DE2518386B2 - Ve rfahren zur Entfernung von sauren Komponenten aus Abgasen - Google Patents

Description

worden sind. Im Filter 7 wird der Staub der Abgase gemeinsam mit den bei der Verdampfung im Einspritzverdampfer 2 entstandenen Salzkristallen weitgehend abgeschieden und mittels Trichtern 8 und 9 und Leitungen 10 und 11 abgeführt. Das ν eitgehend staub- und salzfreie Abgas wird nun über eine weitere Leitung

12 einem Absorptionsturm 13 zugeführt. Gegebenenfalls kann das aus dem Filter 7 kommende Abgas über einen Wärmeaustauscher geführt und dabei gekühlt werden.

Vorzugsweise ist hierzu eine Abzweigleitung 14 vorgesehen, die von der Leitung 12 abgeht und einem Wärmeaustausche- 15 zugeführt ist. Von hier geht eine Rückführleitung 16 zu der Leitung 12. Im Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 15 in die von dem Absorptionsturm 13 abgehende Abgasleitung 17 für das gereinigte Abgas eingebaut. In dem Wärmetauscher 15 kann das fertig behandelte Abgas zur Verringerung seines Sättigungsgrades vor Abgabe in den nicht dargestellten Kamin mittels der fühlbaren Wärme des aus dem Elektrofilter 7 austretenden vorgereinigten Gases aufgewärmt werden.

Somit wird die Kühlung der dem Turm 13 zugeführten Abgase und die Vorwärmung der den Turm

13 verlassenden Abgase im gegenseitigen Wärmetausch vorgenommen.

Die im aus dem Elektrofilter 7 kommende! Abgas enthaltenen Schwefeloxide (ggf. auch andere saure Komponenten) werden in dem Absorptionsturm 13 fast vollständig absorbiert und durch chemische Reaktion mit einer Waschflüssigkeit in die entsprechenden Sulfite bzw. Sulfate umgewandelt. Gleichzeitig werden die im Elektrofilter 7 nicht abgeschiedenen Salzteilchen wieder gelöst. Mittels eines Abgasgebläses 18 wird das gereinigte Abgas über die Reingasleitung 17 und den nicht dargestellten Kamin abgezogen.

Die Absorption erfolgt mit Ammoniak, weil hier das Endprodukt — Ainmoniumsulfat — trotz der Vermischung mil gleichzeitig abgeschiedenem Asehenstaub meist ohne weitere Reinigung in der Kunsldüngerindustrie Verwendung finden kann.

In der Absorptionsstufe, die im Unterteil des Absorptionsturmes 13 angeordnet ist, wird die im Kreislauf geführte Absorptionsflüssigkeit versprüht oder mit Hilfe von Einbauten oder Füllkörpern intensiv mit dem Abgas in Berührung gebracht. Im untersten Bereich des Turmes 13 bildet sich ein Sumpf 20 mit der Oberfläche 21, der aus einer konzentrierten Salzlösung besteht. Unterhalb der Oberfläche 21 ist eine Abzugslcitung 22 mit einer Umlaufpumpe 23 vorgesehen, die die konzentrierte Salzlösung aus dem Sumpf 20 absaugt und mittels einer Leitung 24 und einer oder mehrerer Verteilerleitungen 25 einem oder mehreren Sprühsystemen 26 innerhalb des unteren Teiles des Absorptionsturmes 13 zuführt. Über eine Leitung 27 wird das die Kationen enthaltende Absorptionsmittel den Rauchgasen zugeführt. Zu diesem Zweck mündet die Leitung 27 in die Leitung 1. Damit wird das Absorptionsmittel gemeinsam mit den Rauchgas enthaltenen Schwefeloxyden durch die Anlage bis zum Absorptionsturm 13 geführt und erst hier mit der im Kreislauf geführten Flüssigkeit in Verbindung gebracht. Mittels einer Frischwasserleitung 28 wird zur Aufrechterhaltung der Wasserbilanz Frischwasser dem Kreislauf zugeführt. Über die Frischwasserleitung 28 gelangt das Wasser vorteilhafterweise über einen Ionenaustauscher 29 und mittels einer Zuteilerleitung 30 in den oberen Teil des Absorptionsturmes 13. Dieses Frischwasser diem gleichzeitig dazu, etwa mitgerissenes Absorptionsmittel im Oberteil des Apparates zurückzuwaschen oder zur

ίο Befreiung des gereinigten Abgases von Ammoniakdämpfen unter Bildung von Ammoniumkarbonat durch Reaktion mit CO₂ aus dem Abgas. Diese Maßnahmen erfordern eine intensive Berührung von Flüssigkeit und Gas, z. B. unter Zuhilfenahme von Füllkörpern 19. Das

H Frischwasser wird in der Ionenaustauscheranlage 29 enthärtet, um die Bildung unlöslicher Salze während des Absorptionsprozesses zu vermeiden.

