DE2619145C3 - Verfahren zum Abscheiden von Stickstoffoxiden oder von Stickstoffoxiden und Schwefeloxiden aus Abgasen - Google Patents
Verfahren zum Abscheiden von Stickstoffoxiden oder von Stickstoffoxiden und Schwefeloxiden aus AbgasenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von Stickstoffoxiden oder von Stickstoffoxiden und
Schwefeloxiden aus Abgasen, bei dem das Abgas zur Oxidation von Stickstoffmonoxid mit Chlordioxid oder
Ozon versetzt und anschließend mit einer wäßrigen Waschsuspension mit einem pH-Wert von mindestens
4,5 gewaschen wird, welche pro Liter mindestens 0,005 Mol mindestens eines Sulfits, mindestens 0,03 Mol
Thioharnstofl' und/oder eines Thiosulfats und mindestens 0,003 Mol Kupfer und/oder Eisenionen enthält
Die üblichen Verfahren zum Abscheiden von Stickstoffoxiden aus Abgasen lassen sich im wesentlichen
in drei Hauptgruppen unterteilen, nämlich
1) Reduktionsprozesse, bei denen das in dem Abgas enthaltene NO, mittels eines Katalysators und
eines reduzierenden Brennstoffes zu Stickstoff (N2) reduziert wird;
2) Adsorptionsprozesse, bei denen NO» aus dem Gas mittels eines Adsorbens, wie beispielsweise Aktivkohle,
adsorbiert wird, und
3) Absorptionsprozesse, bei denen NO» aus dem Gas mittels eines geeigneten flüssigen Adsorbens
ausgewaschen wird.
Von diesen bekannten Prozessen wird insbesondere der Absorptionsprozeß besonders häufig angewandt,
bei dem die zu behandelnden Abgase mit einem flüssigen Absorptionsmittel gewaschen werden, wie
beispielsweise Wasser, einer wäßrigen Ammoniumlösung, einer wäßrigen Natriumhydroxyd-(NaOH-)Lösung,
einer wäßrigen Lösung von NaCIO* (χ =1,2 oder 3), einer wäßrigen Ferrosulfat-(FeSO4-)Lösung od. dgl.,
in einer Sprühkolonne, einer Fullkörperkolonne oder
anderen geeigneten Gaswäschern.
Es sind jedoch keine Verfahren bekannt, mit denen mit einer hohen Denitrierungsrate NO1 aus NO,
enthaltenden Abgasen mit einem Erdalkalimetallsulfit, beispielsweise Kalziumsulfit, abgeschieden werden bo
können.
In der DE-AS 25 59 546 ist des weiteren ein Verfahren zum Abscheiden von NO, oder zum
gleichzeitigen Abscheiden von NO, und SO, aus Abgasen vorgeschlagen worden, bei dem das Abgas zur
Oxidation von Stickstoffmonoxid mit einem Oxidationsmittel versetzt wird und anschließend mit einer
wäßrigen Waschlösung in Kontakt gebracht wird, welche mindestens ein Sulfit der Alkalimetalle sowie
Thioharnstoff oder ein Thiosulfat der Alkalimetalle und Kupfer und/oder Eisenionen enthält und deren
pH-Wert nicht unter 5 liegt Bei diesem vorgeschlagenen Verfahren werden das Thiosulfat oder der
Thioharnstoff und die Kupfer- oder Eisenionen dazu verwendet, die Oxidationsreaktion des Sulfits der
Alkalimetalle oder des Ammoniums zu vermindern, die durch den in dem Abgas enthaltenen Sauerstoff
hervorgerufen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abscheiden von Stickstoffoxiden oder
von Stickstoffoxiden und Schwefeloxiden aus Abgasen mit einer verbesserten Denitrierungs- und Entschwefelungsrate
unter Verwendung des Sulfits der Erdalkalimetalle zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem im Oberbegriff des Anspruchs aufgeführten Verfahren
dadurch gelöst, daß eine Waschsuspension eingesetzt wird, die das Sulfit von mindestens einem Erdalkalimetall
und ein Thiosulfat der Alkalimetalle, Erdalkalimetalle oder des Ammoniums oder Mischungen davon
enthält
Das Abscheiden von NO, oder NO, und SO, aus Abgasen unter Verwendung des Sulfits der Erdalkalimetalle,
insbesondere CaSO3, das in großer Menge und zu
niedrigen Kosten verfügbar ist, läßt sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einfacher und
vorteilhafter Weise durchführen.
Aus diesem Grunde lassen sich industrielle Anlagen, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren zum
Abscheiden von NO, oder NO, und SO, aus Abgasen angewandt wird, in außerordentlich vorteilhafter und
wirtschaftlicher Weise betreiben, und zwar verglichen mit üblichen Anlagen, bei denen beispielsweise Alkalimetallsulfite
verwendet werden. Erfindungsgemäß werden das Thiosulfat oder der Thioharnstoff und die
Kupfer- oder Eisenionen dazu verwendet, die N0,-Abscheidereaktion mittels des Sulfits der Erdalkalimetalle
zu katalysieren.
