DE2631444A1

DE2631444A1 - Verfahren und vorrichtung zur entfernung und rueckgewinnung von schwefeldioxid aus abgasen

Info

Publication number: DE2631444A1
Application number: DE19762631444
Authority: DE
Inventors: Lee Joseph Duvall
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-12
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1977-02-24
Also published as: FR2320899B1; JPS5222595A; BE845101A; US4078390A; FR2320899A1; GB1526148A

Description

DIPL.-PHYS. WOLFGANG SEEGER I ** 4

PATENTANWALT

THIERSCHSTR. D-8 MÜNCHEN TEL. (O89) 22 51

Anwaltsakte: 4 Pat 10 >elegremm(Ceble Address):

Seegerpatent München Telex: 5 24487 patop d

Anmelder; Lee Joseph Duvall
1855 Trevilian Way
Louisville, Kentucky 40205 / USA

"Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung und Rückgewinnung von Schwefeldioxid aus Abgasen"

Die Erfindung betrifft ein wirksames Verfahren zum Extrahieren von Schwefeldioxid und Wasserdampf aus gasförmigen Abströmungen, welche bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Materialien emittiert werden, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In letzter Zeit hat man der Umweltbelastung, welche bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Brennstoffen eintritt, besondere Beachtung geschenkt, da im wesentlichen schwefelfreie Brennstoffe zunehmend selten werden. Während schwefelhaltige Brennstoffe, z. B. zur Erzeugung von elektrischer Energie, verbrannt werden, werden reichliche Mengen von Schwefeldioxid, welche teilweise dem Wasserdampf zugeordnet sind, erzeugt, und sie müssen aus der gas-

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förmigen Abströmung entfernt werden, "bevor diese in die Atmosphäre abgegeben wird. Die vorliegende Erfindung ist zum einen auf die Erreichung dieser Ziele gerichtet, und darüber hinaus liefert sie die Möglichkeit einer einfachen Rückgewinnung von Schwefeldioxid in kommerziell verwendbarer Form.

Es sind zahlreiche Verfahren zur Entfernung von schädlichem Schwefeldioxid aus Abgasen, welches bei der Verbrennung von schwefeligen Brennstoffen emittiert wird, entwickelt worden. Zu diesem Zweck sind chemische Wäscher für Gase, Katalysatoren und Fließbetten entwickelt worden; diese Vorrichtungen sind jedoch fast durchweg sehr kompliziert aufgebaut und teuer in der Herstellung, und außerdem ermöglichen sie nicht, bei der Entfernung der Schwefeldioxidkomponenten gleichzeitig in einfacher Weise die Rückgewinnung des Endproduktes, wie es erwünscht ist.

Andere Systeme verwenden die Extraktionstechnik zur Entfernung von Schwefeldioxid aus gasförmigen Abströmungen, wobei das Schwefeldioxid in einem katalytisehen oder absorbierenden Agens gefangen wird. Auf diese Weise ist nicht nur die Wiedergewinnung von Schwefeldioxid erschwert, sondern darüber hinaus müssen der Katalysator bzw. das Absorbermittel nach einer relativ kurzen Zeit regeneriert werden, damit sie weiter verwendet werden können.

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Andere Systeme beruhen auf der Möglichkeit der Verflüssigung von Schwefeldioxid aus seinem gasförmigen Zustand, vgl. z.B. die US-PS 1.810.312 und die' US-PS 1.939.694. Diese Systeme weisen jedoch erhebliche Nachteile auf. Ein ganz wesentlicher Nachteil liegt z.B. darin, daß der Wirkungsgrad des Brenners infolge ab- und zunehmender Bewegung durch das System verringert werden kann.

