DD237117A5 - PROCESS FOR REMOVING NITROGEN AND SULFUR OXIDES FROM EXHAUST GASES - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Entfernung von Stickstoff- und Schwefeloxiden aus Abgasen, insbesondere aus Rauchgasen von Kraftwerken, nach einem modifizierten Stickoxidverfahren zur Herstellung von Schwefelsaeure unter Gewinnung von verwertbaren Stickstoff- und Schwefelverbindungen durch Adsorption von mehr als der Haelfte vom Stickoxidgehalt des in das Verfahren eingeleiteten Abgases und Desorption der stickoxidhaltigen Fluessigkeit, bei dem a) das freigesetzte Stickoxid mit einem sauerstoffhaltigen Gas zu einem relativ an Stickoxid und Sauerstoff reichen Gas vermischt wird, in welchem sich Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid oxidiert, und das entstandene Stickstoffdioxid und/oder daraus hergestellte Salpetersaeure sowie ein Restgehalt an Stickstoffmonoxid in den Hauptstrom des zu behandelnden Abgases eingefuehrt wird, wobei die in das System eingebrachten Molmengen an vier- und fuenfwertigen Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen groesser sind als die daneben eingebrachte Molmenge Stickstoffmonoxid, und b) die mindestens teilweise von Stickoxiden befreite Fluessigkeit oder deren Hauptmenge nach Durchlauf der Desorptionsanlage in einen oder mehrere der Gasbehandlungstuerme des Hauptabgasstroms zurueckgefuehrt wird. DD#APProcess for the removal of nitrogen and sulfur oxides from exhaust gases, in particular from power plants flue gases, according to a modified nitrogen oxide process for the production of sulfuric acid to obtain usable nitrogen and sulfur compounds by adsorption of more than half of the nitrogen oxide content of the exhaust gas introduced into the process and desorption the nitric oxide-containing liquid, in which a) the released nitric oxide is mixed with an oxygen-containing gas to a gas rich in nitrogen oxide and oxygen, in which nitrogen monoxide oxidizes to nitrogen dioxide, and the resulting nitrogen dioxide and / or nitric acid produced therefrom and a residual content of nitrogen monoxide is introduced into the main stream of the exhaust gas to be treated, wherein the introduced into the system molar amounts of four- and five-valent nitrogen-oxygen compounds are greater than the next introduced molar amount of nitrogen monoxide, u nd b) the at least partially freed of nitrogen oxides liquid or the majority of which is returned after passage of the desorption in one or more of the Gasbehandsturerme the main exhaust gas stream. DD # AP
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Stickstoff- und Schwefeloxiden aus Abgasen, insbesondere aus Rauchgasen von Kraftwerken, nach einem modifizierten Stickoxidverfahren zur Herstellung von Schwefelsäure unter Gewinnung von verwertbaren Stickstoff- und Schwefelverbindungen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a process for the removal of nitrogen and sulfur oxides from exhaust gases, in particular from flue gases from power plants, according to a modified nitrogen oxide process for the production of sulfuric acid to obtain usable nitrogen and sulfur compounds. The invention further relates to a device for carrying out the method according to the invention.
Es ist bekannt, Stickoxide dadurch aus Rauchgasen zu entfernen, daß man den noch heißen Rauchgasen vor der vollständigen Wärmenutzung Ammoniak zumischt und sie über einen Katalysator leitet, wobei die Stickoxide zu Stickstoff reduziert werden. Ein Nachteil dieses Verfahrens sind die Kosten für den Ammoniak und die begrenzte Standzeit des Katalysators. Bei salzhaltiger Kohle verdampfen im Verbrennungsraum Salze, welche Aerosole bilden, die den Katalysator verschmutzen. Ein weiterer Nachteil des trockenen und auch des nassen Einsatzes von Ammoniak bei der Rauchgasreinigung ist die Bildung von Ammonsulfat-Aerosolen und anderen Salzaerosolen, die trotz hohen Aufwandes nicht restlos abscheidbar sind. Die mit dem gereinigten Rauchgas in die Atmosphäre gelangten Aerosole verstärken die Dunstbildung in der Atmosphäre und vermindern die natürliche Sonneneinstrahlung durch Smogbildung.It is known to remove nitrogen oxides from flue gases by adding ammonia to the still-hot flue gases prior to complete heat utilization and passing them over a catalyst, the nitrogen oxides being reduced to nitrogen. A disadvantage of this method is the cost of the ammonia and the limited life of the catalyst. In salty coal, salts burn in the combustion space, forming aerosols that pollute the catalyst. Another disadvantage of the dry and wet use of ammonia in the flue gas cleaning is the formation of ammonium sulfate aerosols and other salt aerosols, which are not completely separable despite high costs. The aerosols released into the atmosphere with the purified flue gas intensify the formation of vapor in the atmosphere and reduce the natural solar radiation through smog formation.
