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Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxyd aus Abgasen Unter den
bekannten Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxyd aus Abgasen hat sich speziell
für geringe Schwefeldioxydkonzentrationen ein Verfahren bewahrt, bei dem das schwefeldioxydhaltige
Abgas zuerst durch eine Waschapparatur geleitet und auf etwa 70°C abgekühlt wird;
anschließend erfolgt in einer ruhenden Katalysatorschicht die Umsetzung von Schwefeldioxyd
zu Schwefeltrioxyd und durch vorhandene Feuchtigkeit die Hydration zu Schwefelsäure.
Als Katalysator wird meist Aktivkohle verwendet, in der zur Erhöhung der Aktivität
Metalle und/oder Halbmetalle, wie Kupfer, Gold, Titan, Eisen, Zink, Nickel, Kobalt,
Zinn, Arsen, Chrom, Vanadium, Molybdän zugesetzt werden0 In der Katalysatorschicht
gebildete Schwefelsäure wird kontinuierlich mit Wasser extrahiert, wobei die Konzentration
je nach Bedarf zwischen 10 und 20 eingestellt werden kann.
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Diese dünne Säure wird vorzugsweise der Waschapparatur aufgegeben
und dient zur Abkühlung und Vorreinigung des Abgases, wobei die Waschapparatur als
Konzentrator ausgebildet list, da mit Hilfe der fühlbaren Wärme des Gases die Säurekonzentration
auf etwa 60 bis 70 , noch zusätzlich erhöht werden kann. Dieses Verfahren reinigt
nicht nur die Abgase von Schwefeldioxyd, sondern liefert als Endprodukt verkaufsfähige
Schwefelsäure. zum Verständnis des Mechanismus der katalytischen Umsetzung kann
man folgende Vorstellung zugrundelegen:
Zunächst findet eine Oberflächenabsorption
von Schwefeldioxyd und Sauerstoff an der Aktivkohle statt. In den Kapillaren der
Aktivkohle erfolgt bei erhöhten Partialdrücken beider Komponenten die Umsetzung
zu Schwefeltrioxyd, das bei Anwesenheit von Wasserdampf bzw. durch die feuchte Oberfläche
der Aktivkohle - denn die Aktivkohle wird ständig mit Wasser und/oder schwefliger
Säure und/oder stark verdünnter Schwefelsäure berieselt - in Schwefelsäure übergeführt
wird. Die wesentliche Erkenntnis bei dem Sulfacitverfahren ist die, daß die Oxydation
des Schwefeldioxyds unter bestimmten Bedingungen durch Spezialbehandlung der Aktivkohle
bzw. durch Zusätze der bereits eingangs genannten Metalle oder Metalloide stark
beschleunigt werden kann. Dadurch wird die Anwendung von billigeren Sorten der Aktivkohle,
deren Leistung durch die Zusätze wesentlich über der von den teuersten hochwertigen
Aktivkohlen liegt, ermöglicht.
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Apparativ ist das Verfahren sehr einfach. Die einzelnen Anlageteile
sind in der chemischen Technik bewährte, ausgereifte Konstruktionen. Darüberhinaus
treten keine besonderen Werkstoffprobleme auf. Als Kühler bzw. Konzentrator kann
entweder ein Glockenbodenapparat, ein Füllkörper, Wäscher oder ein Venturiwäscher
verwendet werden. Das Material,aus dem der Wäscher gefertigt wird, richtet sich
nach der Abgastemperatur und muß selbstverständlich säurebeständig sein. Bei höheren
Temperaturen werden säurefeste Ausmauerungen verwendet, unter 1500C, Jedoch können
schon spezielle Kunststoffe benutzt werden. Zur Unterbringung der Kontaktmasse eignen
sich am besten die bekannten Horden apparate, wobei die einzelnen Schichten parallel
geschaltet und übereinander angeordnet sind. Die dadurch entstehende turmartige
Bauweise bewirkt eine gute Platzausnutzung, so daß die Unterbringung einer Gasreinigungsanlage
auch bei bestehenden Betrieben mit engen RaumverhEltnissen möglich ist. Regelungstechnisch
verursacht das Verfahren keine
besonderen Probleme; lediglich ist
die Eintrittstemperatur in den Reaktor bzw. in den Hordenapparat einigermaßen konstant
zu halten.
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Das Verfahren weist Jedoch einen erheblichen Nachteil auf.
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Bei den bisher ausgearbeiteten Prozenten für die Entfernung von Schwefeldioxyd
aus Abgasen bei höheren Schwefeldioxydkonzentrationen stellt sich heraus, daß ab
etwa 1 96 Schwefeldioxyd das genannte Verfahren wegen der großen Abmessungen des
Reaktors und der anfallenden hohen Dünnsäuremengen nicht mehr wirtschaftlich verwendbar
ist. Auch reicht die im Abgas vorhandene Wärme meistens nicht zum Aufkonzentrieren
der anfallenden Säure aus.