Die Hauptreaktion beim Abscheiden von Stickstoffoxiden gemäß dem erfindungsgemäßen Prozeß läßt sich
durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) darstellen:
NO2 + 2MSO3
N2O3 + 3MSO3
2MSO4 + -N2 (1)
3 MSO4 + N2
wobei M ein Erdalkalimetall wie beispielsweise Kalzium, Magnesium od. dgl. repräsentiert.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zuerst Chlordioxid (CIO2) oder Ozon (O3),
dem das NO enthaltenden Abgas zugesetzt, und zwar beispielsweise im Bereich einer Zuführungsleitung,
durch die das Abgas einem Gaswäscher bzw. Skrubber zugeführt wird, um Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid
(NO2) und/oder Distickstofftrioxid (N2O3) zu oxidieren. Diese Oxidationsreaktionen lassen sich wie
folgt darstellen:
2NO + ClO2 + H2O —
NO + O3
2NO + O3
2NO + O3
NO2 + HC! + HNO.,
NO2 + O2
N2O3 + O2
Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das MoI- bzw. Molekularverhältnis von CKh zu NO in der Weise eingestellt,
daß es im wesentlichen bei 0,5 liegt, und das Mol- bzw.
Molekularverhältnis von O3 zu NO wird so eingestellt,
daß es im wesentlichen zwischen 0,5 und 1,0 liegt
Danach werden das durch die Oxidation entstandene und auch das ursprünglich in dem Abgas vorhandene
NO2 und/oder N2O3 in dem Gaswäscher bzw. Skrubber
einem zweiten Behandlungsprozeß mit einer wäßrigen Waschsuspension unterworfen, die das SuIHt eines
Erdalkalimetalls, Thioharnstoff und/oder Thiosulfat und Kupferionen und/oder Eisenionen enthält Der für die
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Gaswäscher bzw. Skrubber kann jeder übliche
Skrubber oder Absorber sein, wie er bisher für die Gaswäsche oder Absorptionsprozesse verwendet wurde; vorzugsweise wird jedoch eine Moredana-Platten-Kolonne verwendet (Lochboden- oder Gitterbodenkolonne ohne Wehr und Gasleitung mit einem großen
Freiraumverhältnis, wie sie beispielsweise in der US-PS
38 92 837 beschrieben ist
Der in der erfindungsgemäßen Weise durchgeführte DenitrierungsprozeB kann bei Abgasen angewandt
werden, die sowohl SO1 als auch NO1 enthalten, wie
beispielsweise Verbrennungsabgase, als auch bei Abgasen, die allein NOx enthalten.
Die Reaktion zum Abscheiden bzw. Entfernen von Schwefeloxiden aus einem Abgas bei gleichzeitig
erfolgendem Entschwefelungs- und Denitrierungsprozeß läßt sich durch die folgenden Gleichungen (6) und
(7) darstellen:
M(OH)2 + SO2
MSOj -I- H2O (6)
beispielsweise in einem Verbrennungsabgas enthaltenen Kohlendioxid (CO2) in der Waschsuspension gelöst
wird, wird dieses Hydroxid oder Karbonat durch die Reaktion mit dem gelösten CO2 in das Bikarbonat des
Erdalkalimetalls umgewandelt Das in dem Abgas enthaltene SO2 wird daher hauptsächlich mit dem
Bikarbonat des Erdalkalimetalls gemäß der folgenden Reaktionsgleichung (8) gewaschen:
wobei M die gleiche Bedeutung hat wie in Verbindung mit den Gleichungen 1 und 2.
Das in dem Abgas enthaltene Schwefeldioxid (SO2)
wird von einer wäßrigen Waschsuspension, die das Erdalkalimetallsulfit enthält bei der Gaswäsche in dem
Gaswäscher bzw. Skrubber absorbiert, wobei die wäßrige Waschsuspension zusammen mit dem Denitrierungsmittel auch das Hydroxid oder Karbonat eines
Erdalkalimetalls enthält Da eine große Menge des
M(HCO3)2 + SO2
MSO3 + 2CO2 + H2O
Das gemäß den Entschwefelungsreaktionen (6), (7) und (8) resultierende Erdalkalimetallsulfit (MSO3) kann
weiterhin direkt als ein Reduktionsmittel zum Reduzieren von NO2 und/oder N2O3 zu N2 benutzt werden, wie
es in den Gleichungen (i) und (2) dargestellt ist Wenn ein Abgas, das, bezogen auf das NO», eine verhältnismäßig große Menge an SO2 enthält, einem gleichzeitig
ablaufenden Entschwefelungs- und DenitrierungsprozeB gemäß der vorliegenden Erfindung unterworfen
wird, ergibt sich der Vorteil, daß es nicht notwendig ist, zusätzliches Sulfit zuzusetzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nunmehr
anhand der folgenden Beispiele näher beschriebe«, ohne
daß diese Beispiele einen einschränkenden Charakter haben.
jo Es wurden Gasabsorptionsversuche durchgeführt, indem Luft die, bezogen auf das Volumen, 200 ppm
NO2-GaS enthielt, in eine wäßrige Absorptionssuspension eingeblasen wurde, die 0,03 Mol/Liter Kalziumsulfit
und verschiedene weitere wäßrige Absorptionssuspen
sionen enthielt die außerdem Thioharnstoff oder die
EDTA-Cu2+-Verbindung oder Thioharnstoff und die EDTA-Cu2+-Verbindung enthielten. Bei diesen Versuchen wurden 10 Liter/min Luft, die 200 ppm NO2-GaS
enthielt, in die Absorptionsgefäße eingeblasen, die
500 ml der Absorptionssuspensionen enthielten.
