DE1262233B - Verfahren zur Entfernung von Schwefeltroxyd und gegebenenfalls von Schwefeldioxyd aus heissen Gasen, insbesondere aus Feuerungsabgasen - Google Patents

Verfahren zur Entfernung von Schwefeltroxyd und gegebenenfalls von Schwefeldioxyd aus heissen Gasen, insbesondere aus Feuerungsabgasen

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
BOId
Deutsche KL: 12 e-3/02
Nummer: 1262 233
Aktenzeichen: R 23795 IV c/12 e
Anmeldetag: 31. Juli 1958
Auslegetag: 7. März 1968
Die bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe, wie Kohle oder Heizöl, anfallenden heißen Abgase enthalten neben Flugasche Schwefeldioxyd und Schwefeltrioxyd. Abgesehen von der biologischen Schädlichkeit und Lästigkeit dieser Beimengungen behindert die Anwesenheit von Schwefeltrioxyd die erstrebenswerte Erreichung höchster Feuerungs- bzw. Kesselwirkungsgrade durch weitestgehende Ausnutzung der in den Abgasen enthaltenen fühlbaren Wärme zur Vorwärmung von Verbrennungsluft, denn infolge des Schwefeltrioxydgehaltes treten an den Wärmeaustauschern zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme der Feuerungsabgase starke Korrosionen und Verkrustungen auf, wenn die Feuerungsabgase unter etwa 180° C abgekühlt werden. Zwar erbringen im übrigen bei einer Dampfkesselanlage 25° C, um welche die Abgastemperatur durch Ausnutzung der fühlbaren Wärme gesenkt werden kann, eine Steigerung des Kesselwirkungsgrades um etwa 1%, die Verwendung schwefelhaltiger Brennstoffe erlaubt es wegen des bekanntlich niedrig liegenden Säuretaupunktes aber nicht, die fühlbare Wärme der Feuerungsabgase bis auf Temperaturen wesentlich unter etwa 180° C auszunutzen. Tatsächlich genügen ganz geringe Mengen an Schwefeltrioxyd, um einen hoch liegenden Säuretaupunkt hervorzurufen. Beispielsweise erzeugt die Anwesenheit von nur 50 Milligramm SO3/m3 in einem Gas mit einem Wasserdampftaupunkt von 50° C einen bei etwa 180° C liegenden Säuretaupunkt.
Es sind bereits verschiedene Vorschläge bekannt, die darauf abzielen, entweder das Austauen von Säure ganz zu vermeiden bzw. den Säuretaupunkt auf tiefere Temperaturen herunterzudrücken oder die nachteiligen Folgen des Austauens von Säure zu vermeiden.
Zu diesen Maßnahmen gehört die Zumischung von Alkali- oder Erdalkaliverbindungen der verschiedensten Art zum Brennstoff und/oder zum Rauchgas, um das entstehende Schwefeltrioxyd zu binden bzw. chemisch neutral und unschädlich zu machen.
Öllösliche organische Kalzium- oder Magnesiumverbindungen wurden als Zusatz zu Heizöl, verschiedene anorganische Erdalkaliverbindungen als Zusatz zu festen Brennstoffen, ferner Dolomit oder Kalkstein in Pulverform oder Ammoniakgas zum Einblasen in das Rauchgas empfohlen. Im Ergebnis konnte jedoch durch diese Maßnahmen das Auftreten von Schwefeltrioxyd in den Rauchgasen und das Austauen von Säure nicht vollständig verhindert werden bzw. es mußten andere, durch die erforder-
Verfahren zur Entfernung von Schwefeltrioxyd
und gegebenenfalls von Schwefeldioxyd
aus heißen Gasen,
insbesondere aus Feuerungsabgasen
Anmelder:
Reinluft Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
4300 Essen, Annastr. 38
liehe Höhe der Zusätze bedingte Schwierigkeiten in Kauf genommen werden.