Es besteht demnach ein Bedürfnis danach, in wirksamer und gleichzeitig einfacher Weise Schwefeldioxid und zugeordneten Wasserdampf aus den gasförmigen Abströmungen zu entfernen, welche bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Materialien emittiert werden, und gleichzeitig die Rückgewinnung der Schwefeldioxidkomponenten in kommerziell verwertbarer Form zu ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, in effizienter Weise Schwefeldioxid und zugeordneten Wasserdampf von gasigen Abströmungen zu entfernen, welche bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe erzeugt werden. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, das Schwefeldioxid in kommerziell verwertbarer Form wiederzugewinnen. Es soll ein einfaches und wirksames System geschaffen werden, welches an einen großen Bereich von Ofen- oder Brennerparametern angepaßt werden kann, ohne deren Wirkungsgrad zu beeinträchtigen.

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Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß die obige Aufgabe und die gewünschten Vorteile durch Reduktion von Luft aus der gasförmigen Abströmung, welche bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Materialien erzeugt werden, realisiert werden kann, um die Schwefeldioxid- und Wasserdampfkomponenten zu verflüssigen und zu trennen. Bei der Durchführung der Erfindung werden die Kamin- oder Abgase zunächst in einem Wärmetauscher gekühlt und anschließend auf einen Grad komprimiert, der zur Verflüssigung von Schwefeldioxid und zur Kondensation von Wasserdampf ausreicht, woraufhin die Rückgewinnung derselben durch geeignete Druckisolatoreinrichtungen erfolgt, welche einen konstanten, ununterbrochenen Betrieb des Systems erlauben. Die so rückgewonnene Flüssigkeit kann auf verschiedene Weise kommerziell verwertet werden, z.B. als Bleichmittel für Textilfarben etc., ohne daß eine weitere, extensive Behandlung notwendig wäre.#Der Wirkungsgrad des Systems und dementsprechend seine Brauchbarkeit werden durch selektive Führung der gekühlten Abgase in wärmeaustauschender Relation mit den heißen Kamingasen zur Unterstützung der Kühlung des einströmenden Gases verstärkt. Mit der Verflüssigungseinrichtung wird eine Kühlkammer mit einem Sprühvorhang verwendet, in welcher kaltes Kondensat zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades des Systems verwendet wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigegebenen einzigen Figur hervor.

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Bei der wirksamsten Weise zur Erzeugung von praktisch schwefelfreien Abgasen treten einige Probleme auf. Zunächst wurde festgestellt, daß jeglicher Wasserdampf gehalt in den Abgasen von Brennanlagen die Extraktion maximal erhöht, da Wasserdampf sogar bei Raumtemperatur die fünfzigfache Menge seines Volumens an Schwefeldioxid zurückhalten kann. Bei der Verbrennung überlicher Brennstoffe in üblichen Brennern werden etwa 10 % bis 12 % Wasserdampf erzeugt, im Vergleich zur gesamten Zusammensetzung der Abgase, wodurch die Entfernung von Schwefeldioxid auf ein Minimum verringert wird. Deshalb ist die vorliegende Erfindung teilweise auf eine Verbesserung gerichtet, durch welche die mitgerissene Wasserdampfkomponente in ähnlicher Weise entfernt wird; dadurch wird der gesamte Wirkungsgrad des Verfahrens erhöht.

Kurz zusammengefaßt kann man sagen, daß die Kaminoder Abgase, welche bei der Verbrennung von schwefelhaltigem Brennstoff erzeugt werden, zunächst in einem Wärmetauscher gekühlt werden. Die gekühlte Abströmung, mit der mitgerissenen Schwefeldioxidkomponente, wird dann komprimiert und zu einer ersten Behandlungskammer geführt, in welcher kaltes Schwefeldioxidkondensat in den Abgasstrom gesprüht wird, um einen Teil des gasförmigen Schwefeldioxids und des Wasserdampfes zu entfernen. Das abströmende Medium, mit dem verbleibenden Schwefeldioxid und dem verbleibenden Wasserdampf, wird dann in eine zweite Behandlungskammer geführt, in welcher das verbliebene Schwefeldioxid und der verbliebene Wasserdampf durch die kombinierte Wirkung der Erniedrigung der

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Temperatur und der Erhöhung des Druckes entfernt werden. Ein Teil des Schwefeldioxidkondensats kann dann in der ersten Behandlungskammer verwendet werden, während das verbleibende Schwefeldioxid zu einer Sammelkammer geführt wird; dies geschieht über eine Druckisolierungseinrichtung, damit das gesamte System isobar und ohne ab- und zunehmende Bewegung arbeitet. Das gesammelte Schwefeldioxid kann dann kommerziell verwertet werden.

