DE1594682A1

DE1594682A1 - Vorrichtung zur Entfernung von Schwefelverbindungen aus Abgasen

Info

Publication number: DE1594682A1
Application number: DE19651594682
Authority: DE
Inventors: Heinz Mueller
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1965-01-02
Filing date: 1965-01-02
Publication date: 1971-04-29
Also published as: DE1594682C3; GB1127449A; FR1469230A; US3475133A; DE1594682B2; NL6516703A

Description

METALLGESELLSCHAFT Frankfurt/M., den 22. September 1969

Aktiengesellschaft Bbl/HGa ₁

6 Frankfurt (Main) ■ '

Reuterweg 14

Neue Unterlagen P 15 94 682.4-43

Vorrichtung zur Entfernung von Schwefelverbindungen aus Abgasen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entfernung von Schwefelverbindungen aus Abgasen, insbesondere von Öl- oder Kohlenfeuerungsanlagen, die aus Wasser- oder schwefelsäureberieselten Kohle- oder Kunststoffkontaktschichten und diesen - in der Strömungsrichtung der Abgase - vorgeschalteten Kühler und/oder Wäscher mit oder ohne einen mechanischen oder elektrischen Entstauber besteht.

Bei der Reinigung von Abgasen öl- oder kohlegefeuerter Kessel ist neben der Entstaubung die Entfernung von schwefelhaltigen Bestandteilen dieser Gase für die Praxis von großem Interesse. Die schwefelhaltigen Verunreinigungen der Rauchgase bestehen vorwiegend aus Schwefeldioxyd. Es sind sehr aufwendige Verfahren bekannt, mit Hilfe derer Schwefelverbindungen, vorzugsweise Schwefeldioxyd, aus Abgasen entfernt werden können. Neben dem Auswaschen der Schwefelverbindungen unter Verwendung beispielsweise ammoniumhaltiger Waschflüssigkeiten haben zwei weitere Verfahren in der Praxis an Bedeutung gewonnen. Beiden Verfahren ist eigen, daß als Katalysator bzw. Adsorber respektive Absorber Koks oder Aktivkohle, also Kohlenstoff, verwendet wird. Bei dem einen Verfahren wird auf trockenem Wege bei erhöhten Temperaturen gearbeitet, während das andere Verfahren auf nassem Wege bei Normaltemperatur oder leicht erhöhter Temperatur angewandt wird. Letzteres ist im Rahmen dieser Erfindung von besonderem Interesse. Die schwefeldioxydhaltigen Abgase beispielsweise werden bei diesem Verfahren durch als Katalysator wirkende

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Koksschichten hindurchgeleitet, wobei diese Schichten ständig und/oder periodisch mit Wasser oder Schwefelsäure berieselt· oder gespült werden. Das Schwefeldioxyd wird aufgrund der katalytischen Wirkung des Kohlenstoffs unter Anwesenheit von Luftsauerstoff zu Schwefeltrioxyd oxydiert, welches sich mit Wasser zu Schwefelsäure umsetzt»

Die Koksschichten werden vorzugsweise in Lagen übereinander angeordnet, wobei die Gase unter mehrmaliger Umlenkung der Gasrichtung jedoch mit aufsteigender Tendenz diese Schichten durchströmen, während unter den Koksschichten mittels Ablaufböden und Rinnen die Schwefelsäure abgeführt wird.

Da die Schwefelverbindungen enthaltenden Gase auch mehr oder weniger stark staubbeladen sind und darüber hinaus sich auf hohen Temperaturen befinden, können sie nicht direkt den Katalysatorschichten zugeführt werden. Eine vorherige Kühlung und/oder Waschung sowie gegebenenfalls, zumindest bei kohlegefeuerten Kesseln, eine mechanische oder elektrische Entstaubung ist erforderlich. Bisher wurden die heißen, staub- und schwefeldioxydhaltigen Gase in beispielsweise einem Verdampfungskühler gekühlt, in einem elektrostatischen Staubabscheider von mitgeführtem Staub befreit und dann einem Reaktionsgefäß für die Entfernung der Schwefelverbindungen zugeleitet.

