DE3507882A1 - Verfahren zum loesen von salzkrusten in einem waermeaustauscher - Google Patents

Description

SIGRI ELEKTROGRAPHIT GMBH Meitingen, den 4. MRl 1985

Verfahren zum Lösen von Salzkrusten in einem Wärmeaustauscher

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösen von Salzkrusten, die durch überschreiten der Sättigungsgrenze aus einem mit Wasserdampf gesättigten Gas auf den wärmeaustauschenden Flächen eines Wärmeaustauschers abgeschieden werden.

Es sind Verfahren bekannt, bei welchem mit Wasserdampf gesättigte Gase durch Wärmeaustausch auf eine Temperatur erwärmt werden, die für physikalische oder chemische Behandlungen des Gases förderlich ist. Besonders häufig verwendet man für diesen Zweck rekuperative Wärmeaustauscher/ wie Block-, Platten-, oder besonders Rohrbündelwärmeaustauscher. Enthält das Wasserdampf-Gas-Gemisch mineralische Salze, deren Löslichkeit mit steigender Temperatur sinkt oder vermindert sich beim Wärmeaustausch die Menge des Lösungsmittels, läßt sich wegen Erwärmung der Lösung oder Verdampfung des Lösungsmittels die Abscheidung der mineralischen Substanz auf der heißen Oberfläche des Wärmeaustauschers in der Regel nicht vermeiden. Die mehr oder weniger harten Krusten bedingen eine wesentliche Leistungsverschlechterung des Wärmeaustauschers und es ist daher üblich, die wärmeaustauschenden Flächen periodisch zu reinigen, beispielsweise durch Auskochen mit sauren oder alkalischen Lösungen.

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Anlagen, z.B. Chemieanlagen, die derartige Wärmeaustauscher enthalten, können entsprechend nur dann kontinuierlich betrieben werden, wenn für den Zeitraum der Reinigung ein Ersatzwärmeaustauscher zugeschaltet wird. 5

Es ist auch bekannt, besonders zum Entfernen wasserlöslicher Salzkrusten, ohne Unterbrechung des Betriebs Wasser oder gegebenenfalls auch wässerige Lösungen auf die Wärmeaustauscherflächen zu spritzen, wobei die Krusten durch die Kraft des auftreffenden Fluids und dessen Lösefähigkeit entfernt werden. Nachteile dieses Verfahrens sind die Kühlung des Gases, falls die Temperatur des Sprühwassers kleiner als die normale Austrittstemperatur des Gases ist, und vor allem die Senkung des Taupunkts bzw. die über-Sättigung des Gases mit dem Lösemittel. Die Korrosion von Apparaten, Rohrleitungen und dgl., die dem Wärmeaustauscher nachgeschaltet sind, läßt sich dann häufig nur durch Ausbildung dieser Anlagenteile aus korrosionsfesten Werkstoffen verhindern, eine technisch aufwendige Lösung. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Salzkrusten ohne die beschriebenen Nachteile aus Wärmeaustauschern zu entfernen.

Die Aufgabe wird mit einem in mehrere Sektionen unterteilten Wärmeaustauscher gelöst, dessen Sektionen zu einem überwiegenden Teil zur Erwärmung des mit Wasserdampf gesättigten Gases mit einem heißen Fluid und zu einem kleineren Teil zur Kühlung des Gases unter den Taupunkt mit einem kalten Fluid beaufschlagt, die Salzkrusten in den gekühlten Sektionen durch das ausgeschiedene Kondenswasser gelöst und die Salzlösungen aus dem Wärmeaustauscher abgezogen werden und die gekühlten Sektionen nach der Entfernung der Salzkrusten mit dem heißen Fluid und ein Teil der erwärmten Sektionen mit dem kalten Fluid beaufschlagt werden.

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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, das im Gasstrom enthaltene Wasser als Lösemittel für die störenden Salzkrusten zu verwenden. Zu diesem Zweck wird ein Teil des zu erwärmenden Gasstroms unter den Taupunkt abgekühlt, wobei Wassertropfen im direkten Kontakt mit den Salzkrusten an den wärmeentziehenden Flächen abgeschieden werden und in kurzer Zeit eine konzentrierte, von den wärmeaustauschenden Flächen ablaufende Salzlösung gebildet wird; Bei einem konstanten Gasstrom ist die verfügbare Wassermenge dem Feuchtigkeitsgehalt des eingespeisten Gases, der Temperatursenkung und der Kühlzeit proportional. Durch Änderung dieser Parameter kann das Verfahren in weiten Grenzen dem jeweiligen Betriebserfordernis angepaßt werden. Nach Lösen der Salzkrusten wird ein anderer Teil des Wärmeaustauschers gekühlt und der gekühlte Teil wieder mit einem heißen Fluid beaufschlagt.

Durch die Unterteilung des Wärmeaustauschers in mehrere Sektionen und Erwärmung des größeren Teils und Kühlung des kleineren Teils der Sektionen erhält man mehrere, der Zahl der Sektionen analoge Teilströme mit zwei verschiedenen Temperaturen. Zweckmäßig werden die Teilströme miteinander zur Erzeugung eines homogenen Gasstroms vermischt, beispielsweise durch turbulente Strömungen, dessen Temperatur man in bekannter Weise in guter Näherung aus dem Mengenverhältnis der Teilströme und dem Verhältnis der Temperaturen berechnen kann. Jede Sektion des Wärmeaustauschers ist mit einer eigenen Zu- und Ableitung für das heiße und das kalte Fluid ausgestattet und mit den üblichen Mitteln zum Umschalten von dem einen zum anderen Fluid. Als heißes Fluid wird beispielsweise heißes Wasser, Dampf oder ein Thermoöl als kaltes Fluid Kaltwasser oder eine Sole verwendet.