In Rauchgasen liegen die Stickoxide zum größten Teil als NO vor, welches sehr schlecht absorbierbar ist. Es ist bekannt, durch Zusatz von Ozon NO in NO2 überzuführen und z.B. mittels ammoniakalischer Flüssigkeiten zu absorbieren. Ein Nachteil ist neben den hohen Kosten für die Ozonerzeugung die bereits erwähnte unvermeidbare Bildung von Aerosolen. Das Stickoxid-Schwefelsäure-Verfahren ist in den letzten Jahren — infolge der Bemühungen zur Reinhaltung der Luft — zur Abscheidung von SO2 und NOx aus Abgasen mit ca. 1 Vol.-% SO2 vorgeschlagen worden. Diese Arbeiten sind die Ausgangsbasis der vorliegenden Erfindung, wobei auf folgende Publikationen verwiesen wird:In flue gases, the nitrogen oxides are for the most part present as NO, which is very poorly absorbed. It is known to convert NO into NO 2 by the addition of ozone and to absorb it, for example, by means of ammoniacal liquids. A disadvantage is, in addition to the high cost of ozone generation, the already mentioned unavoidable formation of aerosols. The nitrogen oxide-sulfuric acid process has been proposed in recent years - due to the efforts to keep the air clean - for the separation of SO 2 and NO x from exhaust gases with about 1 vol .-% SO 2 . This work is the starting point of the present invention, reference being made to the following publications:
— Fattinger, V., Proc. Brit. Sulphur Corp., 3rd Int. Conf. Fert, London, November 1979, Paper XXVIFattinger, V., Proc. Brit. Sulfur Corp., 3rd Int. Conf. Fert, London, November 1979, Paper XXVI
— Blankenstein, K., Neumann, G.E., U.B.Α., Fund E Bericht No. 10403311, Juni 1980Blankenstein, K., Neumann, G.E., U.B.Α., Fund E 10403311, June 1980
— Sander, U., Fattinger, V., Chem. Ing. Techn., 55 (1983) Nr.8, S. 601 /607Sander, U., Fattinger, V., Chem. Ing. Techn., 55 (1983) No. 8, pp. 601/607
— Fattinger, V., CIBA-GElGY Corporation US-Patent No.4148868 (1979)Fattinger, V., CIBA-GEIGY Corporation US Patent No. 4148868 (1979)
— Fattinger, V., CIBA-GEIGY Corporation US-Patent No.4242321 (1980)Fattinger, V., CIBA-GEIGY Corporation US Patent No. 4,242,321 (1980)
— Ulimanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4., neubearbeitete und erweiterte Auflage, Verlag Chemie, Weinheim, Band 21 (1982), S. 148.- Ulimann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th, revised and expanded edition, Verlag Chemie, Weinheim, Volume 21 (1982), p. 148.