Die Denitnerungsrate wurde erhalten,. indem die
Konzentrationen des NO2-Gases am Einlauf und am
Auslaß der Absorptionsgefäße mittels eines chemischen Lumineszenz-Stickstoffoxidanalysegerätes bestimmt
wurden. Die Ergebnisse, die die typischen Effekte der Zugabe von Thioharnstoff und der EDTA-Cu2+-Verbindung zeigen, sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
Versuch | Gehalt der wäßrigen Absorptionssuspension | pH-Wert der | Denitrie- |
Nr. | Absorptions | rungsrate | |
suspension | |||
(Mol/Liter) | (%) |
CaSO3
CaSO3
Thioharnstoff
CaSO3
EDTA-Cu2+
CaSO3
EDTA-Cu2+
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
20
45
45
44
92
92
5 | 26 19 145 | 6 | pH-Wert der | Denitrie- | |
Absorptions | rungsrale | ||||
Fortsetzung | Gehall der wäßrigen | suspension | |||
Versuch | Absorptionssuspension | (%) | |||
Nr. | 5,4 | 91 | |||
CaSO3 | (Mol/Liter) | ||||
5 | ThioharnstofT | 0,03 | 5,4 | 92 | |
EDTA-Cu2+ | 0,20 | ||||
CaSO3 | 0,03 | ||||
6 | ThioharnstofT | 0,03 | 8,0 | 91 | |
EDTA-Cu2+ | 0,20 | ||||
CaSO3 | 0,04 | ||||
7 | Thioharnstofl" | 0,03 | 8,0 | 90 | |
EDTA-Cu2+ | 0,15 | ||||
CaSO3 | 0,04 | ||||
8 | Thioharnstoff | 0,03 | |||
EDTA-Cu2+ | 0,15 | ||||
0,03 | |||||
Es wurden Gasabsorptionsversuche durchgeführt, indem Luft, die, bezogen auf das Volumen, 200 ppm
NO2-Gas enthielt, in eine wäßrige Absorptionssuspension eingeblasen wurde, die 0,05 Mol/Liter Kalziumsulfit
und verschiedene wäßrige Absorptionssuspensionen enthielt, die außerdem Thioharnstoff und/oder Natriumthiosulfat
und Kupfer- und/oder Eisenionen enthielten. Bei den Versuchen wurden 10 Liter/min der das
NO2-GaS enthaltenden Luft in die Absorptionsgefäße
eingeblasen, die jeweils 500 ml der Absorptionssuspensionen
enthielten.
Die Denitrierungsrate wurde bestimmt, indem die Konzentrationen des den Absorptionsgefäßen zugeführten
und die Absorptionsgefäße verlassenden Gases mittels eines Chemielumineszenz-Stickstoffanalysegerätes
gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt, die die typischen Effekte der Zugabe von
Thioharnstoff oder Natriumthiosulfat und Kupfer- und/oder Eisenionen zeigen.
Versuch | Gehalt der wäßrigen | Absorptionssuspension | pH-Wert der | NOj-Gehalt der | Denitrie- |
Nr. | Absorptions | eingeblasenen | rungsrale | ||
suspension | Luft | ||||
(Mol/Liter) | (ppm) | (%) |
1 | CaSOj | 0,05 | 6,5 | 195 | 20 |
2 | CaSO3 ThioharnstofT |
0,05 0,15 |
6,5 | 197 | 47 |
3 | CaSO3 CuCl |
0,05 0,035 |
6,5 | 202 | 42 |
4 | CaSO3 Thioharnstoff CuCl |
0,05 0,15 0,035 |
6,5 | 200 | 94 |
5 | CaSO3 Thioharnstoff FeCl2 |
0,05 0,15 0,035 |
6,5 | 205 | 85 |
6 | CaSO3 Na2S2O3 CuCl |
0,05 0,15 0,035 |
6,5 | 203 | 92 |
7 | CaSO3 Na2S2O3 FeCl2 |
0,05 0,15 0,035 |
6,5 | 198 | 86 |
Fortsetzung
Versuch
Nr.
(ichall der wäßrigen Absorptionssuspension
(Mol/Litcr)
CaSO.1
ThiohamstolV
Na1SO,
CuCI
Na1SO,
CuCI
CaSO1
Thioharnstoff
CuCl
FeCb
CuCl
FeCb
0,05 0,07 0,07 0,035
0,05 0,15 0,02 0,02
pll-Wcrtdcr NO2-Gchalt der Denilrie-
Absorptions- eingeblasenen rungsrate
suspension Luft
suspension Luft
(ppm) ("-Ι
6,5
6,5
203
200
92
95
B e i s ρ i e I 3
Es wurden Gasabsorptionsversuche durchgeführt, indem Luft, die. bezogen auf das Volumen, 200 ppm
NC>2-Gas enthielt, in eine wäßrige Absorptionssuspension eingeblasen wurde, die 0,18 Mol/Liter Kalziunisulfit
und verschiedene wäßrige Absorptionssuspensionen enthielt, die weiterhin Thioharnstoff oder die EDTA-Cu2 +-Verbindung
oder Thioharnstoff und die EDTA-Cu2 + -Verbindung enthielten. Bei den Versuchen wurden
10 Liter/min der das NOyGas enthaltenden Luft in die
Absorptionsgefäße eingeblasen, die 500 ml der Absorptionssuspensionen enthielten.
