DE1619880C - Verfahren zur Desorption einer Aktiv kohleadsorptionszone - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur veranschaulichten, Ausführungsbeispiele näher er-

Desprption einer Aktivkohleadsorptionszone, welche läutert; darin zeigt

beim Entschwefeln von Abgasen mit Schwefeloxyden F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Ausbeladen wurde, in einem System, bestehend aus einer führungsbeispiels der Verbrennungsabgas-Entschwefe-Schwefeloxyd-Adsorptionszone, einer Waschwasser- 5 lungsanlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Desorptionszone und einer Adsorptionsmittel- der Erfindung,

trocknungszone, bei dem die Zonen in bestimmten Fig. 2 eine schematische Darstellung, ähnlich

Zeitabständen ihre Funktionen wechseln und so die F i g. 1, eines anderen Ausführungsbeispiels einer

Adsorption und die. Desorption der Schwefeloxyde solchen Verbrennungsabgas-Entschwefelungsanlage

und die Trocknung des Adsorptionsmittels in ver- io und

schiedenen Zonen des Gesamtsystems gleichzeitig F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Abdurchgeführt werden. '■'..': hängigkeit der eingeführten Wassermenge von der Zeit.

Die Abgase können aus Öfen einer Gasturbine, In Fi g. 1 ist ein Wassertank 11 in vier Abteilungen

eines Dampfkessels oder aus anderen industriellen A, B, C und D unterteilt, und der Vorgang des Wa-

öfen stammen. Es geht dabei vor .allem um die Art 15 schens von Aktivkohle mit Wasser wird zuerst unter

und Weise, in der Wasser zur Desorption verwendet Verwendung des Wassers in dem Teil B begonnen,

wird. Betrachtet man das Adsorptionsmittel in einer Tn diesem Fall wird das Wasser in dem Teil B vor dem

bestimmten Stellung (die folgende Beschreibung wird Waschvorgang durch öffnen eines Ventils 15 und

unter der Voraussetzung gegeben, daß Aktivkohle Betätigung einer Pumpe 18 durch ein Rohr 21 in

verwendet wird), durchläuft es einen Arbeitszyklus, 20 einen Tank 19 übertragen und dort gespeichert. Das

der aus Adsorption, Wasserwäsche, Desorption und in dem Tank 19 gespeicherte Wasser wird in eine

Trocknung in der genannten Reihenfolge besteht, Waschwasser- und Desorptionszone Z für eine be-

wobei Schwefligsäure (SO₂) und Schwefelsäuregas stimmte Zeitdauer eingelassen, und dann wird das

(SO₃) wiederholt adsorbiert und desorbiert werden. Einlassen von Wasser für eine Zeit unterbrochen und

Wenn die Aktivkohle z. B. in einer Stellung ist, wo 35 das Wasser so lange im Tank 19 gespeichert. In dieser

sie in die Waschwasser- und Desorptionszone eintritt, Weise wird Wasser stoßweise in die Zone Z eih-

zirkuliert darin kein Gas, sondern Wasser, welches gelassen.

von einer Wasserzuführpumpe geliefert wird, wird auf ■ Ein solches stoßweises Einlassen von Wasser erdie Aktivkohle gegossen, um die Schwefelsäure aus möglicht es, Wasser im Tank 11 in den Tank 19 zu der Aktivkohle herauszuwaschen. Ein größerer Teil 3° überführen, ohne die Pumpe 18 abzustellen, und des Schwefligsäuregases, welches in den Abgasen dadurch eine große Wassermenge in einer kurzen vorhanden ist, wird durch die Aktivkohle in der Form Zeitdauer anzuliefern, ohne die Kapazität der Pumpe der Schwefelsäure adsorbiert, weil das Schwefligsäure- 18 groß zu machen und ohne die Pumpe häufig in gas (SO₂) durch den in den Abgasen anwesenden Gang zu setzen und anzuhalten, d. h. ohne eine VerSauerstoff (O₂) durch die katalytische Wirkung von 35 anlassung, die Pumpe unter schwierigen Bedingungen Aktivkohle, z. B. nach der Formel arbeiten zu lassen.

