AT405737B

AT405737B - Verfahren zur spaltung von salzen und gewinnung von säureanhydrid

Info

Publication number: AT405737B
Application number: AT79696A
Authority: AT
Inventors: Alfred Dipl Ing Glasner
Original assignee: Austrian Energy & Environment
Priority date: 1996-05-03
Filing date: 1996-05-03
Publication date: 1999-11-25
Also published as: ATA79696A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Säureanhydnd aus Salzen einer Absorptionsanlage, wie Entschwefelungsanlagen auf Magnesiumoxid-Basis, durch thermische Spaltung zu Metalloxid und Säureanhydrid.

Betrachtet man beispielsweise die Spaltung von Magnesiumsulfit MgS03. so Ist dies ein endothermer Vorgang, der der Produktion von konzentriertem Schwefeldioxid S02 dient. Als Ausgangsmaterial zur Spaltung wird vorzugsweise MgS03 aus Absorptionsanlagen, wie Entschwefelungsanlagen, verwendet. Die bekannten Verfahren weisen jedoch einige Nachteile auf. Bei der MgS03-Spaltung im indirekt beheizten Drehrohr werden an das Material des Drehrohres aufgrund der hohen Prozesstemperatur von ca. 650 C hohe Anforderungen gestellt, was solche Anlagen sehr kostspielig macht.

Bei der Spaltung von MgS03 in einem Wirbelschichtreaktor wird zwar ein grosser Gasdurchsatz erreicht, das anfallende Magnesiumsulfit MgS03 bzw. Magnesiumoxid Mg0 ist sehr fein und muss mit Hilfe grosser Filterflächen, deren Anschaffung wegen der guten Temperaturbeständigkeit ebenfalls sehr teuer kommt, entfernt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Gewinnung von konzentriertem S02-Gas- durch Spaltung von Magnesiumsulfit MgS03 mittels indirekter Beheizung bei möglichst hohen Temperaturen zu entwickeln, wobei der Materialverschleiss, insbesondere von hochwertigen Materialien, gering gehalten werden soll. Ebenso soll die Filterung des mit MgO-Staub verunreinigten S02 -Gases ohne aufwendige und hochwertige Filteranlagen erfolgen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zu spaltende Salz mit einem heissen körnigen Wärmeträgermedium gemischt und durch Erwärmung gespalten wird, und dass die Spaltprodukte im Gegenstrom zu dem in die Spaltzone strömenden Wärmeträgermedium geführt, das entstehende Säureanhydnd an diesem gefiltert und gewonnen wird, wobei das Metalloxid als feiner Staub mit dem Wärmeträgermedium über die Spaltzone ausgetragen wird.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass durch diese Art der indirekten Beheizung im Vergleich zum Drehrohrofen höhere Temperaturen möglich sind (in der Spaltzone zwischen 650 C und 800'C). Die Spaltung von MgS03 10 MgO und S02 und die Filterung der staubförmigen Produkte erfolgt im gleichen Prozess und in der gleichen Anlage und es sind keine grossen separaten Filteranlagen wie bei der Spaltung von MgS03 in der Wirbelschicht vonnöten. Die Abwärme des Spaltvorganges kann in der
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welche in Figur 1 schematisch dargestellt ist, beschrieben.

Der Prozess der Spaltung des MgS03 In MgO und S02 und die Filterung des S02-Gases erfolgt erfindungsgemäss vorzugsweise 10 einem Schachtreaktor 4, der Im wesentlichen aus einer Aufheizzone 1, einer Filterzone 2 und einer Spaltzone 3 besteht. Die Aufheizzone 1 ist als Festbettreaktor oder als mehrstufiges Wirbelbett ausgebildet.

Sandförmige Wärmeträgermedium wird aus dem Wärmeträger-Silo 5 in die Aufheizzone 1 eingebracht und dort durch ein Heizgas, welches aus Heizanlage 9 über Leitung 17 eingeleitet wird, auf eine Temperatur über 850. C, vorzugsweise 1100. C, gebracht. Als Wärmeträgermedium kann bei-spielsweise Magnolit oder Slntermagnesit eingesetzt werden, wobei mit diesen Materialien auch Temperaturen bis 1500 C möglich wären, dies aber wiederum die Wärmebelastung der Ausmauerung des Schachtreaktors 4 erhöhen würde.

Das Wärmeträgermedium selbst besitzt, wenn es über Leitung 22 vom Trockner 10 kommt, eine Temperatur von ungefähr 250 C, und wenn es direkt von der Spaltzone 3 über Leitung 20 in den Wärmeträger-Silo 5 eingebracht wird, ungefähr eine Temperatur von 400. C.

Das Heizgas tritt über Leitung 17 mit einer Temperatur von ungefähr 1250'C in die Aufheizzone 1 ein und verlässt diese im abgekühlten Zustand mit einer Temperatur zwischen 300 und 450 C über Leitung 18.

Diese Leitung 18 führt in den Wärmetauscher 11, welcher zur Heizung der MgS03-Trocknungsanlage 10 dient, und das abgekühlte Heizgas wird von dort über einen Kamin 25 abgeleitet.