Die Denitrierungsrate wurde bestimmt, indem die Konzentrationen des den Absorptionsgefäßen zugeführten
und die Absorptionsgefäße verlassenden Gases mittels eines Chemielumineszenz-Stickstoffoxidanalysegerätes
gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben, die die typischen Effekte der
Zugabe von Thioharnstoff und EDTA-Cu2+ verdeutlichen.
Tabelle 3 | Gehalt der wäßrigen | Absorptionssuspension (Mol/Liter) |
pH-Wert der Absorptions suspension |
Denitrie rungsrate (%) |
Versuch Nr. |
CaSO., | 0,18 | 6,7 | 23 |
1 | CaSO, Thioharnstoff |
0,18 0,13 |
6,7 | 47 |
2 | CaSO, EDTA-Cu2+ |
0,18 0,02 |
6,7 | 46 |
3 | CaSO, Thioharnstoff EDTA-Cu2+ |
0,18 0,13 0,02 |
6,7 | 93 |
4 | CaSO, Thioharnstoff EDTA-Cu2+ |
0,18 0,20 0,03 |
5,4 | 92 |
5 | CaSO3 Thioharnstoff EDTA-Cu2+ |
0,18 0,26 0,04 |
5,4 | 93 |
6 | CaSO3 Thioharnstoff EDTA-Cu2+ |
0,18 0,26 0,04 |
8,0 | 92 |
7 | CaSO3 Thioharnstoff EDTA-Cu2+ |
0,18 0,20 0.03 |
8,0 | 91 |
8 | ||||
Es wurden Gasabsorptionsversuche durchgeführt, indem Luft, die, bezogen auf das Volumen, 200 ppm
NO2-GaS enthielt, in eine wäßrige Absorptionssuspension
eingeblasen wurde, die 0,37 Mol/Liter Kalziumsulfit und verschiedene wäßrige Absorptionssuspensionen
enthielt, die außerdem Thioharnstoff und/oder Natriumthiosulfat und die EDTA-Chelatverbindung von Kupfer
und/oder Eisen enthielten. Bei den Versuchen wurden 10 Liter/min der das NO2-GaS enthaltenden Luft in die
10
Absorptionsgefäße eingeblasen, die 500 ml der Absorptionssuspensionen
enthielten.
Die Denitrierungsrate wurde bestimmt, indem die Konzentrationen des den Absorptionsgefäßen zugeführten
und die Absorptionsgefäße verlassenden Gases mittels eines Chemielumineszenz-Stickstoffoxidanalysegerätes
gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 enthalten, die die typischen Effekte der
Zugabe von Thioharnstoff oder Natriumthiosulfat und der EDTA-Chelatverbindung von Kupfer oder Eisen
verdeutlicht.
Tabelle 4 | Gehalt der wäßrigen | Absorptionssuspension | pH-Wert der | NO2-Gehalt der | Denitrie |
Versuch | Absorptions- | eingeblasenen | rungsrate | ||
Nr. | suspension | Luft | |||
(Mol/Liter) | (ppm) | (%) | |||
CaSO1 | 0,37 | 6,5 | 195 | 23 | |
1 | CaSO3 | 0,37 | 6,5 | 197 | 48 |
2 | Thioharnstoff | 0,15 | |||
CaSO3 | 0,37 | 6,5 | 200 | 46 | |
3 | EDTA-Cu2+ | 0,035 | |||
CaSO1 | 0,37 | 6,5 | 198 | 94 | |
4 | Thioharnstoff | 0,15 | |||
EDTA-Cu2+ | 0,035 | ||||
CaSO3 | 0,37 | 6,5 | 198 | 86 | |
5 | Thioharnstoff | 0,15 | |||
EDTA-Fe2+ | 0,035 | ||||
CaSO1 | 0,37 | 6,5 | 200 | 90 | |
6 | Na2S2O3 | 0,15 | |||
EDTA-Cu2+ | 0,035 | ||||
CaSO3 | 0,37 | 6,5 | 197 | 85 | |
7 | Na2S2O3 | 0,15 | |||
EDTA-Fe2+ | 0,035 | ||||
CaSO3 | 0,37 | 6,5 | 200 | 92 | |
8 | Thioharnstoff | 0,07 | |||
Na2S2O3" | 0,07 | ||||
EDTA-Cu2+ | 0,035 | ||||
CaSO3 | 0,37 | 6,5 | 198 | 95 | |
9 | Thioharnstoff | 0,15 | |||
EDTA-Cu2+ | 0,02 | ||||
EDTA-Fe2+ | 0,02 | ||||
Es wurden lOOOOmVh (bezogen auf Normalbedin
gungen) eines von einer Metallbeizanlage stammenden Abgases, das, jeweils bezogen auf das Volumen,
250 ppm NO und 100 ppm NO2 enthielt, nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren denitriert Dem Abgas wurden kontinuierlich, wiederum bezogen auf das
Volumen, 130 ppm CIO2 zugeführt, und zwar im Bereich
einer Zuleitung, durch die das Gas einem Gaswäscher zugeleitet wurde, um das in dem Gas enthaltene NO in
NO2 umzuwandeln. Das Abgas wurde dann kontinuierlich dem Boden einer Waschkolonne zugeführt, die drei
Moredanaböden (Lochboden ohne Wehr und Gasleitung) mit einem Freiraumverhältnis von 0,38 (Öffnungsquerschnitt zu Gesamtquerschnitt der Kolonne) enthielt, wobei das Abgas unter den folgenden Bedingun
gen mit einer zirkulierenden wäßrigen Waschsuspension in Kontakt gebracht wurde, die die unten
angegebene Zusammensetzung hatte.