Rauchgase von Kraftwerken haben meist nur 0,02-0,5 Vol.-% SO2, und man hielt bisher eine SO2-Anreicherung für notwendig, bevor eine Verarbeitung in einem Stickoxid-Schwefelsäure-System möglich wird. Außerdem besteht in der Fachwelt die Meinung, ein Stickoxid-Schwefelsäure-Verfahren verursache eine Verschmutzung der Atmosphäre durch NOx-Verluste. Ein Hauptgrund für die Unbrauchbarkeit bekannter Stickoxid-Schwefelsäure-Verfahren für das Verarbeiten von Abgasen aus Kraftwerken ist die hohe Verweilzeit für die Oxidation des im Denitrierturm freigesetzten NO. Voraussetzung für eine Stickoxid-Absorption ist nämlich ein geeignetes Verhältnis NO:NO2-Smoke gases from power plants usually have only 0.02-0.5 vol .-% SO 2 , and it was previously considered an SO 2 enrichment necessary before processing in a nitric oxide sulfuric acid system is possible. In addition, it is believed in the art that a nitric oxide sulfuric acid process causes pollution of the atmosphere by NO x losses. A major reason for the uselessness of known nitric oxide-sulfuric acid processes for the processing of exhaust gases from power plants is the high residence time for the oxidation of the NO released in the denitration tower. The prerequisite for nitrogen oxide absorption is a suitable ratio of NO: NO 2
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Entfernung von Stickstoff- und Schwefeloxiden aus Abgasen, mit dem auf einfache und wirtschaftliche Weise Stickstoff- und Schwefeloxide gleichzeitig entfernt werden können, ohne daß dafür Chemikalien eingesetzt werden müssen undohnedaßin der Folge die Umwelt belastende Reaktionsprodukte in die Atmosphäre ausgestoßen werden.The object of the invention is to provide an improved process for the removal of nitrogen and sulfur oxides from exhaust gases, which can be removed in a simple and economical manner nitrogen oxides and sulfur oxides simultaneously, without the need for chemicals must be used and consequently the environment polluting reaction products in the atmosphere will be launched.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Technolog ie aufzufinden, worn it Stickstoff- und Schwefeloxide auf einfache, wirtschaftliche und umweltfreundliche Weise aus den Rauchgasen von Kraftwerken entfernt werden können. Es wurde nun gefunden, daß Stickoxid-Schwefelsäure-Systeme mit einem Reaktionsraumbedarf kleiner als 25m3 pro Nm3/s Rauchgas betrieben werden können, wenn mehr als die Hälfte vom Stickoxidgehalt des in das Verfahren eingeleiteten Abgases absorbiert und die stickoxidhaltige Flüssigkeit anschließend einer Desorption unterworfen wird, woraufThe invention has for its object to find a new technology, worn it nitrogen and sulfur oxides in a simple, economical and environmentally friendly way from the flue gases of power plants can be removed. It has now been found that nitric oxide-sulfuric acid systems can be operated with a reaction space requirement less than 25m 3 per Nm 3 / s flue gas when absorbed more than half of the nitrogen oxide content of the introduced into the process exhaust gas and then subjected to the nitrogen oxide-containing liquid desorption will, on what
a) das freigesetzte Stickoxid mit einem sauerstoffhaltigen Gas zu einem relativ an Stickoxid und Sauerstoff reichen Gas vermischt wird, in welchem sich Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid oxidiert, und das entstandene Stickstoffdioxid und/oder daraus hergestellte Salpetersäure sowie ein Restgehalt an Stickstoffmonoxid in den Hauptstrom des zu behandelnden Abgases eingeführt wird, wobei die in das System eingebrachten Molmengen an vier- undfünfwertigen Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen größer sind als die daneben eingebrachte Molmenge Stickstoffmonoxid, unda) the released nitrogen oxide is mixed with an oxygen-containing gas to a nitrogen oxide and oxygen rich gas in which oxidizes nitric oxide to nitrogen dioxide, and the resulting nitrogen dioxide and / or nitric acid produced therefrom and a residual content of nitrogen monoxide in the main stream of the treated Exhaust gas is introduced, wherein the introduced into the system molar amounts of tetravalent nitrogen-oxygen compounds are greater than the molar amount of nitrogen monoxide introduced next, and
b) die mindestens teilweise von Stickoxiden befreite Flüssigkeit oder deren Hauptmenge nach Durchlaufen derb) the at least partially freed of nitrogen oxides liquid or its bulk after passing through the
" Desorptionsanlage in einen oder mehrere der Gasbehandlungstürme des Hauptabgasstromes zurückgeführt wird. Man kann die teilweise oder ganz von Stickstoffverbindungen befreite Säure in die ersten Türme des Systems leiten oder auch zur Gänze oder z.T. in einen der NOx-Absorptionstürme (oder auch in mehrere NOx-Absorptionstürme) am Ende des Systems. Beide Arten der Rückführung der Flüssigkeit können miteinander kombiniert werden.It is possible to pass the partially or completely nitrogen-freed acid into the first towers of the system or even completely or partly into one of the NO x absorption towers (or into several NO x) -Absorption towers) at the end of the system Both types of liquid recirculation can be combined.
