DD217148A1 - METHOD FOR EXHAUST GAS FOR SALT DRYING AND SALT TREATMENT PROCESSES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgaswaesche nach Salztrocknungs- und Salzbehandlungsverfahren. Ziel ist die Reduzierung der Emission schaedlicher Aerosole und damit die Verminderung der Umweltbelastung. Die Aufgabe einer besseren Beherrschung der Tropfenabscheidung und Nachkondensation wird dadurch geloest, dass nach dem Waschprozess in einer Fuellkoerperkolonne oder in einem Venturiwaescher eine weitere Behandlung des Abgases in einer Einspruehstrecke in der Abgasleitung oder in einem Einspritzventilator erfolgt. Zur Neutralisation von HCl reicht die im zugegebenen Frischwasser enthaltene Karbonathaerte aus, in Extremfaellen sowie bei Anwesenheit von SO2/SO3 im Abgas werden zur zusaetzlichen Neutralisation alkalische Reagenzien (zum Beispiel Ca(OH)2-Loesung) eingesetzt. Nach diesem Verfahren koennen HCl-Restgehalte im Abgas bis an die Grenze der Nachweisbarkeit erzielt werden. Das Verfahren kann zur Reinigung von Abgasen aus Verarbeitungsverfahren genutzt werden, bei denen heisse Gase, zum Beispiel Rauchgase, in direkten Kontakt mit zu trocknenden oder zu erwaermenden Salzen kommen.The invention relates to a method for Abgaswaesche after salt drying and salt treatment process. The aim is to reduce the emission of harmful aerosols and thus reduce the environmental impact. The object of a better control of the droplet deposition and postcondensation is achieved in that after the washing process in a Fuellkoerperkolonne or in a Venturiwaescher a further treatment of the exhaust gas takes place in a Einspruehstrecke in the exhaust pipe or in an injection fan. For neutralization of HCl, the carbonate content contained in the added fresh water is sufficient; in extreme cases and in the presence of SO 2 / SO 3 in the exhaust gas, alkaline reagents (for example Ca (OH) 2 solution) are used for additional neutralization. According to this method, HCl residual contents in the exhaust gas can be achieved up to the limit of detectability. The process can be used to purify exhaust gases from processing processes in which hot gases, for example flue gases, come into direct contact with salts to be dried or heated.
Description
-ν- 254 558 8-v- 254 558 8
Verfahren zur Abgaswäsche nach Salztrocknungs- und Salzbehandlungsverfahren \Process for waste gas scrubbing after salt drying and salt treatment process \
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung gasförmiger und fester Schadstoffe aus Abgasen von Salztrocknungssowie.Salzbehandlungsverfahren, bei denen Rauchgase aus der Verbrennung fester, flüssiger oder gasförmiger Energieträger oder heiße Abgase bestimmter Verfahren sowie gegebenenfalls auch Heißluft zur Beheizung im direkten Kontakt mit den zu trocknenden oder zu erwärmenden Salzen (KCI, NaCI1-MgSO4, K2SO4, Na2SO4, MgCI2, CaCI2) gebracht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Reinigung von wasserdampfhaltigen Abgasen mit festen und gasförmigen durch Wasser auswaschbaren und kondensierbaren beziehungsweise löslichen Schadstoffen dienen, die bei Abröst- und anderen technischen Verfahren anfallen. <The invention relates to a method for the removal of gaseous and solid pollutants from waste gases of salt drying and salt treatment processes, in which flue gases from the combustion of solid, liquid or gaseous energy carriers or hot exhaust gases of certain processes and optionally also hot air for heating in direct contact with the to be dried or warming salts (KCl, NaCl 1 -MgSO 4 , K 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , MgCl 2 , CaCl 2 ) are brought. The process according to the invention can also be used to purify water-vapor-containing waste gases with solid and gaseous water-washable and condensable or soluble pollutants which are produced during roasting and other technical processes. <
Charakteristik der bekannten technischen Lösungenj Characteristic of the known technical solutions j
Die thermische Behandlung der Salze zur Trocknung oder Erhitzung führt zwangsläufig oder zielgerichtet zu wasserdampfhaltigen Abgasen, die infolge des Mitreißehs vorhandener Feinanteile und eingetragener Verbrennungsrückstände mit festen, teilweise löslichen Schadstoffen angereichert sind und darüber hinaus gasförmige Schadstoffe enthalten, vorwiegend Schwefeloxide und Stickoxide aus der Verbrennung der verschiedenen Energieträger. Des weiteren sind gasförmige Schadstoffe, die als Spaltprodukte von Begleitstoffen der zu behandelnden Salze aus dem vorgeschalteten Salzaufbereitungsprozeß vorliegen, enthalten (zum Beispiel HCI).The thermal treatment of the salts for drying or heating inevitably or specifically leads to water vapor-containing exhaust gases, which are enriched as a result of Mitreißehs existing fines and incineration residues with solid, partially soluble pollutants and also contain gaseous pollutants, mainly sulfur oxides and nitrogen oxides from the combustion of various fuels. Furthermore, gaseous pollutants which are present as cleavage products of accompanying substances of the salts to be treated from the upstream salt preparation process (for example HCI).