Die von Schwefeldioxid freien Abgase, welche in dem System wesentlich gekühlt worden sind, werden auf ähnliche Weise abgegeben, wobei der Druck gesteuert wird, um eine ab- und zunehmende Bewegung oder eine Rückflutbewegung durch den Brenner zu verhindern, welche dessen ungleichmäßigen Betrieb und eine Verringerung seines Wirkungsgrades fcervorrufen würden. Die gekühlten Abgase werden dann durch einen Wärmetauscher geleitet, oder auf andere Weise mit den Kamingasen in wärmeaustauschende Beziehung gebracht, um die Kühlungskapazität zu verstärken, während gleichzeitig die von außen erforderliche Energie minimiert wird.

Darüber hinaus kann durch geeignete Führung der Abströmung die Umgebung des Systems genau geregelt werden, so daß ein maximaler Wirkungsgrad erzielt wird. Falls das System in einer heißen Umgebung betrieben wird, kann ein Teil der gekühlten Abgase zur Kühlung der Umgebung des Systems abgeleitet werden. Falls dagegen das System in einer relativ kalten Umgebung arbeitet, können heiße Kamingase dazu verwendet werden, die Umgebung des Systems

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zu erwärmen, bevor sie in das System zur Entfernung von Schwefeldioxid und Wasserdampf eingeleitet werden. Dementsprechend kann bei der Anwendung der Erfindung eine hohe Wirtschaftlichkeit erzielt werden.

In der einzigen Figur ist ein erfindungsgemäßes System dargestellt, welches zur Verminderung der Luftverschmutzung durch Freigabe von Schwefeldioxid in die Atmosphäre infolge von Verbrennung von schwefelhaltigen Brennstoffen dient. Diese Brennstoffe, üblicherweise Kohle oder Öl, werden in einem Ofen 10 so verbrannt, daß sie Z.B. einen Dampf zur Erzeugung elektrischer Energie erzeugen. Der Ofen weist in herkömmlicher Weise eine Einlaßleitung 12 auf, und er enthält zusätzlich einen Dämpfer 14, welcher weiter unten im einzelnen beschrieben werden wird. Die gasförmige Abströmung, welche aus der Verbrennung des Brennstoffs resultiert und erhebliche Mengen von Schwefeldioxid enthält, welches zumindest teilweise dem Wasserdampf zugeordnet ist, wird von dem Brenner 10 über eine Auslaßleitung 16, und von dort zu dem Wärmetauscher 18 geleitet. Wahlweise kann, zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Systems, eine Einrichtung 15 zur Entfernung von Teilchen verwendet werden. Solche Teilchenentferner können Ausfällapparate, Sackfilter oder dgl. sein, welche nicht näher beschrieben werden müssen. Üblicherweise erreicht die von dem Brenner 10 ausgehende gasförmige Abströmung den Wärmetauscher 18 mit einer Temperatur von ungefähr 150 Grad C. Die Temperatur der Abströmung kann jedoch, abhängig von dem Wirkungsgrad des Ofens oder von anderen

