DE2314145A1

DE2314145A1 - Verfahren zum entfernen von schwefeloxyden, staub und nebel verbrennungsabgasen

Info

Publication number: DE2314145A1
Application number: DE19732314145
Authority: DE
Inventors: Ryuichi Hirota; Hisashi Kakuta; Shigetada Matoba; Kenichi Shimizu; Kanagawa Yokohama
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Current assignee: Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd; AGC Inc
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1973-03-21
Publication date: 1973-10-18
Also published as: FR2178070B1; BE797338A; JPS4898678A; DE2314145C2; US3944650A; GB1369402A; JPS5312902B2; FR2178070A1

Description

Λχ-ιοο ' 23UH5

1Α-469

MITSUBISHI KAKOKI KAISHA LTD., Tokyo , Japan

ASAHI GLASS COMPANY LTD.,
Tokyo , Japan

Verfahren zum Entfernen von Schwefeloxyden, Staub und Nebel aus Verbrennungsabgasen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxyden sowie von Staub und Nebel aus Verbrennungsabgasen.

Abgase, welche aus einem Glasschmelzofen entweichen, enthalten gewöhnlich verschiedene Schwefeloxyde (SOp und SO,), welche in der Hauptsache durch Verbrennung von schwefelhaltigem Brennstofföl, wie z. B. Schweröl, zustande kommen, sowie Staub, welcher im wesentlichen aus Natriumsulphat (Na₂SO.) besteht, der bei der hohen Temperatur des geschmolzenen Glases im Glasschmelzofen gebildet wird. Es war bisher nicht möglich, die Oxyde des Schwefels, sowie den Staub und den Nebel wirksam zu entfernen, so daß über Glasfabriken um die Schornsteine eine weiße Rauchfahne lag. Es besteht nun das Erfordernis, zur Verhinderung von Luftverschmutzung, den SO₂, SO, und Na₂S04 enthaltenden Smog insbesondere von Glasfabriken zu entfernen.

Es sind bereits eine Anzahl verschiedener Verfahren vorgeschlagen worden, um den Schwefel aus Abgas, welches durch Verbrennung von Heizöl entsteht, zu entfernen oder zurückzugewinnen.

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Diese herkömmlichen Verfahren lassen sich jedoch nicht auf die Bedingungen des Abgases bei Glasschmelzofen anwenden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxyden (z. B. SOp und SCU) und Staub (z. B. Na₂SO., Na₂SO, oder dgl.) und Nebel aus Abgasen von Glasschmelzofen oder dgl. zu entfernen und gegebenenfalls in Natriumsulfat zu verwandeln, welches ein Glasrohstoff ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das Abgas mit einer Absorptionslösung von Natriumhydroxyd und/oder Natriumcarbonat und/oder Natriumsulfit kontaktiert um die Schwefeloxyde zu absorbieren, das Abgas abzukühlen und den Feuchtigkeitsgehalt zu erhöhen, worauf man das Abgas durch ein angefeuchtetes Glasfaserfilter strömen läßt, um Staub und Nebel abzuscheiden.

Die in erster Stufe mit dem Abgas kontaktierte Absorptionslösung wird entnommen und der pH der Lösung wird in geeigneter Weise eingestellt. Danach wird die Absorptionslösung mit Sauerstoff oder mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas kontaktiert, wobei die Oxydation des Natriumsulfits in der Lösung zu Natriumsulfat stattfindet. Das Natriumsulfat wird zurückgewonnen.

In der ersten Stufe wird das Abgas mit einer alkalischen Absorptionslösung kontaktiert, welche Natriumhydroxyd und/oder Natriumcarbonat und/oder Natriumsulfit als Absorptionsmittel enthält, wobei der größte Teil des S0_? und SO, im Abgas absorbiert wird, sowie ein Teil des Staubs und des Nebels. Um nun nach dieser ersten Stufe die verbleibende Menge an Staub und Nebel hochwirksam zu entfernen, wird die Temperatur, des Abgases auf 50 - 90 ⁰C und vorzugsweise auf 60 - 80 ⁰C erniedrigt und der Feuchtigkeitsgehalt des Abgases wird während dieser Stufe erhöht, wodurch Feuchtigkeit kondensiert, wenn die Temperatur sinkt, während das Abgas durch das Glasfaserfilter strömt.

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Es ist bevorzugt, die Feuchtigkeit derart einzustellen, daß eine geringe Menge Wassertröpfchen im gesättigten oder übersättigten Gas mit einer relativen Feuchtigkeit von weniger als etwa 110 # vorliegt. Die Absorptionslösung wird gewöhnlich im Kreislauf geführt und die Konzentration des Absorptionsmittels beträgt vorzugsweise 0,1-3 Gewichtsprozent.

