DE3707446A1 - Verfahren zum entfernen von ammoniak aus einem abwasser eines rauchgasreinigungsprozesses - Google Patents
Verfahren zum entfernen von ammoniak aus einem abwasser eines rauchgasreinigungsprozessesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen
Entfernen von Ammoniak aus einem Abwasser eines einer
Brennstoffeuerung nachgeschalteten
Rauchgasreinigungsprozesses durch Begasen des Abwassers
mit einem gasförmigen Medium unter erhöhter Temperatur.
Ein in einer Flüssigkeit absorbiertes Gas läßt sich aus
der Flüssigkeit aufgrund einer durch eine
Partialdruckerniedrigung hervorgerufene Desorption,
beispielsweise durch Entspannen, durch Begasen mit einem
Inertgas (Strippen), durch Anwendung von Vakuum bei
normaler oder erhöhter Temperatur, kontinuierlich
entfernen und wieder gewinnen.
Für ein mit Ammoniak beladenes Abwasser, das aus einem
Rauchgasreinigungsprozeß mit katalytischer Reduktion von
Stickstoffoxiden mittels Ammoniak anfällt oder in dem das
Ammoniak nicht nur physikalisch gelöst, sondern auch
chemisch gebunden vorliegt, wird das Abwasser bevorzugt
durch Strippen behandelt. Ein derartiges Verfahren ist aus
der DE-OS 35 25 770 bekannt, bei dem ein mit Ammoniak
beladenes Abwasser mit Luft als Strippmedium begast wird.
Hierzu wird das aus dem Rauchgasreinigungsprozeß
anfallende Abwasser auf einen pH-Wert von 11-12
alkalisiert, auf eine Temperatur zwischen 60-95°C
vorgewärmt und in einer ein- oder mehrstufigen
Sprühturmanlage bei Normaldruck verdüst, indem
gleichzeitig ein auf 100-180°C heißer Luftstrom in einer
Gewichtsmenge, die einem Gewichtsverhältnis der Luft zum
Abwasser von ca. 0,5-2 entspricht, eingeblasen wird. Dabei
wird das Ammoniak aus dem Abwasser ausgetrieben, das im
Gemisch mit der wasserdampfgesättigten Luft zur
Wiederverwendung in den Rauchgasstrom zurückgeführt wird.
Dieser Prozeß ist in wirtschaftlicher Hinsicht sehr
aufwendig. So werden zum Begasen des Abwassers relativ
große Luftmengen benötigt. Die Vorwärmung der Luft und des
Abwassers belastet die Energiebilanz des Prozesses in
ungünstiger Weise. Da der unter atmosphärischen
Druckbedingungen geführte Prozeß die Alkalisierung des
Abwassers auf einen pH-Wert von 11-12 erforderlich macht,
werden darüber hinaus relativ große Laugenmengen benötigt.
Dieser Laugenbedarf erhöht sich aufgrund einer Veränderung
des pH-Wertes, die aus einem Lösen von mit der Luft
mitgeführtem Kohlendioxid im Abwasser resultiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Entfernen von Ammoniak aus einem Abwasser aufzuzeigen,
durch das ein gegenüber dem bekannten Verfahren geringerer
Bedarf an Strippmedium und Lauge sowie an Wärmeenergie
erforderlich ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß das Abwasser in einer Desorptionskolonne mit
mindestens einem theoretischen Boden mit im Kolonnensumpf
eingeblasenem Wasserdampf im Gegenstrom behandelt wird.