Weil die Säure zum Zwecke der NOx-Desorption erhitzt und/oder durch Wasser oder schwächere Säure verdünnt wurde, ist es zweckmäßig, eine Säurekonzentrierung und/oder eine Säurekühlung vorzunehmen, bevor die denitrierte oder teilweise denitrierte Säure in einen NOx-Absorptionsturm gelangt.Because the acid has been heated for the purpose of NO x desorption and / or diluted by water or weaker acid, it is convenient to carry out acid concentration and / or acid cooling before the denitrated or partially denitrated acid enters a NO x absorption tower.
Bei der Behandlung des Abgasstromes wird vor der SO2-Absorption Salpetersäure in den Kreislauf der Denitrierung oder der S02-Absorption in einer solchen Menge zugegeben, daß sich für die NOx-Absorption ein optimales NO:NO2-Verhältnis einstellt. Diese Maßnahme ist nicht neu, und sie wird z.B. in der US-PS 4242321 erläutert.In the treatment of the exhaust gas stream, nitric acid is added to the denitration or SO 2 absorption cycle in an amount such that an optimum NO: NO 2 ratio is established for NO x absorption prior to SO 2 absorption. This measure is not new and is explained, for example, in US Pat. No. 4,242,321.
Es wurde des weiteren gefunden, daß man überraschend gute Absorptionsleistungen erzielt und bei relativ hohen Nitrose-Konzentrationen in der Absorptions-Säure arbeiten kann, wenn man die Absorption bei Temperaturen unter 300C betreibt. Es lohnt sich der Einsatz von Wärmepumpen (Kühlaggregate), um eine Kühlsole zu erzeugen, welche im indirekten Wärmeaustausch die Temperatur der Kreislaufsäure vorzugsweise aufwerte unter 20,15 oder sogar 100C absenkt. Diese Maßnahme erwies sich als wesentlich kostengünstiger als eine übermäßige Vergrößerung des Absorptionsraumes. Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal der Erfindung gegenüber bekannten Verfahren ist das Arbeiten mit tiefen Säurekonzentrationen in der Denitrierung. Dank einer Konzentration von unter 73% Schwefelsäure oder sogar 70%, wird es möglich, auch mit der geringen SO2-Konzentration von Kraftwerksrauchgasen eine ausreichende Säuredenitrierung herbeizuführen. Der im Hauptgasstrom eingesetzte Denitrierturm wird dabei vorteilhaft im Gleichstrom zwischen Gas und Säure betrieben.It has also been found that surprisingly good absorption performance can be obtained and that it can operate at relatively high nitrous concentrations in the absorption acid when the absorption is carried out at temperatures below 30 ° C. It is worth the use of heat pumps (cooling units) to produce a cooling brine, which lowers the temperature of the recirculated acid in the indirect heat exchange preferably above 20.15 or even 10 0 C. This measure proved to be much cheaper than an excessive increase in the absorption space. An important distinguishing feature of the invention over known processes is the use of low acid concentrations in denitration. Thanks to a concentration of less than 73% sulfuric acid or even 70%, it becomes possible to achieve sufficient acid denitration even with the low SO 2 concentration of power plant fumes. The denitration tower used in the main gas stream is advantageously operated in direct current between gas and acid.
Die Ablaufsäure der Grobdenitrierung im Hauptgasstrom kann einer indirekten Erhitzung und einer Feindenitrierung in einem Turm unterworfen werden, welcher von einem Teilstrom des Schwefeldioxids durchströmt wird.The effluent acid of the coarse denitration in the main gas stream can be subjected to indirect heating and to an under-nitriding in a tower, through which a partial flow of the sulfur dioxide flows.
Es besteht die Möglichkeiten, die gesamte Säuredenitrierung außerhalb des Hauptgasstromes durchzuführen und einen Luftstrom und/oder einen SO2-haltigen Teilgasstrom durch den Denitrierapparatzu leiten. Erforderlichenfalls kann der Luftstrom oder SO2-Gasstrom erhitzt werden, um das Austreiben der Stickoxide zu beschleunigen.It is possible to carry out the entire acid titration outside of the main gas stream and to guide an air flow and / or a SO 2 -containing partial gas stream through the denitration apparatus. If necessary, the air stream or SO 2 gas stream can be heated to accelerate the expulsion of the nitrogen oxides.
