DD247613A5 - PROCESS FOR REDUCING THE EMISSIONS OF INDUSTRIAL EXHAUST GASES AND INDUSTRIAL EXHAUST AIR - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Emissionswerte von industriellen Abgasen und industrieller Abluft. Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens, mit dem die Umweltrentabilitaet erhoeht werden kann. Erfindungsgemaess werden alle im Abgas bzw. in der Abluft enthaltenen oxidierbaren Bestandteile mit Hilfe von Oxidationsmittel wie beispielsweise Chrom-VI oxidiert werden und gleichzeitig alle sauren Komponenten in Loesung gebracht werden, wobei das Oxidationsmittel Chrom-VI zu Chrom-III reduziert wird. Ferner wird diese Waschloesung durch Extraktion bzw. Destillation aufbereitet, wobei dadurch wirtschaftlich verwertbare Produkte entstehen. Darueber hinaus stellt das derart praktisch vollstaendig entschwefelte und gleichzeitig von allen anderen Schadstoffen befreite Rauchgas keine Umweltbelaestigung mehr dar. In einer elektrochemischen Zelle wird das entstandene Chrom-III wieder zu Chrom-VI oxidiert und dem System wieder zugefuehrt.The invention relates to a method for reducing the emission levels of industrial exhaust gases and industrial exhaust air. The aim of the invention is to provide an improved process with which the environmental return can be increased. According to the invention, all the oxidizable constituents contained in the exhaust gas or in the exhaust air are oxidized with the aid of oxidizing agents such as, for example, chromium VI, and at the same time all the acidic components are dissolved, with the oxidizing agent chromium-VI being reduced to chromium-III. Furthermore, this washing solution is prepared by extraction or distillation, thereby resulting in commercially useful products. Moreover, the flue gas desulphurized so practically completely and at the same time freed from all other pollutants no longer constitutes environmental pollution. In an electrochemical cell, the resulting chromium-III is oxidized again to chromium-VI and returned to the system.
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Emissionswerte von industriellen Abgasen und industrieller Abluft.The invention relates to a method for reducing the emission levels of industrial exhaust gases and industrial exhaust air.
Wenn schwefelreiche Brennstoffe, meist sind dies Kohlen oder Schweröl, verbrannt werden, ist es aus Umweltschutzgründen erforderlich, die bei der Verbrennung anfallenden Rauchgase zu entschwefeln.When sulfur-rich fuels, mostly coal or heavy oil, are burned, it is necessary for environmental reasons to desulphurise the flue gases produced during combustion.
Es sind Rauchgasentschwefelungsanlagen bekannt, die mit Kalk- oder Kalkstein-Waschverfahren arbeiten und die ein Kalziumsulfit- /Sulfat-Gemisch oder aber Chemiegips als Nebenprodukt herstellen.Flue gas desulphurisation plants are known which work with lime or limestone washing processes and which produce a calcium sulphite / sulphate mixture or else chemical gypsum as a by-product.
Nachteilig beim Anfall von Kalziumsulfit- /Sulfat-Gemisch ist, daß große Deponien errichtet werden müssen, wo die Gefahr besteht, daß das Grundwasser verunreinigt wird.A disadvantage of the accumulation of calcium sulfite / sulfate mixture is that large landfills must be built where there is a risk that the groundwater is contaminated.
Auch der Anfall von Chemiegips in großen Mengen ist oft problematisch.The accumulation of chemical gypsum in large quantities is often problematic.
Alle herkömmlichen Rauchgasentschwefelungsverfahren weisen prinzipielle Nachteile auf.All conventional flue gas desulphurization processes have disadvantages in principle.
So wird bei allen Naßverfahren, also auch bei den Kalk- und Kalksteinverfahren, das Rauchgas bei der Wäsche stark abgekühlt, so daß in den meisten Fällen eine Wiederaufheizung des gereinigten Rauchgases vor dem Einleiten in den Schornstein und der Abgabe in die Atmosphäre erforderlich ist. Die Kosten hierfür sind sehr hoch.Thus, in all wet process, including in the lime and limestone process, the flue gas is strongly cooled in the laundry, so that in most cases a reheating of the purified flue gas is required before discharge into the chimney and the discharge into the atmosphere. The costs are very high.