Der Einsatz einer Desorptionskolonne, die aufgrund
gleicher Gesetzmäßigkeiten in apparativer Hinsicht einer
Absorptionskolonne bzw. Rektifikationskolonne entspricht,
bietet sich insbesondere wegen der optimalen
Stoffaustauschvorgänge im Gegenstrom an, wobei je nach den
gewählten oder vorgegebenen Betriebsbedingungen und
vorliegenden Stoffmengen sowohl Füllkörper als auch
Bodenkolonnen, beispielsweise Glockensieb oder
Ventilbodenkolonnen eingesetzt werden können. Eine
Behandlung von Ammoniakabwasser mit Wasserdampf bietet
sich in vorteilhafter Weise stets dann an, wenn aus einem
dem Rauchgasreinigungsprozeß vorhergehenden
Feuerungsprozeß gleichzeitig Wasserdampf verfügbar ist. Da
dieser Wasserdampf meist in verschiedenen Temperaturstufen
einem Dampferzeugungsprozeß entnommen werden kann, kann
dieser ohne zusätzliche apparative oder
verfahrenstechnische Maßnahmen unter Einsatz geringster
Mengen direkt für den Strippprozeß, beispielsweise zum
Vorwärmen des Abwassers genutzt werden. Bei der
Abwasserbehandlung in der Kolonne kann nicht vermieden
werden, daß ein bestimmter Anteil des Wasserdampfes
kondensiert und das Abwasser verdünnt wird. Diese
Verdünnung ist für den Fall von Vorteil, wenn das aus dem
Rauchgasreinigungsprozeß anfallende Abwasser mit gelösten
Salzen gesättigt beladen ist, wobei durch die
Abwasserverdünnung ein Ausfällen dieser Salze während des
Strippvorganges vermieden wird.
In dieser Hinsicht ist es zweckmäßig, wenn das Abwasser
auf einen pH-Wert von 9-10 eingestellt in einer
Füllkörperkolonne bei einem Druck von 0,1-0,4 bar,
vorzugsweise von 0,2-0,3 bar, und einer Temperatur von
45-70°C, vorzugsweise 55-65°C, behandelt wird.
Mit der Einstellung der Betriebsbedingungen auf einen
Druck von 0,1-0,4 bar, vorzugsweise 0,2-0,3 bar, und einer
Temperatur von 45-70°C, vorzugsweise 55-65°C, kann der
Strippprozeß so geführt werden, daß die Salze im Abwasser
stets gelöst bleiben und keine Ausfällungen auftreten. Mit
einer Betriebsweise von beispielsweise 0,3 bar und einer
Temperatur von ca. 60°C läßt sich verhindern, daß im
Abwasser gelöstes Calciumsulfat, dessen
Löslichkeitsmaximum bei ca. 60°C liegt, weitestgehend
gelöst bleibt. Ein Betriebsdruck von 0,1-0,4 bar erlaubt
es ferner, das Abwasser nurmehr auf einen pH-Wert von 9-10
einzustellen, wodurch ein gegenüber dem bekannten
Verfahren geringerer Mengenbedarf an Lauge zur
Abwasseralkalisierung erforderlich ist. Ein
Unterdruckbetrieb für den Strippvorgang, für den sich für
einen optimalen Stoffaustausch insbesondere eine
Füllkörperkolonne eignet, reduziert ferner das
Temperaturniveau in der Kolonne, womit auch ein größerer
Spielraum für den Einsatz von korrosions- und
wärmebeständigen Werkstoffen, beispielsweise Kunststoff,
gummierten Metallen usw. gegeben ist.
Das Verfahren wird nachfolgend anhand eines in der
beigefügten Figur dargestellten Anlagenschemas näher
erläutert.
Über eine Leitung (1) wird kontinuierlich ein
Abwasserstrom, der aus einem Rauchgasreinigungsprozeß mit
katalytischer Reduktion von Stickstoffoxiden mittels
Ammoniak und mit chemiesorptiver Entfernung von
Schwefeloxiden mittels Erdalkali- und/oder
Alkalicarbonaten bzw. Hydroxiden entstammt und dessen
pH-Wert auf 9-10 eingestellt worden ist, einer
Füllkörperkolonne (2) zugeführt und zwischen einem
Abtriebteil (2′) und einem Verstärkerteil (2′′) der
Kolonne eingedüst. Das Abwasser, das neben Ammoniak in
überwiegend freier und auch gebundener Form noch gelöste
Salze, beispielsweise Calciumsulfat, Calciumchlorid,
Magnesiumchlorid, Natriumchlorid, Kaliumchlorid usw.
enthält, rieselt über den mindestens einen theoretischen
Boden umfassenden Abtriebteil (2′) der Füllkörperkolonne
(2) der Schwerkraft folgend in den im unteren
Kolonnenunterteil befindlichen Kolonnensumpf (3). In
diesen Kolonnensumpf (3) wird über eine Leitung (4)
kontinuierlich überhitzter oder gesättigter Wasserdampf
eingebracht, wodurch infolge der direkten
Abwasserbeheizung aus dem Abwasser Ammoniak ausgetrieben
wird, das in einem Gemisch mit einem Teil des
Wasserdampfes aus dem Kolonnensumpf (3) entweicht. Das
Ammoniak-Wasserdampf-Gemisch strömt über den Abtriebteil
(2′) der Kolonne (2) im Gegenstrom zum eingebrachten
Abwasserstrom nach oben, wo es nach einer Durchströmung
des Verstärkerteils (2′′) der Kolonne (2) diese an ihrem
Kolonnenkopf (5) verläßt.