Es ist ersichtlich, daß hierzu ein ungeheurer baulicher und raumbeanspruchender Aufwand getrieben werden muß. Allein schon der Platzbedarf für eine solche Reinigungsanlage stellt die Industrie vor oft unüberwindliche Probleme. Dies ist immer dann der Fall, wenn bei schon bestehenden Werken solche Anlagen nachträglich installiert werden müssen. Auch bei Neuplanungen stellt sich immer wieder heraus, daß für solche Anlagen nicht genügend Grund und Boden zur Verfügung steht.

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Hier setzt die Erfindung ein. Ziel und Zweck der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu beseitigen und die extrem hohen Anlagekosten bzw. den großen Materialaufwand erheblich zu verringern.

Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung vor zum Entfernen von Schwefelverbindungen aus Abgasen, insbesondere von Öl- oder Kohlenfeuerungsanlagen,' die aus Wasser- oder schwefelsäureberieselten Kohle- oder Kunststoffkontaktschichten und diesen - in Strömungsrichtung der Abgase - vorgeschalteten Kühler und/oder Wäscher mit oder ohne einen mechanischen oder elektrischen Entstauber besteht, wobei Kühler, Wäscher, Entstauber und mehrere parallel durchströmte Kontaktschichten übereinander in einem turmartigen Gehäuse angeordnet sind.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das turmartige Gehäuse, vorzugsweise aus Fertigbauplatten, zusammen mit den in der Vertikalen übereinander angeordneten Kontaktschichten als Gasschacht ausgebildet.

Die Weiterbildung der Erfindung beschreibt Ausgestaltungen des Gasschachtes, der durch mehrere übereinander angeordnete Kontaktschichten'und Absperrwände bildende Abflußböden in der Vertikalen in mehrere Züge aufgeteilt ist, wobei erfindungsgemäß die Kontaktschichten in der Vertikalen gegeneinander treppenförmig versetzt angeordnet sind, derart, daß sie in Gasrichtung gesehen in der Vertikalen nach oben mit zunehmender Länge in den Anströmzug des Gasschachtes hineinversetzt sind.

Der untere Teil des als Gasschacht ausgebildeten gemeinsamen Gehäuses kann erfindungsgemäß als Sumpf oder Säuresammelbehälter ausgebildet sein.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die

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unterhalb der Kontaktschichten angeordneten Wäscher und/ oder Kühler und/oder mechanischen oder elektrischen Entstauber zur Bildung der Wandung des als Gasschacht wirkenden gemeinsamen Gehäuses mit ihren Wandungen oder Mantelflächen herangezogen werden.

Nach der Erfindung wird das gemeinsame Gehäuse sowie Teile der Innenausrüstung der Anlage, beispielsweise Treppen, Bühnen, Gasumlenkorgane, Zwischenboden und dergleichen aus Fertigbauteilen hergestellt. Vorzugsweise können dafür Fertigbauplatten auf Beton- und Kunststoffbasis verwendet werden. Neben der Verringerung des Materialaufwandes hat dies einen weiteren technischen Vorteil, der darin besteht, daß beispielsweise Betonplatten am Montageort hergestellt bzw. gegossen werden können. Diese Fertigbauplatten können auch für den vorliegenden Spezialfall in der herkömmlichen üblichen Weise durch Verkleben miteinander verbunden sein. Auch ist es möglich, die Innenausrüstungen z. B. für elektrostatische Staubabscheider mit den Beton- oder Kunststoffplatten durch Verkleben zu verbinden und zu befestigen. Das gleiche gilt für die zur Verwendung kommenden Kühler und Wäscher. Wegen. der Korrosionsanfälligkeit des Betons müssen alle mit Säure in Berührung kommenden Bauteile mit Kunststoffüberzügen, Überzügen aus keramischem Material oder sonstigen korrosionsfesten Überzügen überzogen sein.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Figur 1 zeigt erfindungsgemäß die Vorrichtung, wobei drei Reinigungszonen, Entstauber, Kühler und/oder Wäscher und ein Abscheider für schwefelhaltige Bestandteile des Abgases, vorzugsweise Schwefeldioxydabscheider, kombiniert sind.

Figur 2 zeigt die gleichen Verhältnisse wie Figur 1, jedoch

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mit einem speziellen Kühler und Wäscher, einem Venturiwäscher, anstelle der allgemeinen Ausführung nach Figur 1.

Figur 3 zeigt die gleiche Vorrichtung wie Figur 2, jedoch mit wahlweiser Zuleitung des Rohgases bzw. mit wahlweiser Verwendung eines Entstaubers.

Die Vorrichtungen gemäß den Figuren 1 und 2 finden im wesentlichen nur bei kohlengefeuerten Kesseln Verwendung. Die Vorrichtung nach Figur 3 kann wegen der wählbaren Rohgaszuleitung sowohl für kohlengefeuerte Kessel - mit Entstauber - als auch für ölgefeuerte Kessel - ohne Entstauber - oder für die Behandlung beliebiger, Schwefelverbindungen enthaltender Abgase verwendet werden.

Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise für ölgefeuerte Kessel, wobei dem Schwefeldioxydabscheider lediglich ein beliebiger Wäscher vorgeschaltet ist.

Figur 5 zeigt die gleiche Vorrichtung wie Figur 4 unter Verwendung eines Venturirohres als Kühler bzw. Wäscher.

Die Vorrichtungen nach den Figuren 4 und 5 können in den Fällen auch für kohlegefeuerte Kessel Verwendung finden, wenn der Staubanfall so beschaffen ist, daß zur Entfernung des Staubes eine Gaswäsche genügt.

Figur 6 zeigt die Vorrichtung ähnlich der Figur 2, wobei Kühler oder Wäscher in der Reihenfolge gegen einen Entstauber vertauscht sind«

Figur 7 und Figur 8 zeigen die Anordnung eines Wäschers oder Kühlers neben dem gemeinsamen Gehäuse, wobei in der Anordnung nach Figur 7 Gasschacht und Verdampfungskühler eine gemeinsame Wand aufweisen.

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Die versetzte Anordnung der Kontaktschichten ist aus den Figuren 3.und 4 sowie 6 ersichtlich,

Figur 9 zeigt einen Querschnitt durch den Schwefeldioxydabscheider nach den Figuren 1, 2, 5, 7 und 8 etwa nach der Schnittlinie IX - IX der Figur 7.

Figur 10 zeigt einen Schnitt durch den Schwefeldioxydabscheider nach den Figuren 3, 4 und 6 etwa nach der Schnittlinie X - X der Figur 6.

Die Darstellung der Figuren 1 bis 10 ist rein schematisch und nicht maßstabgerecht.

Für Kühler und Wäscher wurde in den schematischen Darstellungen zum besseren Verständnis das Zeichen für eine stilisierte Brause im Leerfeld verwendet; für Entstauber wahlweise der die Elektrizität kennzeichnende geknickte Pfeil im durchkreuzten Feld für elektrische Entstauber, vorzugsweise elektrostatische Staubabscheider, und Lie schematische Darstellung eines Zyklons als Sinnbild für mechanische Entstauber schlechthin, wie Zyklon, Schlauch-, Gewebe-, Granulatfilter und dergleichen.

In einem Gehäuse 1, das als Gasschacht mit streckenweiser Aufteilung in einzelne Züge 2», 2", 2"» ausgebildet ist, sind in den Figuren 1, 2 und 3 über einem Entstauber 3 ein Kühler und/oder Wäscher 4, in Figur 2 und Figur 3 ein Venturiwäscher, und darüber ein Schwefeldioxydabscheider 5 angeordnet. Der im vorliegenden Beispiel mit Schwefeldioxydabscheider bezeichnete Reaktor kann selbstverständlich auch als Abscheider für beliebige schwefelhaltige Verbindungen von Abgasen verwendet werden. Die Vorrichtung nach der Figur 3 hat einen zusätzlichen Rohgaseinlaß 6, so daß der Entstauber 3 in dieser Anordnung wahlweise zu oder abgeschaltet werden kann. Die Vorrichtung nach Figur 3 ist für die