Für die Durchführung der Gaswäsche und der Absorption kann man Siebschalentürme (Türme mit perforierten Böden oder Platten), gepackte Türme, Rieseltürme und andere Flüssig-Gas-Kontaktierapparate verwenden. Es ist im allgemeinen bevorzugt, die erste Stufe in Form von zwei Unterstufen durchzuführen, d. h. in Form einer Vorwaschunterstufe und in Form einer Absorptionsunterstufe. In der Vorwaschstufe wird die von der Absorptionsstufe abfließende Absorptionslösung mit dem Abgas kontaktiert, wobei das Abgas abgekühlt wird und ein Teil des Staubes und des Nebels sowie des S0„ und SO, im Abgas entfernt wird. Wenn nun das Abgas durch die Absorptionsstufe streicht, so wird es mit der Absorptionslösung von NaOH, Na₂CO, oder Na₂SO, kontaktiert, wodurch die Schwefeloxyde aus dem Abgas entfernt werden und die Temperatur sowie die Feuchtigkeit des Abgases werden durch geeignete Reaktionsführung auf die gewählten Werte eingestellt. Die hinsichtlich Temperatur und Feuchtigkeit eingestellten Abgase strömen nun durch die Filterschicht, welche aus Glasfasern besteht und die von dem Abgas mitgeführt Feuchtigkeit verbleibt in der Filterschicht, so daß eine Vielzahl von Schichten von Flüssigkeitsfilmen von der Oberfläche der Filterschicht bis in das Innere derselben gebildet werden. Der Staub und Nebel,insbesondere der feine Staub von Natriumsulfat, wird nahezu vollständig oder vollständig abgetrennt, wenn eine wiederholte Kontaktierung mit den Flüssigkeitsmembranen auf der Filterschicht stattfindet. Die den Staub und die Nebelteilchen enthaltende Lösung fließt allmählich ab und aus dem Gerät aus. Auf diese Weise entsteht einsauberes Abgas ohne Schwefel, Staub und Nebel. Sodann wird das Abgas aufgeheizt und in die Atmosphäre

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entlassen. Die Lösung des Staubs und der Nebelteilchen in der Filterschicht fließt allmählich ab,so daß der Druckverlust der Filterschicht relativ gering bleibt.

Die aus der Absorptionsstufe und der Vorwaschstufe entlassene Absorptionslösung enthält gewöhnlich Na₂SO₄, NapSü, und NaHSO,, so daß der pH-Wert der Lösung leicht sauer ist. Demgemäß werden durch eine Einstellung des pH-Werts die Metallsalze der Lösung in einen Fällungsbehälter abgetrennt und die Lösung wird nach der Neutralisation abgezogen. Es ist jedoch bevorzugt, das Na^SO, zurückzugewinnen, welches ein wertvolles Glasrohmaterial ist. Zu diesem Zweck wird die Absorptionslösung auf pH 7 bis 8 neutralisiert und die Lösung wird sodann mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden Gas kontaktiert, um Na_?S0^ zu Na₂SO. zu neutralisieren, worauf das Na₂SO, zurückgewonnen wird. Bei einem anderen wirksamen Verfahren wird das Abgas, welches mehr als 10 °/o Sauerstoff und vorzugsweise mehr als 12 ^ajo Sauerstoff enthält, mit der Absorptionslösung kontaktiert. In der verbleibenden Absorptionslösung liegt die Schwefelkomponente als Na₂SO. vor. Wenn z. B. die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas 8 io beträgt, so werden 80 ^a/> der Schwefelkomponente in der Absorptionslösung als Na₂SO, vorliegen. Wenn die Sauerstoffkonzentration höher als 12 ^a/o ist, so erreicht man daß mehr als 95 io der Schwefelkomponente in der Absorptionslösung als Na_?S0.vorliegen. Demgemäß kann in letzterem Fall das Na₂SO. ohne Oxydationsstufe zurückgewonnen v/erden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

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Fig. 1 ein Strömungsdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren;

Fig. 2 ein Strömungsdiagramm für eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig.3a und 3b zwei Ausführungsformen eines Glasfasernebelabscheiders in Verbindung mit einem Absorptionsturm ; und

Fig. 4 eine Draufsicht und eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, eines Teils des Glasfasernebelabschneiders gemäß Fig. 3a.