Leerrohrgeschwindigkeit in der
Kolonne
Flüssigkeits-Gas-Verhältnis (L/G) in
der Kolonne
pH-Wert der Waschsuspension
Zusammensetzung der zirkulierenden
Waschsuspension (Mol/l)
CaSOi
CaSO4
EDTA-Fe2+
5 m/s
4
6,2
6,2
0,05
0,5
0,03
0,15
0,5
0,03
0,15
Der NO.-Gehall in dem die Moredana-Waschkolonne
verlassende Gas betrug 20 ppm oder weniger.
Wenn ein Gaswaschversuch zum Reinigen des oben beschriebenen Abgases unter Anwendung des gleichen
Verfahrens durchgeführt wurde, wobei jedoch die EDTA-Fe2 + -Verbindung und Na2S2Oj in der Waschsuspension
fehlten, betrug im Gegensatz dazu der NO,-Gehalt in dem die Moredana-Waschkolonne
verlassenden Gas 180 ppm.
Bei dem oben beschriebenen auf der Erfindung beruhenden Gaswaschversuch betrug die Aufbereitungsmenge
an Kalziumsulfit (CaSO3) 30 kg/h.
D;e zirkulierende Waschsuspension wurde kontinuierlich
dem System in einer Menge von 85 Liter/h entnommen und dann unter Verwendung einer Filterpresse
gefiltert. Das feste Kalziumsulfat wurde abgeschieden und das resultierende Filtrat wurde in einen
Vorlaufbehälter für die Waschsuspension zurückgeleitet.
Das in dem abgeschiedenen Feststoff enthaltene Kalziumsulfit wurde zu Kalziumsulfat oxidiert und
wiedergewonnen. Die Menge des auf diese Weise erhaltene CaSO4 ■ 2 H2O betrug 43 kg/h.
10 000 mVh (bezogen auf Normalbedingungen) eines von einer industriellen Anlage stammenden Abgases,
das, jeweils bezogen auf das Volumen, 250 ppm NO und 100 ppm NO2 enthielt, wurden gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren denitriert. Dem Abgas wurden, jeweils bezogen auf das Volumen, 260 ppm O3
kontinuierlich zugeführt, und zwar im Bereich einer Zuleitung, durch die das Gas einem Gaswäscher
zugeführt wurde, um das in dem Gas enthaltene NO zu NO2 umzuwandeln. Das Abgas wurde anschließend
kontinuierlich dem Boden einer Waschkolonne zugeführt, die drei Moredanaböden mit einem Freiraumverhältnis
von 0,38 enthielt, und das Abgas wurde unter den folgenden Bedingungen im Gegenstrom mit einer
zirkulierenden wäßrigen Waschsuspension in Kontakt gebracht, die die unten angegebene Zusammensetzung
hatte.
Kolonne 5 m/s
Flüssigkeits-Gas-Verhältnis (L/G) in
der Kolonne 4
pH-Wert der Waschsuspension 6,2
Zusammensetzung der zirkulierenden
Waschsuspension (Mol/Liter)
CaSO3 0,05
CaSO4 0,5
EDTA-Cu2+ 0,03
Der ΝΟ,-Gehalt in dem die Moredana-Waschkolon
ne verlassenden Gas betrug 16 ppm oder weniger.
Die Aufbereitungsn.enge an Kalziumsulfit (CaSO3)
betrug 36 kg/h.
Die zirkulierende Waschsuspension wurde dem System kontinuierlich in einer Menge von 100 Liter/h
entnommen und mittels einer Filterpresse gefiltert. Das feste Kalziumsulfat wurde abgetrennt und das resultierende
Filtrat wurde einem Vorlaufbehälter für die Waschsuspension zugeführt.
Das in dem abgeschiedenen Feststoff enthaltene ίο Kalziumsulfit wurde zu Kalziumsulfat (CaSO4 ■ 2 H2O)
oxidiert und wiedergewonnen. Die auf diese Weise erhaltene Menge an CaSO4 · 2 H2O betrug 52 kg/h.
Es wurden lOOOOmVh (bezogen auf Normalbedingungen)
eines von einer Metallbeizanlage stammenden Abgases, das, bezogen jeweils auf das Volumen,
250 ppm NO und 100 ppm NO2 enthielt, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren denitriert. Dem Abgas
wurden, bezogen auf das Volumen, kontinuierlich 130 ppm ClO2 zugeführt, und zwar im Bereich einer
Zuleitung, durch die das Gas einem Gaswäscher zugeführt wurde, um das in dem Gas enthaltene NO zu
NO2 umzuwandeln. Das Abgas wurde anschließend
2r) kontinuierlich dem Boden einer Waschkolonne zugeführt,
die drei Moredanaböden mit einem Freiraumverhältnis von 0,38 enthielt, zugeführt, wobei das Abgas
unter den folgenden Bedingungen im Gegenstrom in Kontakt mit einer zirkulierenden wäßrigen Waschsus-
JO pension gebracht wurde, die die unten angegebene
Zusammensetzung hatte.
Leerrohrgeschwindigkeit in der
Kolonne 5 m/s
Flüssigkeits-Gas-Verhältnis (L/G) in
ij der Kolonne 4
ij der Kolonne 4
pH-Wert der Waschsuspension 6,2
Zusammensetzung der zirkulierenden
Waschsuspension (Mol/Liter)
CaSO3 0,5
EDTA-Cu2+ 0,03
Thioharnstoff 0,15
Der NOx-Gehalt in dem die Moredana-Waschkolonne
verlassenden Gas betrug 15 ppm oder weniger (Denitrierungsrate von 95,7%).