Die bei der Auswaschung im Absorptionsturm 13 entstehenden Salz reichern sich im Kreislauf 20 bis 26 an. Zur Aufrechterhaltung der gewünschten Konzentration wird aus dieser Salzlösung ein Teilstrom abgezogen und dem Einspritzverdampfer 2 zugeführt. Hierzu ist eine Abzweigleitung 32 für die konzentrierte Salzlösung vorgesehen, die in Strömungsrichtung gesehen hinter der Pumpe 23 an die Leitung 24 angeschlossen ist. Für den Fall, daß die konzentrierte Salzlösung von mechanischen Verunreinigungen befreit werden muß, ist eine Filterstufe 33 angeordnet. Für den Fall, daß die Oxydation der Sulfite zu Sulfaten nicht bereits im

3n Absorptionsturm 13 erfolgt ist, gelangt die Salzlösung mittels einer Leitung 34 zu einem Belüfiungsturm 35, in dem das Lösungsgemisch aus Sulfit und Sulfat (mit einem kleinen Überschuß an Karbonat) intensiv mit Luft in Berührung gebracht wird, um damit die Oxydation

3t der Sulfite in Sulfate zu erreichen. Die hierzu benötigte Luft wird zweckmäßigerweise mit Hilfe eines Dampfstrahlinjektors 37 und einer Luftzuführungsleitung 36 dem Belüftungsturm 35 zugeführt. Das für die Oxydation nicht benötigte Gasgemisch wird über eine Leitung 38 abgezogen und der Absorptionsstufe dadurch beigemischt, daß die Leitung 38 an die Leitung 12 angeschlossen ist. Die dem Belüftungsturm 35 zugeführte Luft kann zur Beschleunigung der Oxydationsreaktion mit Ozon geimpft oder mit einem anderen

■)> geeigneten Oxydationsmittel, z. B. Wasserstoffperoxid, versetzt sein. Zu diesem Zweck ist eine Leitung 39 vorgesehen. Die der Salzlösung im Belüftungsturm 35 zugeführte Dampf- und Luftmenge sind so aufeinander abgestimmt, daß die versprühte Salzlösung keinesfalls

·"><> weiter konzentriert wird. Auch hier sammelt sich die Salzlösung im untersten Teil des Belüftungsturmes 35 und bildet einen Sumpf 40. Mit Hilfe einer am Sumpf 40 angeschlossenen Leitung 41 und einer vorgesehenen Pumpe 42 wird die Salzlösung mittels der Leitung 3 dem

•V) Einspritzverdampfer 2 zugeführt.

Der Gesamtprozeß muß geregelt werden, damit jede beliebige Temperatur-, Mengen- und Konzentrationsänderung im Abgasstrom aufgefangen werden kann. Die Regelung ist im einzelnen in dem Hauptpatent

bo beschrieben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Entfernen von sauren Komponenten aus Abgasen, insbesondere Schwefeldioxid, bei dem die Abgase in einem Einspritzverdampfer mit einer dem Verfahren selbst entnommenen Salzlösung gemischt werden, das Abgas-Salzlösungs-Gemisch eingedampft wird und aus den trockenen Abgasen Staub und Salzkristalle nahezu vollständig als trockenes Gemisch abgeschieden werden, die Abgase mit den sauren Komponenten und den nicht abgeschiedenen Salzkristallen zum Absorbieren der sauren Komponenten und zum Auswaschen und Wiederauflösen der restlichen Salzkristalle mit einer im Kreislauf geführten Absorptionsflüssigkeit, in der das verdampfte Wasser durch eine entsprechende Frischwasiermenge ersetzt wird, kontaktiert werden und daraus die Salzlösung entnommen und in den Einspritzverdampfer zurückgeführt wird, wobei als Absorptionsflüssigkeit eine wäßrige NH₃-Lösung verwendet wird und wobei in den Einspritzverdampfer eine oxidierend nachbehandelte Salzlösung zurückgeführt wird, deren Konzentration 50—98% der Sättigung beträgt, nach Patent 24 31 130, dadurch gekennzeichnet, daß den Abgasen vor dem Mischen mit der konzentrierten Salzlösung Ammoniak zugeführt wird.

   Die Erfindung nach dem Hauptpatent betrifft ein Verfahren zum Entfernen von sauren Komponenten aus Abgasen, insbesondere Schwefeldioxid, bei dem die Abgase in einem Einspritzverdampfer mit einer dem Verfahren selbst entnommenen Salzlösung gemischt werden, das Abgas-Salzlösungs-Gemisch eingedampft wird und aus den trockenen Abgasen Staub und Salzkristalle nahezu vollständig als trockenes Gemisch abgeschieden werden, die Abgase mit den sauren Komponenten und den nicht abgeschiedenen .Salzkristallen zum Absorbieren der sauren Komponenten und zum Auswaschen und Wiederauflösen der restlichen Salzkristallc mit einer im Kreislauf geführten Absorptionsflüssigkeit, in der das verdampfte Wasser durch eine entsprechende Frischwasscrmengc ersetzt wird, kontaktiert werden und daraus die Salzlösung entnommen und in den Einspriizvcrdampfer zurückgeführt wird, wobei als Absorptionsflüssigkeit eine wäßrige NHi-l-öMing verwendet wird und wobei in den Einspriizvcrdampfer eine oxidierend nachbehandclte Salzlösung zurückgeführt wird, deren Konzentralion 50-98"/(I der Sättigung beträgt.