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Betriebsparametern, im Bereich zwischen 100 Grad C und 200 Grad C liegen.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die kritische Temperatur von Schwefeldioxid bei ungefähr 158 Grad C liegt, ist es erforderlich, daß die Abströmung mindestens auf diese Temperatur gekühlt wird; vorzugsweise soll sie jedoch auf eine Temperatur im Bereich von etwa 55 Grad C bis 65 Grad C gekühlt werden. Besonders bevorzugt wird es jedoch, wenn die Abströmung auf eine Temperatur im Bereich zwischen minus 1 Grad C und plus 5 Grad C abgekühlt wird. Die erforderliche Kühlung wird nLt Hilfe eines Wärmetauschers 18 durchgeführt, welcher von beliebiger, bekannter Bauart, z.B. mit entgegenströmender Flüssigkeit oder Luft, sein kann. Vorzugsweise wird ein Flügel aufweisender Wärmetauscher 18 verwendet, welcher die Wärmeleitungstechnologie verwendet. Diese Wärmetauscher arbeiten nahezu isotherm und erzeugen dadurch einen hohen Wirkungsgrad der Wiedergewinnung. Ferner sind keine beweglichen Teile vorhanden, welche eine regelmäßige Wartung erfordern würden, und außerdem ist keine äußere Energiequelle notwendig, wodurch sowohl der Wirkungsgrad als auch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöht werden. Wie man in der Figur sieht, können die gekühlten Gase durch den Wärmetauscher 18 gekühlt werden, um den Wirkungsgrad weiter zu erhöhen. Diese gekühlten Gase werden dann über eine Leitung 20, welche eine Hilfsleitung 21 mit einem Dämpfer 26 aufweist, zu einem Luftkompressor 22 geführt.

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22
Der Kompressor/kann von bekannter Bauart sein und einen Rotor, eine rotierende Schraube, eine Zentrifuge oder dgl. enthalten. Während die absolute Art, nach welcher der Kompressor arbeitet, in diesem Zusammenhang nicht von besonderer Bedeutung ist, ist es jedoch wesentlich, daß die Belastungsfähigkeit des Kompressors 22 größer als die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit (CFM) des Ofens 10 ist. Wenn die-für den ma-

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ximalen Wirkungsgrad des Brenners/erforderliche Strömungsgeschwindigkeit berechnet worden ist, wobei das System zur Entfernung von Schwefeldioxid nicht berücksichtigt worden ist, sollte ein Kompressor 22 ausgewählt werden, welcher eine übermäßige Kapazität von 10% bis 15% gegenüber der erforderlichen, optimalen Strömungsgeschwindigkeit durch den Brenner besitzt. Diese übergroße Kapazität kompensiert die Volumenverluste durch das System zur Entfernung des Schwefeldioxids. In Abstimmung mit dem Kompressor 22 läßt der Dämpfer 26 in steuerbarer Weise Luft aus der Umgebung durch die Hilfsleitung 21 einströmen. Tatsächlich arbeitet der Dämpfer 26 als Kompensatorventil zum Ausgleich der Unterschiede zwischen dem Volumen der Kamingase, welche den Brenner verlassen, und dem Volumen, welches von dem Kompressor 22 angesaugt wird, wobei die Zulassung von Luft aus der Umgebung die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit des Ofens 10 ausgleicht.

Zur Trennung der Schwefeldioxidkomponenten von der gasförmigen Abströmung ist es erforderlich, die Gase auf einen Grad zu komprimieren, welcher dem thermodynamisehen Druck-Temperatur-Verhältnis des Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichts von Schwefel-

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dioxid entspricht. Dieser Grad von Kompression v/ird automatisch durch eine erste Fühlung der Temperatur der gasförmigen Abströmung durch den Temperaturfühler 32 bewirkt, welcher von beliebiger Bauart sein kann und elektrische, mechanische oder hydraulische Ausgangszeichen an ein Ventil 42 abgibt, welches dann automatisch so gesteuert wird, daß der gewünschte Kompressionsgrad in dem System erzeugt wird. Ein Gasstrom, welcher z.B. auf etwa 25 Grad C abgekühlt worden ist, erfordert einen Kompressionsgrad, welcher zu einem absoluten Druck von etwa 4 kg/cm führt, damit die Verflüssigung der Schwefeldioxidkomponente eingeleitet wird. Aufgrund solcher Überlegungen, wie dem Anstieg der Temparatur des Gasstromes, welcher mit der Kompression in dem Kompressor 22 eintritt (z.B. der Wärmekompression), ist es wünschenswert, einen absoluten Druck von wenigstens etwa 5 bis 6 kg/cm vorzusehen. Es muß auch berücksichtigt werden, daß die chemische Wechselwirkung zwischen den Komponenten der Strömung einen Kompressionsgrad erforderlich machen, der oberhalb dem theoretischen Kompressionsgrad liegt.