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Die Anzahl der Sektionen eines Wärmeaustauschers, die jeweils zur vollständigen Entfernung der Salzkrusten gekühlt werden müssen, hängt im einzelnen von der Löslichkeit des Salzes und der ausgeschiedenen Wassermenge ab. Unter den üblichen Bedingungen reicht es aus, 5 bis 20 % der Sektionen zu kühlen. Das Verfahren kann grundsätzlich auf alle mit Wasserdampf gesättigte Gase angewendet werden, deren Temperatur in einem Wärmeaustauscher erhöht werden soll. Besonders vorteilhaft können Rauchgase behandelt werden, die beispielsweise nach einer Entschwefelungsbehandlung wasserlösliche Salze enthalten. Die in den gekühlten Sektionen gebildeten Salzlösungen wirken entsprechend mehr oder weniger stark korrosiv und es ist zweckmäßig, Wärmeaustauscher aus korrosionsbeständigen Werkstoffen zu verwenden. Besonders vorteilhaft sind Wärmeaustauscher aus Graphit, die gegen zahlreiche Lösungen beständig sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels und einer Zeichnung näher beschrieben:

Ein übliches Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgasen —- ist das Verfahren nach Wellmann-Lord (Winnacker-Küchler, Chemische Technologie, Bd. 2, 4. Aufl. München 1982, 15).

Bei diesem Verfahren wird aus dem Rauchgas in einem Absorber SO₂ mit natriumsulfitreicher Lösung ausgewaschen. In der Zeichnung durchströmt das Rauchgas den Vorwäscher und den Hauptwäscher 2, dem der Tropfenabscheider 4 nachgeschaltet ist. Die natriumsulfithaltige Waschlösung durchströmt über Leitungen 3 den Hauptwäscher im Gegenstrom, die S02~beladene Waschlösung wird abgezogen und nach dem zeichnerisch nicht dargestellten Austreibendes S0„ in den Kreislauf zurückgeführt. In Fließrichtung nach dem Tropfenabscheider ist ein Wärmeaustauscher angeordnet, von dem zeichnerisch die Sektion 5 dargestellt ist. Zweck des Wärmeaustauschers ist die Aufheizung des entschwefelten Rauchgases

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65° auf 90 °C. Da salzhaltige Flüssigkeitstropfen nur zu einem Teil im Abscheider 4 zurückgehalten werden, gelangen Tropfen auch auf die heißen Flächen des Wärmeaustauschers, wenigstens ein Teil des Lösungsmittels verdampft wegen Übersättigung, Salz scheidet sich aus und die wärmeaustauschende Fläche verkrustet. Zur Ablösung der Salzkrusten wird durch Umstellen der Ventile die Zu- und Abfuhr des heißen Fluids durch die Rohrleitungen 6 unterbrochen und über die Leitungen 7 ein kaltes Fluid dem Wärmeaustauscher zugeführt. Dem gereinigten Rauchgasstrom wird nun Wärme entzogen und seine Temperatur unter dem Taupunkt gesenkt. Das entstehende Kondensat löst die Salzkrusten von den wärmeaustauschenden Flächen, die Lösung fließt ab und wird über die Leitung 9 abgezogen.

Die Sektion 5 des Wärmeaustauschers wird dann wieder mit dem heißen Fluid beaufschlagt und eine andere zeichnerisch nicht dargestellte Sektion mit dem kalten Fluid. Insgesamt enthielt der aus Graphit ausgeführte Wärmeaustauscher 10 Sektionen, jeweils neun Sektionen wurden beheizt und eine Sektion gekühlt.

Die aus den Sektionen austretenden Teilströme werden zu einem Gasstrom mit einer Temperatur von etwa 85 bis 90 ⁰C vereinigt. Der Gasstrom enthält keine aus der Waschlösung mitgeschleppten Salze, vor allem Natriumsulfit und Natriumsulfat, und die weit oberhalb des Taupunkts liegende Gastemperatur reicht zur Erzeugung des notwenigen Auftriebs in Kamin 10 aus. Eine Korrosion des Kamins 10 und gegebenenfalls der Aggregate und Rohrleitungen, die zwischen dem Wärmeaustauscher 5 und dem Kamin 10 angeordnet sind, kann ausgeschlossen werden.

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Claims (5)

85/6 Patentansprüche;

1. Verfahren zum Lösen von Salzkrusten, die durch überschreiten der Sättigungsgrenze aus einem mit Wasserdampf gesättigten Gas auf den wärmeaustauschenden Flächen eines Wärmeaustauschers abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeaustauscher in mehrere Sektionen unterteilt ist/ der überwiegende Teil der Sektionen zur Erwärmung des mit Wasserdampf gesättigten Gases mit einem heißen Fluid, der kleinere Teil der Sektionen zur Kühlung des Gases unter den Taupunkt mit einem kalten Fluid beaufschlagt, in den gekühlten Sektionen die Salzkruste durch das ausgeschiedene Kondenswasser gelöst und die Salzlösung aus dem Wärmeaustauscher abgezogen wird und nach Entfernung der Salzkruste die gekühlten Sektionen mit dem heißen Fluid und Teile der erwärmten Sektionen mit dem kalten Fluid beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß 5 bis 20 % der Sektionen gekühlt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein mit Wasserdampf gesättigtes Rauchgas verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e -

kennzeichnet, daß ein Rohrbündelwärmeaustauscher verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein aus Graphit be- stehender Wärmeaustauscher verwendet wird.

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