In dem Glasschmelzofen 1 werden die Glasrohstoffe Sand, Natriumcarbonat, Kalziumcarbonat, Natriumsulfat usw., und falls erforderlich Glasbruch gegeben und in dem Ofen wird Schweröl durch eine Brennervorrichtung an der Wandung des Ofens verbrannt, um die Oberfläche des geschmolzenen Glases und die Krone durch die Brennerflamme zu erhitzen, wobei das Glasrohrmaterial durch Strahlungswärme und Leitungswärme geschmolzen wird und zu einer Glasschmelze wird.

Natriumsulfat wird dem geschmolzenen Glas zugesetzt, um Blasen im geschmolzenen Glas zu entfernen. Ein Teil des Natriumsulfats wird jedoch leicht durch die Gasströmung im Ofen mitgerissen und ein Teil des Na₀O im geschmolzenen Glas verdampft bei hohen Temperaturen im Ofen und reagiert mit dem SO, im Gas in Zonen niedrigerer Temperatur des Schornsteins, so daß sich feine Partikel von Na₀SO. bilden. Der charakteristische weiße

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Rauch über Glasschmelzofen wird durch die feinen Partikel von Na₂SO. und durch die Verbrennungsabgase bewirkt.

Gewöhnlich enthält das Abgas SOp und SO,, welche durch Zersetzung von Natriumsulfat gebildet werden oder aus dem

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Schwefel im Schweröl, sowie Staub von Na_?SO. und Staub, welcher durch andere Flugraaterialien und Ruß gebildet wird. Das aus dem Gasschmelzofen 1 entweichende Abgas strömt durch ein Gefäß 2, in dem es auf etwa 300 ⁰C abgekühlt wird und sodann strömt es zum unteren Teil eines Absorptionsturms 3.

Der Absorptionsturm 3 umfaßt eine Vorwasehzone 4 und eine Absorptionszone 5 im unteren Bereich und einen Glasfasernebelabscheider 6 mit einer Glasfaserfilterschicht im oberen Bereich. Die Absorptionslösung wird vom Tank 7 im Absorptionslösungskreislauf, welcher die Vorwasehzone 4 und eine Pumpe 8 umfaßt, zum Sprühkopf 9 im oberen Bereich der Vorwasehzone gellhrt. Das Abgas wird zunächst mit der herunterrieselnden Absorptionslösung kontaktiert und gewaschen.

Dabei wird das Abgas gekühlt und gleichzeitig wird ein Teil des Staubs und Nebels entfernt. Die mit dem Abgas kontaktierte Absorptionslösung wird in den Tank 7 zurückgeführt und im Kreislauf geführt. Ein Teil der Absorptionslösung fließt von der oberen Absorptionszone 5 zur Vorwasehzone 4 und zurück in den Tank 7. In der Absorptionszone 5 wird das Abgas mit der im Kreislauf durch die Absorptionszone geführten Absorptionslösung kontaktiert. Die Absorptionslösung wird vom Tank 10 zu einem Sprühkopf 12 mittels einer Pumpe 11 geführt, von wo es herabrieselt. Die Absorptionslösung kehrt in den Tank 10 zurück, nachdem sie mit dem Abgas im Kreislauf kontaktiert worden ist.

Die Absorptionslösung wird beständig vom Rohr 23 in den die Absorptionszone 5 umfassenden Kreislauf der Absorptionslösung geführt. Zur Durchführung der Vorwasch- und Absorptionsstufe kann ein anfacher Rieselturm verwendet werden, wobei zwei Sprühkopfe vorgesehen sind, und zwar jeweils im oberen Bereich der Absorptionszone und der Vorwasehzone. Die beiden Zonen können durch einen Boden getrennt sein, welcher eine

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Öffnung für den Durchtritt des Abgases in die Absorptionszone aufweist und durch welche die Absorptionslösung in die Vorwaschzone fließen kann. Es ist jedoch bevorzugt, einen Siebbodenturm zu verwenden.

In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß vorliegender Erfindung besteht ein Siebbodenturm aus einer Absorptionszone und einer Vorwaschzone und wird durch einen Boden der genannten Art getrennt. In dem Siebbodenturm ist jede Zone zumindest mit einem Siebboden oder einer Siebschale und vorzugsweise mit 2 bis 4 Siebboden versehen. Die Siebboden weisen eine Vielzahl von Löchern auf, welche gleichförmig verteilt sind, und z. B. einen Durchmesser von 5 bis 20 mm haben.

Es ist möglich, die die Siebboden aufweisende Absorptionszone mit einem anderen dichten Boden in zwei Abteilungen zu unterteilen und die Absorptionslösung, welche am Boden des unteren Teils der Absorptionszone austritt im Kreislauf zurückzuführen.