Es ist bekannt, daß der Dampfdruck der in der Schwefelsäure als Nitrosylschwefelsäure gelösten Stickoxide durch Zugabe von Salpetersäure stark erhöht wird. Man kann also erforderlichenfalls die Säuredenitrierung durch Zusatz von Salpetersäure wesentlich beschleunigen. Die hierfür erforderliche Salpetersäure entsteht im Verfahren gemäß der Erfindung aus Stickoxiden und kehrt aus dem Denitrierapparat in Form von Stickoxiden in den Prozeß zurück.It is known that the vapor pressure of the nitrogen oxides dissolved in the sulfuric acid as nitrosylsulfuric acid is greatly increased by the addition of nitric acid. If necessary, it is thus possible to considerably accelerate the acid ditration by adding nitric acid. The required nitric acid is produced in the process according to the invention from nitrogen oxides and returns from the Denitrierapparat in the form of nitrogen oxides in the process.
Bevor die denitrierte Säure in die NOx-AbSOrption gelangt, wird sie in einem Konzentrierturm auf die für eine gute Absorption notwendige Konzentration gebracht (73 bis 76% H2SO4). Die heiße, aus dem Konzentrierturm stammende Säure kann vorteilhaft zur Erhitzung des kalten Austrittsgases der NOx-Absorption herangezogen werden.Before the denitrated acid enters the NO x -AbSOrption, it is brought to the concentration required for good absorption in a concentration tower (73 to 76% of H 2 SO 4). The hot acid originating from the concentration tower can advantageously be used to heat the cold exit gas of the NO x absorption.
Die angewärmten Gase mit sehr geringer relativer Luftfeuchtigkeit können einem gemauerten Kamin zugeleitet werden, ohne das Risiko eines Feuchtwerdens desselben.The warmed gases with very low relative humidity can be fed to a brick chimney, without the risk of dampening the same.
Die Vorteile der Erfindung gegenüber bekannten Stickoxid-Schwefelsäure-Verfahren werden umso bedeutender, je tiefere SO2- und je höhere NO-Konzentrationen das zu reinigende Abgas aufweist. Vorzugsweise sollte der SO2-Gehalt unter 0,8Vol.-% und der NOx-Gehalt über lOOppm liegen.The advantages of the invention over known nitrogen oxide-sulfuric acid processes are the more significant, the lower SO 2 - and the higher the NO concentrations, the exhaust gas to be purified. The SO 2 content should preferably be below 0.8% by volume and the NO x content above 100 ppm.
Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik fallen beim Verfahren gemäß der Erfindung die Betriebskosten mit steigenden NOx-Gehalten der Rauchgase. Es erübrigen sich also irgendwelche verbrennungstechnische Maßnahmen zur Verminderung der NOx-Bildung.In contrast to the known prior art fall in the process according to the invention, the operating costs with increasing NO x levels of the flue gases. It therefore unnecessary any combustion measures to reduce the NO x formation.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel näher erläutert. In der beiliegenden Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below by way of example. In the attached drawing show:
Fig. 1: die Behandlung des Abgasstromes in hintereinander geschalteten Gaswaschtürmen, Fig.2: die Behandlung des Säurevorlaufs, Fig.3: die Behandlung des Säurerücklaufs.1: the treatment of the exhaust gas flow in gas washing towers connected in series, FIG. 2: the treatment of the acid flow, FIG. 3: the treatment of the acid reflux.
Fig. 1 zeigt die Behandlung des Abgasstromes in den hintereinander geschalteten Gaswaschtürmen mit folgenden Funktionen:1 shows the treatment of the exhaust gas flow in the gas washing towers connected in series with the following functions:
Gaskühlung, Säure-Denitrierung, SO2-Absorption, NOx-Absorption 1, NOx-Absorption 2 und Reingas-Erhitzung.Gas cooling, acid denitration, SO2 absorption, NO x absorption 1, NO x absorption 2 and pure gas heating.