Während in der Vergangenheit die Abgase meist nur mechanischen Reinigungsverfahren in Staubkammern und Zyklonanlagen unterzogen worden sind, werden gegenwärtig entsprechend den Forderungen des Umweltschutzes verstärkt Gaswaschanlagen, kombiniert als Staubabscheider und Absorber, eingesetzt. Als einfachste Form ist die Brüdenwäsche im Schornstein bekannt, wobei Bedüsungsvorrichtungen das aufsteigende Abgas im einfachen Gegenstrom mit Brauchwasser beaufschlagen. Erfahrungsgemäß liegen die Abscheidegrade nicht über 50%. Ein wesentlicher Nachfeil besteht darin, daß ein Teil der Tropfen geringen Durchmessers als Dünnsäure aus dem Schornstein ausgetragen wird. Dieser Effekt wird durch zusätzliche Kondensationserscheinungen, besonders bei niederen Umgebungstemperaturen, verstärkt. Zur Verminderung dieser Nachteile werden Wäscher außerhalb des Schornsteins eingesetzt, deren Wirksamkeit durch Tropfenabscheider (Tangential- oder Axialabscheider) ergänzt wird. Entsprechend den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Abgase kommen als Wäscher säurefest gestaltete Kolonnenapparate, Venturiwäscher und Einspritzventilatoren zum Einsatz.While in the past the exhaust gases have mostly been subjected only to mechanical cleaning processes in dust chambers and cyclone plants, gas scrubbers, combined as dust extractors and absorbers, are currently being increasingly used in accordance with environmental protection requirements. The simplest form of the Brüdenwäsche is known in the chimney, wherein Bedüsungsvorrichtungen act on the rising exhaust gas in a simple countercurrent with hot water. Experience has shown that the degrees of separation are not more than 50%. An essential Nachfeil is that a portion of the drops of small diameter is discharged as waste acid from the chimney. This effect is enhanced by additional condensation phenomena, especially at low ambient temperatures. To reduce these disadvantages scrubbers are used outside the chimney, the effectiveness of which is supplemented by mist eliminator (tangential or Axialabscheider). Depending on the physicochemical properties of the exhaust gases, scrubbers are acid-resistant column apparatuses, Venturi scrubbers and injection fans.
/Kolonnenapparate, zumeist Füllkörperkolonnen, sind als mehrstufige Apparate für Absorptionsaufgaben sehr gut geeignet, besitzen jedoch relativ hohe Druckverluste, wenn man Geschwindigkeiten wählt, die eine akzeptable Staubabscheidung ermöglichen sollen. Vorteile haben diese Apparate zur Wäsche heißer Abgase insofern, da durch Flüssigkeitsrezirkulation sowie den Flüssigkeitsinhalt der Füllkörperschicht und des Kolonnensumpfes eine Sicherheit gegen Frischwasserausfall oder Pumpenausfall des Umlaufs gegeben ist, wodurch nachgeschaltete Bauteile nicht durch heiße Abgase geschädigt werden können. ' ./ Column apparatus, mostly packed columns, are very well suited as multi-stage apparatuses for absorption tasks, but have relatively high pressure losses, if one chooses speeds which are to allow an acceptable dust separation. Advantages of these apparatuses for washing hot exhaust gases insofar as liquid recirculation and the liquid content of the packed bed and the column bottom a security against fresh water failure or pump failure of the circulation is given, so downstream components can not be damaged by hot exhaust gases. '.