Gemäß folgenden Reaktionen werden S0_? und SO, im Abgas mit dem Absorptionsmittel in der Absorptionslösung umgesetzt und vom Abgas entfernt.

2NaOH + SO₂

2NaOH + SO2 + 1/2O₂
2NaOH + SO3

Na₂SO₃ + SO₂ + H₂O
Na₂CO3 + SO₂

Na₂SO₃ + H₂O ^ Na₂SO4 + H₂O -» Na₂SO₄ + H₂O -> 2NaHSO₃ -> Na₂SO₃ + CO₂T

Na₂CO₃ + SO₂ + 1/2O₂ —> Na₂SO₄ + CO₂|

Na₂CO₃ + SO₃ > Na₂SO₄ + CO₂f

Na₂SO₃ + SO₃ > Na₂SO₄ + SO₂ f

(D (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

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V/ie Gleichung (4) zeigt wird das gemäß Gleichung (8) erzeugte SO in NaIlSCU umgewandelt. Wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgas groß ist, so finden in der Hauptsache die Reaktionen gemäß Formeln (2) und (6) statt, und zwar stärker als diejenigen gemäß Gleichungen (1) oder (5). -Das Abgas umfaßt gewöhnlich eine große Menge CO^ und demgemäß ist es erforderlich, die Bildung von Na-CG^ soweit v/ie möglich zu vermeiden, wenn das Abgas mit der Absorptionslösung kontaktiert wird. Zu die,sem Zweck ist es bevorzugt, den pH der Absorptionslösung, welche im Kreislauf durch die Vorwaschzone geführt wird, auf 5 bis 7 und insbesondere auf 5,5 bis 6,0 einzustellen. Andererseits ist es bevorzugt, den pH der Absorptions· lösung, welche aus der Absorptionszone ausfließt, auf 6 bis und insbesondere 7,0 bis 7,5 einzustellen.

Das während der Wasch- und Absorptionsstufe entschwefelte Gas enthält noch Na_?S0., welches durch die Absorptionslösung schwer zu absorbieren ist, sowie Nebel und SO^. Demgemäß wird das Gas durch den Glasfasernebelabscheider 6 geführt. Bei einer Ausführungsform wird ein Glasfasernebelabscheider gemäß Fig. 3a verv/endet. Dieser umfaßt ein zylindrisches Glasfaserfilter 60, welches vom oberen Bereich der Absorptior.szone 5 herabhängt. Der Aufbau des Glasfaserfilters 60 ist im einzelnen in Fig. 4 gezeigt. Es besteht aus einem perforierten chemisch widerstandsfähigen Kunststoffzjlinder 61 mit einem Boden und aus einer Glasfaserschicht 62, mit welcher der Zylinder umwunden ist.

Das Gas strömt von der Oberfläche der Glasfaserschicht aus durch diese Schicht hindurch und erreicht die Löcher des Zylinders und das Innere des Zylinders. Es ist möglich, Böden 63 mit Gittern im oberen Bereich der Absorptionszone 5 gemäß Fig. 3b vorzusehen und auf diese Böden jeweils eine Glasfaserfilterschicht 64 zu legen.

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Zum Betrieb des Glasfasernebelabscheiders ist es bevorzugt, das Wasser, heißes Wasser oder eine Lösung von Na₂SO, zur Filterschicht zu führen, um den abgeschiedenen Staub von der iilterschicht abzuspülen. Dies kann kontinuierlich oder intermittierend geschehen. Wenn jedoch die Lösung der Filterschicht zugeführt wird, so kommt es temporär zu einem Druckabfall. Eine Zunahme des Druckabfalls im Gerät kann verhindert werden, indem man verschiedene Teilbereiche der Filterschicht einzeln wäscht und- dann nacheinander die einzelnen Teilbereiche der Filterschicht wäscht.