Es ist in diesem Zusammenhang weiterhin bekannt, pulverförmigen Kohlenstoff, insbesondere Aktivkohle, in das Rauchgas einzublasen, um das Schwefeltrioxyd zu Schwefeldioxyd zu reduzieren. In diesem Fall wird der eingebrachte Kohlenstoff aber durch den im Rauchgas immer vorhandenen Sauerstoffüberschuß mit verbrannt. Der dadurch auftretende hohe Verbrauch an Aktivkohle ist außerordentlich nachteilig und läßt diesen Vorschlag für die Praxis unbrauchbar erscheinen.
Es ist auch bekannt, Schwefeldioxyd aus dieses enthaltenden Gasen durch Adsorption an kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln zu entfernen. Das Adsorptionsmittel kann durch Erhitzen auf 300° C regeneriert werden.
Um die fühlbare Wärme aus heißen Gasen, insbesondere aus Feuerungsabgasen, die Schwefeltrioxyd und gegebenenfalls Schwefeldioxyd enthalten, mögliehst weitgehend auszunutzen, ist es erforderlich, oberhalb des Säuretaupunktes des Schwefeltrioxyds in möglichst einfacher Weise und mit geringem Aufwand an Hilfsstoffen das Schwefeltrioxyd zu entfernen und im Anschluß daran, nachdem die fühlbare Wärme der Gase ausgenutzt worden ist, das Schwefeldioxyd herauszunehmen.
Es wurde gefunden, daß Schwefeltrioxyd und gegebenenfalls auch Schwefeldioxyd aus heißen Gasen, insbesondere aus Feuerungsabgasen, mit Hilfe von kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln, welche nach der Beladung mit Schwefeltrioxyd durch Erhitzen auf 300 bis 600° C wiederbelebt werden, und wobei das Schwefeltrioxyd infolge einer Reduktion am Kohlenstoff des verwendeten Adsorptionsmittels in Schwefeldioxyd übergeführt wird, entfernt werden kann, wenn erfindungsgemäß die Adsorption des Schwefeltrioxds an den kohlenstoffhaltigen Adsor-
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bentien bei Temperaturen oberhalb des Säuretaupunktes der zu behandelnden Gase, vorzugsweise bei 150 bis 250° C ausgeführt wird.
Die kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmittel können solche verhältnismäßig geringer Aktivität, wie Holzkohle, Torfkoks oder Steinkohlenschwelkoks sein. Die Adsorbentien bedürfen dabei keiner besonderen Vorbehandlung zur Erhöhung ihrer Aktivität. An sich ist auch Aktivkohle verwendbar, aber keinesfalls
Adsorber! wird die Adsorption des Schwefeltrioxyds an kohlenstoffhaltigen Ad§o.rbentien bei Temperaturen oberhalb des Säuretaupunktes der zu behandelnden Gase, vorzugsweise bei 150 bis 250° C durchgeführt. 5 Djes§ Temperaturen entspregben denen des eintretenden Gases. Die noch heißen Gase verlassen über die Rohrleitung 3 den Adsorber und können in dem Wärmetauscher 4 genutzt werden, in dem infolge der durchgeführten Befreiung der Gase von Schwefelerforderlich. — Die beladenen Adsorptionsmittel io trioxyd nachteilige Korrosionserscheinungen nicht werden anschließend in bekannter Weise durch Er- mehr auftreten. Da darüber hinaus in dem Adsorber 1 hitzung auf 300 bis 600° C wieder regeneriert. die Gase durch die Adsorbentien auch von Staub be-
Das in der beschriebenen Weise behandelte Gas freit werden, kann es in dem genannten Wärmeausenthält kein Schwefeltrioxyd mehr und kann z.B. tauscher 4 auch nicht zu Staubablagerungen oder zu ohne Schwierigkeiten in nachgeschalteten Wärme- 15 Verkrustungen kommen. In den Wärmeaustauscher 4 austauschern nutzbringend auf Temperaturen bei- wird Kaltluft über die Rohrleitung 5 eingeführt und spielsweise oberhalb 50° C abgekühlt werden, da es diese, beispielsweise für Verbrennungszweeke, vordann nur noeh Schwefeldioxyd enthält, welches erst gewärmte Luft über die Rohrleitung 6 abgeführt, bei Unterschreitung des Wasserdampftaupunktes Kor- während das kalte Abgas über die Leitung 7 abgerosionen hervorruft. Sofern der verbliebene Gehalt an 20 blasen werden kann.