Das Wärmeträgermedium sinkt von einer Zone 10 die nächst niedrigere Zone durch Einwirkung der Schwerkraft ab, wobei der Massendurchfluss durch die Grösse und Beschaffenheit der Öffnung im Boden unter den einzelnen Zonen 1,2, 3 bestimmt wird.

Unterhalb der Aufheizzone 1 befindet sich die Filterzone 2. Heir werden die Spaltprodukte MgO und S02 von unten nach oben im Gegenstrom zum Wärmeträgermedium geführt, wodurch das S02 durch die Filterwirkung des Wärmeträgermediums vom Staub, im wesentlichen vom staubförmigen MgO, gereinigt und durch einen oder mehrere Auslässe 12 entnommen wird. Durch diese Auslässe 12 wird auch Wasserdampf, der durch Zuleitungen 13 oder bei der Einspeisung des MgS03 in Spaltzone 3 zugeführt wird oder der vom noch verbliebenen Kristallwasser stammt, austreten. Das anfallende MgO wird bei Temperaturen über 800 C am Wärmeträgermedium abgeschieden, womit eine Sulfatisierung, eine Reaktion des MgO mit S02 und Restsauerstoff zu MgS04, weitgehend vermieden wird.

Durch die hohen

Temperaturen In der Filterzone 2 (über 800 * C) wird eventuell in der Spaltzone 3 gebildetes MgS04 zerlegt in MgO, S02 und Sauerstoff. Auch in der Spaltzone 3 nicht gespaltenes MgS03 wird In der Filterzone 2 bei Temperaturen über 800 C zerlegt.

Da das als Filter dienende Wärmeträgermedium nach unten wandert und von Aufheizzone 1 kontinuierlich Wärmeträgermedium nachgeliefert wird, ist eine permanente Reinigung der Filterzone 2 gegeben.

Das am Wärmeträgermedium abgeschiedene MgO wandert mit diesem in die nächst tiefere Zone, die Spaltzone 3. Hier wird das in der MgS03-Trocknungsantage 10 getrocknete MgS03. welches nach Trocknung noch einen Rest Kristallwasser enthält, über eine Leitung 19 dem bzw. den MgS03-Behältern 6 zugeführt und von diesen vorzugsweise in den oberen Teil der Spaltzone 3 eingebracht. Die Einbringung des MgS03 kann beispielsweise mit Hilfe von Wasserdampf erfolgen.

Um eine gute Durchmischung von Wärmeträgermedium und MgS03 zu erreichen, sind in der Spaltzone 3 feststehende Einbauten, wie zum Beispiel Schikanen, vorgesehen. Die Durchmischung wird durch
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Eine gute Durchmischung von heissem Wärmeträgermedium und MgS03 ist für die Wärmeübertragung und somit für die Spaltung von MgS03 unerlässlich.

Zur Prozessführung sind weiters geringe Mengen von Luft notwendig, um In Spuren vorhandenen Kohlenstoff oder Schwefel zu verbrennen. Die Zuführung von Luft kann allein oder zusammen mit Wasserdampf 13 zum Beispiel an den Eintragstellen von MgS03 zur Unterstützung der Förderung, oder am Boden des Schachtreaktors 4 erfolgen. Weiters ist die Zufuhr eines Brennstoffes 15, wie zum Beispiel Methan oder Erdgas, vorgesehen, um durch dessen Verbrennung die Temperatur in der Spaltzone 3 zu erhöhen. Sie muss mindestens 650 C betragen, damit die Spaltung von MgS03 In ausreichendem Mass stattfindet und soll 800. C nicht übersteigen.

Abgekühltes Wärmeträgermedium und abgeschiedenes MgO werden aus der Spaltzone 3 nach unten ausgetragen und mittels Förderluft 16, wie bei einer Wirbeischichtanlage, zu einem Wärmeträger-Abschei- der 7 transportiert, wo die Trennung von MgO und Wärmeträgermedium erfolgt und nur das Wärmeträgermedium abgeschieden wird und das MgO in der Förderluft verbleibt. Der Wärmeträger-Abscheider 7 kann als Zyklon, der aber den Feinanteil von MgO nicht abscheidet, und/oder als Wirbelschichtanlage und/oder als Schwerkraft-Zickzacksichter ausgebildet sein.

Soll bei Anordnung eines Zyklons der Feinanteil des am Wärmeträgermaterial anhaftenden MgO abgeschiedene werden, so kann eine Wirbelschichtanlage nachgeschaltet werden, um die Trennung Wärmeträgermedium-MgO zu verbessern. Eine vollständige Trennung ist nicht erforderlich. Um einen Austrag des MgO-Staubes aus der Wirbelschicht zu verhindern, kann ein Filter nachgeschaltet werden.

Das abgeschiedene Wärmeträgermedium wird entweder über Leitung 20 (stnchliert dargestellt) in den Wärmeträger-Silo 5 rückgeführt oder tuber long 21 der MgS03-Trocknungsanlage 10 zugeführt, wo ein Teil der Wärme an die Trocknungsanlage abgegeben wird und von dort das abgekühlte Wärmeträgermedium über Leitung 22 dem Wärmeträger-Silo 5 zugeleitet wird.

