DE10332259A1 - Verfahren und Anlage zur Entschwefelung und Entstaubung von Abgasen, insbesondere Raffinerieabgasen - Google Patents

Verfahren und Anlage zur Entschwefelung und Entstaubung von Abgasen, insbesondere Raffinerieabgasen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung und Entstaubung von Abgasen, insbesondere Raffinerieabgasen, bei dem das zu reinigende Abgas (16) einem Waschturm (1) oberhalb eines Wäschersumpfes (2) zugeführt und zur Abscheidung von SO¶2¶ und Sauergasen in einer Waschzone (4) des Waschturms (1) im Gegenstrom mit einer alkalischen Waschflüssigkeit (8) gewaschen wird, die aus dem Wäschersumpf (2) abgezogen und Sprühdüsen (5) am oberen Ende der Waschzone (4) zugeführt wird. Im Wäschersumpf (2) enthaltene Sulfite werden durch Begasung mit Luft im Wäschersumpf (2) oder in einer dem Wäschersumpf (2) externen Einrichtung (10) zu Sulfaten oxidiert. Aus dem Wäschersumpf (2) wird ein Suspensionsstrom (12) abgezogen. Erfindungsgemäß durchströmt das die Waschzone (4) verlassende Gas ein oberhalb der Waschzone (4) im Waschturm (1) angeordnetes Nass-Elektrofilter (13), wobei Staubpartikel und Aerosole an Niederschlagselektroden (14) des Nass-Elektrofilters (13) abgeschieden werden. Die Niederschlagselektroden (14) werden mit einem Waschflüssigkeitsteilstrom (17) periodisch gespült, der aus dem Wäschersumpf (2) entnommen wird, am Kopf des Nass-Elektrofilters (13) aufgegeben wird und danach in den Wäschersumpf (2) gelangt. Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung und Entstaubung von Abgasen, insbesondere Raffinerieabgasen, bei dem das zu reinigende Abgas einem Waschturm oberhalb eines Wäschersumpfes zugeführt und zur Abscheidung von SO2 und Sauergasen in einer Waschzone des Waschturms im Gegenstrom mit einer Waschflüssigkeit gewaschen wird, die aus dem Wäschersumpf abgezogen und Sprühdüsen am oberen Ende der Waschzone zugeführt wird,
    wobei im Wäschersumpf enthaltene Sulfite durch Begasung mit Luft im Wäschersumpf oder in einer dem Wäschersumpf zugeordneten externen Einrichtung zu Sulfaten oxidiert werden und
    wobei aus dem Wäschersumpf ein Suspensionsstrom abgezogen wird.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere die Entschwefelung und Entstaubung von Abgasen aus FCC- (fluid catalytic cracking) Anlagen in Raffinerien. FCC-Anlagen dienen zur kontinuierlichen Reinigung von Katalysatoren im Wirbelbett- oder Fließbettverfahren. Bekannte Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen werden häufig mit Natronlauge (NaOH) oder Natriumcarbonatlösung (Na2CO3) als Absorbens betrieben. Hiermit können SO2 und Sauergase mit hohem Wirkungsgrad abgeschieden werden, die Abscheidung von Staub und H2SO4-Aerosolen ist jedoch begrenzt. Zur Verbesserung der Staubabscheidung wird die Wäsche daher häufig mit mechanischen Abscheidern (Venturi- und/oder Fliehkraftabschei dern) kombiniert. Ein Nachteil dieser Abscheider ist ihr hoher Strömungsdruckverlust und ihr limitierter Abscheidegrad für Staub und Tropfenmitriss. Bekannt ist ferner der Einsatz von Horizontal-Trocken-Elektrofiltern zur Gasreinigung, welche jedoch nur zur Staubabscheidung geeignet sind.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, welches auch eine einfache und wirksame Abscheidung von Staub und Aerosolen bei geringem Druckverlust erlaubt.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das die Waschzone verlassende Gas ein oberhalb der Waschzone im Waschturm angeordnetes Nass-Elektrofilter durchströmt, wobei Staubpartikel und Aerosole und Tropfenmitriss an Niederschlagselektroden des Nass-Elektrofilters abgeschieden werden, und dass die Niederschlagselektroden mit einem Waschflüssigkeitsteilstrom periodisch gespült werden, der aus dem Wäschersumpf entnommen wird, am Kopf des Nass-Elektrofilters aufgegeben wird und danach in den Wäschersumpf gelangt. Im Vergleich zum Stand der Technik resultiert eine besonders effiziente Abscheidung von Staubpartikeln, Aerosolen und mitgerissenen Tropfen. Das Nass-Elektrofilter erlaubt hohe Abscheidegrade von Staub und Aerosolen bis über 99 %. Aufgrund der Verwendung der Waschflüssigkeit sowohl als Absorbens als auch als Spülflüssigkeit im Nass-Elektrofilter kann der Transport sowie die Aufarbeitung der Waschflüssigkeit konstruktiv einfach gestaltet werden. Das gesamte Verfahren verursacht nur einen geringen Druckverlust. Da das Nass-Elektrofilter oberhalb der Waschzone in den Waschturm integriert ist, ergeben sich deutliche Vorteile hinsichtlich der apparativen Kosten des Verfahrens. Mechanische Abscheider zum Abscheiden von Staub, H2SO4-Aerosolen und Tropfenmitriss sind nicht mehr erforderlich.
  • Vorzugsweise werden Absorbentien zur Erneuerung der Waschflüssigkeit in einem Waschflüssigkeitskreislauf, der den Wäschersumpf mit den Sprühdüsen am oberen Ende der Waschzone verbindet, zugesetzt. Dies ermöglicht einen Ausgleich des Absorbensverlustes durch die Reaktion mit den sauren Gasbestandteilen. Als Absorbentien für die Waschflüssigkeit werden vorzugsweise NaOH, Na2CO3, CaCO3, Ca(OH)2, jeweils als alleiniges Absorbens oder in Mischungen verwendet. Diese Absorbentien sind vergleichsweise günstig und haben sich technisch bewährt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gelangt die das Nass-Elektrofilter verlassende Spülflüssigkeit durch die Waschzone in den Wäschersumpf. Dies hat den Vorteil, dass die Spülflüssigkeit zusätzlich als Waschmittel in der Wäsche verwendet werden kann. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Spülflüssigkeit unterhalb des Nass-Elektrofilter zu sammeln und direkt dem Wäschersumpf zuzuführen.
  • Das zu reinigende Abgas kann in einer der Waschzone vorgeschalteten Quenchstufe, die im Gaseinlass des Waschturms angeordnet ist, mit Waschflüssigkeit beaufschlagt und auf etwa Sättigungstemperatur abgekühlt werden. Hierdurch wird die Gasbelastung im Bereich des Gaseinlasses des Waschturmes reduziert. Vorzugsweise wird im Waschturm mit einem gasseitigen Druckverlust von weniger als 15 hPa gearbeitet. Dieser geringe Druckverlust ist aufgrund des Verzichts auf mechanische Abscheider realisierbar und reduziert die Investitions- und Energiekosten im Bereich der Abgasgebläse.
  • Vorzugsweise erfolgt die Oxidation des primär gebildeten Sulfits und Hydrogensulfits zu Sulfat im integrierten Wäschersumpf. Vorzugsweise wird hierzu ein Flüssigkeitsstrom aus dem Wäschersumpf abgezogen, unter Verwendung von Wasserstrahlpumpen mit Luft vermischt und in den Wäschersumpf zurückgeführt. Alternativ hierzu kann die Oxidationsluft von Kompressoren erzeugt und über Düsenlanzen im Wäschersumpf verteilt werden.
  • Das das Nass-Elektrofilter verlassende Gas kann mittels eines oberhalb des Filters angeordneten Kamins in die Umgebung abgegeben werden. Dieser direkte Abzug des Gases in die Umgebung ermöglicht ein besonders druckverlustarmes Verfahren, welches darüber hinaus kostengünstig und platzsparend ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 9. Bevorzugte Ausführungsformen der Anlage sind in den Ansprüchen 10 bis 13 beschrieben.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Entschwefelung und Entstaubung von Abgasen, insbesondere Raffinerieabgasen. Im Ausführungsbeispiel dient das Verfahren zur Abgasreinigung einer FCC-Anlage in einer Raffinerie. Die dargestellte Anlage zeigt einen Waschturm 1, der einen Wäschersumpf 2, einen Gaseinlass 3 oberhalb des Wäschersumpfes 2 und eine Waschzone 4 mit Sprühdüsen 5 am oberen Ende der Waschzone 4 aufweist. Es ist ein Waschflüssigkeitskreislauf 6 vorgesehen, der den Wäschersumpf 2 mit den Sprühdüsen 5 verbindet und eine Einrichtung 7 zur Förderung der Waschflüssigkeit 8 aus dem Wäschersumpf 2 zu den Sprühdüsen 5 aufweist. Ferner sind eine Dosiereinrichtung 9 für Absorbentien und Einrichtungen 10, 11 zur Begasung der Waschflüssigkeit 8 mit Luft und zum Eindicken eines aus dem Wäschersumpf 2 abgezogenen Suspensionsstromes 12 vorgesehen. In einem Abschnitt des Waschturms 1 oberhalb der Waschzone 4 ist ein vertikal durchströmbares Nass-Elektrofilter 13 mit Niederschlagselektroden 14 und Sprühelektroden angeordnet. Zur periodischen Reinigung der Niederschlagselektroden 14 ist eine Spüleinrichtung 15 vorgesehen, die an den Waschflüssigkeitskreislauf 6 angeschlossen ist.
  • Das zu reinigende Abgas 16 wird dem Waschturm 1 oberhalb des Wäschersumpfes 2 zugeführt und zur Abscheidung von SO2 und Sauergasen in der Waschzone 4 des Waschturmes 1 im Gegenstrom mit der Waschflüssigkeit 8 gewaschen. Im Ausführungsbeispiel wird als Absorbens für die Waschflüssigkeit 8 NaOH eingesetzt. Die Waschflüssigkeit 8 wird aus dem Wäschersumpf 2 abgezogen und den Sprühdüsen 5 am oberen Ende der Waschzone 4 zugeführt. Im Wäschersumpf 2 enthaltene Sulfite werden durch Begasung mit Luft in der dem Wäschersumpf externen Begasungseinrichtung 10 zu Sulfaten oxidiert. Ferner wird aus dem Wäschersumpf 2 der Suspensionsstrom 12 abgezogen. Das die Waschzone 4 verlassende Gas durchströmt das oberhalb der Waschzone 4 im Waschturm 1 angeordnete Nass-Elektrofilter 13, wobei Staubpartikel und Aerosole an Niederschlagselektroden 14 des Nass-Elektrofilters 13 abgeschieden werden. Die Niederschlagselektroden 14 werden mit einem Waschflüssigkeitsteilstrom 17 gespült, der aus dem Wäschersumpf 2 entnommen wird, am Kopf des Nass-Elektrofilters 13 mittels der Spüleinrichtung 15 aufgegeben wird und danach durch das Elektrofilter und die Waschzone 4 in den Wäschersumpf 2 gelangt.
  • Das Verfahren weist eine Vielzahl von Vorteilen auf. Das Nass-Elektrofilter 13 erlaubt hohe Abscheidegrade von Staub und Aerosolen bis 99 %. In der Waschzone 4 werden Schwefeldioxid und Sauergase wirksam aus dem Abgas 16 entfernt. Die Verwendung eines Waschflüssigkeitsteilstromes 17 zur Spülung der Niederschlagselektroden 13 ist konstruktiv vorteilhaft und ermöglicht eine gemeinsame Aufarbeitung hinsichtlich der im Nass-Elektrofilter 13 und in der Waschzone 4 abgeschiedenen Teilchen. Da in dem erfindungsgemäßen Verfahren keine mechanischen Abscheider zum Abscheiden von Staub und Aerosolen vorgesehen sind, ist das Verfahren mit einem sehr geringen Druckverlust betreibbar.
  • Da das Nass-Elektrofilter 13 in den Waschturm 1 integriert ist, ergibt sich eine äußerst kostengünstige Bauweise. Ferner kann die aus dem Nass-Elektrofilter 13 ablaufende Spülflüssigkeit zusätzlich als Waschflüssigkeit in der Waschzone 4 verwendet werden.
  • Zur Erneuerung der Waschflüssigkeit 8 werden dem Waschflüssigkeitskreislauf 6 Absorbentien zugesetzt. Die Dosiereinrichtung 9 für Absorbentien ist an den Waschflüssigkeitskreislauf 6 angeschlossen. Dies erlaubt einen Ausgleich des Absorbensverlustes durch die Abscheidereaktion. Im Gaseinlass 3 ist eine an den Waschflüssigkeitskreislauf 6 angeschlossene Quencheinrichtung 18 mit Sprühdüsen 5 angeordnet. In der Quencheinrichtung 18 wird das zu reinigende Abgas 16 mit Waschflüssigkeit 8 beaufschlagt und auf etwa Sättigungstemperatur abgekühlt. Hierdurch wird die Gasbelastung im Gaseintrittsbereich des Waschturmes 1 erheblich reduziert und das Strömungsverhalten des Gases 16 beruhigt. Im Waschturm 1 wird mit einem gasseitigen Druckverlust von weniger als 15 hPa gearbeitet.
  • Die Einrichtung 10 zur Begasung der Waschflüssigkeit 8 ist in einer mit dem Wäschersumpf 2 verbundenen Zirkulationsleitung 19 angeordnet und weist Wasserstrahlpumpen 20 auf, die von der Waschflüssigkeit 8 durchströmt werden und Luft in den Flüssigkeitsstrom 8 ansaugen. Hierdurch wird die Oxidation von im Flüssigkeitsstrom 8 enthaltenem Natriumsulfit und Natriumhydrogensulfit zu Natriumsulfat gefördert.
  • Der Flüssigkeitsstrom aus den Wasserstrahlpumpen wird in den Wäschersumpf zurückgeführt, um die Oxidation zu vervollständigen.
  • Der Waschturm 1 weist ferner einen oberseitigen Kamin 21 zur Emission des im Nass-Elektrofilter 13 gereinigten Gases in die Umgebung auf. Dieser direkte Abzug in die Umgebung ermöglicht ein besonders druckverlustarmes Verfahren, welches darüber hinaus kostengünstig und platzsparend ist.