   Bei dem bei Großkesscln üblichen hohen Wirkungsgrad ist es jedoch wegen der Nähe des .Schwefelsäuretaupunktes nicht zulässig, die Abgastemperatur in den nachgeschaltclcn Aggregaten (z. B. E-Filter) weiter abzusenken. Die Kessclyjsirittsiempcratiir muß deshalb um den Betrag der Tcmpcraturabsenkung im Einsprit/.verdampfcr erhöht werden. Weil die Gase in dem dem Verdampfer nachgesehalteten Filier noch schwefeloxydhallig sind, mußle auch hier wegen der Schwefelsäuretaupunktgefahi" clic Gastcmperaiur durch Verkleinerung des Luftvorwärmers vor Eintritt in den Ei ns prit zve rdampfer angehoben werden.

   Bei einer bekannten Anlage (DE-OS 19 61 048) wird eine Erdalkali-Suspcnsion mit ihren erosiven Ligen-

   ίο

   aufwand eingesetzt, wobei ein Gemisch von Calciumsulfit und Calciumsulfat anfällt, welches nicht ohne weitere Nachverarbeitung verwendet werden kann. Außerdem ist eine Auftrennung im Schlamm- und Flüssigkeitsanteilt mit den daraus resultierenden Abwasserproblemen erforderlich.

   Ein einstufiges Waschverfahren mit einer wäßrigen Ammoniumsalzlösung ist ebenfalls bekannt (CH-PS 3 57 825).

   Aus den »Mitteilungen der VGB«, 51 (1971)4, Seiten 324—326 ist es bekannt, Ammoniak dem Rauchgas vor der Wäsche zuzuführen, jedoch fehlt hier die Trocknung und Abscheidung von Ammonsulfat ohne Einsatz von Fremdwärme.

   Um die Abgasreinigung mit einfachsten Mittel noch wirtschaftlicher durchzuführen, wird das Verfahren nach dem Hauptpatent erfindungsgemäß in der Weise weiter ausgebildet, daß den Abgasen vor dem Mischen mit der konzentrierten Salzlösung Ammoniak zugeführt wird.

   Mit der Einspritzung des Ammoniaks vor dem Verdampfer wird die Schwefelsäuretaupunkttemperatur so weit abgesenkt, daß sie weit unterhalb der Gastemperatur liegt, so daß die Schwefclsäuretaupunktgefahr in allen nachfolgenden Aggregaten beseitigt ist. Das die Korrosionen verursachende SOi reagiert nämlich in der Gasphase mit dem Ammoniak und wird dadurch neutralisiert.

   Beim Verfahren nach dem Hauptpatent besteht der überwiegende Anteil des Gesamtaufwands an Wärmeenergie darin, daß das Rauchgas im Einspritzverdampfer um ca. 25"C abgekühlt wird. Da die Temperatur des Schwefelsäuretaupunktes nunmehr weil unterhalb der Gastemperatur gehalten wird und folglich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Korrosionsgefahren beseitigt sind, braucht die Gastemperalur vor dem Verdampfer nicht mehr angehoben zu werden, Damit ist aber nahezu der gesamte Wärmeaufwand aus nicht mehr verwertbarer Abwärme aufgebracht. Es liegt damit ein Entschwefelungsprozcß vor, der nahezu ohne jegliche Verminderung des Wirkungsgrades der Verstromung arbeitet, so daß der gesamte Entschwefelungsprozeß ohne wesentlichen Aufwand an Wärmeenergie durchgeführt werden kann.

   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher beschrieben.

   Das zu reinigende aus einer nicht dargestellten Kessclanlage oder dergleichen kommende schwefeloxidhaltigc Abgas wird über eine Leitung 1 einem Einspritzverdampfer 2 zugeführt, in den über eine Leitung 3 und mittels einer oder mehrerer Einspritzdüsen 4 die im Verlauf des Gcsanitpro/esscs entstandene konzentrierte Salzlösung eingespritzt wird. Die zur Verdampfung des Rauchgas-Salzlösung-Gcmischcs erforderliche Wärme wird den Rauchgasen entnommen, wobei die Rauchgaseinirittsiemperatur in den Einspritzverdampfer 2 so hoch ist, daß die gesamte in dem Gemisch befindliche Flüssigkeit vollständig verdampft. Sollte die Rauchgasiemperatur zur Verdampfung nicht ausreichen, so kann dem Einspritzverdampfer auch Fremdwärme zugeführt werden. Das infolge der Wasserverdampfung geringfügig abgekühlte Abgas wird über eine Verbindiingsleitung 5 einer Filtcranl.igc 7 (im Ausführungsbeispiel als Elektrofilter dargestellt) zugeführt, nachdem am Boden des Einspritzverdampfers 2 etwa bereits hier abgeschiedene Staub- und ^.,l/i^ilr-hon mitt^k oiniM· Λ hfiihr-(-"ini-ifhlumr f. i>nlfprn!