Die mit MgO verunreinigte Förderluft geint vom Wärmeträger-Abscheider 7 in den MgO-Abschelder 8 der als Filter oder Nasswäscher ausgebildet ist. wo das MgO abgeschieden wird. Die vom MgO-Staub gereinigte Luft gelangt als Verbrennungsluft in die Heizanlage 9, welche über eine Brennstoffzuleitung 26 mit Brennstoff versorgt wird.

In die MgS03-Trocknungsanlage 10 wird durch eine Zuleitung 27 das zu trocknende MgS03 eingebracht. Die für die Trocknung notwendige Wärme wird zumindest teilweise durch den Wärmetauscher 11 bereitgestellt, der mit der MgSOs-Trocknungsaniage 10 über die zuführende Leitung 23 und die wegführende Leitung 24 zum Transport eines Wärmetauschermediums in Verbindung steht.

Ein weiterer Wärmeanteil kann durch das aus Spaltzone 3 über Wärmeträger-Abscheider 7 und Leitung 21 zugeführte Wärmeträgermedium gewonnen werden. Das in der MgS03-Trocknungsanlage 10 weiter abgekühlte Wärmeträgermedium gelangt einer Temperatur von ungefähr 250. C wieder in den Wärmeträger-Silo 5.

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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Gewinnung von Säureanhydrid aus Salzen einer Absorptionsanlage, wie Entschwefe- lungsanlagen auf Magnesiumoxid-Basis, durch thermische Spaltung zu Metalloxid und Säureanhydrid, dadurch gekennzeichnet, dass das zu spaltende Salz mit einem heissen körnigen Wärmeträgermedi- um gemischt und durch Erwärmung gespalten wird, und dass die Spaltprodukte im Gegenstrom zu dem in die Spaltzone strömenden Wärmeträgermedium geführt, das entstehende Säureanhydrid an diesem gefiltert und gewonnen wird, wobei das Metalloxid als feiner Staub mit dem Wärmeträgermedium über die Spaltzone ausgetragen wird. <Desc/Clms Page number 3> 2.

Verfahren zur Gewinnung von konzentriertem Schwefeldioxid S02 durch Spaltung von Magnesiumsulfit MgS03 in Magnesiumoxid MgO und Schwefeldioxid S02 durch indirekte Beheizung, dadurch gekenn- zeichnet, daB In einer oberen Zone, der Aufheizzone, ein Wärmeträgermedium durch Einleiten eines Heizgases EMI3.1 umoxid MgO und Schwefeldioxid S02 und das noch nicht zerlegte staubförmige Magnesiumsulfit MgS03 im Gegenstrom zum absinkenden Wärmeträgermedium geführt werden, wodurch das S02 am Wärmeträgermedium von den staubförmigen Verunreinigungen befreit und an dafür vorgesehenen Stellen aus dem Prozess abgezogen wird, das noch nicht zerlegte Magnesiumsulfit MgS03 zerlegt wird und das Magnesiumoxid MgO durch das Wärmeträgermedium abgeschieden wird,

dass das Wärmeträgermedium mit dem abgeschiedenen Magnesiumoxid MgO in die unter der Filterzone liegende Spaltzone geführt wird, in die das zu spaltende Magnesiumsulfit MgS03 einge- bracht und mittels Einleitung von gasförmigem Medium mit dem Wärmeträgermedium bei Temperatu- ren zwischen 650. C und 800 C vermischt und gespalten wird, dass Wärmeträgermedium und Magnesiumoxid MgO aus der Spaltzone nach unten ausgetragen und mittels Fördergas zu einem Wärmeträger-Abscheider geführt werden, wo das Wärmeträgermedium abgetrennt und entweder direkt zurück in den Wärmeträger-Silo oder zur MgS03-Trocknungsanlage gebracht werden und von dort nach Abgabe eines Teils der Wärme zurück zum Wärmeträger-Silo.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Filterzone das In der Spaltzone noch nicht gespalten MgS03 und das In der Spaltzone gebildete MgS04 bel Temperaturen über 800 'C gespalten werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischung des MgS03 mit dem Wärmeträgermedium durch feststehende Einbauten, insbesondere Schikanen, erreicht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischung des MgS03 mit dem Wärmeträgermedium durch Einblasen von Wasserdampf und/oder Inertgas und/oder Luft unterstützt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium aus der Förder- luft pneumatisch In einem Wärmeträger-Abscheider, insbesondere in einem Zyklon, in einer Wirbel- schichtanlage oder einem Schwerkraft-Zlckzacksichter, abgetrennt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das staubförmige Magnesiumoxid MgO aus der Förderluft in einem Abscheider, der als Filter oder Nasswäscher ausgebildet ist, abgeschieden wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vom MgO-Staub im Abscheider gereinigte Förderluft als Verbrennungsluft In die Heizanlage geführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft aus der Aufheizzone in einem Wärmetauscher abgekühlt und über einen Kamin abgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die benötigte Wärme für die MgS03- Trocknungsanlage durch den Wärmetauscher und durch das Wärmeträgermedium zugeführt wird. EMI3.2