AT403771B - Verfahren und einrichtung zur nassen abscheidung saurer gase - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur nassen Abscheidung saurer Gase, insbesondere S02,   HCI   und   Hz S.   aus Rauchgasen mittels alkalischer oder   erdalkalischer Absorbentien, Kalkstein   und/oder Dolomit, bei dem die Rauchgase mit einer in Tröpfchen zerlegten Suspension und/oder Lösung in mehreren Stufen gewaschen werden, wobei die Waschung in einer Stufe in Gegenrichtung zur Gasströmung und in einer anderen Stufe im Gleichstrom zur Gasströmung durch Einsprühen von Waschflüssigkeit aus Düsen erfolgt und die Rauchgase anschliessend in einen Tropfenabscheider geführt werden und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. 



   Die DE 43 42 162 C1 zeigt einen Waschturm für   Rauchgasentschwefelungsanlagen   und ein Verfahren zur Rauchgaswasche mit einer Waschstufe, wobei die Waschflüssigkeit durch Sprühdüsen eingebracht wird, die nach oben sprühend angeordnet sind und die Flüssigkeitstropfen der Waschflüssigkeit vor Erreichen des Tropfenabscheiders ihre Bewegungsrichtung umkehren. Hier werden lediglich eine Sprühvorrichtung und ein Tropfenabscheider zur Rauchgaswäsche vorgeschlagen, was eine geringere Abschei-   dungsleistung   als bei einem mehrstufigen Waschverfahren bedingt. 



   Die DE 32 23 166   A 1   offenbart ein Dreistufenverfahren und eine Anlage zum Reinigen von feste und gasförmige Verunreinigungen enthaltenden Gasen, wobei die Gase vor der Wäsche in einer ersten Stufe angefeuchtet werden, indem Waschflüssigkeit im Gegenstrom zum Gas   eingesprüht   wird und wobei in der zweiten Stufe die Waschflüssigkeit aus Düsen in Gasströmungsrichtung versprüht wird und in einer dritten Stufe in einem waagrechten Verbindungskanai über Düsen Waschflüssigkeit im Kreuzstrom eingesprüht wird. Dieses Verfahren ist für kleine Anlagen ausgelegt und bietet keine Lösung für die Reinigung von grossen Rauchgasmengen. 



   Es ist aus der AT-PS 333 588 bekannt, aus S02-haltigen Rauchgasen mittels einer Erdalkaliaufschlämmung das S02 in zwei Stufen auszuwaschen und wieder verwendbares Bisulfit zu bilden, wobei durch die mehrfache Rauchgasumlenkung ein hoher Druckverlust eintritt. Waschflüssigkeitsseitig ist ferner der Energieaufwand für das Umpumpen der Waschflüssigkeit mit dem Absorptionsmittel sowie für die Versprühung der Waschflüssigkeit in den einzelnen Nasswäschem beträchtlich. Dies gilt besonders dann, wenn ein zu deponierendes Produkt hergestellt wird. 



   Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, diesem Nachteil zu begegnen und mit   billigsten   Absorptionsmittel, wie Kalkstein und/oder Dolomit eine kostengünstige Abscheidung für saure Rauchgasbestandteile, insbesondere nach Kraftwerksdampferzeugern, zu erreichen, wobei das verbrauchte Absorptionsmittel gegebenenfalls problemlos deponiert werden kann. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsnchtung der Rauchga- 
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 verengten Kehlen und Verhinderung des Flüssigkeitsrücklaufs in die Beschleunigungsstrecke entgegen der Richtung der Schwerkraft geführt werden, wobei die Waschflüssigkeit bereits vor der Beschleunigungsstrekke oder am Anfang derselben in Tröpfchen zerlegt wird und die Tröpfchen in der zweiten Stufe nach einer Reaktionszone mit einem vorzugsweisen Waschflüssigkeits-Rauchgasverhältnis < 51/m3 in annähernd paral-   lelen   und konzentrischen Kanälen um   1800   in Richtung der Schwerkraft in einem ersten Tropfenabscheider umgelenkt und anschliessend einem weiteren Tropfenabscheider zugeführt werden. Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2-8 angegeben. 



   Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Waschturm 1 ein Nasswäscher 2 mit anschliessendem zweistufigem Tropfenabscheider 3,4 vorgesehen, insbesondere auf den Waschturm 1 aufgesetzt, ist, wobei als   Waschflüssigkeit   eine karbonathaltige Suspension für die Absorption der sauren Gasbestandteile verwendet wird, und dass neben dem Waschturm 1 ein als Oxidationstank ausgebildeter Suspensionsbehälter 5 angeordnet ist, dessen Flüssigkeitsspiegel 11 etwa in Höhe der Sprühdüsen 23 des Nasswäschers 2 vorgesehen ist und der Nasswäscher 2 Kehlen 8 mit einer Einschnürung der Gasströmung zwischen 0-50%, vorzugsweise 20%, aufweist, wobei die Kehlen 8 als taschenförmige Auffangrinnen mit einer Abrisskante 9 ausgebildet sind.

   Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Einnchtung sind in den Unteransprüchen 10 und 11 angegeben. 



   Die Erfindung ist in den angeschlossenen Figuren 1 und 2 beispielsweise und schematisch dargestellt. 



  Figur 1 zeigt ein Schaltbild und Figur 2 vereinfacht die konstruktive Ausbildung des Nasswäschers und des ersten Tropfenabscheiders im Detail. 



   Auf einem Waschturm 1 Ist ein Nasswäscher 2 aufgesetzt, dem sich ein Tröpfchenabscheider in Form von zwei Stufen 3 und 4 anschliesst. Dieses Konstruktionsteil wird von einem Rauchgasstrom 17,   17',   17" von unten nach oben durchströmt, wobei die sauren   Rauchgasbestandteile,   wie zB S02,   HCI,   und H2S aus diesem entfernt werden.

   Dies erfolgt dadurch, indem in einem Suspensionsbehälter 5 Kalkstein oder eine   kalksteinhältlge   Substanz, wie zB Dolomit, in Staubform aufgeschlämmt wird und die erzeugte Suspension über die Leitung 18 in den Sprühdüsen 23 des Nasswäschers 2 zerstäubt wird, wobei zur Oxidation des bei 

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 der Absorption entstehenden Sulfits zum Sulfat im Suspensionsbehärter 5 eine Oxidationsstufe 6'vorgesehen ist, in der ein sauerstoffhältiges Gas eingeblasen wird.

   Vom Suspensionsbehälter 5 führt ferner eine Leitung 18'in den Sumpf 13 des Waschturmes 1, sodass auch dieser mit einer Karbonatsuspension versorgt wird, die über die Zirkulationsleitung 19 im Waschturm in der Sprühebene 12 eingesprüht wird, wobei der Rauchgasstrom 17 im Gegenstrom zu den fallenden Tröpfchen gewaschen und für einen einstufigen Waschturm eine gute Abscheideleistung mit etwa 50% erreicht wird. In diesem Sinne kann die Waschflüssigkeit im Waschturm 1 gegenüber dem Nasswäscher 2 einen geringeren Restkarbonatgehalt aufweisen. 



  Durch die zweite Stufe 2 kann der Abscheidegrad auf über 99% angehoben werden. Der Nasswäscher 2 weist verengte Kehlen 8 auf, wobei das obere Ende der Kehle 8 durch eine Abrisskante 9, die den Kehlenquerschnitt weiter verengt, gebildet wird. Die Kehle 8, die auch als Beschleunigungszone bezeichnet wird, weist eine geringe Einschnürung zwischen 0% und 50%, vorzugsweise 20% des Strömungsquerschnittes auf, sodass eine Strömungsgeschwindigkeit von kleiner als 23 m/s erreicht wird, die in der Reaktionszone auf kleiner als 18 m/s reduziert wird. Das Verhältnis von Rauchgasgeschwindigkeit in der Beschleunigungszone zu Rauchgasgeschwindigkeit in der Reaktionszone soll etwa 0, 7 betragen. Diese Geschwindigkeiten genügen für eine gute Abscheidung und bedingen einen geringen   Strömungsveriust,   sodass das Saugzugebläse wirtschaftlich ausgelegt werden kann.