Venturiwäscher sind durchaus für die Absorption von HCI, jedoch für die Staubabscheidung nur bei hohen Gasgeschwindigkeiten und daraus resultierenden hohen Druckverlusten geeignet, während Einspritzventilatoren als Staubabscheider gute, als Absorber weniger gute Effekte ausweisen. ,Venturi scrubbers are quite suitable for the absorption of HCI, but for the dust separation only at high gas velocities and resulting high pressure losses, while injection fans as a dust separator good, as absorbers less good effects. .
Venturiwäscher und Einspritzyentilatoren sind, wenn sie in der Nähe ihrer verfahrensbedingten Grenzen betrieben werden, empfindlich gegen Durchsatzschwankungen sowie gegen Frischwasserausfall oder Ausfall des Rezirkulationskreislaufs. In Übereinstimmung mit der Literatur ist für die Auswaschung von staub- und gasförmigen Schadstoffen aus heißen Abgasen von Salztrocknungs- und Salzbehandlungsanlagen der Füllkörperkolonne oder dem Venturiwäscher der Vorrang einzuräumen. ,Venturi scrubbers and injection fans, if operated close to their process limits, are sensitive to flow rate fluctuations, fresh water failure, or recirculation circuit failure. In accordance with the literature, the leaching of dust and gaseous pollutants from hot exhaust gases of salt-drying and salt treatment plants of the packed column or the Venturi scrubber priority must be given. .
Weniger geeignet sind Freiraumwäscher (Sprühtürme), Wirbelwäscher, Strahl· und Rotationswäscher, sie besitzen eine geringe Wirksamkeit trotz geringer Druckverluste des Gasvolumenstroms und geringer Empfindlichkeit gegenüber Durchsatzschwankungen. /Less suitable are free-space scrubbers (spray towers), vortex scrubbers, jet and rotary scrubbers, they have a low efficiency despite low pressure losses of the gas volume flow and low sensitivity to throughput fluctuations. /
Auf der Seite des Gaseintritts der verschiedenen Wäscher gibt es keine betriebssicheren Lösungen in Form einer vorgeschalteten Einsprüh- beziehungsweise Waschstrecke, die zur Verbesserung bereits vorhandener oder neu zu errichtender Anlagen beitragen könnten. Für die Abgasbehandlung anderer Verarbeitungsverfahren sind Einsprühstrecken vor den Wäschern bekannt. Sie dienen der Kühlung des Abgases im Hinblick auf die einzusetzenden säurefesten Baustoffe und bewirken insgesamt eine entsprechende Konditionierung des Abgases.On the side of the gas inlet of the various scrubbers there are no reliable solutions in the form of an upstream injection or washing line, which could contribute to the improvement of existing or newly constructed facilities. For the exhaust treatment of other processing methods injection distances before the scrubbers are known. They serve to cool the exhaust gas with regard to the acid-resistant building materials to be used and, overall, effect a corresponding conditioning of the exhaust gas.
Ziel der Erfindung , 'Aim of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren'hat das Ziel, die Nachteile der bekannten Abgasreinigungsverfahren dahingehend zu beseitigen, daß die durch unzureichende Tröpfchenabscheidung hervorgerufene zu hohe Umweltbelastung, bedingt durch Emission schädlicher Aerosole, wesentlich reduziert wird.The method according to the invention has the aim of eliminating the disadvantages of the known exhaust-gas purification methods in that the excessive environmental impact caused by insufficient droplet deposition, due to emission of harmful aerosols, is substantially reduced.
. Darlegung des Wesens der Erfindung ', Explanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gaswaschverfahren zur Abscheidung fester, teilweise löslicher sowiegasförmiger Schadstoffe aus heißen Abgasen so zu gestalten, daß die technisch-technologischen Probleme der Tropfenabscheidung und Nachkondensation beherrscht werden. Bei der großtechnischen Erprobung von Gaswaschanlagen ist gefunden worden, daß der Ort des Zusammentreffens der heißen staubhaltigen Abgase mit der Waschflüssigkeit einer besonderen konstruktiven Gestaltung bedarf, da es sonst zu Ansatzbildungen kommen kann. Dieses Problem wird deshalb bedeutsam, da bis zu diesem Ort des Naßbetriebes die Heißgasleitungen aus Stahl gefertigt sind und danach die säurefeste Gestaltung Reinigungsmöglichkeiten erschwert. Es ist daher erfindungsgemäß notwendig, den Gaseintritt einer Füllkörperkolonne für eine entsprechende Gaseintrittsgeschwindigkeit zusätzlich in der Richtung so anzuordnen, daß der Gasstrahl auf die Oberfläche des Kolonnensumpfes aufprallt, ohne daß Tropfen in die Gaseintrittsleitung zurückschlagen können. Ein Venturiwäscher ist so zu gestalten, daß neben der zentralen Wassereinführung bei hoher Gasgeschwindigkeit die Wandungen ebenfalls mit Waschflüssigkeit beaufschlagt werden. Weiterhin wurde gefunden, daß durch die Anordnung einer Einspritze und Waschstrecke nach der Füllkörperkolonne und auch nach dem Venturiwäscher, jedoch bei der Füllkörperkolonne noch vordem Tropfenabscheider eine hohe zusätzliche Wirksamkeit erzielt werden kann. Der Effekt besteht darin, daß durch die nachgeschaltete Waschstrecke, beaufschlagt mit dem ursprünglich dem Rezirkulationskreislauf zugemischten Frischwasser,The invention has for its object to make the gas scrubbing process for the deposition of solid, partially soluble and gaseous pollutants from hot exhaust gases so that the technical and technological problems of droplet deposition and post-condensation are controlled. In the large-scale testing of gas scrubbers has been found that the location of the meeting of the hot dusty exhaust gases with the scrubbing liquid requires a special constructive design, as it may otherwise come to seed formations. This problem is therefore significant because up to this place of wet operation, the hot gas lines are made of steel and then the acid-resistant design makes cleaning facilities difficult. It is therefore necessary according to the invention, the gas inlet of a packed column for a corresponding gas inlet velocity additionally in the direction to be arranged so that the gas jet impinges on the surface of the column bottom without drops can repulse back into the gas inlet line. A Venturi scrubber is to be designed so that in addition to the central water introduction at high gas velocity, the walls are also acted upon with washing liquid. Furthermore, it has been found that a high additional effectiveness can be achieved by the arrangement of an injection and washing section after the packed column and also after the Venturi scrubber, but in the packed column before the droplet. The effect is that through the downstream washing line, applied to the originally added to the recirculation fresh water,
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aus dem wasserdampfgesättigten Abgas des Wäschers bei geringer Abkühlung eine merkliche Teilkondensatioh bewirkt wird, die zur Restabscheidung feiner Staubteilchen und restlicher Bestandteile an HCI beiträgt. Bei Einsatz eines Venturiwäschers einschließlich zugehörigem Tropfenabscheider ist der Einspritzstrecke ein weiterer Tropfenabscheider nachzuschalten.. Die im Tropfenabscheider nach der Einspritzstrecke abgeschiedene Flüssigkeit wird dem eigentlichen Wäscher aufgegeben, um die auszuwaschenden Schadstoffanteile in der gewünschten Ablaufkonzentration aus dem Waschprozeß auszuschleusen und gleichzeitig den durch Gaskühlung bewirkten Verdunstungsprozeß eines Teils der Waschlösung mit Frischwasser aufrechtzuerhalten. Ein weiterer Effekt der Einsprühstrecke besteht in der Vereinigung mitgerissener Tröpfchen und damit günstigeren Tropfenabscheidung. Reicht das Neutralisationsvermögen des Frischwassers nicht aus, müssen geeignete Neutralisationsmittel/zum Beispiel NaOH oder Ca (OH)2, beigegeben werden. Eineerhöhte Bedeutung besitzt eine neutralisierende Waschstrecke nach dem Wäscher besonders dann, wenn der Wäscher aus ökonomischen Gründen nicht neutral betrieben werden kann. Dies ist bei Abgasen, die SO2 beziehungsweise SO3 enthalten, der Fall. ES kommt dann beim Einsatz von Ca (OH)2-Lösung zu Verkrustungen, die bis zum Zuwachsen des Wäschers führen können. Wird bei der Abgasreinigung eine Reduzierung der SO2/SO3-Emission gefordert, wird dem vorgeschalteten Wäscher in seinem Rezirkulationskreislauf Frischwasser aufgegeben und die Einsprühstrecke mit Ca(OH)2-Lösung beaufschlagt. Der Tropfenabscheiderablauf ist in diesem Fall abzustoßen und nicht in den Rezirkulationskreislauf des vorgeschalteten Wäschers einzuspeisen. Die Realisierung einer Waschstrecke nach dem eigentlichen Abgaswäscher bietet Vorteile hinsichtlich der sonst notwendigen Auslegung der nachfolgenden Tropfenabscheider und Leitungen mit säurebeständigen Werkstoffen. Es wurde weiterhin gefunden, daß Tropfensysteme für die Restreinigung nach dem Wäscher günstig sind, wobei die beschriebene Teilkondensation im gleichen Sinne wirkt. Gefunden wurden auch Vorteile hinsichtlich der Schadstoffabscheidung bei einer der Füllkörperkolonne nachgeschalteten Waschstrecke, wenn zum Beispiel durch die Trocknung von Flotatiohskonzentraten im Feinstaub des Abgases hohe Beladungsraten an Flotationsmitteln vorhanden sind, die den Stoffübergang in der Füllkörperkolonne verschlechtern.from the water vapor-saturated exhaust gas of the scrubber at low cooling a significant Teilkondensatioh is effected, which contributes to the residual separation of fine dust particles and residual constituents of HCI. When using a Venturi scrubber including associated droplet the injection section is followed by another droplet. The deposited in the droplet after the injection line liquid is given to the actual scrubber to auszuschleusen the herauswaschenden pollutants in the desired effluent concentration from the washing process and simultaneously caused by gas cooling evaporation process of a Maintain part of the wash solution with fresh water. Another effect of the Einsprühstrecke consists in the union entrained droplets and thus cheaper droplet deposition. If the neutralization capacity of the fresh water is insufficient, suitable neutralizing agents, for example NaOH or Ca (OH) 2 , must be added. An increased importance has a neutralizing washing section after the scrubber, especially if the scrubber can not be operated neutrally for economic reasons. This is the case with exhaust gases containing SO 2 or SO 3 . It then comes with the use of Ca (OH) 2 solution to encrustations that can lead to the growth of the scrubber. If a reduction of the SO 2 / SO 3 emission is required in the exhaust gas purification, fresh water is introduced into the upstream scrubber in its recirculation circuit and the injection zone is exposed to Ca (OH) 2 solution. In this case, the droplet separator drain must be rejected and not fed into the recirculation circuit of the upstream scrubber. The realization of a washing section after the actual scrubber offers advantages in terms of otherwise necessary design of the following droplet and lines with acid-resistant materials. It has also been found that drop systems are favorable for the residual cleaning after the scrubber, wherein the partial condensation described acts in the same sense. Also found were advantages in terms of pollutant removal in one of the packed column downstream washing section, if, for example, by the drying of Flotatiohskonzentraten in the particulate matter of the exhaust gas high loading rates of flotation agents are present, which worsen the mass transfer in the packed column.