Das Wasser wird den Aktivkohlebetten in der Waschwasser- und Desorptionszone stoßweise, wie

SO₂-I-VaO₂ = SO₃ beschrieben, für eine Zeitdauer von jeweils 1 bis

40 10 Minuten zugeführt. Nach Vollendung des Waschvorganges wird die Pumpe 18 für eine Zeitdauer von

zu Schwefelsäuregas (SO₃) oxydiert wird und das so 20 bis 40 Minuten stillgesetzt, um eine Dehydrierung

gebildete Schwefelsäureanhydrid mit Wasser zu der feuchten Aktivkohle zu ermöglichen.

Schwefelsäure reagiert. Das Wasser wird nach dem Die Abhängigkeit zwischen der zugeführten Wasser-

Waschen.der Aktivkohle durch ein Abführrohr in 45 menge und der Zeit ist in F i g. 3 dargestellt, in welcher

einen Ablaßtank eingeführt. L die Zeitdauer des Wassereinlassens, M die Zeit-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dauer, während der kein Wasser eingelassen wird, verbessertes Verfahren zur Desorption einer Aktiv- und N die Zeitdauer bezeichnet, in welcher das Wasserkohleadsorptionszone in einem solchen System unter einlassen völlig abgestellt wird, so daß das in dem Verwendung von Waschwasser anzugeben, bei welchem 50 Adsorbens enthaltene Wasser mittels Tropfens entinsbesondere der Wasserdurchsatz pro Zeit erhöht fernt werden kann und die Pumpe 18 noch arbeitet, und gleichzeitig der Wasserverbrauch für die De- bis der Tank 19 völlig mit Wasser gefüllt ist.
sorption gesenkt werden. Außerdem ist dabei anzu- Durch stoßweises Gießen von Wasser auf die Aktivstreben, die Abgastemperatur beim Eintritt in die kohle in der Waschwasser- und ßesorptionszqne Z Adsorptions-und Desorptionszone passend einzustellen 55 in der beschriebenen Weise kann die Menge der mit und unter Ausnutzung des Wärmeinhalts der Abgase einer bestimmten Wassereinheit zu desorbierenden die Temperatür des Wasch wassers für die Desorption Schwefeloxyden erhöht werden. Dies ist auf folgende geeignet zu steuern sowie den Nebengehalt der Gründe zurückzuführen:
entschwefelten Gase zu senken. " Die durch die Aktivkohle adsorbierten Schwefel-

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein- 60 oxyde sind gleichmäßig in der Aktivkohle verteilt,

- gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, und es kann angenommen werden, daß das Waschen

daß in die Waschwasser-Desorptionszone stoßweise der Aktivkohle mit Wasser nur geeignet sein wird,

Wasser eingeführt wird. _: die Schwefeloxyde an der Oberfläche der Aktivkohle

Vorzugsweise ist das einzuführende Wasser schwefel- zu desorbieren, und daß die im Innern der Aktivkohle

säurehaltig und wird in seiner Zusammensetzung 65 vorhandenen Oxyde nicht entfernt werden. Indessen

fortlaufend von einer hohen Schwefelsäure- zu einer treten die im Inneren der Aktivkohle vorhandenen

niedrigeren Schwefelsäurekonzentratipn verändert. Schwefeloxyde infolge von Diffusion laufend an die

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung gewaschene Oberfläche der Aktivkohle, und so wäscht

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das der Oberfläche der Aktivkohle zugeführte Wasser als im Teil D, und die Schwefelsäurekonzentration auch die von innen an die Oberfläche tretenden in dem Teil D ist die gleiche wie die in dem Wasser, Schwefeloxyde aus. Doch ist die Geschwindigkeit einer welche der Aktivkohle zuzuführen ist.
solchen Diffusion allgemein so gering, daß die De- Das im Teil A gespeicherte Waschwasser, welches

sorption der Schwefeloxyde nicht mit gutem Wirkungs- 5 die höchste Schwefelsäurekonzentration aufweist, grad erreicht werden kann, auch wenn Wasser kontl· wird mittels einer Pumpe 36 durch ein Rohr 35 herausnuierlich auf die Aktivkohle gegossen wird. gepumpt und nach Passieren eines Filters 37 einer