Die komprimierten Gase werden von· dem Kompressor über eine Leitung 25 zu einer ersten Kühlkammer 27 geführt; dieses ist eine Kühlkammer mit einem Sprühvorhang, und sie ist für die besondere Verwendung zusammen mit dem System zur Entfernung von Schwefeldioxid modifiziert worden. Die Kühlkammer 27 weist eine Anzahl von Sprühköpfen 28 auf, welche Sprühsäulen 29 erzeugen. Wie weiter unten im einzelnen

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beschrieben wird, wird das wiedergewonnene Kondensat aus Schwefeldioxid zu der Kühlkammer 27 gepumpt, und dieses Kondensat bildet die Vielzahl von Sprühsäulen aus hochdispersem Schwefeldioxid.

Die komprimierten Gase, welche von dem Kompressor ausströmen, haben aufgrund ihrer Kompression eine Temperaturerhöhung erfahren. Die Kühlkammer 27 gleicht diese erhöhte Temperatur teilweise aus, da die Sprühsäulen aus kaltem Kondensat mit einer Temperatur zwischen etwa 1 Grad C bis 5 Grad C bestehen. Die Wirkung dieses Sprühvorhangs bewirkt eine anfängliche, teilweise Entfernung von Schwefeldioxid aus der Abströmung, und gleichzeitig bewirkt sie eine anfängliche Trennung von Wasserdampf aufgrund der Neigung zur Kondensation auf den kalten Kondensatteilchen in den Säulen 29 und in Verbindung mit dem erhöhten Druck aufgrund der Wirkung des Kompressors 22. Das abströmende Gas verläßt, nachdem aus ihm teilweise Schwefeldioxid und Wasserdampf entfernt worden sind, die Kühlkammer 27 über eine Leitung 30, welche einen Temperaturfühler aufweist, und wird zu einer Behandlungskammer "5k geführt .

Der komprimierte Gasstrom, welcher in die Behandlungskammer 34 eintritt, folgt einem etwa sinusförmigen Weg um Umleit- oder Trennteile 36, auf welchen die Schwefeldioxidkomponente aufgrund der Temperaturerniedrigung verflüssigt wird, welche durch den Wärmetauscher 18 und die Erhöhung des Druckes in dem Luftkompressor 22 erzeugt worden

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ist. Die Behandlungs- oder Prozeßkammer 34 ist durch eine perforierte Platte 40 unterteilt und weist eine untere Sammelkammer 38 auf. Das flüssige Schwefeldioxid, welches aus dem Gasstrom entfernt worden ist, läuft an den Trennteilen 36 nach unten, durch die perforierte Platte 40 und sammelt sich in der Kammer 38.

Der Temperaturfühler 32 arbeitet in Abstimmung mit dem Druckfühler 33 und dem Einweg-Ventil 42, zusammen mit den Dämpfern 14 und 26, welche oben beschrieben wurden. Es ist wesentlich, daß der Brenner 10 bei einer konstanten

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Strcmung^arbeitet, ohne zunehmende oder abnehmende Strömung, damit sein Wirkungsgrad einen maximalen Wert annimmt. Wenn Änderungen an dem Brenner gefordert werden, werden sowohl das Druck-Temperaturverhältnis, welches zur wirksamen Trennung von Schwefeldioxid und Wasserdampf erforderlich ist, als auch die Volumenströmung des Gases beeinflußt. Wenn solche Veränderungen eintreten, liefert der Temperaturfühler 32 ein geeignetes Signal, welches ein elektrisches, hydraulisches oder mechanisches Signal sein kann und das Einweg-Ventil 42 so steuert, daß eine geeignete Änderung der Volumenströmungsgeschwindigkeit der Abströmung von dem System ermöglicht wird, welche direkt auf den Druck in dem System einwirkt. In Verbindung mit diesem Betrieb signalisiert der Druckfühler 33 dem Ventil 42 in ähnlicher Weise, daß der erforderliche Druck in der Kammer 34 erreicht worden ist. Aufgrund der Streuungen und Änderungen der Betriebsströmungsgeschwindigkeiten sind die Dämpfer 14 und 26 automatisch so einstellbar, daß ein weiter Bereich von Strömungsgeschwindigkeiten durch das System vorgesehen wird. Insbesondere der Dämpfer 14 ist

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selektiv so einstellbar, daß eine konstante Strömungsgeschwindigkeit durch den Brenner 10 erzeugt wird, welche der für diesen Brenner wirksamsten Strömungsgeschwindigkeit entspricht, und diese Strömungsgeschwindigkeit ist über den gesamten Bereich der Betriebsparameter des Brenners unabhängig variabel, unabhängig von den Betrieb sparametern des anhängenden Entfernungssystems. Da die Betriebsparameter des Entfernungssystems sich in Abhängigkeit von den Druck-Temperatur-Forderungen in ihm ändern, wird Luft selektiv über den Dämpfer 26 in das System eingelassen, damit die wirksamste Entfernung von Schwefeldioxid erreicht wird.

Falls der Brenner 10 z.B. eine Durchströmung von etwa 470 m /min Luft für den wirksamsten'Betrieb erfordert," wird das gesamte /dieser Luft durch den Dämpfer 14 hereingelassen. Aufgrund der Qualität des verwendeten Brennstoffs kann sich das Volumen des Kamingases geringfügig ändern, dies hat jedoch, falls überhaupt einen, nur einen geringen Einfluß auf diese anfänglichen Erfordernisse. Der Kompressor 22 zieht Luft durch den Dämpfer 14, während der Dämpfer 26 entsprechend eingestellt wird, vorzugsweise automatisch, damit dieser konstante Wert von etwa 470 nr/min Luft durch den Brenner 10 gewährleistet ist. Falls der erforderliche Druck in der Behandlungskammer 34 sich z.B. in Abhängigkeit von der Temperaturänderung ändert, wird der Dämpfer 26 automatisch geöffnet oder geschlossen, um geeignete Betriebsbedingungen zu gewährleisten, wobei jedoch ein konstanter Stromfluß durch den Brenner 10 zugelassen wird. Dementsprechend ist das System fähig, in wirksamer Weise und mit hohem Wirkungsgrad Schwefeldioxid und Wasser-

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dampf aus der gasförmigen Abströmung über einen einstellbar steuerbaren Bereich von etwa 4,7 m /min bis etwa 47OO rar/min zu erzeugen.

Wie oben erwähnt wurde, ist es höchst erwünscht, Wasserdampf zu entfernen, da Wasserdampf ein Vielfaches seines Volumens an Schwefeldioxid bindet. Es hat sich herausgestellt, daß zur optimalen Entfernung von Wasserdampf in der Behandlungskammer 34 eine Temperatur von etwa 4 Grad C bis 5 Grad C und ein Druck von etwa 7 kg/cm herrschen sollte, damit ein Taupunkt zwischen etwa 4 Grad C und 5 Grad C erzeugt wird. Beim Betrieb in diesem Bereich erhält man ein Abgas, welches zu etwa 99 % frei von Wasserdampf ist.

Das flüssige Schwefeldioxid und der kondensierte Wasserdampf, welche in der Kammer 38 gesammelt sind, werden über eine Leitung 46 durch ein pegelgesteuertes Ventil 48 und über eine Leitung 50 zu einer Isolationskammer 52 geführt, welche die Führung des Kondensats zu einer Speichereinrichtung 54 ermöglicht, ohne den Systemdruck in der Behandlungskammer 34 zu beeinflussen.