Wenn im Gegensatz dazu ein Gaswaschprozeß bei dem oben beschriebenen Abgas unter Anwendung des
gleichen Verfahrens durchgeführt wurde, wobei jedoch
die EDTA-Cu2+-Verbindung und der Thioharnstoff in der Waschsuspension fehlten, betrug der ΝΟ,-Gehalt in
dem die Moredana-Waschkolonne verlassenden Gas 180 ppm (Denitrierungsrate von 48,6%).
Die obigen Ergebnisse zeigen, daß der synergetische Effekt von Thioharnstoff und Kupferionen im Hinblick
auf die Denitrierung dann beträchtlich ist, wenn Kalziumsulfit als Waschmittel benutzt wird.
Es wurden Gasabsorptionsversuche durchgeführt, indem Luft, die, bezogen auf das Volumen, 500 ppm
NO2-Gas und 1000 ppm SÜ2-Gas enthielt, in eine wäßrige Absorptionssuspension eingeblasen wurde, die
0,18 Mol/Liter Kalziumsulfit, 0,2 Mol/Liter Kalziumkarbonat
und verschiedene wäßrige Absorptionssuspensionen enthielt, die außerdem Thioharnstoff oder die
EDTA-Chelatverbindung von Kupfer oder eine Mischung davon enthielten. Bei den Versuchen wurden 10
Liter/min der das NO2-GaS enthaltenen Luft in die
Absorptionsgefäße eingeblasen, die 500 ml der Absorptionssuspensionen enthielten.
Die NO2 und SO2-Konzentrationen des den Absorptionsgefäßen
zugeführten und die Absorptionsgefäße verlassenden Gases wurden mittels eines Chemieluini-
neszenz-Stickstoffoxidanalysegerätes bzw. eines konduktometrischen
Schwefeloxidanalysegerätes gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 wiedergegeben, die
die typischen Effekte der Zugabe von Thioharnstoff und der EDTA-Chelatverbindung des Kupfers verdeutlichen.
Tabelle 5 | Gehall der wäßrigen | Absorptionssuspension | pll-Wcrt der | Entschwelelungs- | Denitrie- |
Versuch | Ahsorplions- | rate | rungsrale | ||
Nr. | suspension | ||||
(Mol/Liier) | (%) | ("/„) | |||
CaSO., | 0,18 | 6,7 | 98 | 23 | |
1 | CaCO, | 0,2 | |||
CaSO., | 0,18 | 6,7 | 98 | 47 | |
2 | CaCO, | 0,2 | |||
Thioharnstoff | 0,13 | ||||
CaSO, | 0,18 | 6.7 | 98 | 46 | |
3 | CaCO, | 0,2 | |||
EDTA-Cu-4 | 0,02 | ||||
CaSO, | 0,18 | 6,7 | 98 | 93 | |
4 | CaCO, | 0.2 | |||
Thioharnstoff | 0,13 | ||||
EDTA-Cir4 | 0,02 | ||||
CaSO, | 0.18 | 5,4 | 98 | 92 | |
5 | CaCO, | 0,2 | |||
Thioharnstoff | 0,13 | ||||
EDTA-Cu2+ | 0,02 | ||||
CaSO, | 0,18 | 5,4 | 98 | ^3 | |
6 | CaCO3 | 0,2 | |||
Thioharnstoff | 0,2 | ||||
EDTA-Cu2+ | 0,03 | ||||
CaSO, | 0,18 | 5.4 | 98 | 93 | |
7 | CaCO3 | 0,2 | |||
Thioharnstoff | 0,26 | ||||
EDTA-Cu" | 0,04 | ||||
CaSO3 | 0,18 | 8,0 | 98 | 92 | |
8 | CaCO, | 0,2 | |||
Thioharnstoff | 0,26 | ||||
EDTA-Cu2+ | 0,04 | ||||
CaSO3 | 0,18 | 8,0 | 98 | 91 | |
9 | CaCO, | 0,2 | |||
Thioharnstoff" | 0,26 | ||||
EDTA-Cu2+ | 0,03 | ||||
Es wurden Gasabsorptionsversuche durchgeführt indem Luft, die, bezogen auf das Volumen, 500 ppm
NO2-GaS und 1000 ppm SO2-GaS enthielt, in eine
wäBrige Absorptionssuspension eingeblasen wurde, die 0.37 Mol/Liter Kalziumsulfit, 0,20 Mol/Liter Kalziumkarbonat
und verschiedene weitere wäßrige Absorptionssuspensionen enthielt, die außerdem Thioharnstoff
oder Natriumthiosu'.fat und Kupfer- und/oder Eisenionen enthielten. Bei den Versuchen wurden 10 Liter/min
der das NO?-Gas enthaltenden Luft in Absorptionsgefäße
eingeblasen, die 500 ml der Absorptionssuspensionen enthielten. Die NO:- und SOj-Konzentrationen das den
15 | 26 19 | 145 16 |
0.37 | 6,5 98 | Dcnitric rungs rat ("..) |
Absorptionsgefäßen zugeführten und die Absorptions gefäße verlassende" Gases wurden mittels eines Chemielumineszenz-Sticksioffoxidanalysegeräte· bzw. eines konduktometrischen Schwefeloxidanahsegerätes |
0,2 | 23 | |||
Tabelle 6 | gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 die die typischen Wirkungen der Zugabe voi stoff oder Natriumthiosulfat und Kupfer- oc nen verdeutlichen. |