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Gasreinigung sowohl ölgefeuerter als auch kohlegefeuerter Kessel bzw. für die Reinigung beliebiger Schwefelverbindungen enthaltende Abgase verwendbar. Mit 2» ist der Zug des Gasschachtes bezeichnet, der, vergleiche die Figuren 1 und 3, die mechanischen oder elektrischen Entstauber 3 mit den Kühlern oder laschem 4 verbindet. Zug 2* stellt also die Gasverbindungsleitung zwischen Entstauber und Kühler dar. Nach Verlassen der .Kühler bzw. Wäscher 4 strömt das Gas in den Vorrichtungen nach den Figuren 1 bis 5 durch den Anströmzug 2^l* in den Schwefeldioxydabscheider 5, den es durch den Abströmzug 2"* wieder verläßt. Für die Vorrich- ^ tungen 6 bis 8 gilt das gleiche in übertragenem Sinne, jedoch sind Entstauber und Kühler bzw. Wäscher in der Reihenfolge vertauscht. In den Figuren 1 bis 7 ist mit dem Bezugszeichen 7 der Rohgaseintritt in den kombinierten Gasreiniger bezeichnet. In den Figuren 7 und 8 ist mit 8 der Rohgaseintritt in die Anlage bezeichnet, d.h. der Rohgaseintritt in den vorgeschalteten Verdampfungskühler 4* oder Venturiwäscher 4* *. In Figur 6 sind ebenfalls Entstauber 3 und Kühler bzw. Wäscher 4 in der Reihenfolge vertauscht. Darüber hinaus liegt der Gasverbindungskanal 9 beider außerhalb des Gehäuses 1.

In den Figuren 4 und 5 fehlen mechanische oder elektrische Entstauber. Diese Vorrichtungen sind vorzugsweise für ölgefeuerte Kessel mit geringem Staubanfall verwendbar. Mit 10 ist der Sumpf oder Flüssigkeits- bzw. Säuresammelbehälter 10 bezeichnet, der in den Vorrichtungen nach den Figuren 1, 3_f 4, 5 und 8 im gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist. In Figur 5 ist der Anströmzug 2** bis zum Boden heruntergezogen, dessen unteres Ende als Sumpf 10 ausgebildet ist. In Figur 6 ist der untere Teil der Gasverbindungsleitung 9 als Sumpf 10* ausgebildet. Mit 11 sind in allen Figuren, mit Ausnahme der Figuren 9 und 10, die Säure- bzw. Flüssigkeitsabläufe bezeichnet, die die Säure teils in die Sümpfe 10, 10*, teils

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außerhalb des Gehäuses 1 ableiten. In den Figuren 7 und 8 sind Vorrichtungen beschrieben, bei denen die Kühler 4* und 4*' in der Vertikalen außerhalb des Gehäuses 1 angebracht sind. In den Fällen, in denen Gasschacht und seitlich angeordnete Kühler und/oder Wäscher - vergleiche Figur 7 - eine gemeinsame Wandung aufweisen, sind zur Überwindung der durch das Temperaturgefälle verursachten Kräfte Dehnungsstücke und/oder Wärmeisolatoren in dem Wandabschnitt vorgesehen. In den Figuren 9 und 10 sind mit 12 die Wasser- oder Säurezuleitungen bezeichnet, mit Hilfe derer die Kontaktschichten 13 ständig.oder periodisch berieselt werden. Die Kontaktschichten 13 sind in dem Teil des gemeinsamen Gehäuses untergebracht, der als Schwefeldioxydabscheider 5 bezeichnet ist, Sie sind übereinander angeordnet und jeweils durch schräg verlaufende Ablaufböden 14 derart miteinander verbunden, daß jeweils ein Ablaufboden mit der einen oberen Seitenkante . eines Kontaktschicht-Behälters, die vorzugsweise rechteckig sind, und der gegenüberliegenden unteren Seitenkante des darüberliegenden Behälters befestigt ist. Dadurch wird das senkrecht nach oben steigende zu behandelnde Gas nach einer Umlenkung um zweimal 90° gezwungen,'die Kontaktschichten 13 senkrecht von oben nach unten zu durchströmen. Nach einer weiteren Umlenkung von zweimal 90° verläßt das Reingas durch Zug 2*** des Gasschachtes und den Kamin 15 die Behandlungsvorrichtung. Die Kontaktschichten 13 bestehen vorzugsweise aus Koksschichten, die auf perforierten Böden 14* aufgeschichtet sind und mittels Düsen 16 ständig oder periodisch mit Wasser und/oder Schwefelsäure berieselt werden. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, anstelle des Kohlenstoffes vorzugsweise Kunststoff-Katalysatoren zu verwenden, die für eine naßkatalytische Umsetzung von beispielsweise Schwefeldioxyd in Schwefelsäure sich eignen, beispielsweise wird poröses Kunststoff-Granulat in der Praxis verwendet. Zur homogenen Gasverteilung auf die einzelnen Kontaktschichten 13 sind, wie beispielsweise die Figur 1 zeigt, Umlenkschaufeln 17 im Anströmzug 2** angebracht. Nach der Erfindung