Ferner können sich Ablagerungen und Verstopfungen innerhalb der Anlage bilden, sie durch Gips entstehen, der an Behälterwänden und an der inneren Oberfläche von Rohrleitungen auskristallisiert. Dadurch wird die Verfügbarkeit der Anlagen stark beeinträchtigt.Furthermore, deposits and clogs may form within the plant, resulting from gypsum crystallizing on container walls and on the inner surface of pipelines. This greatly affects the availability of the equipment.
Darüber hinaus ist zur Ausschleusung von Chloriden, die aus dem Rauchgas stammen, ein Abwasserstrom erforderlich. Dieser Abwasserstrom ist je nach Verfahren sehr groß.In addition, wastewater flow is required to remove chlorides from the flue gas. This wastewater flow is very large depending on the process.
Es ist weiter ein Verfahren bekannt, daß SO2 herstellt. Dieses Verfahren arbeitet mit Natriumsulfit—Natriumhydrogensulfit. Das gewonnene SO2-Rauchgas kann als flüssige*.SO2 in einer konventionellen Schwefelsäureanlage zu Schwefelsäure oder aber mit Hilfe eines Reduktionsgases zu Elementarschwefel verarbeitet werden.It is further known a method that produces SO 2 . This method works with sodium sulfite sodium bisulfite. The recovered SO 2 flue gas can be processed as liquid * .SO 2 in a conventional sulfuric acid plant to sulfuric acid or with the aid of a reducing gas to elemental sulfur.
Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß dabei nur der SO2-Anteil des Rauchgases erfaßbar ist.A disadvantage of this method is that only the SO 2 content of the flue gas can be detected.
Schließlich ist noch ein Verfahren bekannt, bei dem im ersten Schritt mit Kupfer die SO2-Anteile des Rauchgases erfaßt werden und in einem weiteren Schritt unter Zugabe von Ammoniak die ΝΟχ-Anteile zu Stickstoff und Wasser katalytisch verbrannt werden. Nachteilig dabei sind die Kosten für die bei diesem Verfahren verwendeten Platin-Rhodium Katalysatoren.Finally, a method is known in which in the first step with copper, the SO 2 components of the flue gas are detected and in a further step with the addition of ammonia, the ΝΟχ portions are catalytically burned to nitrogen and water. The disadvantage here is the cost of the platinum-rhodium catalysts used in this process.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Reduzierung der Emissionswerte von industriellen Abgasen und industrieller Abluft.The object of the invention is to provide an improved method for reducing the emission levels of industrial exhaust gases and industrial exhaust air.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das einerseits die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet und mit dem andererseits die Umweltrentabilität derartig arbeitender Anlagen erhöht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduzierung der Emissionswerte von industriellen Abgasen und Abluft ist dadurch gekennzeichnet, daß alle im Abgas bzw. in der Abluft enthaltenen oxidierbaren Bestandteile, wie SO2, NOx und organischen Stoffe mit Hilfe von Oxidationsmittel wie schwefelsaure Chromsäure und/oder Peroxi-Schwefelsäure oder Permanganat oder Oxi-Säuren von Chlor oder deren Gemische zu Schwefelsäure bzw. Salpetersäure bzw. Kohlenstoff oxidiert werden und gleichzeitig alle sauren Komponenten des Rauchgases in Lösung gebracht werden, wobei Chrom-Vl zu Chrom-Ill bzw. Mangan-Vll zuThe invention has for its object to provide a method of the type mentioned above, on the one hand avoids the disadvantages of the known method and with the other hand, the environmental profitability of such operating systems is increased. The method according to the invention for reducing the emission values of industrial exhaust gases and exhaust air is characterized in that all the oxidizable constituents contained in the exhaust gas or in the exhaust air, such as SO 2 , NO x and organic substances with the aid of oxidizing agents such as sulfuric acid and / or peroxides. Sulfuric acid or permanganate or oxi acids of chlorine or mixtures thereof are oxidized to sulfuric acid or nitric acid or carbon and at the same time all acidic components of the flue gas are brought into solution, wherein chromium-Vl to chromium-Ill or manganese-VII to