0,37 | 6.5 98 | ||
0.2 | 50 | ||||
\ crouch Cich.ilt der ua'Hrigen Absorptionssuspension pH-Wert der Entschwe- Nr. * Absorptions- l'elungsrate suspension (Mol/Lilcn (%) |
0.15 | ||||
1 CaSO j | 0,37 | 6.5 98 | |||
CaCO-, | 0.2 | 47 | |||
2 CaSO-, | 0,035 | ||||
CaCO; | 0,37 | 6.5 98 | |||
ThiohamstolT | 0.2 | 97 | |||
3 CaSO-, | 0.15 | ||||
CaCO, | 0.035 | ||||
CuCl | 0.37 | 6,5 98 | |||
4 CaSO-, | 0,2 | 87 | |||
CaCO-, | 0,15 | ||||
Thioharnstoff | 0,035 | ||||
CuCI | 0,37 | 6,5 98 | |||
5 CaSO-, | 0,2 | 92 | |||
CaCO-, | 0,15 | ||||
Thioharnsioll" | 0,035 | ||||
FcCI3 | 0,37 | 6.5 98 | |||
(i CaSO. | 0.2 | 88 | |||
CaCO-, | 0,15 | ||||
Na3S3O, | 0,035 | ||||
CuCl | 0,37 | 6.5 98 | |||
7 CaSO-, | 0,2 | 95 | |||
CaCO., | 0,07 | ||||
Na3SO., | 0,07 | ||||
FcCl3 | 0,035 | ||||
8 CaSO-, | 0,37 | 6,5 98 | |||
CaCO, | 0,2 | 98 | |||
Thioharnstoff | 0,15 | ||||
Na3S3O, | 0,02 | ||||
CuCl | 0,02 | ||||
9 CaSO, | Beispiel IO 25 000 mVh (bezogen auf Normalbedingungen) eines M aus einem Sinterofen stammenden Abgases, das, jeweils bezogen auf das Volumen, 190 ppm NO, 10 ppm NO2 und 400 ppm SO2 enthielt, wurden gemäß dem |
||||
CaCO., | erfindungsgemäßen Verfahren behandelt. E wurden, bezogen auf das Volumen, ko 100 ppm CIO:-Gas zugeführt, und zwar im Bi Zuleitung, durch die das Gas in einen C eingeleitet wurde, um das in dem Gas enthal NO2 umzuwandeln. Das Abgas wurde al |
||||
ThioharnstolT | |||||
CuCl | |||||
FeCl, |
kontinuierlich dem Boden einer Waschkolonne zugeführt,
die vier Moredanaböden mit einem Freiraumverhältnis
von 0,33 enthielt, wobei das Abgas unter den folgenden Bedingungen im Gegenstrom mit einer
zirkulierenden wäßrigen Wa,chlösung in Kontakt ">
gebracht wurde, die die unten angegebene Zusammensetzung hatte.
Leerrohrgeschwindigkeit in der
Kolonne 5 m/s |(J
Flüssigkeits-Gas-Verhältnis (L/G) in
der Kolonne 4,5
pH-Wert der Waschsuspension 6,1
Zusammensetzung der zirkulierenden
Waschsuspension (Mol/Liter) ( r
CaSO3 0,05
CaSO4 0,5
CaCO3 0,2
SC(NH2J2 0,1
EDTA-Cu2+ 0,04 ,()
Die SO2- und ΝΟ,-Gehalte in dem die Moredana-Waschkolonne
verlassenden Gas betrugen 3 ppm oder weniger bzw. 15 ppm oder weniger.
Die Aufbereitungsmenge an Kalziumkarbonat (CaCO3) betrug 50 kg/h, und es wurde kein Kalziumsul- 2>
fit zusätzlich zugesetzt. Die zirkulierende Waschsuspension wurde kontinuierlich aus dem System in einer
Menge von 200 Liter/h abgeleitet und dann mittels einer Filterpresse gefiltert. Das feste Kalziumsulfat wurde
abgetrennt und das resultierende Filtrat wurde einem Jo Vorlaufbehälter für die Waschsuspension zugeleitet.
Das in dem abgeschiedenen Feststoff enthaltene Kalziumsulfit wurde zu Kalziumsulfat (CaSO4 ■ 2 H2O)
oxidiert und wiedergewonnen. Die auf diese Weise erhaltene Menge an CaSO4 · 2 H2O betrug 61 kg/h. s>
Beispiel 11
10 000 mVh (bezogen auf Normalbedingungen) eines von einer industriellen Anlage stammenden Abgases,
das, jeweils bezogen auf das Volumen, 250 ppm NO, w 100 ppm NO2 und 450 ppm SO2 enthielt, wurden gemäß
dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt. Dem Abgas wurden, bezogen auf das Volumen, kontinuierlich
130 ppm ClO2-GaS zugeführt, und zwar im Bereich einer
Zuleitung, durch die das Gas einem Gaswäscher ·τ>
zugeleitet wurde, um das in dem Gas enthaltene NO zu NO2 umzuwandeln. Das Abgas wurde dann kontinuierlich
dem Boden einer Waschkolonne zugeführt, die drei Moredanaböden mit einem Freiraumverhältnis von 0,38
enthielt, wobei das Abgas unter den folgenden >o Bedingungen im Gegenstrom mit einer zirkulierenden
wäßrigen Waschlösung in Kontakt gebracht wurde, die die unten angegebene Zusammensetzung hatte.