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Da jedoch speziell in jüngster Zeit die Größe der projektierten Anlagen
laufend zunimmt und die Entschwefelung von beispielsweise Erzröstungsanlagen und
Bleikonzentratröstungsanlagen stärker in den Vordergrund tritt, schien eine neue
Lösung für die Schwefeldioxydentfernung aus Abgasen unbedingt erforderlich. Es sind
somit auch schon eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, deren Wirtschaftlichkeit
sehr in Frage gestellt ist. Überraschend wurde gefunden, daß sich die Tatsache,
daß in wässriger Lösung von Mangansulfat die Oxydation von Schwefeldioxyd zu Schwefelsäure
wesentlich beschleunigt wird, auf das eingangs beschriebene Verfahren mit großem
Erfolg angewendet werden kann.
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Die Erfindung schlägt ein Verfahren vor zur Entfernung von Schwefeldioxyd
aus Abgasen unter Gewinnung von Schwefelsäure an Großoberflächenadsorbentien wie
Aktivkohle unter ständigem Bedüsen mit Wasser in Gegenwart von Sauerstoff bei Temperaturen
unterhalb von etwa 10OOC, wobei den Adsorbentien aktivitätserhöhende Zusätze, Metalle
oder Metalloide, beigefügt werden und die ablaufende Schwefelsäure außerhalb des
Reaktors durch direkten Wärmeaustausch in einem Konzentrator mit dem zu behandelnden
schwefeldioxydhaltigen Abgas zur
Konzentrationserhöhung in Kontakt
gebracht wird, wobei dem Bedüsungswasser im Reaktor Manganverbindungen, vorzugsweise
in Form von Mangansulfat beigemischt werden und wobei der Konzentrator mit der Schwefelsäure
im Umlauf betrieben wird.
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Während die Manganionen den Abscheidegrad im Reaktor zwar auch, aber
nur geringfügig erhöhen, findet nun im Konzentrator, im Waschturm oder Venturiwäscher
eine Schwefeldioxydvorabscheidung statt. Wie Versuche gezeigt haben, liegt die Vorabscheidung
bei etwa 20 bis 30 ,. Eine solche Vorabscheidung im Konzentrator bedeutet, daß die
Abmessungen des Reaktors um etwa diesen Prozentsatz verkleinert werden können. Im
gleichen Verhältnis wird auch die im Reaktor anfallende Dünnsäuremenge reduziert.
Versuche haben gezeigt, daß bei einer Abgastemperatur von 2500C und einem Gehalt
von 1 96 Schwefeldioxyd im Abgas durch eine 30 % ige Vorabscheidung die Säurekonzentration
im Reaktor auf 20 bis 40 % gesteigert werden kann. Damit wird das eingangs beschriebene
Verfahren auch für große Abgasmengen mit höherem Schwefeldioxydgehalt wieder wirtschaftlich.
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Anhand eines Ausführungsbeispieles für eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend die Wirkungsweise des Verfahrens
beschrieben.
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Die Abbildung zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Entferung von Schwefeldioxyd
aus Abgasen.
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Bei 1 tritt das schwefeldioxydhaltige Abgas in den Vehtilator 2 ein
und von dort in die Waschvorrichtung bzw. den Konzentrator 3, wo das Abgas mit verdünnter
Schwefelsäure behandelt wird. Das abgekühlte und gereinigte Rohgas wird über Leitung
6 zu Reaktor 7 geführt und durchströmt dabei von oben nach unten die Aktivkohleschichten
8 und verläßt
den Reaktor über Leitung 11. In der Aktivkohleschicht
8 wird das im Abgas enthaltene S02 adsorbiert und durch die Anwesenheit von Sauerstoff
und Feuchtigkeit zu Schwefelsäure umgesetzt. Die gebildete Schwefelsäure wird mit
mangansulfathaltigem Wasser ausgespült, das über Leitung 9 zugeführt und mit Hilfe
der Düsen 10 über die Aktivkohleschicht versprüht wird. Die im Reaktor gebildete
Säure fließt über Leitung 4 zum Vorlaufbehälter 12 und wird mit Pumpe 14 dem Konzentrator
aufgegeben. Die auf 60 - 70 , aufkonzentrierte Schwefelsäure verläßt bei 5 den Konzentrator.
Ein Teilstrom der konzentrierten Säure wird durch Leitung 13 zum Vorlaufbehälter
12 zurückgeführt. Patentanspruch