Es wurde weiterhin gefunden, daß anstelle einer Waschstrecke nach einer Füllkörperkolonne zur Intensivierung ein Einspritzventilator eingesetzt werden kann, da der Einspritzventilator ähnlich einem Flotationswäscher mit einem Tropfenregime der Waschflüssigkeit arbeitet und kleine Flüssigkeitstropfen auf den Ventilatorschaufeln abgeschieden und als größere Tropfen abgeschleudert werden. Alle bisher festgestellten Effekte bleiben erhalten. Der nachgeschaltete Tropfenabscheider wird wesentlich entlastet, da ein Teil der aufgegebenen Frischwassermenge aus dem Ventilator selbst abläuft. Der Einsatz eines , Einspritzventilatörs ist besonders dann gegeben, wenn das vorgeschaltete Waschaggregat einen hohen Druckverlust hat, da der Drucksprung eines Ventilators mit fallender Gastemperatur ansteigt und das Abgas durch die vorgeschalteten Waschaggregate auf ein niedrigeres Temperaturniveau gebracht wird.It has also been found that instead of a washing section after a packed column for intensification an injection fan can be used, since the injection fan works like a flotation scrubber with a droplet regime of the scrubbing liquid and small liquid droplets are deposited on the fan blades and thrown off as larger droplets. All previously noted effects are preserved. The downstream droplet is significantly relieved, since a part of the set amount of fresh water from the fan runs itself. The use of a , Einspritzventilatörs is especially given when the upstream washing unit has a high pressure drop, since the pressure jump of a fan increases with decreasing gas temperature and the exhaust gas is brought by the upstream washing units to a lower temperature level.
Ausführungsbeispiel 'Exemplary embodiment
Ein zu reinigendes Rohgas von 40000m3/h im Normzustand, bestehend auf 20% Wasser und 80% Inerten sowie zusätzlichen Schadstoffen, 3g/m3 N Staub und 800mg/rn3 N HCI, gelangt mit 15O0C in eine Füllkörperkolonne, die im Kreislauf mit 120m3/h Flüssigkeit beaufschlagt wird. Die Frischwasseraufgabe wird so geregelt, daß 6m3/h aus dem System als Ablösung abgeführt werden. Die Rezirkulationsflüssigkeit besitzt eine Temperatur von 60°C. Das Reingas verläßt die Kolonne mit 64°C, wobei der Wasserdampfgehalt auf 23,7% ansteigt. Der HCI-Gehalt im Reingas beträgt 50mg/m3 Ntrocksn. Es sind 7,5m3/h Frischwasser in den Kreislauf einzuspeisen. In das Abgassystem wird ein Tropfenwäscher vor dem Tropfenabscheider eingeschaltet, welcher mit7,0m3/h Frischwasser beaufschlagt wird. Ohne merkliche Abkühlung des Abgases Kondensieren 500 kg/h Wasser, die sichmit der reduzierten Frischwassermenge mischen, wobei die Karbohathärte mit etwa 15° dH des Frischwassers zur Restneutralisation genutzt wird. Nach dem so gestalteten System ist Chlorwasserstoff im Abgas meßtechnisch nur an der Grenze der Nachweisbarkeit und Analysengenauigkeit in der Größenordnung von 10mg/m3 N enthalten.A crude gas to be purified of 40000m 3 / h in the standard state, consisting of 20% water and 80% inert and additional pollutants, 3g / m 3 N dust and 800mg / rn 3 N HCI, passes with 15O 0 C in a packed column in the Circulation with 120m 3 / h liquid is applied. The fresh water task is controlled so that 6m 3 / h are discharged from the system as a replacement. The recirculation liquid has a temperature of 60 ° C. The clean gas leaves the column at 64 ° C, the water vapor content increases to 23.7%. The HCl content in the clean gas is 50 mg / m 3 Ntrocksn . There are 7.5m 3 / h of fresh water to be fed into the circulation. In the exhaust system, a drop scrubber is turned on before the droplet, which is supplied with 7,0m 3 / h of fresh water. Without noticeable cooling of the exhaust gas, 500 kg / h of water condenses, which mixes with the reduced amount of fresh water, with the carbonate hardness of about 15 ° dH of the fresh water being used for residual neutralization. According to the system designed in this way, hydrogen chloride in the exhaust gas is contained in the exhaust gas only at the limit of detectability and accuracy of analysis in the order of magnitude of 10 mg / m 3 N.
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