Die Glasfaserfilterschicht besteht gewöhnlich aus Glaswolle. Man kann jedoch auch Steinwolle und lange Glasfasern (Filament-Glasfasern) oder ein Glasfasertuch anwenden. Gewöhnlich bevorzugt man säurefeste oder alkalifeste Glasfasern, welche Alkalioxyd enthalten. Die Dichte des Glasfaserfilters liegt vorzugsweise im Bereich von 150 bis 250 kg/m vom Gesichtspunkt des Druckverlustes und die Dicke der Glasfaserschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 40 bis 60 mm. Der Glasfasernebelabscheider 6 befindet sich, wie bereits ausgeführt, im oberen Bereich des Absorptionsturms 3. Es ist jedoch auch möglich, einen Glasfasernebelabscheider 6 vorzusehen, bei dem gemäß Fig.2 der Glasfaserzylinder vom Absorptionsturm getrennt angeordnet ist. In diesem Fall wird die den Nebelabscheider 6 verlassende Lösung in die Vorwaschzone 4 unterhalb der Absorptionszone zurückgeführt. Von dem entschwefeltem Abgas kann der Nebel, welcher HpSO. und Na₂SO. Staub enthält, sowie andere Staubpartikel vollständig entfernt werden, indem man es durch die Glasfaserschicht strömen läßt. Sodann strömt das Gas durch das Rohr 15. Falls erforderlich, wird im Nachbrenner 14 ein Heizöl mit niedrigem Schwefelgehalt verbrannt und die Abfallgase werden erhitzt und danach werden sie über einen Schornstein in die Atmosphäre entlassen. Auf diese Weise gelingt es, S0„, SO,, Staub und Nebel im wesentlichen vollständig aus dem Abgas des Glasschmelzofens, welches bisher schwer zu reinigen war, zu entfernen.

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Es wurde beschrieben, daß λ der Vorwasehzone 4 die Absorptionslösung für das Vorwäschen durch die Pumpe 8 im Kreislauf gefuhrt wird. Die Absorptionslösung enthält Na₉SO. und demgemäß wird die Lösung nach einer spezifischen Zeit entnommen und in den Sedimentationstank 16 übτ-T'führt, worauf die überstehende Flüssigkeit durch die Pumpe 17 in den Absorptionslösungstank 10 überführt wird. .Ferner wurde bereits beschrieben, daß die durch die Absorptionszone 5 fließende alkalische Absorptionslösung durch die Pumpe 11 im Kreislauf geführt wird, so daß SO« und SO, entfernt werden. Die Rohrleitung 18 dient der Verbindung der Absorptionszone mit dem Tank und die Absorptionslösung fließt durch die Rohrleitung 19 zum Sprühkopf 12, und zwar aufgrund der Pumpe 11.

Während des Kreislaufbetriebs wird die Absorptionslösung mit S0_? gesättigt und demgemäß wird ein Teil der mit S0_p gesättigten Absorptionslösung in den Absorptionslösungsregeltank 21 durch öffnung eines Ventils 20 nach einer spezifischen Zeitdauer überführt. In den Regeltank 21 wird eine Lösung von 0,1-3 Gewichtsprozent Natriumhydroxyd über eine Rohrleitung 22 geleitet, so daß die Absorptionslösung auf pH 7 bis 8 neutralisiert wird. Die Rohrleitung 22 v/eist einen Abzweig 23 auf, so daß die Lösung auch zum Absorptionslösungstank 10 geführt und hier der Lösung zugesetzt werden kann. Wenn Natriumhydroxyd in einer geeigneten Menge aus der Rohrleitung 22 in den Absorptionslösungsregeltank 21 gegeben wird und wenn genügend stark gerührt wird, so findet die nachstehende Reaktion statt, und das NaHSO^ in der Absorptionslösung wird in Na„S0, umgewandelt.

NaHSO₃ + NaOH *> Na₃SO₅ + H₃O

Der pH der Lösung wird so in dem Absorptionslösungsregeltank 21 eingestellt und die Lösung v/ird mittels einer Pumpe 24 in einen Tank 25 gepumpt und gelangt hier mittels der Pumpe 26 in den Oxydationsturm 27,und zwar zum Boden desselben.

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Wenn eine Zurückgewinnung des Natriumsulfats nicht erforderlich ist, so fließt die Absorptionslösung aus der Vorwaschzone 4 und aus der Absorptionszone 3 aus und wird zurückgeführt und die Schwermetallkomponenten werden entfernt,worauf die Lösung neutralisiert wird und als Abwasser abgelassen wird. Wenn andererseits das Natriumsulfat von der Absorptionslösung zurückgewonnen werden soll, welche aus dem Absorptionsturm 3 austritt, so kann man die Sauerstoffkonzentration (Partialdruck) im Abgas, welches dem Absorptionsturm 3 zugeführt wird, oberhalb 10 Volumenprozent halten. In diesem Fall v/ird in der aus der Vorwaschzone 4 und der Absorptionszone 5 im Absorptionsturm 3 austretenden Absorptionslösung das absorbierte SOp im wesentlichen zu Na^SO. oxydiert. Demgemäß wird in einem solchen Fall die Absorptionslösung direkt zu dem weiter unten beschriebenen Reinigungs- und Kristallisationsgerät geleitet.