Eine Diffusion von Schwefeloxyden in Richtung Neutralisierungsanlage zwecks Entfernen oder einer auf die Oberfläche der Aktivkohle findet auch nach Schwefelsäure-Erzeugungsanlage oder einer Amdem Beenden des Wasserzuführens statt, und infolge- io moniumsulfat-Erzeugunsanlage zugeführt, je nachdem, dessen steigt die Schwefeloxydkonzentration an der wofür es verwendet werden soll. Statt dessen kann, Oberfläche der Aktivkohle und wird möglicherweise wie Fig. 1 zeigt, das Waschwasser in einen Blitzdie gleiche wie im Inneren der Aktivkohle. Daher ist verdampfer 38 geführt werden, um es dem Wärmees vorzuziehen, der Aktivkohle Wasser wiederholt austausch mit Dampf auszusetzen, von dort zu einem stoßweise in solchen Zeitabständen zuzuführen, daß 15 Kondensator39 laufen, um bei 40 darin erwärmt, durch Diffusion der Schwefeloxyde aus dem Inneren zu werden, und in den Blitzverdampfer 38 zurückder Aktivkohle an die Oberfläche die Schwefeloxyd- zukehren, um den Wassergehalt unter vermindertem konzentration an der Oberfläche der Aktivkohle die Druck zu verdampfen und konzentrierte Schwefelgleiche wie im Inneren der Aktivkohle werden und so säure herzustellen.

der Auswaschwirkungsgrad einer Einheitsmenge von ao Der in dem Blitzverdampfer 38 erzeugte Dampf Wasser beim Desorbieren der auf und in der Aktiv- wird durch das vom Filter 37 kommende Waschwasser kohle vorhandenen Schwefeloxyde verbessert werden kondensiert, und das sich so ergebende Wasser wird kann. durch Rohre 42,44 mittels einer Pumpe 43 dem Wieder-

Das Bezugszeichen N im Diagramm nach F i g. 3 umlauf im Wassertank 11 zur Wiederverwendung stellt die Zeitdauer dar, während der eine Entwässerung as zugeführt. Die zur Kondensation des Waschwassers der feuchten Aktivkohle durchgeführt wird. Dieser in dem Kondensator 39 erforderliche Wärme wird Vorgang ist nicht nur für das Trocknen der feuchten durch den Kondensatorteil der oder eines Teils der Kohlebetten wirkungsvoll, welche von der Wasser- Exhaustergase oder Dampf extraktion von der Turbine wasch- und Adsorptionszone zu der Adsorptions- in der angeschlossenen Wärmekraftanlage geliefert. mittel-Trocknungszone bewegt wurden, sondern auch 30 Statt dessen kann ein unabhängiger Kondensator um der Aktivkohle selbst willen. getrennt vorgesehen werden.

Wenn der Tank 19 mit Wasser gefüllt ist, wird das Die einen Dampfkessel 1 verlassenden Abgase

Wasser zum Zutritt zur Aktivkohle in der Entschwefe- werden durch eine Leitung 2, einen Vorerhitzer 3 lungseinrichtung 31 durch öffnen der Ventile 20 und 17 und eine Leitung 4 in einen Staubsammler 5 geführt, und Schließen der Ventile 12, 13, 16 herausgelassen, 35 und nach Entfernen des Staubes daraus werden sie in und das sich ergebende Waschwasser wird vom Boden ein Rohr 6 geleitet, das zur Entschwefelungsanlage der Entschwefelungsreinichtung in die Abteilung Λ führt. Die Abgase im Rohr 6 werden durch ein Geim Wassertank 11 durch ein Rohr 32 abgelassen. Die blase 7 unter Druck gesetzt und über 'eine Leitung 8 Entschwefelungseinrichtung kann von gleicher Kon- in eine Leitung 10, die zur Trocknungszone, führt, struktion sein, wie sie in einer schwebenden An- 40 und eine Leitung 9 gefördert, die zur Desorptionszone meldung beschrieben ist, die von den Anmeldern unter führt. Die Abgase, die in die Leitung 10 eintreten, dem Titel »Vorrichtung zum Entfernen von Schwefel- werden in die Trocknungszone FderEntschwefelungsoxyden aus Abgasen« eingereicht wurde. Wenn das anlage eingeführt, wo sie zum Trocknen der Aktiv-Wasser in dem Teil B des Wassertanks 11 bis zu kohle verwendet werden, welche infolge des Wassereinem bestimmten Niveau verbraucht ist, wird Wasser 45 wasch- und Desorptiönsvorganges feucht ist. Da in im Teil C nach öffnen der Ventile 13 und 16 und Schlie- diesem Falle die Abgase, die die Aktivkohle trocknen, ßen des Ventils 17 zum Waschen der Aktivkohle ver- gleichzeitig einen Teil des Schwefligsäuregases abwendet. In diesem Fall wird das sich ergebende Wasch- geben, soweit es durch die Aktivkohle adsorbiert wasser im Teil B gespeichert. In gleicher Weise wird, wird, enthalten die Abgase, die die Trpcknungszone wenn das Wasser im Teil C bis zu einem bestimmten 50 verlassen, eine geringe Menge Schwefligsäüregas und Betrag abgenommen hat, nach öffnung der Ventile 12 mehr Wasser.