Die Füllkörperkolonne (2) wird unter einem Betriebsdruck
von 0,1-0,4 bar, vorzugsweise 0,2-0,3 bar, und einer
Temperatur von 45-70°C, vorzugsweise 55-65°C, betrieben.
Die Wahl des Betriebsdruckes und der Betriebstemperatur
richtet sich nach der Löslichkeit der im Abwasser
vorliegenden gelösten Salze. So besitzt beispielsweise
Calciumsulfat sein Löslichkeitsmaximum in einem aus einem
Rauchgasreinigungsprozeß stammenden Abwasser bei einer
Temperatur von ca. 60°C, die sich auch als
Betriebstemperatur für den in der Füllkörperkolonne (2)
stattfindenden Strippvorgang anbietet, um ein Ausfällen
von Calciumsulfat zu vermeiden.
Aus dem Kolonnensumpf (3) wird über eine Leitung (6)
kontinuierlich mittels einer Pumpe (7) ein im wesentlichen
von Ammoniak befreites Abwasser nach außen abgeführt, das
noch die Salze gelöst enthält.
Das am Kolonnenkopf (5) kontinuierlich abgeführte
Ammoniak-Wasserdampf-Gemisch gelangt in einen mit
Kühlwasser (KW) betriebenen Kondensator (8), wo die
gasförmigen Bestandteile von den Kondensierbaren des
Gemisches getrennt werden. Die gasförmigen
Gemischbestandteile werden über eine Unterdruckpumpe (9)
nach außen abgeführt, während das Kondensat, das
Ammoniakwasser, in einem Vorlagebehälter (10) aufgefangen
und/oder in die Füllkörperkolonne (2) zurückgeführt wird.
Das in dem Vorlagebehälter (10) aufgefangene
Ammoniakwasser wird mittels einer Pumpe (11) zur weiteren
Entsorgung aus der Anlage transportiert. Eine dieser
Entsorgungsmöglichkeiten besteht in einem Wiedereinsatz
des Ammoniakwassers in dem Rauchgasreinigungsprozeß mit
katalytischer Reduktion von Stickoxiden mittels Ammoniak.
Dabei wird das Ammoniakwasser in den heißen Rauchgasstrom
vor dem Katalysator zur Reduktion der Stickoxide nochmals
eingedüst, wodurch sich der Bedarf an Ammoniak für den
Entstickungsprozeß reduzieren läßt.
Bezüglich der Begriffe theoretischer Boden, Abtriebteil
und Verstärkerteil einer Kolonne wird beispielsweise auf
die Ausführungen in Ullmanns Encyklopädie der technischen
Chemie, 4. Aufl., 2. Bd., Seite 489-509 im Kapitel
"Destillation und Rektifikation" verwiesen.
Claims (3)
1. Verfahren zum Entfernen von Ammoniak aus einem Abwasser
eines einer Brennstoffeuerung nachgeschalteten
Rauchgasreinigungsprozesses durch Begasen des Abwassers
mit einem gasförmigen Medium unter erhöhter Temperatur,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Abwasser in einer Desorptionskolonne (2) mit mindestens
einem theoretischen Boden mit im Kolonnensumpf (3)
eingeblasenen Wasserdampf im Gegenstrom behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Abwasser auf
einen pH-Wert von 9-10 eingestellt in einer
Füllkörperkolonne (2) bei einem Druck von 0,1-0,4 bar
und einer Temperatur von 45-70°C behandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Abwasser auf
einen pH-Wert von 9-10 eingestellt in einer
Füllkörperkolonne (2) bei einem Druck von 0,2-0,3 bar
und einer Temperatur von 55-65°C behandelt wird.
Priority Applications (1)
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DE19873707446 DE3707446A1 (de) | 1987-03-07 | 1987-03-07 | Verfahren zum entfernen von ammoniak aus einem abwasser eines rauchgasreinigungsprozesses |
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Country | Link |
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