Schwefeldioxyd als unbedenklich anzusehen ist, bei- Die Adsorbentien werden im Kreislauf geführt,
spielsweise bei Verwendung nur wenig schwefel- was durch die strichpunktierte Linie 8 angedeutet ist. haltiger Brennstoffe, kann das abgekühlte Gas nach Aus dem Adsorber 1 gelangen sie in den Desorber 9, der ersten Verfahrensstufe in die Atmosphäre abge- in dem sie auf Temperaturen von 300 bis 600Q C blasen werden. Wahlweise und ohne wesentlich grö- 25 erhitzt werden.
ßeren Aufwand kann jedoch anschließend auch das Die Beheizung des Desorbers erfolgt auf beliebige
Sehwefeldioxyd aus den Feuerungsabgasen in be- Weise. In diesem Desorber wird das Sehwefeltripxyd kannter Weise entfernt werden. Im übrigen besteht zu Sehwefeldioxyd reduziert. Es verläßt den Desoi> die Möglichkeit, die Adsorptionsmittel in ebenfalls ber 9 über die Leitung 10. Die regenerierten Adsor* bekannter Weise im Kreislauf zu führen und sie da- 30 bentien gelangen dann unterhalb des Desorbers 9 bei zuerst zur Schwefeldioxyd- und danach zur auf ein Sieb 11, in dem die aufgenommenen Staubanteile aus dem behandelten Gas und das Unterkorn aus dem Kreislauf bei 12 herausgenommen werden. Die beschriebene Ausführung läßt sich, wie die 35 F i g. 2 zeigt, auf einfache Weise derart weiter ausgestalten, daß eine Entfernung von Schwefeltrioxyd und Sehwefeldioxyd vorgenommen werden kann. In diesem Fall ist unter Beibehaltung des beschriebenen Gesamtprinzips der Adsorber in zwei Teile la, 16
Schwefeltrioxydadsorption einzusetzen. Die Adsorptionsmittel und. das zu reinigende Gas sollen dabei vorzugsweise im Gegenstrom zueinander geführt werden.
pie erwähnten Adsorptionsmittel geben übrigens bei Temperaturen bis zu 250° C keine nennenswerten Mengen an Sehwefeldioxyd wieder frei, wenn sie bei niedrigen Temperaturen — vorzugsweise unterhalb
150° C — damit beladen wurden. Für die Kreislauf- 40 geteilt, wobei die heißen Gase in der beschriebenen
führung der Adsorbentien ist dies vorteilhaft.