Die Gehalte an SO2, NOx, H2O und die Gastemperatur vor bzw. nach den Behandlungsstufen zeigt die folgende Tabelle:The contents of SO 2 , NO x , H 2 O and the gas temperature before and after the treatment stages are shown in the following table:
Jeder Behandlungsraum ist mit einem Säurekreislauf ausgestattet, welcher durch Pumpen 4 umgewälzt wird. Mit 1 ist der Rohgaseintritt und mit 9 der Gasförderventilator bezeichnet. 2 sind die Verbindungsleitungen zwischen den Gasbehandlungstürmen und 3 ist der Reingasaustritt. Alle Gasbehandlungsräume enthalten Füllkörperschichten 5. Wie in Figur 1 dargestellt, sind einzelne Säurebehandlungsstufen mit Säurekühlern 6 ausgestattet, um die Säuretemperaturen auf die in der voranstehenden Tabelle genannten Gastemperaturen abzusenken. Mit 7 sind die Säureverdüsungsvorrichtungen in den Gasbehandlungsräumen gekennzeichnet.Each treatment room is equipped with an acid circuit, which is circulated by pumps 4. With 1 the raw gas inlet and 9 is referred to the gas delivery fan. 2 are the connecting lines between the gas treatment towers and 3 is the clean gas outlet. All gas treatment rooms contain packing layers 5. As shown in Figure 1, individual acid treatment stages are equipped with acid coolers 6 to lower the acid temperatures to the gas temperatures mentioned in the table above. Indicated at 7 are the acid atomization devices in the gas treatment rooms.
Die Säuresümpfe im Unterteil derTürme sind mit 8 bezeichnet. Die Füllkörper in den Füllkörperschichten 5 haben eine Oberfläche von mehr als 300 m2/m3. Der Bedarf an Reaktionsraum pro 1 Nm3/s Gas ist für die Denitrierung kleiner als 3m3, für die SO2-Absorption kleiner als 4m3, für die NOx-Absorption 1 kleiner als 4m3, für die NOx-Absorption 2 kleiner als 12 m3 und für die Reingaserhitzung kleiner als 1,5m3.The acid marshes in the lower part of the towers are designated 8. The packing in the packing layers 5 have a surface area of more than 300 m 2 / m 3 . The need for reaction space per 1 Nm 3 / s of gas is less than 3m 3 for denitration, for SO 2 absorption is less than 4m 3, for the absorption of NO x 1 is less than 4m 3, for the NO x absorption 2 smaller than 12 m 3 and for pure gas heating less than 1.5 m 3 .
Wie bei jedem Stickoxid-SchwefelsäurerSystem findet zwischen der Säure-Denitrierung und der NOx-Absorption ein Säureaustausch statt. Die von der NL öse befreite Säuro, weichein die NOx-Absorption fließt, wird als „Rücklauf" bezeichnet, während die mit NOx beladene Säure „Vorlauf" genannt wird. Die in der S02-Absorption kontinuierlich gebildete Menge an Schwefelsäure wird dem Vorlauf zugemischt.As with any nitric oxide sulfuric acid system, acid exchange occurs between acid denitration and NO x absorption. The eyelet freed from NL Säuro, weichein the NO x absorption flows is called a "return", while the NO x laden with acid "forward" is called. The amount of sulfuric acid continuously formed in the S0 2 absorption is added to the flow.
Dank der starken Kühlung bei der NO-x-Absorption werden hohe Konzentrationen an Nitrose in der Säure erreicht. Ausgedrückt in HNO3-Äquivalenten beträgt der Nitrose-Gehalt des Vorlaufes mehr als 200g HNO3/üter. Dank dieser hohen Konzentration kann mitgeringen Vorlauf-bzw. Rücklauf mengen gearbeitet werden. Im erläuterten Ausführungsbeispiel genügen Mengen von weniger als 500g/Nm3 zu verarbeitendes Abgas.Thanks to the strong cooling of the NO x absorption, high concentrations of nitrous acid in the acid are achieved. Expressed in HNO 3 equivalents, the nitrous content of the forerunner is more than 200 g HNO 3 / uter. Thanks to this high concentration can with low flow or. Return flow rates are worked. In the illustrated embodiment, quantities of less than 500 g / Nm 3 of exhaust gas to be processed are sufficient.
Die tiefen Temperaturen im gesamten Behandlungsraum des Hauptgasstromes vereinfachen das Problem einer Auswahl geeigneterWerkstoffe. Es gibt im gesamten Bereich der großen Behandlungsräume zwischen Gaskühlung und Reingaserhitzung keine Temperaturen höher als 400C.The low temperatures throughout the treatment space of the main gas stream simplify the problem of selecting suitable materials. There is the whole range of large treatment rooms between gas cooling and clean gas heating no temperatures higher than 40 0 C.