und 14 und Schließen der Ventile 13 und 16 Wasser Die die Trocknungszone verlassenden Abgase

im Teil D verwendet und das sich ergebende Wasch- werden durch ein Gebläse 52 unter Druck gesetzt und wasser in den Teil C überführt. Dem Teil D des durch ein Rohr 55 zusammen mit frischen Abgasen, Wassertanks wird durch ein Wasserzuführrohr 33 55 welche in die Leitung 55 durch die Leitung 9 und eine über eine Heizeinrichtung 34 Wasser zugeführt. Die Leitung 54 eintreten, in eine Desorptionszone X in Heizeinrichtung 34 benutzt als Heizquelle den Abgas- der Entschwefelungsanlage überführt, wobei die dampf oder heißes Abwasser von der zugehörigen Strömungsgeschwindigkeit durch einen Dämpfer 53 Wärmekraftanlage, wie z. B. die Abgase einer Turbine reguliert wird. Die Strömungsgeschwindigkeiten in oder das aus der Turbine stammende heiße Abwasser. 60 der Leitung 10, die zur Trocknungszone, und in der

Der Wassertank 11, welcher in der Darstellung nach Leitung 9, die zur Desorptionszone führt, werden durch F i g. 1 in vier Teile A, B, C und D unterteilt ist, muß den Dämpfer 53 entsprechend den Betriebsbedingungen in zwei oder mehr Teile unterteilt sein, und die Kapazi- in der Entschwefelungsanlage reguliert,
tat jedes Teils muß größer sein als die Wassermenge, Dann strömen die Abgase, deren Schwefligsäure-

die zu einer Zeit in die Zone Z eingelassen wird. Wie 65 gasgehalt mittels Adsorption durch die Aktivkohle es sich versteht, ist die'Schwefelsäurekonzentration in der Adsorptionszone X in der Entschwefelungsim Wassertank 11 im Teil A größer als im Teil B, anlage 31 entfernt ist, durch eine Leitung 56 und im Teil .B größer als im Teil C und im Teil C größer werden mit den in einem Nebenrohr 57 strömenden

Abgasen vereinigt. Das Nebenrohr 57 ist mit einem Dämpfer 58 versehen, welcher während des normalen Betriebs des Dampfkessels geschlossen ist, jedoch beim Anstellen oder Abstellen des Dampf kesseis oder wenn die Entschwefelungsanlage zufällig zum Stillstand kommt oder repariert wird, geöffnet wird. Eine Leitung 59 ist mit einer Nebelentfernungsanlage 60 verbunden, um den Nebel in den Abgasen vor ihrem Entweichen in die Atmosphäre durch einen Kamin 61 zu entfernen.

Entsprechend dem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in F i g. 2 dargestellt ist, werden die durch die Leitung 8 strömenden Abgase auf eine Leitung 62 und eine Leitung 63 verteilt, und die Strömungsgeschwindigkeiten in den verschiedenen Leitungen werden durch einen Dämpfer 64, der in der Leitung 62 angeordnet ist, reguliert. Die durch die Leitung 63 strömenden Abgase werden zwecks Kühlung in einen Wärmeaustauscher 65 und dann durch eine Leitung 66 in die Leitung 62 geführt und dort mit den Abgasen vereinigt, die durch die Leitung €1. strömen. Die so vereinigten Abgase werden weiter vereinigt mit Abgasen, die in einer Leitung 67 strömsn, und endlich in die Adsorptionszone X in der Entschwefelungsanlage 31 eingeführt.