Im folgenden soll die Oxydationsstufe beschrieben werden. Der Oxydationsturm 27 hat einen hohen zylindrischen Mantel und ist mit einem Wasserkühlmantel 28 rund um die Außenfläche des Mantels ausgerüstet, damit die Temperatur der im Inneren befindlichen Lösung geregelt werden kann. Der Turm ist ferner mit einem Düseneinleitungsrohr 29 versehen, um Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas (wie Luft) in der Lösung am Boden des Innenraums zu feinen Bläschen zu zerteilen. Das Einlaßrohr 30 dient der Zufuhr der zu oxydierenden Lösung am Boden des Geräts und der Auslaß 31 dient zum Abfluß der oxydierten Lösung im oberen Bereich. Wenn die Lösung in den Oxydationsturm 27 geleitet wird, und djesen ausfüllt, so wird Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas durch das Gaseinleitungsrohr 32 am Boden des Gerätes und durch das Zersprühdüsengerät in Form feiner Bläschen einleitet, wobei das Na^SO^ in der Lösung zu Na^SO, oxydiert wird. Die umgesetzte Lösung v/ird allmählich am oberen Auslaß 31 entnommen und der Reinigungsstufe zugeführt.

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In dem Oxydationsturm findet eine Oxydationsreaktion statt, so daß die Temperatur durch die exotherme Reaktion ansteigt. Die Temperatur kann durch Zufuhr von kaltem Wasser in den Kühlmantel 28 geregelt v/enden. Die Temperatur der Lösung liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 30 - 100 ⁰C. Bei der Reaktion kann die Reaktionsgeschwindigkeit gefördert werden, indem man ein Metall, ein nichtmetallisches Element oder ein Metallsalz, wie z. B. ein Salz von Fe, Ni, Co, Cu, S, Se, Te oder dgl. als Katalysator zusetzt. Es wurde gefunden, daß die Umwandlung im wesentlichen auch ohne Zusatz des Katalysators 100 /o betragen kann. Die durch den Auslaß 31 entlassene Lösung fließt durch die Rohrleitung 33 in den Reinigungs-' tank 34. Im Oxydationsturm wird das G-as, welches Dampf (durch Erhitzen), überschüssige Luft und durch partielle Zersetzung entstandenes Schwefeldioxyd enthält, abgelassen. Daher wird dieses Gas über einen Febelabscheider 35 zur Entfernung des mitgerissenen Nebels über die Rohrleitung 36 dem Absorptionsturm 3 zugeführt. Die durch die Brechung des Nebels abgeschiedene Flüssigkeit wird dem Oxydationsturm 27 zugeführt.

Im folgenden soll die Reinigungsstufe beschrieben v/erden.

Im Reinigungstank 34 wird die Lösung mit einer Lösung von Natriumhydroxyd über die Rohrleitung 37 versetzt, um den pH der vom Oxydationsturm kommenden Lösung auf pH 10 - 11 einzustellen und um die ver-unreinigenden Metallsalze von Fe, Ni, Cr oder dgl. als Hydroxyde abzuscheiden. Die die Niederschläge enthaltende Lösung wird über das Filter 38 geschickt. In dem Filter wird der Niederschlag vom Filtrat abgetrennt. Der Niederschlag wird getrocknet und das -verwertbare Metall wird, falls erforderlich, zurückgewonnen. Das Filtrat wird dem Tank 39 zugeführt und Schwefelsäure wird über die Rohrleitung 40 hinzugesetzt, um den pH auf etwa 7 zu neutralisieren, so daß in der Lösung Na₂SO. vor-

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liegt. Nun gelangt die Lösung über die Rohrleitung 41 zum Kristallisationsapparat 42.

Im folgenden soll die Kristallisationsstufe erläutert werden. Die Lösung gelangt vom Tank 39 über die Rohrleitung 41 zur Heizeinheit 43, wo sie durch Dampf 44 von außen aufgeheizt wird, so daß sie eingeengt wird. Sodann gelangt die Lösung über die Rohrleitung 45 in den Kristallisationstank 42. Der obere Bereich des Kristallisationstanks 42 ist mit einem Vakuumgerät verbunden und die Lösung wird unter vermindertem Druck verdampft, eingeengt und gleichzeitig abgekühlt.

Die Lösung läuft im Kreislauf durch den Kristallisationstank 42, die Rohrleitung 47, die Pumpe 46, die Heiz-e.inheit 43 und die Rohrleitung 45. Während dieser Zeit wird kristallines Natriumsulfatanhydrat (NapSO.) am Boden des Kristallisationstanks abgeschieden. Die Aufschlämmung von ausgeschiedenen Kristallen wird über die Rohrleitung 48 zur Entwässerungseinheit 49 geführt, wo die Kristallmasse entwässert wird. Bei der Entwässerungseinheit 49 kann es sich um einen Zentrifugalabscheider handeln. Die Kristalle werden bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 2 bis 3 Gewichtsprozent in der Entwässerungseinheit entwässert und gelangen dann über die Rohrleitung 50 in die Trockenstufe. Andererseits wird die Mutterlauge über die Rohrleitung 51 zum Rohr 41 zurückgeführt.