   Die Einschnürung des   Strömungskanals   bewirkt eine verbesserte Tropfenzerstäubung der Waschflüssigkeit und lenkt gleichzeitig die Tröpfchen in eine annähernd vertikale Flugbahn, sodass der Wandwasseranteil in der angeschlossenen Reaktionszone niedrig gehatten wird. Die Strecke nach der Kehle 8 bis zum Eintritt in den ersten Tröpfchenabscheider 3 dient als Reaktionszone in der die sauren Gasbestandteile an das Absorptionsmittel gebunden werden und sich aus dem Karbonat Sulfite, Sulfate bzw. Chloride bilden. Das vom Absorptionsmittel abgegebene CO2 wird mit dem Rauchgasstrom abgeführt. 



   Der anschliessende erste Tropfenabscheider 3 besteht aus mehreren annähernd parallelen und konzentrischen Kanälen, in weichen das Rauchgas aus der Aufwärtsströmung um   180'in   Richtung der Schwerkraft umgelenkt wird, wobei die abgeschiedenen Tröpfchen in Taschen 24 an den Enden der Leitbleche 10, 10'gesammelt und einer Rückführung (die nicht dargestellt ist) zugeführt werden. Hiebei ist für die Tröpfchenabscheidung wesentlich, dass das Verhältnis des Abstandes der Leitbleche 10   10'im Umlenk-   krümmer zum Radius der Krümmung des   Strömungskanals kleiner als 0, 5,   insbesondere   0. 3   ist. 



   Der Wasserverlust im gesamten Nasswäscher bleibt auf die Verdampfungsverluste und   Ausschleusverlu-   ste des CaCI2 beschränkt, wodurch der Wasserverbrauch gering ist. Diese Verdampfungsverluste werden durch beidseitige Besprühung und Waschung des zweiten Tröpfchenabscheiders 4 ersetzt. Die Waschung   lässt   keine Verkrustungen entstehen. Das abtropfende Wasser gelangt mit den abgeschiedenen Tröpfchen in die hier nicht dargestellte Rückführung und damit wieder in den Suspensionsbehälter 5. 



   Im Sumpf 13 des Waschturmes 1 bildet sich ein Schlamm, der im wesentlichen bei Verwendung von 
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 Leitung 20 in den Sumpf 13 rückgeführt wird. Der Sumpf 13 wird durch eine Oxidationsstufe 6 mit sauerstoffhältigern Gas versorgt. 



   Der Gips selbst kann entsprechend seiner Reinheit in der Baustoffmdustrie weiterverwendet werden, bzw. kann ohne Schwierigkeiten deponiert werden. Wird hingegen statt Kalkstein Magnesiumkarbonathältiger Kalkstein, wie zB Dolomit, verwendet, so entsteht neben Gips Magnesiumsulfat als wertvolles Beiprodukt. welches durch Kalkmilchzugabe 16 in einer nachgeschalteten Umfällung 22 in Gips umgewandelt und ausgeschieden werden kann, wobei das entstehende gelöste Magnestumhydroxyd mit dem Kreislauf Wasser zusammen mit eventuell zugegebenen   Schwermetallkatalysatoren   in den Wäscher   rückgeführt.   bzw. zum Verkauf ausgeschleust wird. Ein Teil der abgeschiedenen Flüssigkeit verlässt die Umfällung 22 als   CaCiz-betastetes   Abwasser.

   Im Rahmen der Erfindung kann auch Ammonsulfat in den Nasswäscher eingebracht werden, woduch sich die Abscheidung im Nasswäscher verbessert, das hierbei entstehende Ammonium wird nach Kalkmilchzugabe in der Umfällung 22 und anschliessender Strippung aus der abfliessenden Waschflüssigkeit entfernt und schliesslich dem Nasswäscher wieder zugeführt. 



   In Figur 2 ist im Detail der Nasswäscher 2 mit dem ersten Tropfenabscheider 3 dargestellt. Die Gasströmung 17 wird durch die Einschnürung der Kehlen 8 so beschleunigt, dass die aus den Sprühdüsen 23 entströmende Flüssigkeit die anschliessende Wandung 25 möglichst wenig berührt und die Wandwasserbildung gering bleibt. Die Rauchgasgeschwindigkeit in der Kehle 8 liegt unter 23 m/s. Diese Auslegung ermöglicht den Entfall der Wandung 25 ohne dass bei mehreren parallel geschalteten Sprühdüsen 23 eine Verschmelzung der Tröpfchen benachbarter Sprühdüsen in grösserem Umfang stattfindet und die Reaktionszone mit besten Voraussetzungen beaufschlagt wird. 



