DE2741116C2 - Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Gasen, insbesondere Industrieabgasen - Google Patents
Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Gasen, insbesondere IndustrieabgasenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Gasen, insbesondere Industrieabgasen,
bei denen diese mit Ammoniak und/oder ammoniakhaltigen Lösungen in einer Waschvorrichtung
behandelt werden.
Die überwiegende Anzahl der in jüngster Zeit bekanntgewordenen Verfahren dieser Art, die mit Ammoniak
arbeiten, benutzen zur Entfernung des Schwefeldioxids eine Waschlösung, die aus in Wasser gelöstem
Ammoniumsulfit und Ammoniumbisulfit besteht. Das Ammoniumsulfit reagiert dann mit dem Schwefeldioxid
zu Bisulfit nach folgender Gleichung:
(NHh)2SO3 + SO2 + H2O-2 NHaHSO3
Der Verbrauch an Ammonium wird dabei z. B. durch Zugabe von Ammoniumhydroxid ersetzt, das nach folgender
Gleichung reagiert:
2 NH4OH + SO2-(NHa)2SO3 + H2O (2)
Andere Verfahren benutzen zur Entfernung des Schwefeldioxids auch gasförmiges Ammoniak, das in eine
Waschkolonne oder vor der Kolonne in das Gas eingespeist wird. Dabei entsteht dann ebenfalls Sulfit-Bisulfit,
das sich in der Waschlösung wiederfindet. Die Anteile an Ammoniumsulfat sind in diesem Fall meist
gering.
Bei einem nicht zum Stande der Technik gehörenden Verfahren, das zur Entfernung des Schwefeldioxids
ebenfalls gasförmiges Ammoniak benutzt, wird das Ammoniak in das mit Nebeltröpfchen durchsetzte, zu bchandeinde
Gas eingespeist Dabei wird mit dem im Gas vorhandenen freien Sauerstoff eine weitgehende Oxidation
zum Sulfat erzielt Diese Reaktion ist temperaturabhängig. Bei niedrigen Arbeitstemperaturen, z. B. unterhalb
400C, beträgt der Sulfitanteil noch ca.
20Gew.-% der insgesamt in der Lösung enthaltenen Salze.
Die Dampfdrucke von Schwefeldioxid und Ammoniak über einer Sulfit-Bisulfit-Lösung sind, wie aus der
Literatur bekannt ist von der Temperatur, der Konzentration und dem Verhältnis von S/C abhängig, wobei
5 die Gesamtkonzehtration von SO2 in der Lösung und
C die Gesamtkonzentration von NH3 in der Lösung
ist
Daraus ergibt sich, daß bei den bisher bekanntgewordenen Verfahren nach dem letzten, als solchen zu bezeichnenden
SOa-Wascher, ein beträchtlicher Ammoniakdampfdruck vorliegt, der, wenn keine besonderen
Abscheidevorrichtungen vorgesehen werden, zu erheblichen, wirtschaftlich nicht vertretbaren Ammoniakverlusten
führt
Eine Reihe bekannter Verfahren benutzt daher eine zusätzliche Waschstufe, in der mittels Wasser das Ammoniak
und zwangsläufig auch Schwefeldioxid ausgewascher, wis d. Wird das eingebrachte Wasser im Prozeß
mittels der fühlbaren Wärme des heißen, zu behandelnden Abgases später verdampft, wirkt es sich durch die
Erhöhung des spezifischen Gewichtes, des Taupunktes und der Masse nachteilig auf den der Anlage nachgeschalteten
Kompressor und auf den Kamin aus. Das benutzte Waschwasser muß in diesem Fall, um Verschmutzungen
und Störungen zu vermeiden, vollständig entmineralisiert werden. Die in der DE-OS 24 31%Al 30
und 25 18 386 bekannten Verfahren benutzten zu diesem Zweck aufwendige lonenaustauscheranlagen.