Figur 2 erläutert die Behandlung des Säurevorlaufs. Im Erhitzer 20 wird die Vorlaufsäure auf eine Temperatur von ca.600C erhitzt und dem NOx-Stripper 22 zugeleitet. Durch diesen NOx-Stripper 22 wird mittels der Leitung 41 und dem Ventilator 21 Abluft aus der Säurerücklauf-Behandlung geleitet. Es handelt sich im wesentlichen um schwach verunreinigte Luft, welche sich im Stripper 22 mit NOx anreichert. Im Oxidationsraum 24a geht die Hauptmenge des NO in NO2 über. Die Gase gelangen anschließend in den HNO3-Absorber 25, welcher mit einer Kreislaufpumpe 26 und einem Säurekühler 27 ausgestattet ist. Die Leitung 28a dient dazu, HNO3 in die Denitrierung einzuführen.Figure 2 illustrates the treatment of the acid flow. In the heater 20, the precursor acid is heated to a temperature of about 60 0 C and fed to the NO x stripper 22. By means of this NO x stripper 22, exhaust air is passed from the acid recirculation treatment by means of the line 41 and the fan 21. It is essentially low polluted air, which accumulates in the stripper 22 with NO x . In the oxidation chamber 24a, the bulk of the NO turns into NO2. The gases then pass into the HNO 3 absorber 25, which is equipped with a circulation pump 26 and an acid cooler 27. The conduit 28a serves to introduce HNO 3 into the denitration.
Die Leitung 28b dient zum Wegleiten des produzierten HNO3-Überschusses. Die NOx-Austrittsgase des HN03-Absorbers gelangen in den Oxidationsraum 24b. Über die Leitung 29 gelangt der Gasstrom, welcher mehr NO2 als NO enthält, in die Säureden itrierung.The line 28b serves to lead away the produced HNO 3 excess. The NO x -Austrittsgase the HN0 3 absorber get into the oxidation space 24 b. Via the line 29, the gas stream, which contains more NO 2 than NO, iterating in the Säureden.
Fig. 3 dient zur Erläuterung der Behandlung des Säurerücklaufs.Fig. 3 serves to explain the treatment of the acid reflux.
Der aus der Denitrierung stammende Säurerücklauf gelangt in den Erhitzer 30, wo er auf 80°C erhitzt wird, und durchströmt anschließend den Feindenitrierturm 32. Die Leitungen 31 a und 13b dienen zur Spülung dieses Turmes mit SO2-haltigem Gas. Es genügt, ca. 5% der gesamten Abgasmenge durch diesen Turm zu leiten.The acid reflux originating from the denitration passes into the heater 30, where it is heated to 80 ° C, and then flows through the Feindenitrierturm 32. The lines 31 a and 13 b are used to flush this tower with SO 2 -containing gas. It is sufficient to conduct about 5% of the total amount of exhaust gas through this tower.
Anschließend gelangt der Säurerücklauf in den SO2-Stripper 33 und danach in den Kreislauf des Konzentrierturms 34. Mit 39 ist die Umlaufpumpe des Konzentrierturms und mit 35 der Säureerhitzer bezeichnet. Die auf ca. 75% H2SO4 konzentrierte Säure gelangt über die Leitung 36 in den Kreislauf der Reingaserhitzung. Die wasserdampfhaltige Luft aus dem Konzentrierturm 34 gelangt über die Leitung 37 in den Brüdenkondensator 38. Dieser Kondensator 38 hat einen Säurekreislauf mit dem Kühler 40.Subsequently, the acid recycle enters the SO 2 stripper 33 and then into the circulation of the concentrating tower 34. 39 denotes the circulation pump of the concentrating tower and 35 the acid heater. The concentrated to about 75% H 2 SO4 acid passes through the line 36 in the cycle of pure gas heating. The steam-containing air from the concentration tower 34 passes via the line 37 into the vapor condenser 38. This condenser 38 has an acid circuit with the radiator 40.
Durch die Leitung 42 wird kontinuierlich anfallendes Kondensat abgeleitet. Die getrocknete Luft dient als Strippluft im SO2-Stripper 33, bevor sie über die Leitung 41 auf die Saugseite des Ventilators 21 geführt wird (siehe Fig. 2).Through line 42 continuously accumulating condensate is discharged. The dried air serves as a stripping air in the SO 2 stripper 33, before it is led via the line 41 to the suction side of the fan 21 (see Fig. 2).