Mangan-IV bzw. Chlor-Vll bis zu Chlor-I reduziert wird und daß diese Waschlösung durch Destillation bzw. Extraktion aufbereitet wird. Das X bei NOx kann Zahlenwerte zwischen 0,5 und 2 einnehmen, wobei NO2 identisch ist mit N2O4. Mit diesem Verfahren gemäß der Erfindung ist es erstmals möglich, alle im Rauchgas enthaltenen gasförmigen Schadstoffe zu reduzieren. Es ist also mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur möglich nur die SO2-Anteile des Rauchgases oder nur die ΝΟχ-Anteile zu reduzieren, sondern es werden alle Schadstoffe, wie beispielsweise SO2, NOx, HCI, HF aus dem Rauchgas entfernt.Manganese-IV or chlorine-Vll is reduced to chlorine-I and that this washing solution is prepared by distillation or extraction. The X at NO x can take numerical values between 0.5 and 2, where NO 2 is identical to N 2 O 4 . With this method according to the invention, it is possible for the first time to reduce all gaseous pollutants contained in the flue gas. It is therefore not only possible with this inventive method only to reduce the SO 2 content of the flue gas or only the ΝΟχ-shares, but it all pollutants, such as SO 2 , NO x , HCl, HF are removed from the flue gas.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß keine Deponien notwendig sind. Darüber hinaus sind auch keine hohen Schornsteine mehr notwendig, da ja alle Schadstoffe aus dem Rauchgas entfernt werden. Das praktisch vollständig entschwefelte und gleichzeitig von allen anderen Schadstoffen befreite Rauchgas stellt somit keine Umweltbelastung mehr dar.Another advantage of the method according to the invention is the fact that no landfills are necessary. In addition, no high chimneys are necessary because all pollutants are removed from the flue gas. The practically completely desulfurized and at the same time freed of all other pollutants flue gas thus no longer represents an environmental burden.
Ein weiterer Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Gewinnung der Schadstoffe SO2 und eventuell NO und NO2 in Form von beispielsweise Schwefelsäure und Salpetersäure, wobei diese Produkte wieder wirtschaftlich verwertbar sind. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird das entstandene Chrom-HI bzw. Mangan-IV bzw. Chlor-I in einem Recycling-Prozeß in einer elektrochemischen Zelle wieder zu Chrom-Vl bzw. Mangan-Vll bzw. Chlor-Vll oxidiert. Dadurch wird der Aufwand der Oxidationsmittel minimiert, da die einmal eingesetzte Menge im System verbleibt.Another advantage of this method according to the invention is the recovery of the pollutants SO 2 and possibly NO and NO 2 in the form of, for example, sulfuric acid and nitric acid, these products are economically recoverable. According to one embodiment of the invention, the resulting chromium-HI or manganese-IV or chlorine-I is oxidized in a recycling process in an electrochemical cell again to chromium-Vl or manganese-VII or chlorine-VII. As a result, the cost of the oxidizing agent is minimized since the amount once used remains in the system.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird bei ausschließlich SO2-hältigen Rauchgasen der bei der Elektrolyse entwickelte Wasserstoff entweder als Heizgas für die Abtrennung der gebildeten Schwefelsäure verwendet oder dem Brenner des Dampferzeugers direkt zugeführt. Dadurch wird ein Teil derfür die Elektrolyse eingesetzten Energiemenge wiedergewonnen.According to a further feature of the invention, in exclusively SO 2 -containing flue gases, the hydrogen developed in the electrolysis is used either as heating gas for the separation of the sulfuric acid formed or fed directly to the burner of the steam generator. As a result, part of the amount of energy used for the electrolysis is recovered.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel näher erläutert.The invention will be explained in more detail below by way of example.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Gemäß der Fig. wird ausgehend vom Dampferzeuger 1 das Rauchgas im Hauptrauchkanal zur Entstäubung über einen Elektrofilter 2 geleitet. Die Flugasche wird an dieser Stelle ausgetragen und einer Schwermetallaufbereitung 3 zugeführt. Vom Elektrofilter 2 wird das Rauchgas in einen Wärmetauscher 4, der ein Luft-Luft-Rekuperator sein kann, geleitet. In diesem Wärmetauscher 4 tauscht das Rauchgas mit dem gereinigten Gas im Gegenstrom die Wärme aus. Die Austrittstemperatur des Rauchgases am Ausgang des Wärmetauschers 4 soll zwischen 60-80cC liegen.The attached drawing shows a flow chart of the method according to the invention. According to the FIGURE, starting from the steam generator 1, the flue gas is conducted in the main smoke channel for dust removal via an electrostatic filter 2. The fly ash is discharged at this point and fed to a heavy metal processing 3. From the electrostatic precipitator 2, the flue gas is passed into a heat exchanger 4, which may be an air-to-air recuperator. In this heat exchanger 4, the flue gas exchanges the heat with the purified gas in countercurrent. The outlet temperature of the flue gas at the outlet of the heat exchanger 4 should be between 60-80 c C.