Im folgenden soll die Trockenstufe beschrieben werden. Das auskristallisierte Natriumsulfatanhydrat enthält 2 bis Gewichtsprozent Feuchtigkeit. Es gelangt über die Rohrleitung 50 zum Zerkleinerungsgerät 52 und von dort zum Boden eines Lufttrockenzylinders 53. Andererseits wird heiße Luft über die Rohrleitung 54 und ein Gebläse 55 zum Boden des Lufttrockenzylinders 53 geführt, wodurch die Kristalle durch die heiße Luft erhitzt werden. Die getrockneten Kristalle gelangen über die Rohrleitung 56 in den oberen Bereich des Zyklonabscheiders 57 und werden abgetrennt.

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Die abgetrennten Kristalle von ITa tr iumsul fa tanhydra t können falls erforderlich nach einem Siebvorgang in den Gasschmelz ofen zurückgeführt werden.

Beispiel

Das am Auslaß des Glasschmelzofens austretende Abgas hat die folgende Zusammensetzung:

■ Strömungsgeschwindigkeit 500 Hm /h

Volumenprozent

Temperatur	300 ⁰C
Zusammens e tzung
°2	7,36 Vo
H₂O	8,00
co₂	9,20
so₂	-0,10
SO₃ Staub	0,01 • 130 mg/Nm³

(90 Gewichtsprozent des Staubs ist Na₂SO.).

Das Abgas wird zur Vorwaschzone des Absorptionsturms geführt, welcher mit Siebboden ausgerüstet ist und die Vorwaschzone befindet sich im unteren Teil und die Absorptionszone befindet sich im oberen Teil. Von oben wird der Absorptionszone eine Lösung von 2 Gewichtsprozent NaOH zugeführt und die Absorptionslösung wird am Boden entlassen und in die Absorptionszone zurückgeführt. Der Betrieb wird so geregelt, daß die Absorptionslösung, welche aus der Absorptionszone austritt, einen pH von 7-7,5 aufweist und daß die Absorptionslösung, welche aus der Vorwaschzone austritt, einen pH von 5,5 - 6,0 hat. Die dem oberen Bereich der Absorptionszone zugeführt Absaptionslösung hat etwa die folgende Zusammensetzung:

NaOH 1,0 $

Na₂CO₃ 1,7

Na₂SO₄ 1,6 Gew.-fo

pH 9 - 10.

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2 3 U

Die am Boden der Absorptionszone austretende Absorptionslösung hat etwa die folgende Zusammensetzung:

SO₄ . 1,9 Gew.-^

₄
NaHSO 0,16 Gew.H».

Die am Boden der Vorwaschzone austretende Absorptionslösung hat etwa die folgende Zusammensetzung:

SO₄ 13 Gew.-9b

₂₄

Na₂SO₃ 0,1 Gew.^ '

NaHSO₃ 1,7 Gew.-#.

Der Feststoffgehalt in der Absorptionslösung, welche aus dem Absorptionsturm entlassen wird, und dem Absorptionslösungsregeltank zugeführt wird, beträgt etwa 15 Gew.-?«. Die Peststoffe bestehen aus 90 Gew.-^ Na₃SO₄ und 10 Gew.-% Na₃SO₃ und NaHSO₃. Aus dem Absorptionsturm tritt das folgende Gas aus:

Temperatur SO₂

SO.

3 0

Staub-

H₂O

60	⁰C
15	ppm
25	ppm
17	Vol.-$
60	mg/Nm

Nun gelangt das Abgas zum Nebelabscheider, v/elcher aus Glasfasern besteht. Es sind eine Vielzahl von zylindrischen Glasfaserfilterschichten vorgesehen. Hier wird Staub und Nebel abgeschieden. Es herrschen die folgenden Bedingungen im Gas, welches den Nebelabscheider verläßt:

Temperatur > 55 ⁰C

50₂ 12 ppm

50₃ 8 ppm H₀O 16 Vol.-# Staub 3 mg/Nm .