   Die Sprühdüsen 23 müssen so angebracht werden, dass die Waschflüssigkeit bereits vor der Kehle 8 oder an deren Beginn autrifft und somit die Waschflüssigkeit bereits vor oder am Beginn der Beschleuni- 

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 gungsstrecke in Tröpfchen zerlegt wird. Der Düsenvordruck   solite   hierfür zwischen 0, 5 und 1, 5 bar liegen und der Düsenstrahl sollte einen Sprühwinkel kleiner   als 90.   besitzen. 



   Im Teillastbereich, wenn die Rauchgasgeschwindigkeit in der Reaktionsstrecke kleiner als 10 m/s ist, tritt verstärkt Wandwasserbildung auf und der Wandwasserfilm läuft nach unten ab. Um einen Rücklauf in die Beschleunigungsstrecke zu verhindern, sind die Kehlen 8 als taschenförmige Auffangrinnen ausgeführt, aus denen die angesammelte Flüssigkeit abgeführt wird. 



   Die Abrisskanten 9 an den Kehlen 8 sollen den in der Beschleunigungszone gebildeten Wandwasserfilm in Tropfen dispergieren. Es wird hiermit die Bildung grosser Tropfen verhindert und es läuft keine Flüssigkeit aus der Kehle 8 nach unten. Es muss somit unter dem Nasswäscher 2 keine Fangtasse für Tropfen angeordnet werden. 



   Damit der Wandfilm im Tropfenabscheider   3,   vor allem bei Teillastbetrieb, nicht zu stark wird, weist die erste Stufe des Tropfenabscheiders 3 Leitbleche 10, 10'auf, wobei das Verhältnis des Abstandes der Leitbleche 10,   10'des   Kanals im Umlenkkrümmer zum Radius der Krümmung des Strömungskanals kleiner 
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 ausgebildet ist, sodass die Leitbleche 10,   10'im   Bereich der Reaktionszone in jedem Punkt mit der Horizontalen einen Winkel a von nicht grösser als   4S. einschliessen.   



  

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur nassen Abscheidung saurer Gase, insbesondere SOz, HCI und H2S, aus Rauchgasen mittels alkalischer oder erdalkalischer Absorbentien, Kalkstein und/oder Dolomit, bei dem die Rauchga- se mit einer in Tröpfchen Zerlegten Suspension und/oder Lösung in mehreren Stufen gewaschen werden, wobei die Waschung in einer Stufe in Gegenrichtung zur Gasströmung und in einer anderen Stufe im Gleichstrom zur Gasströmung durch Einsprühen von Waschflüssigkeit aus Düsen erfolgt und die Rauchgase anschliessend in einen Tropfenabscheider geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung der Rauchgase gesehen diese in der ersten Stufe im Gegenstrom zu den Flüssigkeitströpfchen in einen Sprühturm und in der zweite Stufe im Gleichstrom zu den Flüssigkeits- tröpfchen in einen Wäscher mit einer oder mehreren verengten Kehlen und Verhinderung des Flüssigkeitsrücklaufs in die Beschleunigungsstrecke entgegen der Richtung der Schwerkraft geführt werden, wobei die Waschflüssigkeit bereits vor der Beschleunigungsstrecke oder am Anfang derselben in Tröpfchen zerlegt wird und die Tröpfchen in der zweiten Stufe nach einer Reaktionszone mit einem vorzugsweisen Waschflüssigkeits-Rauchgasverhältnis < SI/m3 in annähernd parallelen und konzentri- schen Kanälen um 180'in Richtung der Schwerkraft in einem ersten Tropfenabscheider umgelenkt und anschliessend einem weiteren Tropfenabscheider zugeführt werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgasgeschwindigkeit in der Kehle < 23 m/s und/oder in der Reaktionszone < 18 m/s gehalten wird, wobei das Verhältnis von Rauchgasge- schwindigkeit in der Reaktionszone zur Rauchgasgeschwindigkeit in der Beschleunigungszone etwa 0, 7 beträgt.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen im Nasswäscher durch die Strömungsgeschwindigkeit in der Kehle und in der anschliessenden nicht verengten Reaktionszone entgegen der Richtung der Schwerkraft in eine vertikale Flugbahn umgelenkt und von der begrenzen- den Wand möglichst abgelenkt werden, sodass der Wandwasseranteil in der Reaktionszone vermindert wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgasgeschwindigkeit in dem Strömungskanal der ersten Tropfenabscheidezone während der Umlenkung der Strömung zur Vermin- derung örtlicher Turbulenzen und Rückströmungen beschleunigt wird und dass als Waschflüssigkeit im Nasswäscher eine kalkstein- oder dolomitstaubhaltige Suspension mit einem hohen Restkarbonatwert verwendet wird, deren Dichte vorzugsweise auf einen Wert > 50g/t gehatten wird, wobei der Restkarbo- natgehalt im Nasswäscher grösser als im Waschturm ist und wobei zumindest ein Teil des bei der Absorption von SO2 entstehenden Sulfits der aus dem Waschturm bzw. Nasswäscher gebrauchten Suspension zu Sulfat oxidiert wird 5.

   Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Oxidation des Sulfits im Sumpf des Waschturmes und/oder Oxidationstanks Luft und/oder Rauchgas eingesetzt wird und das Flüssigkeitsni- veau des Oxidationstanks auf der Höhe der Sprühdüsen des Nasswäschers zur Erreichung einer <Desc/Clms Page number 4> geringen Pumpleistung vorgesehen ist.

   6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ablaufenden gebrauchten Wasch- flüssigkeit Magnesiumhydroxid und/oder eventuell zugegebene Schwermetalikatalysatoren durch Fäl- lung mit Ca (OH) 2 abgetrennt und in den Oxidationssumpf rückgeführt werden.

   7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (NHSO in den Nasswäscher einge- bracht wird und das Ammonium nach Zusatz von Ca (OH) 2 und durch Strippung aus der abströmenden Waschflüssigkeit oder der Suspension entfernt und wieder dem Nasswäscher zugeführt wird.

   8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingedüste Waschflüssigkeit vor oder am Anfang der Beschleunigungsstrecke aufgegeben wird, indem der Düsenstrahl vor oder am Anfang der Beschleunigungsstrecke auftrifft, wobei der Düsenvordruck zwischen 0, 5 und 1, 5 bar liegt und der Düsenstrahl einen Sprühwinkel < 90. besitzt und die Wandflüssigkeit in der Beschleunigungsstrecke am Ende der Kehle dispergiert wird.

   9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Waschturm (1) ein Nasswäscher (2) mit anschliessendem zweistrufi- gem Tropfenabscheider (3, 4) vorgesehen, insbesondere auf den Waschturm (1) aufgesetzt, ist, wobei als Waschflüssigkeit eine karbonathaltige Suspension für die Absorption der sauren Gasbestandteile verwendet wird, und dass neben dem Waschturm (1) ein als Oxidationstank ausgebildeter Suspensions- behälter (5) angeordnet ist, dessen Flüssigkeitsspiegel (11) etwa in Höhe der Sprühdüsen (23) des Nasswäschers (2) vorgesehen ist und der Nasswäscher (2) Kehlen (8) mit einer Einschnürung der Gasströmung zwischen 0-50%, vorzugsweise 20%, aufweist, wobei die Kehlen (8) als taschenförmige Auffangrinnen mit einer Abrisskante (9) ausgebildet sind.

   10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe des Tropfenabscheiders (3) Leitbleche (10, 10') aufweist, wobei das Verhältnis des Abstandes der Leitbleche (10, 101 des Kanals im Umlenkkrümmer zum Radius der Krümmung des Strömungskanals kleiner als 0, 5 ist und das äussere Leitblech (101 in der Mitte als V-förmige Rinne mit einem Öffnungswinke) > 90' ausgebildet ist, sodass die Leitbleche (10, 10') im Bereich der Reaktionszone in jedem Punkt mit der Horizontalen einen Winkel a von nicht grösser als 45. einschliessen.

   11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Sumpf (13) des Waschturms (1) eine Austrageinrichtung (14) für den anfallenden Schlamm vorgesehen ist, der eine Entwässerungseinrich- tung (15), wie Bandfilter, nachgeschaltet ist und dass bei der Verwendung von MgC03-haltigem CaC03 zur Absorption eine Kalkzugabeeinrichtung (16) zur Umwandlung des vorhandenen MgSO4 in CaS04 und Mg (OH) 2 vorgesehen ist.