Wenn der Pegel des flüssigen Schwefeldioxids unter einen vorbestimmten Wert fällt, bewirkt ein Schwimmer 56 die öffnung des pegelgesteuerten Ventils 58, damit Kondensat von der Behandlungskammer 38 zu der Kammer 52 eingelassen wird. Gleichzeitig mit der Öffnung des Ventils 48 bewirkt ein Schwimmer 58, daß das Pegelsteuerventil 60 geschlossen wird. Während der Flüssigkeitspegel ansteigt, bewirken die Schwimmer 56 und 58, daß die entsprechenden Ventile 48 und 60 geschlossen bzw. geöffnet werden, so daß die Flüssigkeit aus der Isolierungskammer

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zu dem Speicher geleitet werden kann. Das Strömungsmittel wird also unter im wesentlichen Isobaren Bedingungen aus dem System entfernt.

Das kalte Kondensat, welches in der Isolierungskammer bei einer Temperatur zwischen etwa 1 Grad C bis 5 Grad C gespeichert ist, kann dann als Quelle für die beschriebenen Kühlsäulen 29 verwendet werden. Solange das System hinreichend lange arbeitet, um signifikante Mengen von Kondensat zu sammeln, ist die Kühlkammer 27 mit dem Sprühvorhang außer Betrieb. Sobald.jedoch einmal der Pegel des Kondensats in der Isolierungskammer 52 einen ständigen Wert erreicht hat, kann ein Teil davon mit Hilfe einer Pumpe 64 über eine Leitung 62 zu den Sprühdüsen 28 gebracht werden. Die Sprühsäulen 29 unterstützen die Temperaturverringerung der gasförmigen Strömung und bewirken gleichzeitig eine anfängliche, teilweise Entfernung von Schwefeldioxid und Wasserdampf. Die Flüssigkeit, welche sich in der Kammer 27 sammelt, wird über eine Leitung 66 zu der Isolierungskammer zurückgeführt.

Die Entfernung von Schwefeldioxid und Wasserdampf aus der gasförmigen Abströmung ergibt ein kaltes Residuum von der Abgabe an die Atmosphäre. Dieses kalte Residuum gelangt unter Drucksteuerbedingungen durch das Einweg-Ventil 42 und wird selektiv in die Nähe eines Wärmetauschers 18 geführt oder wird auf andere Weise in wärmeaustauschendem Verhältnis mit der heißen, ankommenden Strömung gebracht, wodurch die gesamten Anforderungen an das System verringert werden. Danach wird es über die Leitung 45 abgegeben.

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In ähnlicher Weise kann das kalte Residuum dazu verwendet werden, allein oder in Abstimmung mit heißen Kamingasen, eine Beeinflussung oder Steuerung der Umgebung des Systems zu bewirken. Das heißt, durch geeignete Führung der heissen und/oder kalten Gasströme im wärmeaustauschenden Verhältnis mit der Umgebung der Vorrichtung können sie auf einen Temperaturbereich zwischen etwa 10 Grad C und etwa 16 Grad C geregelt werden. Durch dieses Merkmal werden der Wirkungsgrad des Verfahrens und die Wirtschaftlichkeit des Systems erhöht. Die heißen Kamingase können z.B. selektiv durch einen herkömmlichen Radiator geleitet werden, um die Umgebung in geeigneter Weise zu erwärmen. In ähnlicher Weise können, falls es erwünscht ist, die kalten Abgase von der Leitung 43 wahlweise durch die Radiatoren einer Klimaanlage umgeleitet werden.