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Das Abgas wird durch den Nachbrenner erhitzt und dann über den Schornstein entlassen. Es bildet sich keine weiße Rauchfahne. Die aus dem Absorptionsturm austretende Absorptionslösung wird in dem Absorptionslösungsregeltank mit NaOH versetzt, um den pH auf 7-8 einzustellen. Danach gelangt die Lösung zum Oxydationsturm, wo sie mit Luft oxydiert wird. Sodann wird die Lösung zur Reinigungsstufe geführt, wo sie mit NaOH auf pH 10 - 11 eingestellt wird, um die Schwermetallkomponenten abzutrennen und zu entfernen. Die Lösung wird neutralisiert und das kristalline Natriumsulfatanhydrat wird in der Kristallisationsstufe ausgefällt. Das kristalline Natriumsulfatanhydrat wird nach dem Trocknen zurückgewonnen. Der durchschnittliche Durchmesser des erhaltenen kristallinen Natriumsulfatanhydrats beträgt 300 p, so daß es sich als Glasrohrmaterial eignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die folgenden erheblichen Vorteile:

1) Es ist möglich, durch Entfernen von SO₂, SO, Nebel, Staub und Na^SO., welche durch den Schwerölbrenner z. B. eines Glasschmelzofens gebildet werden, den luftverschmutzenden Rauch völlig zu unterdrücken.

2) Es ist möglich, das gesamte Na_?S0,, S0_? und SO, aus dem Abgas eines Glasschmelzofens zu entfernen und es ist ferner möglich, das Na_?S0, durch Oxydation mit überschüssiger Luft in dem Absorptionsturm zu oxydieren. Es tritt kein Verlust an Na₂SO. auf, da das zurückgewonnene Natriumsulfatanhydrat dem Glasschmelzofen wieder zugeführt weilen kann.

3) Es ist möglich, alle Verunreinigungen durch dieses Verfahren zu entfernen, so daß das Problem der Luftverschmutzung völlig gelöst wird und ferner wird durch das erfindungsgemäße Verfahren auch keine Wasserverschmutzung bewirkt.

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4) Der Glasfasernebelabscheider kann während einer langen Zeitdauer eingesetzt werden und darüber hinaus kann das verbrauchte Glasfasermaterial den Glasschmelzofen als Glasrohmaterial nach dem Waschen zugesetzt werden.

5) Es ist möglich, die Verunreinigungen von Fe, Al, Ni und Cr aus der Absorptionslösung vollständig zu entfernen, so daß das Natriumsulfatanhydrat, welches sich als Glasrohmaterial eignet, in reiner Form erhalten werden kann.

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Claims

- 18 - 23 H ; 45 P A T E N T A N S P Ι! ι) G H E

1. Verfahren zum Entfernen von Schwefeloxyden, Staub und Nebel aus Verbrennungsabgasen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abgas mit einer alkalischen Absorptionslösung von Natriumhydroxyd und/oder Natriumcarbonat und/oder Natriumsulfit kontaktiert, um die Schwefeloxyde zu absorbieren, das Abgas abzukühlen und den Feuchtigkeitsgehalt zu erhöhen, worauf man das Abgas durch ein angefeuchtetes Glasfaserfilter zur Staub- und ilebelabscheiduiig strömen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas bei der Kontaktierung mit der Absorptionslösung auf 50 bis 90 ⁰C abgekühlt wird und bii übersättigten Zustand befeuchtet wird.

auf 50 bis 90 ⁰C abgekühlt wird und bis zum gesättigten oder

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Alkali— absorbens in der Absorptionslösung im Bereich von 0,1 bis 3 Gewichtsprozent liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Vorwaschstufe in der Hauptsache Nebel und Staub durch Kontaktieren des Abgases mit der Absorptionslösung, welche eine Absorptionsstufe verläßt entfernt wird und daß in der Absorptionsstufe in der Hauptsache die Schwefeloxyde durch Kontaktieren des Abgases mit der Absorptionslösung entfernt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der pH der die Absorptionsstufe verlassenden Absorptionslösung auf 6-9 eingestellt wird und daß der pH der die Vorwaschstufe verlassenden Absorptionslösung auf 5-7 eingestellt wird, um die Bildung von Natriumcarbonat zu verhindern.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas bei der Kontaktierung mit der Absorptionslösung mehr als 10 Volumenprozent Sauerstoff enthält, so daß die Schwefeloxyde im Abgas zu Natriumsulfat reagieren.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die erste Stufe verlassende Absorptionslösung neutralisiert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionslösung durch Kontaktieren mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden Gas oxydiert wird und daß gegebenenfalls Metallsalze als Hydroxyde durch Zugabe von Natriumhydroxyd ausgefällt werden und daß das Natriumsulfat nach der Neutralisation der Lösung kristallin ausgefällt wird.

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