Leerrohrgeschwindigkeit in der r>
Kolonne 5 m/s
Flüssigkeits-Gas-Verhältnis (L/G) in
Flüssigkeits-Gas-Verhältnis (L/G) in
der Kolonne 4
pH-Wert der Waschsuspension 6,2
Zusammensetzung der zirkulierenden to
Zusammensetzung der zirkulierenden to
Waschsuspension (Mol/Liter)
CaCO, 0,5
CaSO3 0,05
CaSO4 0,5
EDTA-Cu2+ 0,03 M
Na2S2O3 0,12
Die SO2- und ΝΟ,-Gehalte in dem die Moredana-Waschkolonne
verlassenden Gas betrug 10 ppm oder weniger bzw. 18 ppm oder weniger.
Wenn im Gegensatz dazu ein Gaswaschprozeß in Verbindung mit dem oben beschriebenen Gas unter
Anwendung des gleichen Verfahrens wiederholt wurde, wobei jedoch die Waschauspension nicht die EDTA-Cu2+-Verbindung
und kein Na2S2O3 enthielt, lagen die
SO2- und ΝΟ,-Gehalte in dem die Moredana-Waschkolonne
verlassenden Gas bei 10 ppm oder weniger bzw. 180 ppm oder weniger.
Bei dem gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Gaswaschversuch betrug die Aufbereitungsmenge
an Kalziumkarbonat (CaCO3) 22 kg/h.
Die zirkulierende Waschsuspension wurde kontinuierlich aus dem System in einer Menge von 75 Liter/h
abgezweigt und dann mittels einer Filterpresse gefiltert. Das feste Kalziumsulfat wurde abgetrennt und das
resultierende Filtrat wurde einem Vorlaufbehälter für die Waschsuspension zugeleitet.
Das in dem abgetrennten Feststoff enthaltene Kalziumsulfit wurde zu Kalziumsulfat oxidiert und
wiedergewonnen. Die auf diese Weise erhaltene Menge an CaSO4 ■ 2 H2O betrug 38 kg/h.
Beispiel 12
lOOOOmVh eines von einer industriellen Anlage
stammenden Abgases, das, jeweils bezogen auf das Volumen. 250 ppm NO, 100 ppm NO2 und 450 ppm SO2
enthielt, wurden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigt. Dem Abgas wurden anschließend,
bezogen auf das Volumen, kontinuierlich 130 ppm ClO2-GaS zugeführt, und zwar im Bereich einer
Zuleitung, durch die das Gas einem Gaswäscher zugeführt wurde, um das in dem Gas enthaltene NO zu
NO2 umzuwandeln. Das Abgas wurde anschließend
kontinuierlich dem Boden einer Waschkolonne zugeführt, die drei Moredana-Platten mit einem Freiraumverhältnis
von 0,38 enthielt, wobei das Abgas unter den folgenden Bedingungen im Gegenstrom in Kontakt mit
einer zirkulierenden wäßrigen Waschsuspension gebracht wurde, die die unten angegebene Zusammensetzung
hatte.
Leerrohrgeschwindigkeit in der
Kolonne 5 m/s
Kolonne 5 m/s
Flüssigkeits-Gas-Verhältnis (L/G) in der
Kolonne 4
Kolonne 4
pH-Wert der Waschsuspension 6,2
Zusammensetzung der zirkulierenden
Waschsuspension (Mol/Liter)
CaSO3 0,5
Waschsuspension (Mol/Liter)
CaSO3 0,5
CaCO3 0,5
EDTA-Cu2 + 0,03
Thioharnstoff 0,15
Die SO2- und ΝΟ,-Gehalte in dem die Moredana-Waschkolonne
verlassenden Gas betrugen 10 ppm oder weniger bzw. 15 ppm oder weniger. Wenn im Gegensatz dazu ein Gaswaschversuch mit dem oben
beschriebenen Abgas unter Anwendung des gleichen Verfahrens durchgeführt wurde, wobei jedoch die
EDTA-Cu2+ -Verbindung und Thioharnstoff in der Waschsuspension fehlten, lagen die SO2- und ΝΟ,-Gehalte
in dem die Moredana-Waschkolonne verlassenden Gas bei 10 ppm oder weniger bzw. 180 ppm oder
weniger.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Abscheiden von Stickstoffoxiden oder von Stickstoffoxiden und Schwefeloxiden aus s Abgasen, bei dem das Abgas zur Oxidation von Stickstoffmonoxid mit Chlordioxid oder Ozon versetzt lind anschließend mit einer wäßrigen Waschsuspension mit einem pH-Wert von mindestens 4,5 gewaschen wird, welche pro Liter mindestens 0,005 Mol mindestens eines Sulfits, mindestens 0,03 Mol Thioharnstoff und/oder eines Thiosulfate und mindestens 0,003 Mol Kupfer und/oder Eisenionen enthält, dadurchgekennzeichnet, daß eine Waschsuspension eingesetzt wird, die das Sulfit von mindestens einem Erdalkalimetall und ein Thiosulfat der Alkalimetalle, Erdalkalimetalle oder des Ammonium oder Mischungen davon enthält20
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