Die Schwefeltrioxydadsorption und die Schwefeldioxydadsorption können in verschiedenen Apparaten vorgenommen werden oder auch in verschiedenen Zonen ein- und desselben Apparates.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß ohne Rücksicht auf Korrosionen und/oder Verkrustung mit üblichen Wärmeaustauschern die fühlbare Wärme von heißen Feuerungsabgasen und von anderen schwefeltrioxyd^ haltigen Abgasen weitergehend als bisher möglich ausgenutzt und so der Gesamtwirkungsgrad von Kesselanlagen oder chemisch-technischen Anlagen mit geringem Aufwand wesentlich verbessert werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von schematischen Zeichnungen ausführlicher erläutert; es zeigt
F i g. 1 das Schema einer zur Durchführung des Verfahrens eingerichteten Anlage zur Entfernung von Schwefeltrioxyd allein und
F i g. 2 das Schema einer Anlage zur Entfernung von Schwefeltrioxyd und anschließend Schwefel-
Weise über die Leitung 2, in den unteren Teil la des Adsorbers eingeführt werden, von wo sie nach Schwefeltrioxydentfernung über die Leitung 14 aus dem unteren Teil 1 a des Adsorbers herausgeführt und als schwefeltrioxydfreies Gas im Wärmeaus= tauscher 4 ihrer fühlbaren Wärme beraubt werden. Die kalten Abgase, die zwar von Schwefeltrioxyd befreit, aber noch schwefeldioxydhaltig sind, werden über die Leitung 15 in den Teil 1 b des Adsorbers wieder eingeführt, wo sie in bekannter Weise bei Temperaturen unterhalb 200° C, vorzugsweise untere halb 150° C, von Sehwefeldioxyd befreit werden. In den Wärmeaustauscher 4 wird kalte Luft durch die Rohrleitung 16 eingeführt, während die vorgewärmte Luft, die beispielsweise zur Verbrennung dient, über die Leitung 17 aus dem Wärmeaustauscher 4 abgeführt wird. Die kalten nunmehr von Schwefeltrioxyd und Sehwefeldioxyd freien Gase verlassen den Adsorber 1,1 & über die Rohrleitung 18.
Infolge der bereits beschriebenen Kreislaufführung 8 gelangen die in der beschriebenen Weise im Desorber 9 regenerierten Adsorbentien im Adsorber zunächst in Teil 1 b mit den kalten sehwefeldioxyd' haltigen Gasen in Kontakt und erst auf ihrem weite-
dioxyd.
Nach F i g. 1 ist ein Adsorber !vorgesehen, in den 65 ren Weg durch den Adsorber in Teill« mit den
von unten durch die Leitung 2 das zu behandelnde sehwefeltrioxydhaltigen Gasen. Die Adsorbentien
heiße Gas, z. B. ein Feuerungsabgas, das Schwefel- werden dabei im Kreislauf zwischen Adsorber und
trioxyd und Sehwefeldioxyd enthält, eintritt. In dem Desorber in pulveriger oder gekörnter Form geführt.
Unter Umständen kann man dem Adsorptionsmittel, zumindest bei der Adsorption des Schwefeldioxyds, in bekannter Weise Wasserdampf oder Metallsalze oder andere katalytisch wirkende Stoffe zusetzen, welche die Oxydation durch freien Sauerstoff begünstigen.
Die Desorption, die in dem Desorber9 durchgeführt wird, ist in den Ausführungsbeispielen nicht besonders dargestellt worden; sie kann z. B. auch mittels Spülgas erfolgen. Als Spülgas können die bei der Desorption anfallenden Gase selbst Verwendung finden.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Entfernung von Schwefeltrioxyd und gegebenenfalls auch von Schwefeldioxyd aus heißen Gasen, insbesondere aus Feuerungsabgasen, mit Hilfe von kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln, welche nach der Beladung mit Schwefeltrioxyd durch Erhitzen auf 300 bis 600° C wiederbelebt werden, und wobei das Schwefeltrioxyd infolge einer Reduktion am Kohlenstoff des verwendeten Adsorptionsmittels in Schwefeldioxyd übergeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorption des Schwefeltrioxyds an den kohlenstoffhaltigen Adsorbentien bei Temperaturen oberhalb des Säuretaupunktes der zu behandelnden Gase ausgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorption des Schwefeltrioxyds an den kohlenstoffhaltigen Adsorbentien bei 150 bis 250° C ausgeführt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsmittel in an sich bekannter Weise im Kreislauf geführt und zuerst zur Schwefeldioxyd- und danach zur Schwefeltrioxydadsorption eingesetzt werden.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 304 262.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 517/617 2.68 © Bundesdruckerei Berlin
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