Es gehört ferner zum Stand der Technik, zum Nachwaschen des bereits behandelten Gases eine sehr verdünnte Sulfit-Bisulfit-Lösung zu verwenden. Dabei macht man sich die Tatsache zunutze, daß der Dampfdruck von Ammoniak fast proportional der Konzentration C ist. Das in der DE-OS 24 29 690 beschriebene Verfahren benutzt zu diesem Zweck eine Waschlösung, deren Salzgehalt unter 0,015 Mol/l liegt, und zusätzlich Waschwasser. Die nach dem Waschvorgang ablaufende beladene Lösung wird in einem Elektrodialysator von den Sulfiten getrennt und kann dann erneut dem Waschprozeß zugeführt werden.
Es gehört ferner zum Stand der Technik, zum Nachwaschen des bereits behandelten Gases eine sehr verdünnte Sulfit-Bisulfit-Lösung zu verwenden. Dabei macht man sich die Tatsache zunutze, daß der Dampfdruck von Ammoniak fast proportional der Konzentration C ist. Das in der DE-OS 24 29 690 beschriebene Verfahren benutzt zu diesem Zweck eine Waschlösung, deren Salzgehalt unter 0,015 Mol/l liegt, und zusätzlich Waschwasser. Die nach dem Waschvorgang ablaufende beladene Lösung wird in einem Elektrodialysator von den Sulfiten getrennt und kann dann erneut dem Waschprozeß zugeführt werden.
Beiden Verfahrensarten haftet der Nachteil an, daß für die Aufbereitung der Waschwässer erhebliche Investitionen
notwendig sind und der Vorteil der Taupunktverschiebungen, der sich durch den Siedeverzug der
konzentrierten Salzlösung ergibt, verlorengeht. Bei Verwendung von konzentrierten Salzlösungen liegt der
Taupunkt des die Apparatur verlassenden Gases unter der Gastemperatur.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, die vorstehend aufgezeigten Mangel der bekannten
Verfahren zu vermeiden. Insbesondere sollen Ammoniakverluste sowie aufwendige Verfahren zum
Nachwaschen des behandelten Gases soweit wie möglich vermieden werden.
es Aus der US-PS 28 10 627 ist ein Verfahren zur Entfernung
von Schwefeldioxid aus Gasen bekannt, bei dem diese mit Ammoniak oder ammoniakhaltigen Lösungen
in einer Waschvorrichtung behandelt werden, die dabei
entstehende Ammoniumsulfit- und Ammoniumbisulfit
enthaltende Lösung im Kreislauf geführt und aus dem Kreislauf ein Teilstrom abgezogen wird, der einer Oxidation
mit Sauerstoff, Luft oder einem anderen Oxidationsmittel zur Bildung von Sulfat unterzogen wird. Dabei
treten die vorstehend erwähnten, insbesondere mit der erforderlichen Nachwaschung erwähnten Probleme
nicht auf.
Ausgehend von dem aus der US-PS 28 10 627 bekannten Verfahren besteht die Erfindung darin, daß das
bereits gewaschene Gas mit der oxidierten Lösung nachbehandelt wird.
Die Erfindung sieht vor, die oxidierte Lösung auf einen ph-Wert von 4 bis 6, vorzugsweise 4,5 bis 5, einzustellen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die oxidierte Lösung 20 bis 50, vorzugsweise
30 bis 45 Gew.-% gelöste Ammoniaksalze enthält und der Taupunkt des aus dem Nachwascher austretenden
Gases unterhalb der Gastemperatur liegt
Da die bei der Oxidation gebildeten Sulfate praktisch keinen Dampfdruck besitzen und der pH-Wert niedrig
liegt, ist eine restlose Entfernung des Ammoniaks aus dem Gas gewährleistet. Die mit Ammoniak beladene
Lösung aus dem Nachwäscher kann in den Kreislauf zurückgeführt werden, so daß sich nach Entfernung der
Produktion ein bestimmter Sulfatspiegel einstellt
Es ist aber auch möglich, die gesamte oxidierte, sulfathaltige
Waschlösung als Produktion auszufahrea Dabei hat sich die Verwendung eines Stufenwaschers mit Ui.ilauf
zur Erzielung einer ausreichend großen Berieselungsdichte als zweckmäßig erwiesen. Diese Fahrweise
wird dann angewandt, wenn Ammoniumsulfat gewonnen werden soll.