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wird das Problem der Gasverteilung im Anström- und Abströmzug überraschend gut dadurch gelöst, daß die einzelnen Kontaktschichten 13 nach oben hin in den Anströmzug 2^tf hineinversetzt bzw. aus dem Abströmzug 2*** herausversetzt sind. Dies ist aus den Figuren .3, 4, 6 und 10 deutlich zu ersehen. Der Gasverlauf wird durch Pfeile in den einzelnen Figuren dargestellt, wobei die voll ausgezogenen Pfeile das Rohgas, die halb ausgezogenen Pfeile das sich in der Behandlung befindliche Gas und die Leerpfeile das Reingas symbolisieren.

- 10 Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

. Vorrichtung zur Entfernung von Schwefelverbindungen aus Abgasen, insbesondere von Öl- oder Kohlenfeuerungsanlagen, die aus Wasser- oder schwefelsäureberieselten Kohle- oder Kunststoffkontaktschichten und diesen - in Strömungsrichtung der Abgase - vorgeschalteten Kühler und/oder Wäscher mit oder ohne einen mechanischen oder elektrischen Entstauber besteht, dadurch gekennzeichnet, daß Kühler, Wäscher, Entstauber und mehrere parallel durchströmte Kontaktschichten übereinander in einem turmartigen Gehäuse angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß das turmartige Gehäuse, vorzugsweise aus Fertigbauplatten, zusammen mit den in der Vertikalen übereinander angeordneten Kontaktschichten als Gasschacht ausgebildet ist.
3· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasschacht durch mehrere übereinander angeordnete Kontaktschichten und Absperrwände bildende Abflußböden in der Vertikalen in mehrere Züge (2», 2»«, 2*»») aufgeteilt ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschichten in der Vertikalen gegeneinander treppenförmig versetzt angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschichten in Gasrichtung gesehen in der Vertikalen nach oben mit zunehmender Länge in den Anströmzug (2) des Gasschachtes hineinversetzt sind.

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6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des als Gasschacht ausgebildeten gemeinsamen Gehäuses (1) als Sumpf (10) und/ oder als Säuresammelbehälter ausgebildet ist,
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ölgefeuerten Kessel unter den Kontaktschichten in dem gemeinsamen Gehäuse ein oder mehrere Kühler oder Wäscher (4) in Form von beispielsweise Venturiwäschern, Hordenwäschern, Glockenboden-Konzentratoren oder Wäschern mit Füllkörpern angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei kohlegefeuerten Kesseln unterhalb der Kontaktschichten in Gasrichtung gesehen vor oder nach den Kühlern und Wäschern im gemeinsamen Gehäuse mechanische und/oder elektrische Entstauber (3) angeordnet sind.
9. Abänderung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beispielsweise einem elektrischen Entstauber vorgeschalteten Kühler und/oder Wäscher (4*, 4*¹)» wie Verdampfungskühler oder Venturiwäscher außerhalb des gemeinsamen Gehäuses angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des gemeinsamen Gehäuses zur Bildung der Wandung eines Kühlers oder Wäschers verwendet ist.

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