DE1229831B

DE1229831B - Verfahren zum Entzug von Chlorwasserstoff aus den bei der Verbrennung von Ablaugen erhaltenen Gasen

Info

Publication number: DE1229831B
Application number: DEM59158A
Authority: DE
Inventors: Rolf Braennland
Original assignee: Mo och Domsjo AB
Current assignee: Mo och Domsjo AB
Priority date: 1962-12-05
Filing date: 1963-12-05
Publication date: 1966-12-01
Also published as: AT253347B; FI40253B; GB1002218A; US3269095A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

D21c

Deutsche Kl.: 55 b -3/40

Nummer: 1229 831

Aktenzeichen: M 59158IV a/55 b

Anmeldetag: 5. Dezember 1963

Auslegetag: 1. Dezember 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verringerung der Ansammlung von Chloriden bei ehemischen Wiedergewinnungsverfahren, die auf der Verbrennung von Ablaugen beruhen, welche aus dem Verkochen von cellulosehaltigen! Material bei 5 dem Sulfit- oder Sulfataufschluß stammen.

Ein Nachteil jedes geschlossenen chemischen Wiedergewinnungssystems besteht darin, daß sich leicht unerwünschte Substanzen ansammeln. Hinsichtlich des Korrosionsproblems sind Chloride die schädlichsten Substanzen, Solange die Wiedergewinnung lediglich auf die beim Aufschluß benutzte Base gerichtet ist, bleibt die Ansammlung von Chloriden gering, da ein beträchtlicher Anteil der beispielsweise mit dem frischen Wasser öder dem Holz zugeführten Chloride mit den Verbrennungsgasen aus der Verbrennung der konzentrierten Ablaugen entfernt wird.

So wurde beispielsweise bei einer Sulfitanlage, die auf Natriumbasis arbeitete, beobachtet, daß 40 bis 6O°/o der dem Verbrennungsofen zugeführten ChIoride diesen zusammen mit den Verbrennüngsgasen als Chlorwasserstoff verließen.

Wenn jedoch das chemische Wiedergewinnungssystem auch auf das in den Verbrennungsgasen enthaltene Schwefeldioxyd ausgedehnt werden soll, indem man einen Verbrennüngsgaswäscher einführt, so erreicht die Chloridkonzentration in dem System leicht Werte, die bis zu zehnmal höher sein können als die ohne chemische Wiedergewinnung erreichten Werte. Dies hat seinen Grund in der Tatsache, daß durch die Verbrennungsgase Chloride in den Gaswäscher mitgeführt werden, die dann in das System zurückgelangen.

Es erwies sich daher als wünschenswert, den Chlorwasserstoff in einer besonderen Vorstufe zu entfernen, bevor die Absorption von Schwefeldioxyd beginnt. In den üblichen Wäschern für Verbrennungsgase arbeitet man in der Regel mit Gasgeschwindigkeiten zwischen 1 und 2 m/sec und Flüssigkeitsfüllungen über 0,S 1/fli³ Gas (unter Normalbedingungen), um einen ausreichenden Benetzungsgrad in dem Gas sicherzustellen.

Unter »Benetzuttgsgrad« ist der Anteil des Gases zu verstehen, der mit der Waschflüssigkeit in Berührung kommt; so bedeutet z, B. ein 100⁰/oiger Benetzungsgrad, daß Überhaupt kein überhitztes Gas die erste Waschstufe eines Wäschers für Verbrennungsgase passiert,

Ein übliches Waschsystem würde beim Auswaschen von Chloriden zu großen Schwierigkeiten führen, da es bei großen Wassermengen notwendig werden würde, die Waschflüssigkeit iri den Kreislauf Verfahren zum Entzug von Chlorwasserstoff aus den bei der Verbrennung von Ablaugen
erhaltenen Gasen

Anmelder:

Mo och DomsjÖ Aktiebolag,

Örnsköldsvik (Schweden)

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 9, Schweigerstr, 2

Als Erfinder benannt:

Rolf Brannland, örnsköldsvik (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 5. Dezember 1962 (13 130)

zurückzuführen, um die Absorption von Schwefeldioxyd ausreichend niedrig zu halten. Dies würde besondere Ansprüche an den Korrosionswiderstand in Pumpen, Rohrleitungen, Düsen usw. erfordern.

Ein anderes Problem hat mit der Neigung des Chlorwasserstoffes zu tun, mit Wasser feine Tropfen von Chlorwasserstöffsäüre zu bilden, Aerosole, die nur schwierig in den Waschflüssigkeiten der verschiedenen Typen zu absorbieren sind. Aus diesem Grund zeigt ein üblicher Verbrennungsgaswäscher in der ersten Stufe, der Chloridabtrennung, nur einen sehr geringen Grad an Absorption, und ein Hauptanteil der Chloride wird dann erst in der folgenden alkalischen Stufe absorbiert, in der eigentlich nur noch das Schwefeldioxyd absorbiert werden soll.

Überraschenderweise wurde jedoch gefunden, daß man den Chlorwasserstoff vor der Wiedergewinnung von Schwefeldioxyd aus den Verbrennungsgasen entfernen kann, wobei man ein kleines Volumen an Waschflüssigkeit anwendet und somit nur eine geringe Absorption von Schwefeldioxyd stattfindet, wönn man das Wasser in einem Wasehabsehnitt zuführt, in dem eine höhere Gasgeschwindigkeit herrscht als üblich, nämlich eine Geschwindigkeit

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von 10 bis 20 m/sec. Die Wasserzufuhr kann, dann auf 0,05 bis 0,2 l/m³ gesättigtes Gas (unter Normalbedingungen) reduziert werden, ohne daß der Benetzungsgrad niedriger ist als in einem konventionellen Verbrennungsgaswäscher.

Die Temperatur des Wassers kann innerhalb weiter Grenzen schwanken, da die Temperatur des Gases nach dem Waschen durch die Temperatur des eingespritzten Wassers nur leicht beeinflußt wird. In allen Fällen liegt ;die -Gasteinperatur nach dem Waschen sehr nahe bei dessen ursprünglichem Taupunkt. Geeignete Wassertemperaturen liegen daher zwischen etwa 0 und etwa 90° C. Als besonders zweckmäßig erwies es sich, das Wasser bei relativ niedrigen Temperaturen, vorzugsweise zwischen etwa 0 und 20° C, in Form von feinen Tröpfchen zuzuführen. Hierdurch wird das überhitzte Gas, das normaler Weise eine ^Temperatur von 100 bis 400° C hat, gekühlt, und die dabei erfolgende Kondensation von Wasserdampf vergrößert die Chlorwasserstofftröpfchen, so daß die Trennungsmöglichkeiten beträchtlich verbessert werden. Führt man Wasser von niedriger Temperatur zu, so nimmt das Gas eine Temperatur an, die etwas unter dem Taupunkt des ursprünglichen Gasgemisches liegt. Je größer die Wassermenge und je niedriger dessen Temperatur, um so niedriger wird die Gastemperatur. In der Praxis hat es sich als möglich erwiesen, die Temperatur des gewaschenen Gases auf 0,2 bis 2,0° C unterhalb des Taupunktes des ursprünglichen Gasgemisches herabzudrucken.

Die Tropfengröße, mit der das Wasser eingespritzt wird, ist ebenfalls von Wichtigkeit für den Wirkungsgrad der Chloridabsorption. Werden zu große Tröpfchen verwendet, so ist die Berührungsfläche zwischen dem Gas und der Flüssigkeit zu klein, und die Chloridabsorption ist schlecht. Verwendet man zu kleine Tröpfchen, so ist zwar der Absorptionsgrad höher, jedoch ist der sich so ergebende Nebel schwer abzutrennen und begleitet das gewaschene Gas in die darauffolgende Waschstufe, wobei er von der dort benutzten Waschflüssigkeit absorbiert wird und Korrosion verursacht. Eine geeignete durchschnittliche Tröpfchengröße liegt zwischen 0,1 und 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,15 und 0,30 mm. Man erreicht die geeignete, Tröpfchengröße durch sorgfältige Auswahl der Injektionsdüsen und durch Steuerung des Druckes, mit dem das Wasser zugeführt wird.

Die Abtrennung der chlorwasserstoffhaltigen Waschflüssigkeit kann in einem Sprühkondensator der üblichen Art erfolgen.

Die Wasserzuführung zwecks Entzuges der Chloride kann z. B. innerhalb einer Gasleitung erfolgen, die zu dem Verbrennungsgaswäscher führt; dort wird eine Gasgeschwindigkeit zwischen 10 und 20 m/sec gewählt. Herrschen in der zu dem Wäscher führenden Gasleitung andere Geschwindigkeiten, so sieht man durch Abänderung des Leitungsquerschnittes (Verengung oder Erweiterung) eine Gasgeschwindigkeit von 10 bis 20 m/sec in der unmittelbar zu dem Wäscher führenden Leitung vor. Versuche haben gezeigt, daß man den bestmöglichen Benetzungsgrad für das Gas erreicht, wenn man sogenannte - Plandüsen benutzt, die in Schlitzen an der Gasleitung angeordnet sind und· das Wasser in einer zu der Strömungsrichtung des Gases senkrechten Ebene einführen. Eine andere geeignete Methode besteht darin, daß man sogenannte Vollkonusdüsen benutzt, die innerhalb des Gasstromes angeordnet werden, so daß das Wasser im wesentlichen in Gegenrichtung zu dem Gasstrom eingeführt wird. Bei einer solchen Anordnung der Düsen läßt sich ein befriedigender Benetzungsgrad erreichen, und zu gleicher Zeit werden die Düsen vor einer Berührung mit den überhitzten korrosiven Verbrennungsgasen geschützt. Zieht man es vor, den Chloridentzug aus den Verbrennungsgasen in demselben Turm durchzuführen, der für das kontinuierliche Auswaschen der Verbrennungsgase benutzt wird, so kann man in diesem Turm Verengungseinrichtungen vorsehen, so daß die gewünschte Gasgeschwindigkeit von 10 bis 20 m/sec erhalten wird, woraufhin man das gewaschene Gas auf die niedrige Gasgeschwindigkeit expandieren läßt, die für die folgenden Absorptionsstufen geeignet ist.

Das folgende Beispiel, in welchem die Prozentwerte für das Gas Volumprozente sind, dient zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung.

Beispiel

Ein Verbrennungsgas aus der Verbrennung von Natriumsulfitabiaugen setzte sich zusammen aus 63,4% Stickstoff, 21,4% Wasser, 11,0% Kohlendioxyd, 3,9% Sauerstoff, 0,3% Schwefeldioxyd und 0,003 % Chlorwasserstoff. Seine Temperatur vor der Behandlung im Verbrennungsgaswäscher betrug 125° C. Wenn das Gas mit Wasser von 5° C gesättigt war, hatte das Gasgemisch einen Taupunkt von 64,4° C.

Über sogenannte Plandüsen, die an der horizontalen Gaszuleitung angeordnet waren, wurde Wasser im wesentlichen horizontal, rechtwinklig zu der Richtung des Gasstromes, eingeführt. Durch Abwandlung der Düsenöffnung und des Druckes konnten die Wasserzufuhr und die Tropfengröße geregelt werden, während die Gasgeschwindigkeit auf 15 m/sec gehalten wurde.

	Durch	Abgetrenntes	SO₂-Verlust
Wasserzufuhr	schnittliche	Chlorid in °/o	in °/o des
in l/m³ Gas	Tropfengröße	des Chlorid	zugeführten
unter Normal		gehaltes im	SO₂
bedingungen	mm	ungewaschenen
	0,2	Gas	1,7
0.03	0,2	40	2,8
0,05	0,2	60	6,2
0,10	0,4	75	6,2
0,10	60

Der Taupunkt des Gasgemisches, dessen Temperatur 125° C betrug, wurde durch Zugabe von 0,11 Wasser· von +5⁰C Temperatur je Kubikmeter Gas (Normalbedingungen) auf 63,5° C erniedrigt und lag somit 0,9° C unterhalb des Taupunktes des gesättigten Gases.

Bei einer auf übliche Weise durchgeführten Chloridwaschung mit einer Gasgeschwindigkeit von 1,5 m/sec und einer Flüssigkeitszufuhr von 0,5 l/m³ Gas (Normalbedingungen) erhält man auf Grund der Absorption in dem Waschwasser bei dem obigen Gasgemisch einen Verlust von 38% SO₂, bezogen auf die zugeführte Menge an SO₂. Der Verlust kann verringert werden durch Zurückführen des Waschwassers in den Kreislauf, jedoch treten in diesem Fall ernsthafte Korrosionsprobleme auf.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entzug von Chlorwasserstoff aus den durch Verbrennen der Ablaugen aus dem Verkochen von cellulosehaltigem Material erhaltenen Gasen zwecks Herabsetzung der korrosiven Wirkung durch Behandlung mit Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man ein überhitztes Gas, dessen Geschwindigkeit 10 bis 20 m/sec beträgt, in einem Abschnitt einer Gasleitung oder eines Gaswäschers mit so viel kaltem Wasser von vorzugsweise 0 bis 20° C in Berührung bringt, daß die Temperatur des Gasgemisches auf 0,2 bis 2,0° C unter dem Taupunkt des gesättigten Gases herabgedrückt wird, und dabei den Wasserdruck und die Zuführungsdüsen derart einstellt, daß die Wassertröpfchen eine mittlere Größe von 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise von 0,15 bis 0,30 mm, annehmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserüberschuß 0,05 bis 0,2 l/m³ des unter Normalbedingung befindlichen Gases beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in im wesentlichen senkrechter Richtung zu der Strömungsrichtung des Gases durch Plandüsen eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser im wesentlichen im Gegenstrom zu dem Gas durch Vollkonusdüsen eingeführt wird.