Auf der Zeichnung ist ein Verfahrensschema für ein beliebiges Gasentschwefelungsverfahren, bei dem Ammoniak
zur Entfernung von Schwefeldioxid benutzt wird, dargestellt
Das zu behandelnde Gas tritt über die Leitung 1 in den unteren Teil eines Waschers 2 ein und verläßt ihn
vom SO2 befreit über die Leitung 3. Die aus dem Sumpf des Wassers 2 ablaufende Lösung wird zum größten
Teil über die Leitungen 4, 5 und 6, in die eine Pumpe 7 eingeschaltet ist, auf den Kopf des Waschers 2 gefahren.
Innerhalb des Waschturmes wird die Ammoniumsulfit und Ammoniumbisulfit enthaltende Lösung mit dem zu
behandelnden G?.s in Berührung gebracht, wobei die Reaktionen entsprechend den Gleichungen (1) und (2)
ablaufen. Das Ammoniak kann entweder gasförmig über die Leitung 8 oder in Form einer Ammoniumhydroxidlösung
über die Leitung 9 in den Kreislauf gefahren werden.
Ein Teilstrom der aus dem Sumpf der Waschkoloiine 2 abgezogenen Lösung, mindestens jedoch eine Menge,
die der minimalen technisch vertretbaren bekannten Berieselungsdichte des gewählten Kolonnentyps entspricht,
wird über die Leitung 10, die Pumpe 11 und die Leitung 12 in den Oxideur 13 eingeleitet. Die Oxidation
kann mit Luft, Sauerstoff oder einem anderen Oxidationsmittel erfolgen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
wird Luft über den Kompressor 14 und die Leitung 15 in den unteren Abschnitt des Oxideurs 13
eingeleitet. Der Oxideur kann entweder nach Art eines Waschers oder eines Gasblasenapparates konstruiert
sein.
Während die den Oxideur verlassende Abluft über die Leitung 16 in das zu behandelnde Gas zurückgeführt
wird, gelangt die oxidierte Lösung über die Leitung 17, die Pumpe 18, die Leitung 19 und den Kühler 20 sowie
die Leitung 21 auf den Kopf eines Nachwaschers 22, in den von unten über die Leitung 3 das nachzubehandelnde
Gas eingefahren wird. Das gereinigte Gas verläßt
den Wascher über die Leitung 23 mit einer Temperatur, die über der Taupunkttemperatur liegt
Die aus dem Wascher 22 ablaufende Lösung kann entweder als Produktion über die Leitung 24 abgefahren
oder durch die Leitung 25 in den Kreislauf zurückgeführt werden. Bei der zuletzt genannten Fahrweise
kann die Produktion dann durch die Leitung 26 ausgeschleust werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Gasen, insbesondere Industrieabgasen, bei denen
diese mit Ammoniak und/oder ammoniakhaltigen Lösungen in einer Waschvorrichtung behandelt
werden, die dabei entstehende, Ammoniumsulfit und Ammoniumbisulfit enthaltende Lösung im Kreislauf
geführt und aus dem Kreislauf ein Teilstrom abgezogen wird, der einer Oxidation mit Sauerstoff, Luft
oder einem anderen Oxidationsmittel zur Bildung von Ammoniumsulfat unterzogen wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das bereits gewaschene Gas mit dieser oxidierten Lösung nachbehandelt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierte Lösung auf einen pH-Wert
von 4 bis 6 eingestellt wird
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierte Lösung 20
bis 50 Gew. -% gelöste Ammoniaksalze enthält
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Taupunkt des aus
dem Nachwäscher austretenden Gases unterhalb der Gastemperatur Hegt
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus der umlaufenden Lösung
ein Teilstrom abgezogen wird, dessen Mindestmenge der minimalen technisch vertretbaren bekannten
Berieselungsdichte des gewählten Kolonnentyps entspricht.
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