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Claims

263KU Ansprüche

1. Verfahren zur Entfernung und Wiedergewinnung von Schwefel-' dioxid, welches in einem Gasstrom enthalten ist, der bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Materialien in einem Brenner emittiert wird_f welcher zum wirksamen Betrieb eine vorbestimmte Durchflußgeschwindigkeit von Luft hat, dadurch gekennzeichnet,

daß der Gasstrom gekühlt wird,

daß der Gasstrom komprimiert wird,

daß der Druck des Gasstromes gefühlt wird,

daß die Temperatur des Gasstromes gefühlt wird,

daß durch eine Stromungsdämpf ungseinrichtung selektiv ein Volumen von Luft zu dem Gasstrom in Abhängigkeit von dessen Druck-Temperatur-Bedingungen zugelassen wird, um die vorbestimmte Luftgeschwindigkeit durch den Brenner aufrechtzuerhalten, wodurch ein Zu- und Abnehmen der Strömung durch ihn im wesentlichen verhindert wird,

daß das Schwefeldioxid verflüssigt wird, um eine im wesentlichen von Schwefeldioxid freie-Restströmung zu erhalten,

daß die Restströmung in gesteuerter Weise an die Atmosphäre in Abhängigkeit von deren Druck und Temperatur abgegeben wird, und

daß der Gasstrom vor der Verflüssigung mit flüssigem Schwefeldioxidkondensat in Berührung gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Restströmung vor der Abgabe an die Umgebung mit dem Gasstrom in wärmetauschende Relation gebracht wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verflüssigte Schwefeldioxid gesammelt und ein Teil davon zu der Berührungsverfahrensstufe zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom auf eine Temperatur zwischen etwa 1 Grad C und etwa 5 Grad C gekühlt und auf einen Druck von wenigstens 7000 g/cm (100 p.s.i.g.) komprimiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebung, in welcher das Verfahren durchgeführt wird, gesteuert beeinflußt wird, indem wahlweise der Reststrom und/oder der Gasstrom in wärmeaustauschender Relation mit der Umgebung gebracht wird, wodurch die Temperatur der Umgebung in einem Bereich zwischen etwa 10 Grad C und 16 Grad C gehalten wird.

6. Vorrichtung zur Entfernung und Wiedergewinnung von Schwefeldioxid, welches in einem Gasstrom enthalten ist, der bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Materialien in einem Brenner emittiert wird, welcher zum wirksamen Betrieb eine- vorbestimmte Durchflußgeschwindigkeit von Luft aufweist, gekennzeichnet

durch eine Einrichtung zur Kühlung des Gasstromes,

durch eine Einrichtung zur Kompression des Gasstromes,

durch eine Einrichtung zur Fühlung des Druckes des Gasstromes,

durch eine Einrichtung zur Fühlung der Temperatur des Gasstromes,

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durch eine Ströraungsdämpfungseinrichtung, welche selektiv ein Volumen von Luft zu dem Gasstrom in Abhängigkeit von dessen Druck-Temperatur-Bedingung zuläßt, um die vorbestimmte Luftgeschwindigkeit durch den Brenner aufrechtzuerhalten, wodurch ein Zu- und Abnehmen der Strömung durch ihn im wesentlichen verhindert wird,

durch eine Einrichtung zur Verflüssigung des Schwefeldioxids zur Erzeugung eines im wesentlichen schwefeldioxidfreien Reststromes,

durch eine Einrichtung zur gesteuerten Abgabe des Reststromes an die Atmosphäre in Abhängigkeit von deren Druck- und Temperaturbedingungen, und

durch eine Einrichtung, welche den Gasstrom mit einem Konzentrat von flüssigem Schwefeldioxid in Verbindung bringt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Sammlung des flüssigen Schwefeldioxids und zur Rückführung eines Teils desselben zu der Berührung s e inri chtung.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur wahlweisen Führung des Reststromes in wärmeaustauschender Relation mit dem Gasstrom.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur wahlweisen Führung des Restströmes und/oder des Gasstromes in wärmetauschender Relation mit der Umgebung der Vorrichtung, wodurch die Temperatur der Umgebung innerhalb eines Bereiches von etwa 10 Grad C bis 16 Grad C geregelt wird.

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