    •

Claims (13)

  1. Verfahren zur Entschwefelung und Entstaubung von Abgasen, insbesondere Raffinerieabgasen, bei dem das zu reinigende Abgas (16) einem Waschturm (1) oberhalb eines Wäschersumpfes (2) zugeführt und zur Abscheidung von SO2 und Sauergasen in einer Waschzone (4) des Waschturms (1) im Gegenstrom mit einer Waschflüssigkeit (8) gewaschen wird, die aus dem Wäschersumpf (2) abgezogen und Sprühdüsen (5) am oberen Ende der Waschzone (4) zugeführt wird, wobei im Wäschersumpf (2) enthaltene Sulfite durch Begasung mit Luft im Wäschersumpf (2) oder in einer dem Wäschersumpf (2) zugeordneten externen Einrichtung (10) zu Sulfaten oxidiert werden und wobei aus dem Wäschersumpf (2) ein Suspensionsstrom (12) abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das die Waschzone (4) verlassende Gas ein oberhalb der Waschzone (4) im Waschturm (1) angeordnetes Nass-Elektrofilter (13) durchströmt, wobei Staubpartikel und Aerosole an Niederschlagselektroden (14) des Nass-Elektrofilters (13) abgeschieden werden, und dass die Niederschlagselektroden (14) mit einem Waschflüssigkeitsteilstrom (17) periodisch gespült werden, der aus dem Wäschersumpf (2) entnommen wird, am Kopf des Nass-Elektrofilters (13) aufgegeben wird und danach in den Wäschersumpf (2) gelangt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Absorbentien zur Erneuerung der Waschflüssigkeit (8) in einem Waschflüssigkeitskreislauf (6) der den Wäschersumpf (2) mit den Sprühdüsen (5) am oberen Ende der Waschzone (4) verbindet, zugesetzt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Absorbentien für die Waschflüssigkeit (8) NaOH, Na2CO3, CaCO3, Ca (OH)2, jeweils als alleiniges Absorbens oder in Mischungen, verwendet werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die das Nass-Elektrofilter (13) verlassende Spülflüssigkeit (17) durch die Waschzone (4) in den Wäschersumpf (2) gelangt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Abgas (16) in einer der Waschzone (4) vorgeschalteten Quenchstufe (18), die im Gaseinlass (3) des Waschturms (1) angeordnet ist, mit Waschflüssigkeit (8) beaufschlagt und auf etwa Sättigungstemperatur abgekühlt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Waschturm (1) mit einem gasseitigen Druckverlust von weniger als 15 hPa gearbeitet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkeitsstrom aus dem Wäschersumpf (2) abgezogen, unter Verwendung von Wasserstrahl pumpen (20) mit Luft vermischt und in den Wäschersumpf (2) zurückgeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das das Nass-Elektrofilter (13) verlassende Gas mittels eines oberhalb des Filters (13) angeordneten Kamins (21) in die Umgebung abgegeben wird.
  9. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Waschturm (1), der einen Wäschersumpf (2), einen Gaseinlass (3) oberhalb des Wäschersumpfes (2) und eine Waschzone (4) mit Sprühdüsen (5) am oberen Ende der Waschzone (4) aufweist, einem Waschflüssigkeitskreislauf (6), der den Wäschersumpf (2) mit den Sprühdüsen (5) verbindet und eine Einrichtung (7) zur Förderung der Waschflüssigkeit (8) aus dem Wäschersumpf (2) zu den Sprühdüsen (5) aufweist, einer Dosiereinrichtung (9) für Absorbentien und Einrichtungen (10, 11) zur Begasung der Waschflüssigkeit (8) mit Luft und zum Eindicken eines aus dem Wäschersumpf (2) abgezogenen Suspensionsstromes (12), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abschnitt des Waschturms (1) oberhalb der Waschzone (4) ein vertikal durchströmbares Nass-Elektrofilter (13) mit Niederschlagselektroden (14) angeordnet ist und dass zur Reinigung der Niederschlagselektroden (14) eine Spüleinrichtung (15) vorgesehen ist, die an den Waschflüssigkeitskreislauf (6) angeschlossen ist.
  10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (9) für Absorbentien an den Waschflüssigkeitskreislauf (6) angeschlossen ist.
  11. Anlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Gaseinlass (3) eine Quencheinrichtung (18) mit Sprühdüsen (5) angeordnet ist, wobei die Quencheinrichtung (18) an den Waschflüssigkeitskreislauf (6) angeschlossen ist.
  12. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) zur Begasung der Waschflüssigkeit in einer mit dem Wäschersumpf (2) verbundenen Zirkulationsleitung (19) angeordnet ist und Wasserstrahlpumpen (20) aufweist, die von der Waschflüssigkeit (8) durchströmt werden und Luft in den Flüssigkeitsstrom (8) ansaugen.
  13. Anlage nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschturm (1) einen oberseitigen Kamin (21) zur Emission des im Nass-Elektrofilter (13) gereinigten Gases in die Umgebung aufweist.
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