel Schwcfelsäurcaerosol am Einlaß Schwefelsäureacrosol am Auslali

Die Bilanz von 12 Betriebsstunden ist folgende:

100 x 4130-80 vpm

Re i nigungsgrad an SO₂ : HjOrVcrbrauch:

F.rhnllrno Srhwpf Konzentration RuD₁.-halt Salpetersäure

4130

Man erhält42,250 gSchwefelsaure.d. h. 32 750 g von 100% oder 334,3 Mol.
Aus Aerosol gewonnene Schwefelsäure:

0.057 χ 15m Vh χ 12 h = 103 g oder 1.05 Mol. Aus SOj gewonnene Schwefelsaure:

334,3 - 1,05 - 33J,25Mol.
Ausbeute an erhaltener Schwefelsäure im Verhältnis zu verbrauchtem H ..O₂:

1400 ml/h 4,9 l/h 7.7 l/h

4130 vpm 80 vpm 115-12OnIgZm¹I 60 mg/m¹ HjSO₄

26 600 g von 43% = 11.430 g von 100% oder 336 Mol

77.6% 0,12 g/l nicht bestimmbar

Rohausbeute 100 x

336

- 99,2%

Oxidationsausbeute des SO₇ - 100 x

99,2%.

Es ist festzustellen, daß die Konzentration der von den Reinigern gelieferten Schwefelsäure relativ hoch ist. Sie erreicht am Fuß des letzten Reinigers 40%, und dies hat zur Folge, daß die Absorptionsleistung der Reiniger herabgesetzt wird. Diese zu der starken Reaktionswärme hinzutretende Erscheimng erfordert bei hohen SOr Konzentrationen die Benutzung von 3 bis 4 Reinigern, wie in dem obigen Beispiel.

Wenn man die vorstehenden Versuchsergebnisse mit denen von bekannten Verfahren vergleicht, so ergeben sich sehr deutlich bestimmte und wichtige Vorteile: Hs ist eine Erhöhung der Oxidationsausbeute des SO> auf nahezu 100% gegenüber ungefähr 40% festzustellen. Dies beruht hauptsächlich auf der viel niedrigeren Temperatur des chemischen Reinigers, der immer mit sehr feinen Rußteilchen verschmutzt ist, die Zersctzungskatalysatoren sind. Auch ist eine erhebliche Verminderung der in den Kesselrauchgasen enthaltenen .Schwefelsäurekonzentration festzustellen. Andererseits ist die Befreiung von Schwefeldioxid nahezu quantitativ, und durch einfache Abwandlung der Führung der Anlage kann sie sehr leicht absolut sein. Außerdem ist es möglich, unmittelbar nach Filtration eine Schwefelsaure von handelsüblicher Qualität und Konzentration (60" Baume) zu erhalten.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung von Abgasen, die als Verunreinigungen vorwiegend Schwefeldioxid und gegebenenfalls Stickoxide, Schwefelsäurenebel, Staub oder Ruß enthalten, unter Entstaubung, anschließen-

s der chemischer Reinigung durch innigen Kontakt der Gase mit einer wäßrigen Lösung und Konzentrierung der die chemische Reinigung verlassenden Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß man die chemische Reinigung mit Hilfe einer wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung bei einer Temperatur unterhalb 80⁰C durchführt und die die chemische Reinigung verlassende Schwefelsäure durch unmittelbaren kontakt mit den heißen Gasen konzentriert und die Gase vor dem Eintritt in die chemische Reinigung mit Wasser dampf sättigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Reinigung bei einer Temperatur zwischen 55 und 60⁰C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserstoffperoxid in Form einer sehr verdünnten, kalten, wäßrigen Lösung in den mit Wasserdampf gesättigten zu reinigenden Gassirom einge führt wird, und diese durch teilweise und geregelte Kühlung der flüssigen Phase im Verlauf der Reinigung sehr nahe dem Sättigungspunkt gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die in dem zu reinigenden heißen Abgas enthaltene Wärme zur Konzentrierung der Schwefelsäure im Gegenstrom ausgenutzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Umlauf richtung der Rauchgase gesehen die Konzenirierung zwischen der Entstaubung und der chemischen Reinigung liegt,

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entstaubungsphase derart durchgeführt wird, daß der Gasstrom seine enthaltene latente Wärme für die anschließende Säurekonzentrierung behält

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6 mit einem in Strömungsrichtung des zu reinigenden Gasstromes geschalteten Entstaubers, einem nachgeschalteten chemischen Reiniger mit mindestens 2 Stufen und anschließend einem Säurekonzentrator, dadurch gekennzeichnet, daß dem Entstauber der Säurekonzentrator und anschließend der chemische Reiniger nach^eschallcl ist.