Vom Wärmetauscher 4 wird das Rauchgas in einen der Wäscher 5 bzw. 6 geleitet. In dem Wäscher 5 bzw. 6 werden alle im Rauchgas enthaltenen oxidierbaren Bestandteile mit Hilfe der Oxidationsmittel im Waschturm oxidiert. Gleichzeitig werden alle sauren Komponenten des Rauchgases in Lösung gebracht. Das gereinigte Rauchgas wird über einen Tröpfchenabscheider und ein Aerosolfilter 7 wieder in den Wärmetauscher 4 geleitet, auf ca. 100-140°C erwärmt und über den Schornstein 8 abgeleitet. Jeder Wäscher 5 bzw. 6 weist einen Vorratsbehälter 9 bzw. 10 auf, in dem sich das Oxidationsmittel, in diesem Fall Chrom-Vl, befindet. Ein Teil des aus dem Wäscher 5; 6 abfließenden reduzierten Oxidationsmittels Chrom-Ill wird in einem Filter 11 filtriert und die Feststoffe ausgebracht.From the heat exchanger 4, the flue gas is passed into one of the scrubbers 5 and 6 respectively. In the scrubber 5 and 6, all oxidizable constituents contained in the flue gas are oxidized in the scrubbing tower with the aid of the oxidizing agent. At the same time all acid components of the flue gas are brought into solution. The purified flue gas is passed through a droplet and an aerosol filter 7 back into the heat exchanger 4, heated to about 100-140 ° C and discharged through the chimney 8. Each scrubber 5 or 6 has a reservoir 9 and 10, respectively, in which the oxidizing agent, in this case chromium Vl, is located. Part of the scrubber 5; 6 effluent reduced oxidizing agent Chromium III is filtered in a filter 11 and the solids were discharged.
Ferner wird die Chrom-Ill hältige Oxidations- und Absorptionslösung über ein weiteres Filter 12 einer Destillations- bzw. Extraktionskolonne 13 zugeführt. Der beispielsweise Chrom-Ill hältige schwefelsaure Rückstand wird danach einer elektrochemischen Zelle 14 zur Oxidation von Chrom-Ill zu Chrom-Vl zugeleitet und anschließend in die Vorratsbehälter 9; 10 zurückgeführt.In addition, the chromium-III-containing oxidation and absorption solution is fed via a further filter 12 to a distillation or extraction column 13. The example, chromium-Ill-containing sulfuric acid residue is then fed to an electrochemical cell 14 for the oxidation of chromium-Ill to chromium-Vl and then into the reservoir 9; 10 returned.
In der Destillationskolonne 13 wird die Waschlösung fraktioniert destilliert bzw. in der Extraktionskolonne 13 in einer Mischer-Trenner Stufe durch flüssig-flüssig Extraktion aufgetrennt. Die so erhaltenen Säuren werden in den Behältern 15 gesammelt.In the distillation column 13, the washing solution is fractionally distilled or separated in the extraction column 13 in a mixer-separator stage by liquid-liquid extraction. The acids thus obtained are collected in the containers 15.
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