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, welches es ermöglicht, die Stickstoff- und Schwefeloxide aus Abgasen gleichzeitig zu entfernen, ohne dazu Kalk, Natronlauge, Ammoniak oder andere Chemikalien zu verwenden.According to the invention, a method is provided which makes it possible to simultaneously remove the nitrogen and sulfur oxides from exhaust gases without using lime, caustic soda, ammonia or other chemicals.
Die abgeschiedenen Stickoxide dienen als Katalysator zur Oxidation des Schwefeldioxids mittels sauerstoffhaltigem Gas, vorzugsweise Luftsauerstoff. Aus den Schadstoffen entstehen letzten Endes verwertbare Salpetersäure und Schwefelsäure.The deposited nitrogen oxides serve as a catalyst for the oxidation of sulfur dioxide by means of oxygen-containing gas, preferably atmospheric oxygen. From the pollutants ultimately usable nitric acid and sulfuric acid.
Zur Erläuterung der Vorzüge des Verfahrens wird als Beispiel die Reinigung der Rauchgase eines Kraftwerkes herangezogen, welches salzhaltige Braunkohle mit einem Heizwert größer als 4500 Kcal/kg als Brennstoff verwendet.To explain the advantages of the method is used as an example, the purification of the flue gases of a power plant, which uses saline lignite with a calorific value greater than 4500 Kcal / kg as fuel.
Es wird angenommen, daß das Kraftwerk folgendes Rauchgas verursacht, wobei χ in NOx die Zahlen 1 und 2 bedeutet:It is assumed that the power plant causes the following flue gas, where χ in NO x means the numbers 1 and 2:
Rauchgasmenge 1 Mio Nm3 pro StundeFlue gas quantity 1 million Nm 3 per hour
Gehalt an NOx (berechnet als NO2) 1,43g/Nm3(ca.700ppm)NO x content (calculated as NO 2 ) 1.43g / Nm 3 (ca.700ppm)
Gehalt an SO2 12,6 g/Nm3 (ca. 4300 ppm).Content of SO 2 12.6 g / Nm 3 (about 4300 ppm).
Imfolgenden wird unter ppm-Gehalten immer Volumenteile pro Million Volumeneinheiten verstanden.In the following, ppm levels are always understood to mean parts by volume per million volume units.
Die Erfindung ermöglicht eine Absenkung der Schadgase auf Werte kleiner als SO2 0,1 g/Nm3 (ca. 34ppm)The invention makes it possible to reduce the noxious gases to values less than SO 2 0.1 g / Nm 3 (about 34 ppm)
NOx0,2g/Nm3 (ca. lOOppm).NO x 0.2g / Nm 3 (about 100ppm).
Unter der Voraussetzung, daß ein Kühlwasser verfügbar ist, dessen Temperatur im Jahresmittel 150C aufweist, ergibt sich folgender Betriebsmittelbedarf für die Rauchgasreinigung:Assuming that a cooling water is available whose average annual temperature is 15 ° C., there is the following resource requirement for flue gas cleaning:
elektrische Energie: unter3%derim Kraftwerk produzierten Energie,electrical energy: less than 3% of the energy produced in the power plant,
Wärmebedarf für die Säure-Konzentrierung entsprechend einem Verbrauch von weniger als 2 %Heat requirement for acid concentration corresponding to a consumption of less than 2%
im Verfahrensverlauf: der im Kraftwerk verbrannten Kohlein the process: the coal burned in the power plant
Wenn die gemäß der Erfndung erzeugte Salpetersäure (Konzentration höher als 30%) und Schwefelsäure (Konzentration höher als 75%) z. B. in einem Düngemittelwerk verwertet werden können, deckt der Wert der produzierten Säuren die Kosten der oben genannten Betriebsmittel. Der Investitionsaufwand für ein Verfahren gemäß der Erfindung liegt unter einem Viertel des Investitionsaufwandes für das Kraftwerk.When the nitric acid (concentration higher than 30%) and sulfuric acid (concentration higher than 75%) produced in accordance with the invention, e.g. B. can be utilized in a fertilizer plant, the value of the produced acids covers the cost of the above-mentioned resources. The investment cost for a method according to the invention is less than a quarter of the capital expenditure for the power plant.
Claims (10)
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