Die Hochtemperaturabgase werden mit den Niedrigtemperaturabgasen in der beschriebenen Weise gemischt, um so die Temperatur der Abgase, die in die Adsorptionszone .äf eintreten, auf unter 100 bis 130⁰C einzustellen, und zwar ist dies erforderlich, weil Schwefligsäuregas in den Abgasen von Aktivkohle am wirkungsvollsten bei einer Temperatur unter 100 bis 130⁰C adsorbiert wird. Die die Adsorptionszone λ'verlassenden Abgase werden in eine Leitung 68 geführt und, nachdem sie durch ein Gebläse 70 komprimiert sind, welches in einer Leitung 69 angebracht . st, zum Erhitzen in den Wärmeaustauscher 65 geleitet *und danach durch eine Leitung 71 in die Trocknungszone Y eingeführt. Diese Abgase, die zum Trocknen der Aktivkohle verwendet werden sollen, enthalten im wesentlichen kein Schwefeloxyd, da sie vorher durch die Adsorptionszone geleitet wurden. Die in die Adsorptionszone einzuführenden Abgase sollten im wesentlichen kein Wasser enthalten.

Dann werden die die Trocknungszone F verlassenden Abgase in eine Leitung 72 geführt und mit den Abgasen vereinigt, die in einer Nebenleitung 73 strömen, welche von der Leitung 68 abgezweigt ist. Die so vereinigten Abgase strömen durch eine Leitung 74 und von da durch die Leitung 59. Die Leitung 73 weist einen darin angebrachten Dämpfer 75 auf, der die Strömungsgeschwindigkeiten der Abgase reguliert, die von der Leitung 68 durch die Leitungen 73 und 69 strömen.
Der Wärmeaustauscher 77 ist am Rohr 21 yorgesehen, um das Wasser, welches in den Tank 19 eingespeist wird, zu erhitzen, wodurch das der Aktivkohle zuzuführende Wasser in der Waschwasser-und Desorptionszone Z auf einer Temperatur von 70 bis 95⁰C gehalten wird. Durch die Verwendung des heißen Wassers

ίο kann die für die Extraktion von Schwefeloxyden aus der Aktivkohle erforderliche Zeit drastisch verkürzt werden, und dementsprechend ist es möglich, die Schwefeloxyde mit einer geringen Wassermenge zu desorbieren. Wenn z. B. die Extraktion von Schwefeloxyden unter Verwendung von Wasser mit einer Temperatur von 20⁰C einerseits und Wasser mit einer Temperatur von 80⁰C andererseits durchgeführt wird und die übrigen Bedingungen gleichgehalten werden, ist die Menge der mit dem Wasser von 8O⁰C extrahierten Schwefeloxyde um etwa 40% größer als die mit Wasser von 20⁰C in der gleichen Zeit extrahierte Menge.

Der Wärmeaustauscher 77 verwendet als seine Wärmequelle die Abgase, die den Staubsammler 5 in der Leitung 4 verlassen und dorthin durch eine Nebenleitung 76 geführt werden, und die gekühlten Abgase, die den Wärmeaustauscher 77 verlassen, werden in die Leitung 67 geführt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Desorption einer Aktivkohleadsorptionszone, welche beim Entschwefeln von Abgasen mit Schwefeloxyden beladen wurde, in einem System, bestehend aus einer Schwefeloxyd-Adsorptionszone, einer Waschwasser-Desorptionszone und einer Adsorptionsmitteltrocknungszone, bei dem die Zonen in bestimmten Zeitabständen ihre Funktionen wechseln und so die Adsorption und die Desorption der Schwefeloxyde und die Trocknung des Adsorptionsmittels in verschiedenen Zonen des Gesamtsystems gleichzeitig durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in die Waschwasser-Desorptionszone (Z) stoßweise Wasser eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einzuführende Wasser schwefelsäurehaltig ist und in seiner Zusammensetzung fortlaufend von einer hohen Schwefelsäure- zu einer niedrigeren Schwefelsäurekonzentration verändert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen