Verfahren zum Reinigen von Gasen
Die lrfindung batrifft ein Verfahren zum 2einigen voll Garen
durch Entfernen voll z@er21tlrcini@;unE;en in. Pore lhnlicher
Kot::-
honent.cll und tf:ilchellfc@rmiE;er.Schwellstoffe.
Die Erfindung; Geht vors der Ailfgcb)a raus, Iah Verunrui.rIii:ungen,
die 1I1 i_T':it>;:r Linie f'..15 fe::tE': SChuebstoffe l!orhensen
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Z. t:. als 1'lugaäC(lu oder ga i f'()rniEn , in
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fernen sollen üabe1 die vei'uare:n i _;lill;'eI: !let=
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Gasflüssigkeit nit solcher Geschwinüigheit zu der Au; pra:
L--
fliche leitet, daß die Aufprallfl@:.ctte @ion der L'1it
zwar benetzt, aber nicht durchdrurtf;c>t , daß tr.tr,
d:bei.
die lienge der FlUnsigkeit so Uhlt, daß die in der ;'Li.issiEine
it
lbslichen Kompenenten des Gases sowie die in Gas enthaltenen
partikelförmigen Schwebstoffe in die ilüJJigkeit iiberrührb
wer-
den; und daß man schlieUlic'h die l?issigkeit, die die :lerunrei-
nJunf;en enthält, rückgewinnt.
Als schwefeldioxydhaltit,e Abgase kommen zahlreiche Indü:>ti-ieL;ttse,
wie Schmelzofengase, Ab;ase voll vielen chemischen hrlla.gen,
Rauchgase von fohle oder 11 verbrenneLden Öfen, wie
sie in elek-
trischen Kraftwerker. verwendet werden, Abgase von ;>chwefeLÖfen,
wie sie in, Schwefelsiureanlagen verwendet werden, usu. in
Fra-
ge. Oft enthalten diese Gase zusr.tzLich kleinere Stengen nn
festen Schwebstof fen oder anderen Verrar e i n i gungen, z
. B. bchwe--
feltrioxytd. RauchGa_se aus Kohle verbrennenden Öfen fuhren
bei-
spielsweise einen teiichenförri f;en Feutstof f mit, der als
Flug-
asche bekannt ist; Diese kann auch adsorbiertes Schwefelt:ri-
oxyd enthalten. Antiire :>02- haltige Abgase Unnen ,.;enir;
Lis t;ar
keine festen Schweb;stoffe enthalten, dagegen aber nenne°;uerte
Mengen an S03. So enthalten z.£?. die Abgase von 2c;:uefe.Lhrea--
nern, die bei der Erzeugung von f;clt#:ret'@@.1;1-_ltr@. ver;:::n:et
Werden,
zuar rtltti:ti::ctt 1: ... fitte l'@.s tert 2chwehstot fe,
jedoch urcha , Lnde
Mengen Ynn Si , !i;1.3 , . ;Jhnl ich l.11 Form vun Nehe L Mur
Wi nun
Tr5Ftfchen vorliegt. Anduret'teits ist t::i
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wisse 209-- haltige Abg= erzeugt werlnn 1" :unC:It, .`tte pl,').i,
t,l:icit
frei v11,50 .; sind, die t t) e1' f f: .-, t t:# : i
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gungen .nthaLten. ;;'_::N Gu2 eint in den A1)
sind jedoch guIItnl t . fit nach i: i v l il t'._ .ivn,'ut:
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bei irr 'J"? L>t annung .:r'1
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Die Anwesenheit von einer oder von beiden dieser zusätz-
lichen Verunreini,Tungen in SO-haltigen Abgasen, hat bei
dem vorstehend beschriebenen S02 -äewinnungsverfahren zu
Schwieriukeiten geführt, die die ,'lirtschaftlichkeit des
Verf.=rh renn heeintrd,chtigen. 5o hat das in den Abzasen vor-
handene S03 die Neigun@T, mit dem in der Absorptionslösung
vorhandenen Kaliurnsul.fi.t zu reagieren, wobei Kaliumsulfat
gebildet wird, das im allgemeinen zusammen mit dem Kalium-
pyrosulfit auskristallisiert-,--,W'e'nn die Trennung anschließend
durch Auskristallisieren durchgeführt wird. Da das Kaliumsulfat eine Substanz sein
kann, die den Partialdruck des Schwefeldioxyds herabsetzt und die das Kaliumsulfit
verbraucht, wird es zweckmäßig mit zusätzlichen Kosten aus den Pyrosulfitkristallen
entfernt, bevor diese zwecks Abgabe des S02 erhitzt werden, wenn die volle Leistungsfähigkeit
des Verfahrens gewährleistet sein soll. Obgleich die unterschiedlichen Löslichkeiten
des Sulfats und des Pyrosulfits in 'Vasser für diesen Zweck ausgenutzt werden können,
führt das r@rfordernis einer zusätzlichen Trennstufe zu einer Verschlechterung der
des Verfahrens. Was die Anwesenheit von festen Schwebstoffteilchen in den
SO 2-haltigen Abgasen betrifft, die nach dem vorstehend angegebenen Verfahren
behandelt werden, so führt deren Anwesenheit zu zahlreichen Nachteilen. Z.8. ist
Flugasche ein stark erodierendes Yaterial; wenn sie nicht entfernt wird, können
schwerwiegende Erosionsprobleme für die Verbindungsstücke, Gefäße usw. des gesamten
Systems auftreten. Weiterhin hat sie die Neigung, sich im System als feste Nase
abzuscheiden, was zu schwerwiegenden Verstopfungsproblemen führt. Weiterhin ist,
wie schon gesagt, fast das gesamte, in diesen Abgasen enthaltene S03 an der Oberfläche
der Flugascheteilchen
adsorbiert, und es besteht die Gefahr, daß
es nicht aus den Gasen entfernt wird, wenn die Asche selbst nicht entfernt wird.
?leitere Schwierigkeiten treten auf, wenn feste Schwebstoffteilchen in den Gasen
vorhanden sind, die in die chemische Absorptionsstufe geleitet werden, und zwar
deshalb, weil die Fe@atstoffe in der Absorptionslösung aufgefangen werden und falls
sie nicht anschließend entfernt werden, sich leicht anreichern können, wenn die
Absorptionslösung regeneriert und zurückgeleitet wird, wodurch das Absorptionsvermögen
_defi-rösung für S02 langsam und stetig vermindert wird und eine Störung bei der
Abtrennung (.z.B. durch Kristallisation) des Kaliumbisulfits auftreten kann. Oft
sind die festen Schwebstoffteilchen in den SO 2-haltigen Abgasen die unverbrennbaren
Bestandteile von fossilen Brennstoffen, die häufig als Flugasche bezeichnet werden,
wie es bereits oben erwähnt und nachstehend noch näher erläutert ist. Process for purifying gases
The invention requires a method for some full cooking
by removing fully z @ er21tlrcini @; unE; en in. pore similar feces :: -
honent.cll and tf: ilchellfc @ rmiE; er.schwellstoffe.
The invention; Go out in front of the Ailfgcb) a, Iah Verunrui.rIii: ungen,
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Gas-liquid at such a speed to the Au; pra: L--
fliche directs that the Aufprallfl @ :. ctte @ion of the L'1it
Although wetted, but not durchdrurtf; c> t that tr.tr, d: on.
the lienge of the liquid is so good that the in the; 'Li.issiEine it
pebble components of gas as well as those contained in gas
particulate suspended matter is stirred into the liquid
the; and that one finally has the casualness that
nJunf; en contains, recovered.
Numerous Indü:>ti-ieL; ttse,
such as smelting furnace gases, ab; ase full of many chemical hrlla.gen,
Flue gases from foal or 11 burning stoves, as they are in elec-
tric power plant. are used, exhaust gases from;> sulfur furnaces,
as they are used in sulfuric acid plants, usu. in Fra-
ge. Often these gases also contain smaller strings
solid Schwebstof fen or other Verrar conditions such. B. bchwe--
feltrioxytd. Smoke gases from coal-burning stoves lead to two
For example, a part of the filler, which is used as a flight
ash is known; This can also be adsorbed sulfur:
contain oxide. Antiire:> O2-containing exhaust gases Unnen,.; Enir; Lis t; ar
does not contain any solid suspended matter, but stated
Amounts of S03. For example, £ ?. the exhaust from 2c;: uefe.Lhrea--
nern that are used when generating f; clt #: ret '@@. 1; 1-_ltr @. ver; ::: n: et Become,
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Tr5Ftfchen is present. Anduret'teits is t :: i
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The presence of one or both of these additional
lichen impurities, tungsten in SO-containing exhaust gases, has
the SO2 recovery process described above
Difficulties led to the 'profitability of the
Ed. = Rh renn heeintrd, chtigen. 5o did that in the Abzas-
existing S03 the Neigun @ T, with the one in the absorption solution
existing Kaliurnsul.fi.t to react, being potassium sulfate
which is generally formed together with the potassium
Pyrosulfite crystallizes out -, -, If the separation then occurs
is carried out by crystallization. Since the potassium sulphate can be a substance which lowers the partial pressure of the sulfur dioxide and which consumes the potassium sulphite, it is expediently removed from the pyrosulphite crystals at an additional cost before they are heated to give off the SO2, if the full efficiency of the process is to be guaranteed. Although the different solubilities of the sulfate and of the pyrosulfite in water can be used for this purpose, the requirement of an additional separation step leads to a deterioration in the process. As regards the presence of suspended solid particles in the SO 2 -containing exhaust gases which are treated by the above-mentioned process, their presence leads to numerous disadvantages. Z.8. fly ash is a highly erosive material; if not removed, serious erosion problems can arise for the connectors, vessels, etc., of the entire system. Furthermore, it has a tendency to separate itself into the system as a solid nose, which leads to serious congestion problems. Furthermore, as already mentioned, almost all of the SO3 contained in these exhaust gases is adsorbed on the surface of the fly ash particles and there is a risk that it will not be removed from the gases if the ash itself is not removed. Other difficulties arise when there are solid particulate matter in the gases that are sent to the chemical absorption stage, because the particulate matter is caught in the absorption solution and, if not subsequently removed, can easily accumulate, when the absorption solution is regenerated and returned, as a result of which the absorption capacity _defi-rösung for SO2 is slowly and steadily reduced and a disruption in the separation (e.g. by crystallization) of the potassium bisulfite can occur. The solid suspended matter in the SO 2 -containing exhaust gases are often the incombustible components of fossil fuels, which are often referred to as fly ash, as already mentioned above and explained in more detail below.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man durch eine Modifizierung
des genannten SO2-Gewinnungsverfahrens, wobei der Abgasstrom, bevor er in die chemische
Absorptionszone geleitet wird, mit Wasser berieselt wird, zu einer einfachen und
wirksamen Entfernung der gegebenenfalls vorhandenen festen Schwebstoffe aus den
Gasen führt, wodurch einhinreichend niedriger Wert an Feststoffen in den Gasen erzielt
wird, bevor diese in die Absorptionsstufe geleitet werden. Ein weiterer Vorteil
der Vorberieselungsatufe beateht darin, daß kleine Mengen an gegebenenfallsln den
Gasen vorhandenem Schwefeltrioxyd durch das Berieselungswasser absorbiert und ebenfalls
aus den Gaeen entfernt werden, bevor diese mit der Kaliumsulfit-Absorptionalösung
.in Berührung gebracht werden.
Als Ergebnis der Einschaltung dieser
Vorberieselungsstufe zwischen der Abgasquelle und der chemischen Absorptionszone
im S02-Gewinnungssystem beobachtet man, daß Abgase mit einem Gehalt an festen Schwebstoffen
von bis zu etwa 23 g je .m3 Gas oder mehr (10 grains/cu.ft.), häufig von.etwa 2,3
bis 18,5 g/m3 (1 bis 8 grains/cu.ft.), so wirksam von den Feststoffen befreit werden,
daß das Problem der Feststoffverunreinigungen und ihrer Anreicherung im'S02-Gewinnungsverfahren
praktisch ausgeschaltet wird. Weiterhin beobachtet man, wie schon gesagt; be-i-der
Vorberieselung mit Vlasser eine beträchtliche Erniedrigung der Konzentration des
Schwefeltrioxyds in den Abgasen, sowie weiterhin, daß diese Absorption des S03 durch
das `Nasser selektiv erfolgt, d.h. ohne nennenswerte Absorption des vorhandenen
Schwefeldioxyds. Wie bereits oben im Zusammenhang mit diesem besonderen S02-Gewinnungsverfahren
erörtert wurde, be-
steht eine vorteilhafte Wirkung bei der Entfernung des
Schwefeltrioxyds aus den Yie chemische Absorptionszone ein-
tretenden Abgasen darin, daß die Menge des in der chemischen Abscirptionsstufe gebildeten
Kaliumsulfats erniedrigt wird, weshalb die Notwendigkeit einer kostspieligen Abtrennung
von Kaliumsulfatkristallen von den Kaliumpyrosulfitkristallen kaum bzw. überhaupt
nicht mehr gegeben ist. Da das Berieselungswasser schließlich das Schwefeltrioxyd
selektiv absorbiert, bleibt praktisch das gesamte Dioxyd in den Gagen und kann durch
das Kaliumsulfit absorbiert und gegebenenfalls anschließend daraus als flüssiges
Schwefeldioxyd mit hoher Reinheit gewonnen werden.It has now surprisingly been found that a modification of the above-mentioned SO2 recovery process, in which the exhaust gas stream is sprinkled with water before it is passed into the chemical absorption zone, leads to a simple and effective removal of any solid suspended matter from the gases , whereby a sufficiently low level of solids in the gases is achieved before they are sent to the absorption stage. Another advantage of the pre-sprinkling stage is that small amounts of any sulfur trioxide that may be present in the gases are absorbed by the sprinkling water and are also removed from the gauzes before they are brought into contact with the potassium sulfite absorption solution. As a result of the activation of this pre-sprinkling stage between the exhaust gas source and the chemical absorption zone in the SO2 recovery system, one observes that exhaust gases with a solid suspended matter content of up to about 23 g per .m3 of gas or more (10 grains / cu.ft.), frequently from about 2.3 to 18.5 g / m3 (1 to 8 grains / cu.ft.), are freed from the solids so effectively that the problem of solid impurities and their accumulation in the S02 recovery process is practically eliminated . Furthermore, one observes, as already said; When pre-sprinkling with a vat there is a considerable decrease in the concentration of sulfur trioxide in the exhaust gases, and furthermore that this absorption of SO3 by the water takes place selectively, that is, without any significant absorption of the sulfur dioxide present. As already discussed above in connection with this special S02 extraction process, has a beneficial effect in removing the
Sulfur trioxide from the chemical absorption zone
occurring exhaust gases in that the amount of potassium sulfate formed in the chemical absorption is decreased, which is why the need for an expensive separation of potassium sulfate crystals from the potassium pyrosulfite crystals is hardly or no longer given. Since the sprinkling water finally selectively absorbs the sulfur trioxide, practically all of the dioxide remains in the gages and can be absorbed by the potassium sulfite and, if necessary, subsequently obtained from it as liquid sulfur dioxide with high purity.
3e nach dem Gehalt an festen Schwebetoffen in.den zu be-* handelnden
Griene ist die Vorberieselungestute gemU der Erfindung so wirksam, daß sie auch
bei alleiniger Anwendung
ausreichen kann, den Gehalt an festen Schwebstoffen
so weit herabzusetzen, daß die Absorptionsbehandlung mit der wäßrigen Kaliumsulfitlösung
befriedigend durchgeführt werden kann. Durch die Vorberieselung können im allgemeinen
mindestens etwa 75 Gew.-% der beim Eintritt in diese Stufe in den Abgasen vorhandenen
Feststoffteilchen entfernt werden, wobei oft sogar bis zu etwa 99 oder 99,9 % dieser
Feststoffe entfernt werden.3e according to the content of suspended solid matter in the to be treated
According to the invention, the pre-sprinkler mare is so effective that it also
when used alone
may be sufficient, the content of suspended solids
reduce so far that the absorption treatment with the aqueous potassium sulfite solution
can be performed satisfactorily. The pre-irrigation can generally
at least about 75% by weight of that present in the exhaust gases upon entry into this stage
Solid particles are removed, often up to about 99 or 99.9% of that
Solids are removed.
Bei Abgasen mit einem sehr hohen-`Feststoffgehalt kann es erwünscht
sein, der Vorberieselung eine Stufe zur Entfernung der Feststoffe vorzuschalten,
beispielsweise durch Vorreinigungseinrichtungen, indem man den Gasstrom zuerst beispielsweise
durch elektrostatische Abscheider oder Zyklonabscheider oder durch Kombinationen
dieser Einrichtungen leitet, um einen Teil der Teilchen, insbesondere die größeren
Teilchen, zu entfernen. In jedem Fall kann bei einem Gas mit einem gewissen Gehalt
an festen Schwebstoffen durch Anwendung der Vorberieselung mit 'Nasser gemäß der
Erfindung der Feststoffgehalt auf einen annehmbaren 'Nert herabgedrückt werden,
wobei weit weniger Abscheider und Zentrifugen benötigt werden als sonst.In the case of exhaust gases with a very high solids content, it may be desirable
be to include a stage for removing the solids upstream of the pre-irrigation,
for example by pre-cleaning devices by first turning the gas stream, for example
by electrostatic separators or cyclone separators or by combinations
these bodies conducts to some of the particles, especially the larger ones
Particles, to remove. In any case, with a gas with a certain content
on solid suspended matter by using pre-sprinkling with 'Nasser in accordance with
Invention of the solids content to be reduced to an acceptable 'Nert,
far fewer separators and centrifuges are required than usual.
Die Konzentration des in den Abgasen vorhandenen S03, das nach dem
Verfahren gemäß der Erfindung behandelt werden kann, hängt von der Herkunft der
jeweiligen Gase ab. Auch wenn bestimmte SO 2-haltige Abgas e. keine festen
Schwebatoffe, sondern nur S03 enthalten, kann das vorliegende Verfahren wirkeam
zur Entfernung des S03 vor dem Inberührungbringen der Abgase mit der Kaliumsulfit-Absorptionelösung
angewendet werden. In diesem fall besteht der durch die Vorberieselung erzielte
Vorteil, wie schon gesagt, darin, daß die Eildung
von unerManschtem
Kaliumsulfat in der chemischen Absorptionslösung vermindert wird. Das vorliegende
Verfahren ist also zur Behandlung von S02-haltigen Abgasen geeignet, die zusqtzlich
feste Schwebstoffteilchen oder Schwefeltrioxyd oder beide enthalten. Enthält das
Gas sehr wenig feste Schwebstoffe, z.D. weniger als etwa*1,35 g/m3 (0,5 grains/cu.ft.),
so kann es .erwünscht sein, teilchenförmige Feststoffe, wie Flugasche, dem Gasstrom
zuzusetzen, um das S03 zu aktivieren und zu adsorbieren, wodurch eine wirksame Entfernung
der ad= sorbiertes S03 enthaltenden teil_ch-enf'örmigen Feststoffe durch die Vorberieselung
gewährleistet wird.The concentration of the SO3 present in the exhaust gases, which can be treated by the method according to the invention, depends on the origin of the respective gases. Even if certain SO 2 -containing exhaust gases e. Do not contain any suspended solid matter but only SO3, the present method can effectively be used to remove the SO3 prior to contacting the exhaust gases with the potassium sulfite absorption solution. In this case, the advantage achieved by pre-sprinkling, as already mentioned, is that the formation of unmashed potassium sulfate in the chemical absorption solution is reduced. The present process is therefore suitable for the treatment of SO2-containing exhaust gases which additionally contain solid suspended matter or sulfur trioxide or both. If the gas contains very little suspended solids, e.g. less than about 0.5 grains / cu.ft., Then it may be desirable to add particulate solids, such as fly ash, to the gas stream to achieve this Activating and adsorbing S03, whereby an effective removal of the adsorbed S03-containing particulate solids is guaranteed by the pre-sprinkling.
Die Vorrichtung und das Verfahren, die in dem hier beschriebenen System
zur Gewinnung von S02 aus Gasen und zur anschließenden Gewinnung des S02 in einer
verhältnismäßig reinen Form angewendet werden, haben noch weitere charakteristische
Merk-` male.The apparatus and method used in the system described herein
for the extraction of S02 from gases and for the subsequent extraction of the S02 in one
relatively pure form used have other characteristic features
Merk-`paint.
Eines dieser Merkmale betrifft die Vorrichtung und das Verfahren und
bezieht sich auf die Verwendung einer über der Gasz__. leiteng angeordneten Kappe,
die in den Reaktor ragt und d@ verhindert, daß die Flüssigkeit im Gefäß mit den
eintre enden Gasen an der Eintrittsöffnung in Berührung kommt und daß Feststoffe
aus den Gasen entfernt werden, die sich an der Mühdung der Einlaßöffnung ansammeln
und die Gaseinlaßöffnung verstopf@n können.One of these features relates to the apparatus and method and
refers to the use of one over the Gasz__. conductive cap,
which protrudes into the reactor and d @ prevents the liquid in the vessel with the
entering gases at the inlet opening comes into contact and that solids
be removed from the gases that accumulate at the exhaust port of the inlet port
and the gas inlet opening can clog.
Ein weiteres Merkmal betrifft ebenfalls die Vorrichtung und das Verfahren
und bezieht sieh auf den Reaktor, der eine Reakti onszone darstellt , die
mindestens eire oder mehrere -Kort= taktböden aufweist, die von unten mit der wäßrigen
Salzlösung, z.8. einer Sulfitlösung, besprüht werden.Another feature also relates to the apparatus and method, and relates check on the reactor comprising a Reakti onszone SADR t ellt, at least Eire or having clock floors several -Kort = taken from below with the aqueous salt solution, Z.8. a sulfite solution, can be sprayed.
.Ein weiteres 11erkmal bezieht sich auf eine Entnebelungszone zur
Entfernung von Tröpfchen des Reaktionsproduktes aus den gasförmigen Produkten der
Reaktionszone, wobei ein Material
aus einem 1,raschengewebe sowie
Sprüheinrichtungen zum Besprühen des Materials von beiden Seiten mit einer Lösung,
z.B. einer Sulfitlösung, verwendet werden.Another feature relates to a defog zone for
Removal of droplets of the reaction product from the gaseous products of the
Reaction zone, being a material
from a 1, mesh fabric as well
Spray devices for spraying the material from both sides with a solution,
e.g. a sulfite solution can be used.
Ein weiteres Merkmal bezieht sich auf die Abtrennung des 13isulfits
durch Abdampfen des Wassers aus der Bisulfitlösung, 2.B. in einer Schnellverdampferkammer,
zwecks Übersättigung der Lösung und Ausfällung des Bisulfits in einer Menge, die
beispielsweise etwa äquivalent der P'enge des aus den Abgasen entfernten Schwefeldioxyds
ist. Bei d.er--Ausfällung werden zweckmäßig solche Bedingungen eingehalten, daß
Kristalle mit einer zum Filtrieren auf einer Vakuumtrommel geeigneten Größe erhalten
werden. Die Kristalle werden zweckmäßig wieder aufgelöst, bevor sie zwecks Regenerierung
des Schwefeldioxyds erhitzt werden. Ein Teil der hierbei gebildeten Lösung wird
zweckmäßig in einem annähernd gesättigten Zustand zum ,Paschen und zur Verbesserung
der Reinheit der Kristalle auf dem Trommelfilter verwendet.Another feature relates to the separation of the 13isulfite
by evaporating the water from the bisulfite solution, 2.B. in a rapid evaporation chamber,
for the purpose of supersaturation of the solution and precipitation of the bisulfite in an amount that
for example approximately equivalent to the amount of sulfur dioxide removed from the exhaust gases
is. In the case of the precipitation, such conditions are expediently observed that
Obtain crystals of a size suitable for filtering on a vacuum drum
will. The crystals are expediently redissolved before they are used for regeneration
of sulfur dioxide are heated. Part of the solution thus formed becomes
expediently in an approximately saturated state for, Paschen and for improvement
the purity of the crystals used on the drum filter.
Ein weiteres Merkmal bezieht sich auf die Verwendung von mehrstufigen
Abstreifkolonnen und auf die Erhöhung der Konzentration des in die Kolonne eingeleiteten
Kristallbreis. Ein weiteres Merkmal bezieht sich auf die Verwendung eines Inert-,gases
als Abstreifmedium in einer Kolonne, die zur Gewinnung von gasförmigem Schwefeldioxyd
aus dem im Verfahren erzeugten Bisulfit und zur Konzentration ier Sulfit-Bisulfit-Lösung
aus dem Reaktor verwendet wird, bevor diese in die Abstreiferkolonne eingeleitet
wird.Another feature relates to the use of multi-level
Stripping columns and on increasing the concentration of the introduced into the column
Crystal pulp. Another feature relates to the use of an inert gas
as a stripping medium in a column used to recover gaseous sulfur dioxide
from the bisulfite produced in the process and for concentration ier sulfite-bisulfite solution
is used from the reactor before it is introduced into the stripper column
will.
Die Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnung und des nachstehend
angegebenen Beispiels noch näher erläutert; diese sollen jedoch nicht als Beschränkung
der Erfindung angesehen werden.The invention is based on the accompanying drawings and the following
given example explained in more detail; however, these are not intended to be limiting
of the invention.
Figur 1 zeigt ein Fließschema eines Systems zur Gewinnung von 502,
in dem der Gegenstand der vorliegenden Erfindung in einer vorteilhaften Ausführungsform
enthalten ist; Pigur 2 zeigt eine vergrößerte schematische Ansicht der Absorptionskolonne
10, in dem System von Figur 1;
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch
eine Einheit zur Entfernung von teilchenförmigen Feststoffen oder in Flüssigkeiten
löslichen Verunreinigungen aus einem Gasstrom; Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf
eine Unterlage für eine Füllkörpersäule; Figuren 5 bis 11 zeigen drei zweckmäßige
Kappenkonstruktionen; und Figur 12 zeigt ein Fließschema eines Systems zur Gewinnung
von S02 mit einer modifizierten Zersetzungszone.FIG. 1 shows a flow diagram of a system for the production of 502,
in which the subject of the present invention in an advantageous embodiment
is included; Pigur 2 shows an enlarged schematic view of the absorption column
10, in the system of Figure 1;
Figure 3 shows a section through
a unit for removing particulate solids or in liquids
soluble contaminants from a gas stream; Figure 4 shows a plan view
a pad for a packed column; Figures 5 through 11 show three useful ones
Cap constructions; and Figure 12 is a flow diagram of a system for recovery
of S02 with a modified decomposition zone.
GemUß Figur 1 und 2 wird ein schwefeldi.oxydhaltiger Gasstrom, z.B.
Abgase eines Kraftvierkes oder Abgase eines Industriebetriebes, z.B. einer Schwefelsäureanlage
oder einer Aluminiumanlage, in einen Reaktor 10 mit einem Innendurchmesser von etwa
80 cm (30 Inch) aus einem korrosionsbeständigen Stahl vom Typ 304 und mit einer
gegenüber schwacher Schwefelsäure beständigen Auskleidung 9 aus korrosionsbeständigem
Material, z.B.@ aus Blei oder einem geeignetem Kunststoff, geleitet. Die Gase gehen
durch die Leitung 12 mit einem Innendurchmesser von etwa 30 cm (12 inch). Der Reaktor
hat Vrrischen den Punkten D-13 eine Länge von etwa 6,4 m (2..1 ft). Die in der Beschreibung
angegebenen Mengen und Gesch;-iindigkeiten für die Gase und Flüssigkeiten beziehen
sich auf einen Reaktor mit diesem Innendurchmesser, d.h. einer Fläche von etwa
0,55 m2, (4,9 s(I.f t . ) und auf die angegebenen Abstände zwischen den im
Reaktor angeordneten Bauteilen.According to Figures 1 and 2, a sulfur dioxide-containing gas stream, e.g. exhaust gases from a Kraftvierkes or exhaust gases from an industrial plant, e.g. a sulfuric acid plant or an aluminum plant, is fed into a reactor 10 with an inner diameter of about 80 cm (30 inches) made of a corrosion-resistant steel of type 304 and with a lining 9 which is resistant to weak sulfuric acid and which is made of corrosion-resistant material, for example made of lead or a suitable plastic. The gases pass through line 12 which is approximately 30 cm (12 inches) inside diameter. The reactor is approximately 6.4 m (2..1 ft) in length at points D-13. The quantities and speeds for the gases and liquids specified in the description relate to a reactor with this internal diameter, ie an area of about 0.55 m2, (4.9 s (If t.) And the specified distances between the components arranged in the reactor.
Für den Fachmann ist es natürlich klar, daß die Mengen und Geschwindigkeiten
der verwendeten Gase und Flüssigkeiten von der Größe des verwendeten Reaktors und
den Entfernungen zwischen den Bauteilen im Reaktor abhängen, jedoch können diese
Abweichungen als Äquivalente im Rahmen der Erfindung angesehen werden. Obgleich
die Erfindung unter Verwendung von Kalium als Metall in einem ",Zetallsulfit-Bisulfit-System
beschrieben ist, ist sie auch auf Cäsium- oder Rubidiumsulfit anwendbar.It is of course clear to a person skilled in the art that the quantities and speeds
the gases and liquids used on the size of the reactor used and
the distances between the components in the reactor depend, but these can
Deviations are viewed as equivalents within the scope of the invention. Although
the invention using potassium as the metal in a "metal sulfite-bisulfite system
is described, it is also applicable to cesium or rubidium sulfite.
Die Konzentration des Schwefeldioxyde in diesen Gasen be-
trägt im allgemeinen etwa 0,001 bis weniger als etwa 5 Mol-ö
und liegt häufig niedriger als etwa 0,5 P,4.1-°1 (etwa
1 Ge,rr.-#o) .
Beispielsweise werden in einem modernen Kraftwerk von
1 350 000 k'7 etwa 15 000 Tonnen Kohle pro Tag verbrannt.
Viele Kohlearten enthalten etwa 3,5 Gew.-#o Schwefel oder
mehr. Die von einer Anlage mit dieser Größe bei Verwen-
dung dieser Kohle abgegebene Menge Schwefeldioxyd würde
dann etwa 1 ooo Tonnen pro Tag betragen, obgleich die Kon-
zentration des Schwefeldioxyds in den-Rauchgasen sehr nied-
rig sein kann, z.B. in der Größenordnung von etwa 0,2 bis
0,3 r,2O1-lo, was vom Schwefelgehalt der Kohle abhängt. Es
können größere Mengen, beispielsweise von mehr als etwa
75 Ge:7.--, Sch--rrefeldioxyd aus diesen Gasen entfernt werden.
Die Abgase können auch S03 enthalte u, jedoch schwankt die
S03- Konzentration unter anderem in Abh=ingiakeit von der
Gasquelle sowie von den im Betrieb angewendeten Flammen -
temperaturen. Sie ist gewöhnlich nicht höher als etwa
0,01 Mol-%, bezogen auf das Gas, und liemt normalerweise
im Bereich von etwa 0,0001 bis 0,01 1!4o1-,'.0. Gewöhnlich
ist
der Hauptanteil, z.B. mehr als etwa 70 %, des S03 im Gas
an der Oberfläche der teilchenförmigen FeststoC"'e adsor-
biert. Ein besonders vorteilhaftes Merkmal des Voribstrei-
fers besteht darin, daß er in der Lage ist, kleine Mengen
(z.B. etwa 0,00001 bis weniger als -etwa 0,005 @4@1-:) an
flüssigkeitslöslichen Komponenten im Gasstrom zu entfernen.
Dies ist besonders vorteilhaft, vaenn das Gas vorher im
Vorabstreifer behandelt wird, wie es nac'na>>z-#izen;i beschrie-
ben ist, und die Restmengen an S0, ir. der: im Vorabstreifer
zu behandelnd n Gas minimal si
Zier Gasstror: in der Leih.:, 14 hat im a11gE:_.:ein@r@ eine
Tempe-
r;@tur von bis z@ =@ twa '. '.,; °^) cf-c von etwa 66 bis 316°C
(150 b@.s 6t10°F@") . : ir.d `;erfahren geeignete
Gasströme umfassen beispielsweise Abgase von Kraftwerken, die
Kohle oder Ö1 verbrennen (typische Temperaturen im Bereich von etwa 120 oder 1500C
bis 180 oder 205°C), Abgase von Schwefelsäureanlagen (typische Temperatur im Bereich
von etwa 66 bis 930) und Abgase von Schmelzöfen (Temperaturen von bis zu etwa 4300C).
Bei Temperaturen von mehr als etwa 205°C (400oF).kann es jedoch erwünscht sein,
das Gas auf eine Temperatur von etwa 107 bis 1500C (2.25 bis 3000F) abzukühlen,
z.8. iurgb-Abkühlen mit Raumluft, um einen nachteiligen Einfluß auf den Reaktor,
die Reaktorauskleidung oder die Vorreinigungsoperation zu vermeiden. Haben die Gase
eine Temperatur von weniger als etwa 660C (1500F), so kann es erwünscht sein, das
Gas in der Zeitung 12 zu erhitzen, um die Entfernung des Wassers aus. der Lösung
im Reaktor 10 zu fördern. Die Abgase haben im allgemeinen eine relative Feuchtigkeit
von bis zu etwa 10 %, gewöhnlich von etwa 1 bis 7 %. Das Gebläse 28 (vgl. Figur
1), das das abgestreifte Gas aus dem Reaktor entfernt, kann, falls gewünscht, auch
so angeordnet sein, daß es das Gas durch den Reaktor bläst. Die aus dem Reaktor
10
über den Kamin' @ ntfernten abgestreiften Gase und die durch
die Leitung 12 eintretenden Gase können, falls gewünscht, unter rärmeaustausch im
Gegenstrom durch einen Wärmeaustauscher (nicht angegeben) geführt werden.The concentration of sulfur dioxide in these gases generally carries about 0.001 to less than about 5 mol-δ
and is often less than about 0.5 P, 4.1- ° 1 (about 1 Ge, rr .- # o).
For example, in a modern power plant,
1,350,000 k'7 burned around 15,000 tons of coal per day.
Many types of coal contain around 3.5 wt .- # o sulfur or
more. The data from a system of this size when used
The amount of sulfur dioxide emitted from this coal would be produced
then be about 1,000 tons per day, although the consortium
concentration of sulfur dioxide in the flue gases is very low
may be rig, for example on the order of about 0.2 to
0.3 r, 2O1-lo, which depends on the sulfur content of the coal. It
can be larger amounts, for example of more than about
75 Ge: 7th, shriek dioxide can be removed from these gases.
The exhaust gases can also contain S03, but it fluctuates
S03 concentration depending, among other things, on the
Gas source and the flames used in operation -
temperatures. It is usually no higher than about
0.01 mol%, based on the gas, and normally liemt
in the range of about 0.0001 to 0.01 1! 4o1 -, '. 0. Ordinary is
the main part, for example more than about 70%, of the SO3 in the gas
on the surface of the particulate solids
beer. A particularly advantageous feature of the pre-brushing
It also consists in the fact that it is able to process small quantities
(e.g. about 0.00001 to less than -about 0.005 @ 4 @ 1- :)
to remove liquid-soluble components in the gas stream.
This is particularly advantageous, especially if the gas is in the
Pre-scraper is treated as described nac'na >> z- # izen; i-
ben is, and the remaining amounts of S0, ir. der: in the pre-cleaner
to be treated n gas minimal si
Zier Gasstror: in the loan.:, 14 has in the a11gE: _ .: a @ r @ a temperature
r; @tur from to z @ = @ twa '. '.,; ° ^) cf-c from about 66 to 316 ° C
(150 b @ .s 6T10 ° F @ ").. Ir d`; suitable learn
Gas streams include, for example, exhaust gases from power plants that burn coal or oil (typical temperatures in the range of about 120 or 1500C to 180 or 205 ° C), exhaust gases from sulfuric acid plants (typical temperatures in the range of about 66 to 930), and exhaust gases from smelting furnaces (temperatures up to about 4300C). However, at temperatures greater than about 205 ° C (400oF) it may be desirable to cool the gas to a temperature of about 107 to 1500C (2.25 to 3000F), e.g. iurgb cooling with room air in order to avoid an adverse effect on the reactor, the reactor lining or the pre-cleaning operation. If the gases have a temperature less than about 660C (1500F), it may be desirable to heat the gas in the newspaper 12 in order to remove the water. to promote the solution in the reactor 10. The exhaust gases generally have a relative humidity of up to about 10%, usually from about 1 to 7%. The blower 28 (see FIG. 1) which removes the stripped gas from the reactor can, if desired, also be arranged to blow the gas through the reactor. Those from reactor 10 Stripped gases through the chimney and through
Gases entering line 12 can, if desired, be passed through a heat exchanger (not shown) with heat exchange in countercurrent.
Das Schwefeldioxyd wird in der Zone 30 des Reaktors durch Umsetzung
mit einer wäßrigen Kaliumsulfitlösung aus dem Gasstrom absorbiert, wobei eine wäßrige
Kaliumbisulfitlösung gebildet wird, und die abgestreiften Gase werden durch den
Kamin 14 abgelassen. Obgleich nach diesem Beispiel Kaliumsulfit verwendet wird,
können auch die entsprechenden Sulfite von Cäsium. oder Rubidium verwendet werden.
.
Die Gase (z.8. Abgase), die durch die Leitung 12 einge-
führt werden, gehen unter der über der Einlaƒöffnung
der
Zeitung 10 angeordneten Kappe 13 in den Reaktor 10. Die
Kappe 13 erstreckt eich ein gewisses Stück in den Reaktor
und verhindert, daß das Wasser oder die Lösung vor die
Einlaßöffnung der Zeitung 12 gelangen kann. Sie
verhin-
dert vorteilhaft eine Yerstopfung der Eintrittsleitung 12
durch Bestandteile, wie Plugaache, die in der Zone 20 aus
den Gas entfernt wird. Die Kappe 13_@.agt in
einem kleinen
Winkel nach oben, wodurch dir YIüeoigkeit zur Wand
des
Reaktors 10 und-um die Einla#öffnuns der Leitung
12 laufen .
kann, die bündig mit der Wand des Reaktors 10 abschließt.
Der Winkel der Kappe 13 beträgt im allgemeinen etwa
5 Dis
60°, vorzugewefse etwa 10 bis 45o, z.H. 30c und der Durch-
messer der Kappe 13 ist mindestens gleich dem Durchmesser
der Einlaßöffnung der Leitung 12, z.8. etwa
30,5 cm (Innen-
durohmesser). Das oberste Ende der Kappe in
der tone 20
ist so weit von der Dose. 25 entfernt, daß der Sprühstrah'1
nicht zerstört wird, aber doch eo nahe, daß eine
übersdißiae
Verdampfung des Rebele aus dem Sprühstrahl und ein Herab-
fallen von Tropfen von der Auftreffetelle
verhindert wird.
Dieser Abstand beträgt bei der hier beschriebenen Anordnung
im allgemeinen etwa 13 bis 180 cm, zweckmäßig etwa 25
bis
75 cm, z.R. etwa 38 cm. Sämtliche Plü-eigkeit, die an der
Wand des Reaktors 10 herabläuft oder auf die obere Fläche
der Kappe 13 auftrifft, wird von der Einlaßöffnung
weg und
zur Wand des Reaktors 10 hingeleitet, ohne daß sie direkt
vor der Einlaßöffnung vorbeiläuft.
Die Figuren 5 bis 11 veranschaulichen drei zweckmäßige Kap-
penkonstruktionen. In Figur 5 'ragt die Kappe 13' nach außen
und nach oben in den Reaktor, und zwar mit einem Winkel von
etwa 30o. Die Haube 13' von Figur 6 hat die Form eines halben
Rohres mit Rinnen 15', die entlang den Rändern zur Wand des Reaktors 10 zurücklaufen.
Die Kappe 13'' von Figur 7 ragt ebenfalls in einem nach oben gerichteten Ninkel
in den Reaktor 10 hinein, und zwar von der Einlaßöffnung 12' der Leitung 12 nach
außen. Diä Kappe 13 " ist in einem Tinkel geschnitten (durch die Fläche 1511 dargestellt),
um das aus der Zeitung 12 eintretende Gas über einen Teil des Durchmessers des Reaktors
10 zu verteil_m-:- Die Kappe 13" kann beispielsweise aus einem-ebenen Blech gestanzt
sein und besitzt keine Rinnen am Rand, obgleich diese, falls gewünscht, vorhanden
sein können. Die Kappe 13'' ist besonders geeignet, bei einem Gasstrom mit einem
hohen Feststoffgehalt. Die Figuren 9 und 10 zeigen eine Kappe 13 "', .die ein quer
zum Durchmesser des Reaktors 10 verlaufendes Rohr darstellt. Ein spitz zusammenlaufender
Schlitz 15''' (vgl. Figur 11), verteilt das aus der Leitung 12 eintretende Gas über
den Durchmesser des Reaktors 10. Die Rinnen 15''9#9 die an der Kappe 13111
befestigt sind, sammeln die Flüssigkeit und die Feststoffe, so daß diese zur Wand
des Reaktors 10 ablaufen können. Die Kappe nach Figur 2 ist wie in den Figuren 5
und 7 dargestellt, ausgebildet und ragt etwa 30 cm (12 inch) in den Reaktor 10.
Die Eintrittsöffnung der Leitung 12 beträgt etwa 30 cm (12 inch) und der,Innendurchmesser
der Kappe ist etwas größer als die Eintrittsöffnung der Zeitung 12. Die Kappe befindet
sich etwa 38 cm (15 inch) unterhalb der Sprühdüsen 25, und die Rinnen an der Kappe
haben eine Tiefe von etwa 25 mm. Bei Verwendung der Kappe trat keine Verstopfung
der Eintrittsöffnung auf, während bei Fehlen der Kappe bei einem Abgas mit einem
Festatoffgehalt von etwa 23 9/m3 (etwa 10 grains/ au.ft.) in etwa 2 bis 4 Stunden
eine Verstopfung der Eintrittsöffnung auftrat.
Der Reaktor 10,
der in der gezeigten Anordnung vorteilhaft als einziges Gefäß ausgebildet ist, enthält
drei Zonen, die, falls gewünscht, auch getrennte Einheiten darstellen können. Bei
diesen Zonen handelt es sich um eine Vorberieselungszone 20, eine Absorptions- öder
Reaktionszone 30 und eine Zone 40 zur Entfernung der Feuchtigkeit oder zur Entnebelung.
Die in den Reaktor 10 eintretenden Abgase gehen zuerst durch die Vorberieselungszone
20, in der te.i-lc-henförmige feste Bestandteile, wie Flugasche, und wasserlösliche
Bestandteile, wie S03, Kohlenwasserstoffe einschließlich Methan, Äthan, Propan usw.,
selektiv aus dem SO 2-haltigen Gas entfernt werden; das im Gas enthaltene
S02 wird seinerseits in der Zone 30 sglektiv aus dem Gas entfernt. Da der größte
Teil des S03 im Gas gewöhnlich an der Oberfläche der im Gas enthaltenen Feststoffe
ädsorbiert ist, wird es im allgemeinen zusammen mit den festen Teilchen entfernt.
Die in den Gasen enthaltenen Feststoffe, z.B. Staub, sind im allgemeinen nichtumgesetzte
Substanzen, wie Flugasche, die durch die chemische Anlage erzeugt werden, oder unverbrennbare
Bestandteile des Brennstoff es .The sulfur dioxide is absorbed from the gas stream in zone 30 of the reactor by reaction with an aqueous potassium sulfite solution, an aqueous potassium bisulfite solution being formed, and the stripped gases are vented through chimney 14. Although potassium sulfite is used in this example, the corresponding sulfites of cesium can also be used. or rubidium can be used. . The gases (e.g. exhaust gases) entering through line 12
will go under the over the inlet opening of the
Newspaper 10 arranged cap 13 in the reactor 10. The
Cap 13 extends a certain distance into the reactor
and prevents the water or solution from getting in
Inlet opening of the newspaper 12 can get. You prevent
advantageously prevents clogging of the inlet line 12
by components such as Plugaache, which are in zone 20
the gas is removed. The cap 13 _ @. Agt in a small
Angle upwards, which gives you a feeling of being close to the wall of the
Reactor 10 and-around the inlet of line 12 run .
can, which is flush with the wall of the reactor 10.
The angle of the cap 13 is generally about 5 dis
60 °, in front of about 10 to 45o, zH 30c and the
knife of the cap 13 is at least equal to the diameter
the inlet opening of the line 12, e.g. about 30.5 cm (inside
durohmesser). The top of the cap in tone 20
is so far from the can. 25 removes that the spray jet'1
will not be destroyed, but still so close that a überdißiae
Evaporation of the Rebele from the spray jet and a downward
dropping of drops from the point of impact is prevented.
This distance is in the arrangement described here
generally about 13 to 180 cm, suitably about 25 to
75 cm, right about 38 cm. All plush things that happen on the
Wall of the reactor 10 runs down or onto the upper surface
the cap 13 strikes away from the inlet port and
directed to the wall of the reactor 10 without it directly
passes in front of the inlet opening.
Figures 5 to 11 illustrate three useful cap-
pen constructions. In Figure 5 ', the cap 13' protrudes outward
and up into the reactor at an angle of
about 30o. The hood 13 'of FIG. 6 has the shape of a half tube with grooves 15' which run back along the edges to the wall of the reactor 10. The cap 13 ″ of FIG. 7 likewise projects into the reactor 10 at an upwardly directed angle, to be precise from the inlet opening 12 ′ of the line 12 to the outside. The cap 13 ″ is cut at an angle (represented by the area 1511) in order to distribute the gas entering from the newspaper 12 over part of the diameter of the reactor 10: The cap 13 ″ can, for example, be punched from a flat sheet metal and has no gutters on the edge, although these may be present if desired. The cap 13 ″ is particularly suitable for a gas flow with a high solids content. FIGS. 9 and 10 show a cap 13 "', which represents a pipe running transversely to the diameter of the reactor 10. A slit 15''' which tapers to a point (cf. FIG. 11) distributes the gas entering from the line 12 over the Diameter of the reactor 10. The channels 15 ″ 9 # 9, which are attached to the cap 13111, collect the liquid and the solids so that they can run off to the wall of the reactor 10. The cap according to FIG 7 and 7, formed and protruding about 30 cm (12 inches) into the reactor 10. The inlet of conduit 12 is about 30 cm (12 inches) and the inside diameter of the cap is slightly larger than the inlet of newspaper 12. The cap is about 38 cm (15 inches) below the spray nozzles 25 and the grooves on the cap are about 25 mm deep. When the cap was used, there was no clogging of the inlet opening, while in the absence of the cap there was an exhaust gas with a solid content from about 23 9 / m3 (about 10 grains / au.ft.) a blockage of the inlet opening occurred in about 2 to 4 hours. The reactor 10, which is advantageously designed as a single vessel in the arrangement shown, contains three zones which, if desired, can also represent separate units. These zones are a pre-shower zone 20, an absorption or reaction zone 30 and a zone 40 for removing the moisture or for defogging. The exhaust gases entering the reactor 10 first pass through the pre-shower zone 20, in which solid constituents in the form of te.i-lc-hen such as fly ash, and water-soluble constituents such as SO3, hydrocarbons including methane, ethane, propane, etc., selectively from the SO 2-containing gas can be removed; the SO2 contained in the gas is in turn removed from the gas in zone 30. Since most of the SO3 in the gas is usually adsorbed on the surface of the solids contained in the gas, it is generally removed along with the solid particles. The solids contained in the gases, for example dust, are generally unreacted substances, such as fly ash, which are produced by the chemical plant, or incombustible components of the fuel.
Die chemische Zusammensetzung der Flugasche hängt natürlich von dem
jeweils verbrannten Brennstoff ab; die Asche ist jedoch gewöhnlich zum großen Teil
aus Kieselsäure, Tonerde und Eisen zusammengesetzt, wobei die Oxyde anderer Metalle,
z.B. von Mangan und Vanadium, häufig in kleineren Mengen vorhanden sind. Andere
suspendierte teilchenförmige Feststoffe, die in den Abgasen vorhanden sein können,
sind beispielsweise teilchenförmige Kohlenstoff-Hohlkugeln, die besonders bei Abgasen
von Ölbrennern auftreten und die wie die Flugasche, beträchtliche Mengen an adsorbiertem
S03 enthalten.
Die Teilchengröße der festen SChwebe'#lJffe in
den Abgasen
kann etwa 0,5 bis 50 Mikron betragen, kann aber auch viel
größer sein. Die Mehrzahl der Teilchen hat Jedoch eine Größe
von bis zu etwa 10 Mikron.
Beispielsweise hatte die Flugäsche in einem Abgas, das
aus einer Kohleanlage fit Turbinenvermahlung der Kohle er-
zeugt wurde, die folgende Teilchengrößeverteilungs
Größe in Mikron Gew.-% der gesamten
?lutasche
0 - 10 86
10 - 20 5
20 - 40 4
40 - 60 5
Hei einer Kohleanlage mit zyklongespeister Kohlevermahlung
hatte die Flugasche im Abgas folgende Teilchengrößenverteilung:
Größe in Mikron Gew.-1% der gesamten
Flugasche
0 - 10 45
111:--20 23
21 -.45 20
45 - 12
Der Peststoffgehalt in den Gasen kann etwa 2,3 mg bis etwa 140 g je m3 Gas
betragen (0,001 bis 60 grains/cu.ft.)f bei Abgasen beträgt er im allgemeinen etwa
2,3 bis 23 9/m3 (1 bis 10 grains/cu.ft.). Ist der Feststoffgehalt des Gases sehr
hoch, d.h. im allgemeinen mehr als etwa 2,3 g/m3, 2.H.
etwa 2,3
bis 23 9/m3 in Abgasen von Kraftwerken (diese enthalten gewöhnlich et"-ra 2,8 bis
9,3 9/m3) und enthält das Gas insbesondere große Teilchen, z.B. mit Höchstabmessungen
von mehr als etwa 1,6 mm (1/16 roch), so kann es erwünscht sein, das Gas vorher
zu entstauben, z.B. in einem elektrostatischen Abscheider oder in einem Zyklonabscheider
(vgl. Figur 3) bevor es in die Zeitung 12 eingeführt wird. Im allgemeinen können
etwa 80 bis 90 % der teilchenförmigen Feststoffe mit einem Zyklonabschei_der und
eine noch größere Menge mit einem elektrostatischen Abscheider entfernt werden,
der aber teurer ist als der Zyklonabscheider.The chemical composition of the fly ash naturally depends on the type of fuel burned; however, the ash is usually composed largely of silica, alumina, and iron, the oxides of other metals, such as manganese and vanadium, often being present in smaller quantities. Other suspended particulate solids which may be present in the exhaust gases are, for example, particulate hollow carbon spheres which occur particularly in the exhaust gases from oil burners and which, like the fly ash, contain considerable amounts of adsorbed SO 3. The particle size of the solid floating '#l Jffe in the exhaust gases
can be about 0.5 to 50 microns, but can also be a lot
to be taller. However, the majority of the particles are sized
up to about 10 microns.
For example, the fly laundry in an exhaust gas that
from a coal plant fit turbine grinding of the coal
was testified to the following particle size distribution
Size in microns wt% of total
? bag
0-10 86
10 - 20 5
20 - 40 4
40 - 60 5
In a coal plant with cyclone-fed coal grinding , the fly ash in the exhaust gas had the following particle size distribution: Size in microns by weight - 1% of the total
Fly ash
0-10 45
111: - 20 23
21-45 20
45 - 12
The pesticide content in the gases can be about 2.3 mg to about 140 g per m3 of gas (0.001 to 60 grains / cu.ft.); In the case of exhaust gases, it is generally about 2.3 to 23 9 / m3 (1 to 10 grains / cu.ft.). If the solids content of the gas is very high, ie generally more than about 2.3 g / m3, 2.H. about 2.3 to 23 9 / m3 in exhaust gases from power plants (these usually contain et "-ra 2.8 to 9.3 9 / m3) and the gas contains in particular large particles, for example with maximum dimensions of more than about 1.6 mm (1/16 smell), it may be desirable to dedust the gas beforehand, for example in an electrostatic separator or in a cyclone separator (see FIG. 3) before it is introduced into the newspaper 12. In general, about 80 to 90% of the particulate solids can be removed with a cyclone separator and an even larger amount with an electrostatic separator, which is more expensive than the cyclone separator.
Obgleich durch die Einschaltung von Einrichtungen, wie elektrostatischen
Abscheidern und Zentrifugen, z.B. Trockenzyklonen, zwischen der Abgasquelle und
der chemischen Absorptionszone leicht die Hauptmasse der größeren festen Verunreinigungen
entfernt wird, war es bisher erforderlich, eine große Anzahl derartiger Einrichtungen
in Reihe oder parallel zu schalten, um diese Feststoffe praktisch vollständig zu
entfernen, bevor die Gase mit der Absorptionslösung in Berührung gebracht werden.
Dies führt zu hohen Betriebs- und Anlagekosten. Ein besonderer Vorteil- der Vorberieselung
besteht darin, daß auch minimale Mengen, z.B. etwa 2,3 mg bis zu etwa 2,3 g teilchenförmige
Feststoffe je m3, die sich durch einen Zyklonabscheider oder einen elektrostatischen
Abscheider nicht entfernen lassen, entfernt werden können. Werden sie nicht entfernt,
so haben sie einen nachteiligen Einfluß auf das System; weiterhin lassen sie sich
durch die Vorberieselung wirksam und mit geringen Anlagekosten entfernen.Although by switching on devices such as electrostatic
Separators and centrifuges, e.g. dry cyclones, between the exhaust gas source and
the chemical absorption zone easily receives the bulk of the larger solid impurities
is removed, it has heretofore required a large number of such devices
to be connected in series or in parallel in order to practically completely cut off these solids
before contacting the gases with the absorbent solution.
This leads to high operating and investment costs. A special advantage - the pre-irrigation
is that also minimal amounts, e.g., about 2.3 mg up to about 2.3 g of particulate
Solids per m3, which are caused by a cyclone separator or an electrostatic
Do not allow separators to be removed, they can be removed. Are they not removed
so they have an adverse effect on the system; continue to let yourself
by pre-sprinkling effectively and with low investment costs.
Das Berieselungswasser wird über die Zeitung 24 in den unteren Abschnitt
des Reaktors 10 eingeführt und spritzt
in Form eines feinen Sprühstrahles durch die Sprühdüse 25
nach oben. Die Öffnungen der Sprühdüsen sind so groß ge-
wählt, d=Iß etwa 6,7 cm3 Flüssigkeit je m3 Gas und Minute
(0,1 gall/2000 cu.ft. x min.) ausgesprüht werden. Der Öff-
nungä@.rin':el beträgt im allgemeinen etwa 10 bis 125o, z.B.
75o, und die Tröpfchen haben-im allgemeinen eine Größe von
etwa 200 bis 800 Mikron, die vorteilhaft zur Entfernung
von festen Teilchen mit einer 'Ur,##@ße von bis zu etwa 60
Mik-
ron ist. Die Temperatur der BerieselunPsi'Tüssigkei-t (z.B.
Wasser) beträgt im all;erreinen etwa 10 bis 500C (50 bis
1200F), vorzugsweise etwa 21 bis 320C (70 bis 900F). Es
können auch mehrere Düsen verwendet werden, wie es in Fi-
gur 2 dargestellt ist. In einem Abstand von etwa 10 bis
46 cm (4 bis 18 Inch) z.B. etwa 23 cm (9 Inch) oberhalb
der Düsen 25 befindet sich eine praktisch horizontal an-
geordnete, für fluide Medien (Gase oder Flüssigkeiten)
durchlässige Aufprallfläche mit einer nur wenig zusammen-
hängenden Oberfläche. Sie besteht vorzugsweise aus Säulen
oder röhrenförmigen Elementen, die eine gitterförmige Hal-
terung 15 bilden, die vorzugsweise aus einem Streckmetall,
z.B. aus korrosionsbeständigem Stahl, gebildet ist: Auf der
Halterung 15 liegt das Fül.lkörperma-terial 22, das aus etwa
drei Schichten von unregelmiißig orientierten, nicht porösen
Füllkörperelementen, wie Raschigringen, Intalox- oder Bgrl-.
Sätteln, vorzugsweise aus keramischem LTaterial zusammen-
C> ist. Die längsten Abmessungen der einzelnen Elemente
betragen etwa 6,3 mm bis Q,9 cm (0,25 bis 3,5 roch), z.B.
etwa 38 mm (1 1/2 roch). Die Elemente bilden eine Füllkör-
persäule mit einer Höhe von im allgemeinen etwa 38 bis
140 mm (1,5 bis 5,5 inch) und vorzugsweise von etwa 75 bis
100 mm (3 bis 4 inch), mit einem Gewicht von im allgemeinen
etwa 480 bis 1100 g/hiter (30 bis 70 lbs/cu.ft.) und einem
freien Raum von im allgemeinen et"rja 50 bis 90 @@.
'"'lie in der Zeichnun;; an erleute t, sind die 3pz"ühd@isen
25
so nahe ein der Unterlage 15, daß ein zusammenhUngender '.Vas-
serstralil mit einer Gesch-.@jin_ligkeit erzeugt wird, die
die
Schwerkraft über:,iin;let uni di.e Aufprallfläche berührt und
benetzt. Diese Gesch@-vindigkeit beträgt im allgemeinen etL-ja
0,6 bis 6 m/sek. (2 bis 20 FPS), z.B. etwa 1,5 m/sek.(5 FP;3).
Das Nasser erreicht, berührt und berx-+,7t--d-ie UnterlPge
und
das darauf befindlich-2 F#-illkörperma terial und fällt in
großen
Topfen wieder ,herunter, wobei es das teilcheriförm i.ge feste
Material und das 003, die aus dem Gasstrom entfernt werden,
mitführt. Der ;'lassers trahl umhüllt die größeren festen
Teilchen, viodurch- sie aus dem Gasstrom herausfallen, während
das im Gasstrom befindliche wasserlösliche S03 teilweise ge-
löst wird. Beim 1:Iindurchs trömen des Abgases durch das Füll-
körpermaterial treffen praktisch alle, z.B. mindestens etwa
90 1, der im Gas zurückbleibenden kleineren festen Teilchen
und des S03 auf die benäzten Flächen des Füllkörpermate-
rials auf und bleiben daran hängen, wobei Tropfen gebildet
werden, die sich so weit vergrößern, bis die Schwerkraft
und die Adhäsion zu der Oberfläche des Materials überwun-
den wird, so daß sie herabfallen oder :durch den '.'lasser-
strahl vom Füllkörpermaterial weggewaschen werden. Im all-
gemeinen können mehr als 95 Gew.-ö, beispielsweise mehr
als 99 Ge',i.-#c der teilchenförmigen Feststoffe aus dem Gas
entfernt werden. Die Entfernung des S03 ist besonders er-'
wünscht, da es bei diesem System Kaliumsulfat bilden kann,
wodurch die Geninnung des 30 2 gestört wird, beispielsweise
dadurch, daß das Kaliumsulfit verbraucht-wird, das sonst
durch das S02 verbraucht werden würde.
Die über die Leitung 12 in die Kolonne eintretenden Abgase
strömen durch die Unterlage 15 und die Püllkörperschicht 22
nach oben. Das Gas wird vorteilhaft dadurch mit der Flüs-
sigkeit in Berührung gebracht, daß es im Gleichstrom mit
der Flüssigkeit an eine für fluide Medien (Gase oder Flüs-
sigkeiten) durchlässige Aufprallfläche geleitet wird; das
zu der Auftrefffläche geleitete Gas hat bei der Berührung
mit der Auftrefffläche eine solche Geschwindigkeit, daß
es in Gegenwart einer Flüssigkeit in die Auftrefffläche
eindringen und durch diese hindürchdringen kann, wobei
die Flüssigkeit mit einer solchen Geschwindigkeit zu der
Auftrefffläche geleitet wird,..-dä"ß die Aufprallfläche zur
Zeit der Berührung benetzt wird, die Flüssigkeit aber die
Auftrefffläche nur unwesentlich durchdrinnen kann. Gewöhn-
lich ist die Geschwindigkeit des Gases zur Auftrefffläche
hin so groß, daß ein überwiegender Anteil, z.B. mindestens
60 Volum-%, vorzugsweise etwa 90 bis 100 Volum-%, durch die
Auftrefffläche hindurchgehen. Im allgemeinen beträgt die
ungefähre Geschwindigkeit des Gases zur Zeit der Berührung
mit der Aufprallfläche etwa 0,6 bis 4,5 m/sek. (2 bis 15 FPS),
vorzugsweise etwa 1,5 bis 3,6 m/sek. (5 bis 12 FPS), z.B.
etwa 3,0 m/sek. (10 FPS).
Die Geschwindigkeit der Flüssigkeit zum Zeitpunkt der Berührung mit der Aufprallfläche
beträgt im allgemeinen etwa 0,6 bis 4,5 m/sek. (2 bis 15 FPS), vorzugsweise etwa
1,5 bis 3,0 m/sek. (5 bis 10 FPS), z.B. etwa 2,4 m/sek. (8 FPS). Die verwendete
Flüssigkeitsmenge reicht aus, um eine Überführung der teilchenförmigen festen Stoffe
oder der in Flüssigkeiten löslichen Komponenten im Gas in die mit der Aufprallfläche
in Berührung stehende Flüssigkeit zu bewirken und hängt von der Menge der teilchenförmigen
festen oder in Flüssigkeiten löslichen Bestandteilen im Gas ab; im allgemeinen beträgt
die Flüssigkeitsmenge etwa 0,7 bis 67 cm 3 je m3_Gas und Minute (0,01 bis 1 GPI4/2000
CFM), wenn das Gas etwa 1,2 bis 70 g/m3 (0,5 bis 30 grains/cu.ft.) teilchenförmige
feste Bestandteile enthält; diese Flüssigkeitemenge
ist ausreichend,
um die im Gas vorhandenen, in Flüssigkeiten löslichen Bestandteile zu lösen. Der
Druckabfall des Gases durch die Füllkörperschicht 22 beträgt im allgemeinen etwa
6,3 bis 12,7 mm (0,25 bis 0,5), z.B. etwa 10 mm (0,4 inch) Nassersäule bei einem
Gasdurchsatz von etwa 28,3 m3 pro Minute. 'Weiterhin wird die Flüssigkeit in den
Zwischenräumen der Füllkörperschicht kaum zurückgehalten. Die verwendete Flüssigkeit
kann jede..geeignete Flüssigkeit sein, die die Aufprallfläche öhemisch nicht.angreift
und die den 3"assenaustausch nicht ungünstig beeinflußt, insbesondere wenn es sich
um einen Massenaustausch der nicht festen Bestandteile handelt; als Flüssigkeit
wird zweckmäßig eine solche verwendet, die die nicht festen Bestandteile selektiv
löst und entfernt. Beispielsweise kann Wasser zur selektiven und gleichzeitigen
Entfernung von teilchenförmigen Feststoffen und S03 aus einem Gasstrom verwendet
werden. Die in den Gasen suspendierten Feststoffe treffen auf die benetzte Oberfläche-der
Unterlage 15 und der Füllkörperschicht 22 auf und werden an dieser zurückgehalten.
Diese festen Stoffe werden durch das nach unten fallende verbrauchte Alaschwasser,
das durch die Aufprallfläche zurückgehalten und zurückgetrieben wurde, von der Füllkörperschicht
und der Unterlage weggewaschen-: Das verbrauchte Waschwasser, das die entfernten
Feststoffe und das absorbierte Schwefeltrioxyd enthält, fließt unter der Einwirkung
der Schwerkraft an den trichterförmigen Seiten des Sammelbodens 17 der Kolonne 10
herab und durch die Austrittsleitung 26 für das verbrauchte Waschwasser nach außen.
Ein wichtiges Merkmal ist die Anordnung einer Oberfläche, z.B. des Sammelbodens
17, als Tropfenfänger gegenüber der Aufprallfläche, wobei die von der Aufprallfläche
herunterfallenden Tropfen aus der Zone 20 entfernt werden, bevor eine
nennenawerte Verdampfung der Tropfen auftreten kann. Auf
dieac: !`leise.@ir_l eine Zurückführung der teilcheriförriigen
Fests to f fe, z . ß. der Flugasche, oder, der in Flüss igke
i ten
Löslichen Kompon@:nten, z.13. S03, zur Aiifpr,illfl,#iclie
unter
der Einwir##@ung @ler eingeleiteten Gase praktisch verhin,ler@t.
Flach Figur, 2 be tr,@i-;t der Abstand z@,vischen den Punkten
a-a
e twa )e8 in, un,l die Fl?iche 17 ist in einem ',"linkel von
600
ve:reni.ibe r dem Aus tr i t t 26 nach unten gene iE;t . Feste
Sch-weh-
:i to f'Ce «r1 l Se' 11!1e fel t r, ioxyd werden
@i u f ;Liese ''le:i ac aus den
Ahg@i@ic:n en t; f ern t, hevor 1e tz tere@; -t@i-i t der chemischen
Ab-
in 13eriihrung kommt. F:i1la :@re;@@ünsclit, kann
das verl@r@iiic;h te ';'lascyi°:@a:»er, das oft einen pll-"lert
vors et-
/JU 2 1)is z1 haben kann (was von der Menge des
@c:hNefe@tri-
oxy(Ia in den Abgasen abli_in-t) zur Abscheidung und ,'lic:clerge-
winniitig der Peststof.fe (z.ü. Flugasche) und der SchNefel-
:;äur'c; @Ne i l,E'rbeharidel t vrerden. Ein sehr vorteilhaftes
Merk-
mal dieser Vor@berie:,elurigsanor-#Inun:; besteht dir iri,
daß ge-
ringe Volummengen Wasser verwendet werden können, um die
Aufpr@allfl,icrie zu benetzen, was- besonders deshalb günstig
ist, weil die im System enthaltene Wassermen-;e die gesamte
Zeis turiga f @ihigkei t des Verfahrens beeinflussen kann.
Des-
halh ist es erwünscht, nur so viel Wasser zu verwenden, daß
die Aizfpr,allfl=iche berührt und benetzt wird und das Wasser
wieder herunterfallen und die teilchenförmigen Feststoffe
und das SO sammeln kann. Im allgemeinen werden weniger als
etwa 6,7 cm3, vorzugsweise etwa 0,67 bis 4,7 cm3, z.B. etwa
3,4 cm3 'Nasser je m3 Gase und Minute verwendet (etwa
0,1 GFM,
vorzugs'Neise etwa 0,01 bis 0 a GPM, z.B. 0,05 GPM auf 2000
CFIJI) o Die bei Verwendung von weniger als 6,7 cm3 erzielten
Vorteile sind in Tabelle 1 angegeben. Durch Verwendung die-
ser Vorberleselun7sanor.rinung ist es möglich, eine Zunahme
des Feuchtipkei.tsgehalts.der durch die Vorberieselun-sein-
richtung 20 strömenden Gase auf nicht mehr als etwa 8 bis
10 %, vorzugsweise 2 % zu beschränken, und der Temperatur-
abfail durch di_e Vorberieselun-seinrichtung beträgt ini all-
,
geiiieinen weniger als et,va 33 o G (60oF), vorzt @:@;freise
weniger
als e twa 280C (50°f) .
Die Ver,r/eridt.ing der Berieselungseinrichtung, die insbeson-
dere in V1guT' 22 dargestellt ist, ergibt neben elnein i.itlli@r':@t
gE°.r'incen `1?E:rnperaturabfal1 un:l einer nilriiin_il.eri
Zun,-ihnie der
re-iativen FeuchtigkeLt des Gases durch die herieselungszone,
?"T'
_@F}@ic@@rj an ayeine.. A-ho,rdriundie
Überraschen-
derwei.se keine *Ver#atopfungsprob-leme zeigt, ini Ge,Tensatz
zti
einer Vorber i e selungaanordnung, bei der das '.'l@isser,
konti-
nuierl.ich von oben aufgesprüht ,vircl. Bei diE:ser Anordnung
en f;:@ teti t ein nennenswerter Tempera tumb fal 1. ,
7-9. von e t@wa
55°C ( 100°F) uni eine nennenswerte Erhöhung der relativen
Feuchtigkeit, z.B. Lini eLva 10 ,°,o; auch tritt iririerhnlb
einer
kurzen Zeit,z.B. inner@h:zlti von 2 Stunden, eine Vers toprunf,
durch die aus dem G<i;s trom entfernten Fe:> ts to ffe ein.
Die
Anordnung der Spri.ihdüsen auE der Unterseite der Aufprall-
fläche ermöuli"ht eine längere Betriebsdauer, z.B. bis zu
etwa 16 Stunden, ohne ,Liese Vers-topfungsi)roblenie. Falls
ge-
wünscht, kann inan in der Berieselungsvorrichtung jedoch auch
eine zweite Sprühanordnung 27 anbringen, die sich oberhalb
der Aufprallfläche befindet und die periodisch ,furch Betä-
tigung der. Vorrichtung 29, eines Druckabf;illreglers, akti-
vieren; dies kann beispielsweise alle 8 bis 16 -tunden über
einen Zeitraum von 1 bis 3 Minuten erfolgen, wobei von oben
her ein Strahl auf die Aufprallfläche gerichtet Wird, wo-
durch das Füllkörpermaterial gespült wird und ein konti-
nuierlicher Betrieb gewährleistet-ist.
Die Absorntions- oder Reaktionszone 30 ist vorteilhafter-
weise so konstruiert, daß eine innige Berührunü der im
Gegenstrom zueinander fließenden Gas- und Flüssigkeits-
ströme gewährleistet ist, obgleich sie, falls gewünscht,
auch für einen Gleichstrombetrieb konstruiert werden kann.
,Nie in der Zeichnung dargestellt, ist der Absorptionsab-
schnitt in Form von z",rei praktisch horizontalen Siebböden
konstruiert, die z.B. von bekannter Bauart sein können. Es
können aber auch Glockenböden verwendet werden. Die Gase
werden mit einer Geschwindigkeit durch den Reaktor 10 ge-
leitet, die ausreicht, um Flüssigkeit,puf den Kontaktböden
zu halten, die aber nicht so g-röß ist, daß die Flüssigkeit
aus dem Reaktor geblasen wird. Typische Durchschnittsge-
schwindigkeiten der Gase durch den Absorptionsabschnitt 30
des Reaktors 10 betragen im allgemeinen mindestens etwa 45 cm/sek. (1,5 FPS) und
zweckmäßig etwa 60 bis 260 cm/sek. (2,0 bis 8,5 FPS). Die Kaliumsulfitlösung wird
durch die Zeitung 16 in den Reaktor 10 eingeleitet, im allgemeinen mit einer Geschwindigkeit
von etwa 6,7 oder 27 bis 1350 cm 3, vorzugsweise etwa 135 bis 540 cm3 je m3 Gas
und Minute (0,1 oder 0,4 bis 20 GPM, vorzugsweise etwa 2 bis 8 GPM je 2000 CFM Gas),
und die Kaliumbisulfitlösung wird durch die Leitung 18 entfernt. Das Kaliumsulfit,
das im allgemeinen etwa 40 bis 60 Gew.-%, z.B. etwa 50 lo der gesamten einzuleitenden
Lösung ausmacht, wird aus der Zeitung 16 durch die Leitung 16111 und die Leituna'44'
der Entnebelungsvorrichtung 40 eingeleitet, fällt auf die Oberfläche des Bodens
32 und fließt vom Boden 32 auf den Boden 34. Falls gewünscht, kann weitere Lösung
durch die Leitung 16' zugegeben werden. Das Kaliumsulfit reagiert mit dem Schwefeldioxyd
in den Gasen, die durch die Siebböden strömen, wobei eine wäßrige Lösung von Kaliumbisulfit
gebildet wirdf die vom Boden 34 in das Auffangbecken fließt, das durch das nach
unten ragende Blech 36 (Fig.1) gebildet wird, von wo aus*sie durch die Leitung 18
entfernt wird. Der Schwefeldioxydgehalt
des Gases wird dadurch
stark herabgesetzt, beispielsweise auf weniger als etwa 0,02 @,Iol-#. bei einem
Rauchgas, das mehr als etwa 0,2 Mol-3i enthält. Das Kaliumbi:ulfit wird abgetrennt,
z. B. auskristallisiert und kann in kristalliner Form als Kaliumpyrosulfit wiedergevronnen
werden, das anschließend zu Kaliumsulfit.und Sch:"refeldioxyd zersetzt wird. Das
Kaliumbisulfit wird bei der Kristallisation in Kaliumpyrosulfit umgewandelt. Das
Sch"aefeldioxyd wird abgezogen und kann entvreder abgekühlt-und zu einem flüssigen
Produkt kornprimiert oder als-Gas in eine Schwefelsäureanlage oder in einen Reduktionsofen
zur Umwandlung in elementaren Schwefel geleitet werden. Das Kaliumsulfit kann in
die Reaktionszone zurückgebracht werden, in der weiteres Schwefeldioxyd absorbiert
wird. Die für die Erfindung verwendeten Reaktionen sind Laie folgt:
I. K2503 + S02 + H20 --l> 2KIIS03
II. 2KHS0 3 kühlen K 2 S2 0 5 (kr) + H 2 0
III. K2 S205 erhitzen 82S03 + SO 2(g)
Damit die Reaktion I abläuft, soll die Temperatur der Lösung in der Absorptions-
oder Reaktionszone 30 oberhalb der Temperatur gehalten werden, bei der das Schwefeldioxyd
.durch Umsetzung mit der wäßrigen Kaliumsulfitlösung absorbiert wird, sowie unterhalb
der Temperatur, bei der sich das Kaliumbisulfit zersetzt oder die Reaktion III einsetzt,
z:B. unterhalb etwa 1100C (230°F) bei Normaldruck. Je kühler die Kaliumsulfitlösung
ist, desto leichter wird das Schwefeldioxyd im allgemeinen von der Lösung absorbiert
und setzt sich mit dem Kaliumsulfit um. Bei Rauch- oder Ofengasen liegt die Temperatur
der Lösung jedoch im allgemeinen über
etwa 320C (900F) oder etwa 380C (100°F), obgleich auch Raum-
temperatur geeignet ist. Vorzugsweise wird die Temperatur
unterhalb etwa 880C (1900F) gehalten, z.B. bei etwa 50 bis
82 oder 850C (120 bis 180 o,ler 1850F), da oberh=alb dieser
Temperaturbereiche cl ie RE:;ik t ioci I sich so weit zu verlang-
samen beginnt, daß das Scr);@refelclioxyd nicht mehr so leicht
in Lösung geht, da der Partialdruck des, Sch,ziefeldioxyds
zu
hoch wird. Da das abgestreifte Abgas schließlich, nach der
Behandlung in der Entnebelungszone 40 in. _-ernen Kamin abge-
tet wird, ist es erwünscht, die Temperatur der abge-
süreiften Gase so hoch zu halten, daß sie noch einen Auf-
trieb haben, so daß sie im Kamin hochsteigen (z.B. bei mehr
als etwa 850C) . Bei n ied ri7eren Temperaturen, z . B. bei
etwa
570C (1350F) kann ein Geblise zum Abziehen des Gases ver-
wen;let werden. Im allgemeinen beträgt die Temperatur des
Gases zwischen der Absorptionszone 30 und der Entnebelungs-
zone 40 etwa 50 bis 820C (120 bis 1800F) z.B. etwa 570C
(1350F). Die Temperatur des abgestreiften Gases in der Aus-
trittsleitung 14 der Entnebelungseinrichtung beträgt im all-
gemeinen etwa 43 bis 770C (110 bis 1700F) z.B. etwa 540C
(1300F); diese kann jedoch, falls gewünscht, erhöht wer-
den, indem man ein heißes Ofengas durch die Zeitung 14' ein-
führt. Im allgemeinen ist das aus der Entnebelungseinrich-
85
tun- austretende Gas zu etwa Ais 100 % mit Wasser gesättigt.
?,@--,-,kmäßig wird auch Kaliumsulfitlösung gegen die Unter-
;"ite der Böden 32 und 34 gesprüht, und zwar durch die Sprüh-
elemente 38. Die Elemente 38 haben im allgemeinen einen Ab-
stand von etwa 10 bis 45 cm (etwa 4 bis 18 roch), z.B. von
etwa 23 cm (9 Inch) von ihren entsprechenden Böden. Die Ge-
schwindigkeit der Flüssigkeit ist so gr9ß, daß die Schwer-
kraft überwunden wird. Sobald die Kaliueulfitlösung auf
den Böden gebildet wird, wird das V7asser durch die heißen
Abgase aus der Usun- entfernt, Nodurch die Lösung über-
sättigt werden kann und Kaliumpyrosulfi t au@kristalli-
sieren kann, das die Böden verstopft. Deshalb wird Kalium-
sizlEitlösun!z =iiu, der Leitung 16 :furch die Leitung 16''
zii
den Sprütiele?i@en teri geleitet. Die Sprüh:> tr;ihlen werden
gegen
die Unterseite :3er Böden geleitet, an denen die heißen Ab-
gase zuerst mit den i3@i;ien in Berühruns; kommen, da an die-
ser Stelle die Verdampfung des ;9aasers unJ damit auch die
Kristallisation am stärksten ist.
eine ausreichende
rrIen ge Lösung nach oben gegen die Unterseite oder Kont7-ilct-
fläche der Böden i;espriiiit, um die Feststoffe in der Lösung
auf den Böden gelöst zu halten, insbesondere an der Ober-
fläche, an der die Abgase auftreffen; auf diese ,Meise wird
für einen kontinuierlichen Betrieb des Verfahrens gesorgt.
Es ist erwünscht, die Menge der zu den Sprühelementen ge-
leiteten Lösung möglichst gering zu halten, und im allge-
meinen beträgt die Menge der Lösung weniger als etwa 6,7 cm3
oder 27 cm 3 je m3 Gas un:1 Minute (0,1 oder 0,4 GPM/2000 CFM).
Je höher die Temperatur der Abgase ist, desto höher ist die
Lösungsmenäe, die den Sprühelementen 38 zugeleitet werden
muß. Beispielsweise ist bei Gasen, die mit einer Temperatur
von etwa 150°C (300°F) in den Reaktor 10 eintreten, eine
Lösungsmenge von etwa 6,7 bis 13,5 cm 3 je m3 ,Gas und titinute
(0,1 bis 0,2 GPM/2000 CFM) zweckmäßig.
Die Kaliumsulfitlösung wird in einer solchen Menge durch
den Absorptionsabschnitt 30 geleitet, daß sie mit dem Schwe-
feldioxyd im Abgas reagieren, d.h. das Schwefeldioxyd in
der Lösung absorbieren und Kaliumsulfit bilden kann. Im
allgemeinen sind dies stöchiometrische Mengen, und man kann
vorteilhaft eine Lösung, die etwa 25 Ge@N.-u'o K2 S03 und
25 Gew.-% KHS03 enthält, verwenden.
Die in die Reaktionszone eingeleitete Kaliumsulfitlösung ist
1..;,,%ugsweise ein zurückgeleiteter Strom und enthalt im
.:; l:;emeinen etwa 30 oder 40 bis 75 Ge%v.-%, vorzugsweise
40 oder 50 bis 65 Gew.- ö Feststoffe, die im allge-
m" iiien zu mindestens etwa 50 %, vorzugsweise zu mehr als
c F :vsa 75 c aus Kaliumsulfit bestehen, :während der Rest
im
,.; ;,;;entlichen aus Kaliumbisulfit und gegebenenfalls etwas
`.'u1Cat besteht. Dieser zurückgeleitete Strom ist vorzugs-
@ise eine gesättigte Kaliumsulfitlösuna. Die Kaliumsulfit-
1;;3ung kann eine ausreichende Menge --ez"ries Oxydationsin-
hibitors, z.B. Hydrochinon (etwa 0,001 bis 0,1 -%) enth1ten, wodurch die Oxydation
des Sulfitions verhindert . :rird. Die Temperatur dieses Stromes wird so geregelt,
daß die Bedingungen im Reaktor 10 nicht gestört werden. Die Temperatur des zurückgeleiteten
Stromes beträgt gewöhnlich etwa 32 bis 710C (90 bis 160°F). Im allgemeinen wird
eine ausreichende Menge Kaliumsulfitlösung mit dem Abgas im Reaktor 10 in Berührung
gebracht, um möglichst viel Schwefeldioxyd, am besten mehr als etwa 90 bis 95 4
zu entfernen, wobei unter anderem auch die Verweilzeit der Lösune im Reaktor entsprechend
eingestellt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung in der Absorptionszone
30 wird normalerweise so schnell eingestellt und die Verweilzeit der Lösung im Absorber
wird im allgemeinen so kurz gewählt, daß in der Absorptionszone keine Kristallisationsprobleme
auftreten. Bei .einer langsamen Strömungsgesch-Nindigkeit und einer langen Verweilzeit
wird das Schwefeldioxyd vollständig absorbiert; jedoch wird die Lösung sehr konzentriert
wodurch die Gefahr einer Abscheidung von Kristallen aus der Lösung und einer Verstopfung
der Siebböden erhöht wird. Die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung hängt von der
Gastemperatur, der SO 2-@Ilenge im Gas, der Temperatur und der Konzentration
der Kaliumsulfitlösung ab; sie beträgt jedoch im allgemeinen etwa 6,7 bis 1350 cm3,
vorzugsweise etwa 135 bis 540 cm3 je m3 Gas und Minute (0,1 bis 20 GFM, vorzugsweise
etwa
2 bis 8 GPM/2000 CF214 Gas). Etwa 5 bis 25 % der Lösung können durch die Elemente
38 eingeleitet werden. Das Blech 36 bildet einen Sammlertrog oder ein Auffangbecken
für die Kaliumbisulfitlösung. Das Blech 36 kann geneigt sein, z.B. in einem Winkel
von etwa 10 bis 450 (oder auch horizontal), so daß alle in der Kaliumbisulfitlösung
enthaltenen Kristalle nach unten zur Leitung 18 fließen. Eine verhältnismäßig dicke
Lösungsschicht, z.B. von einigen Dezimetern bis etwa ein Meter (z.B;-etwa 20 cm)
wird auf dem Blech 36 gehalten, um die Bildung von Kristallen in der Lösung zu verhindern;
vorzugsweise ist die Verweilzeit im Auffangbecken kurz, beispielsweise im allgemeinen
etwa 5 bis 10 Minuten.The sprinkling water is introduced into the lower portion of the reactor 10 via the newspaper 24 and splashes in the form of a fine spray jet through the spray nozzle 25
up. The openings of the spray nozzles are so large
selects, d = Iß about 6.7 cm3 of liquid per m3 of gas per minute
(0.1 gall / 2000 cu.ft. x min.). The public
nungä @ .rin ': el is generally about 10 to 125o, e.g.
75o, and the droplets generally have a size of
about 200 to 800 microns which is beneficial for removal
of solid particles with a size of up to about 60 microns
ron is. The temperature of the sprinkling liquid (e.g.
Water) is generally about 10 to 500C (50 to
1200F), preferably about 21 to 320C (70 to 900F). It
several nozzles can also be used, as shown in
gur 2 is shown. At a distance of about 10 to
46 cm (4 to 18 inches) e.g. about 23 cm (9 inches) above
of the nozzles 25 there is a practically horizontal
orderly, for fluid media (gases or liquids)
permeable impact surface with an only slightly cohesive
hanging surface. It preferably consists of columns
or tubular elements that form a lattice-shaped hal-
form sertion 15, which is preferably made of an expanded metal,
For example, from corrosion-resistant steel, is formed: On the
Bracket 15 is the Fül.lkörperma-material 22, which consists of about
three layers of irregularly oriented, non-porous
Packing elements such as Raschig rings, Intalox or Bgrl.
Saddles, preferably made of ceramic L material
C> is. The longest dimensions of each element
are about 6.3 mm to Q.9 cm (0.25 to 3.5 smelt), e.g.
about 38 mm (1 1/2 smelled). The elements form a packing
per column generally about 38 to
140 mm (1.5 to 5.5 inches) and preferably from about 75 to
100 mm (3 to 4 inches), weighing generally
about 480 to 1100 g / hiter (30 to 70 lbs / cu.ft.) and one
free space of generally et "rja 50 to 90 @@.
'"' lie in the drawing ;; to be explained, the 3pz" ühd @ isen 25
so close to the base 15 that a coherent 'vas-
serstralil with a Gesch -. @ jin_ligkeit that the
Gravity over:, iin; let uni di.e contact surface and
wetted. This speed is generally etL-ja
0.6 to 6 m / sec. (2 to 20 FPS), e.g. about 1.5 m / sec. (5 FP; 3).
The wet reaches, touches and berx - +, 7t - the UnterlPge and
the on it-2 F # -illkörperma material and falls in large
Pot again, down, whereby the particle-shaped i.ge solid
Material and the 003 that are removed from the gas stream,
carries. The; 'lassers beam envelops the larger solid ones
Particles through which they fall out of the gas flow while
the water-soluble SO3 in the gas flow is partially
is resolved. At 1: Iindurchs, the exhaust gas flows through the filling
body material affects practically everyone, e.g. at least about
90 1, the smaller solid particles remaining in the gas
and the S03 on the wetted surfaces of the packing material
rials on and stick to it, forming drops
that enlarge until the force of gravity
and the adhesion to the surface of the material is
so that they fall down or: through the '.'lasser-
can be washed away from the packing material. In space-
common can be more than 95 wt. O, for example more
as 99 Ge ', i .- # c of the particulate solids from the gas
removed. The distance of the S03 is particularly
wishes that it can form potassium sulphate in this system,
whereby the coagulation of the 30 2 is disturbed, for example
in that the potassium sulfite is consumed, which is otherwise
would be consumed by the S02.
The exhaust gases entering the column via line 12
flow through the base 15 and the Püllkkörper layer 22
up. As a result, the gas is advantageously
that it is in direct current with
the liquid to a fluid medium (gases or liquids)
fluids) permeable impact surface is conducted; the
Gas directed to the impact surface has on contact
with the impact surface such a speed that
it in the presence of a liquid in the impact area
can penetrate and penetrate through this, whereby
the liquid at such a rate to the
Impact surface is directed, ..- that the impact surface to
Time of contact is wetted, the liquid but the
Can penetrate the impact surface only insignificantly. Habitual
Lich is the speed of the gas to the impact surface
so large that a predominant proportion, e.g. at least
60% by volume, preferably about 90 to 100% by volume, through the
Go through the impact area. In general, the
approximate speed of the gas at the time of contact
with the impact area about 0.6 to 4.5 m / sec. (2 to 15 FPS),
preferably about 1.5 to 3.6 m / sec. (5 to 12 FPS), e.g.
about 3.0 m / sec. (10 FPS).
The velocity of the liquid at the time of contact with the impact surface is generally about 0.6 to 4.5 m / sec. (2 to 15 FPS), preferably about 1.5 to 3.0 m / sec. (5 to 10 FPS), e.g. about 2.4 m / sec. (8 FPS). The amount of liquid used is sufficient to effect a transfer of the particulate solids or the liquid-soluble components in the gas into the liquid in contact with the impact surface and depends on the amount of the particulate solid or liquid-soluble components in the gas; In general, the amount of liquid is about 0.7 to 67 cm 3 per m3_gas and minute (0.01 to 1 GPI4 / 2000 CFM) when the gas is about 1.2 to 70 g / m3 (0.5 to 30 grains / cu .ft.) contains particulate solid components; this amount of liquid is sufficient to dissolve the components which are present in the gas and which are soluble in liquids. The pressure drop of the gas through the packing layer 22 is generally about 6.3 to 12.7 mm (0.25 to 0.5), for example about 10 mm (0.4 inch) Waters column with a gas throughput of about 28.3 m 3 per minute. Furthermore, the liquid is hardly retained in the interstices of the packing layer. The liquid used can be any suitable liquid which does not chemically attack the impact surface and which does not adversely affect the exchange of foods, especially when it is a matter of a mass exchange of the non-solid constituents; a liquid is expediently used which selectively dissolves and removes the non-solid constituents. For example, water can be used for the selective and simultaneous removal of particulate solids and SO 3 from a gas stream. The solids suspended in the gases impinge on the wetted surface - the substrate 15 and the packing layer 22 and become These solids are washed away from the packing layer and the base by the used Alaschwasser falling down, which was held back by the impact surface and driven back -: The used wash water, the removed solids and the absorbed sulfur trioxide contains, flows under the action of gravity on the funnel-shaped sides of the collecting tray 17 of the column 10 and through the outlet line 26 for the used wash water to the outside. An important feature is the arrangement of a surface, for example the collecting base 17, as a drip catcher opposite the impact surface, the drops falling from the impact surface being removed from the zone 20 before a Evaporation of the drops mentioned may occur. on
dieac:! `quietly. @ ir_l a return of the participatory
Fests to f fe, z. ß. the fly ash, or that in liquids
Soluble components, e.g. 13. S03, zur Aiifpr, illfl, # iclie under
practically prevents the ingress of gases, ler @ t.
Flat figure, 2 be tr, @ i-; t the distance z @, between the points aa
e twa) e8 in, un, l the surface 17 is in a ', "linkel of 600
ve: reni.ibe r the exit 26 inclined downwards; t. Fixed pain
: i to f'Ce «r1 l Se '11! 1 e fel tr, ioxyd are @iuf; Liese " le: i ac from the
Ahg @ i @ ic: n en t; f ern t, before 1e tz tere @; -t @ ii t of chemical ab-
comes into contact. F: i1la: @re; @@ ünsclit, can
that loses @ r @ iiic; h te ';' lascyi °: @a: »he who often pounds in front of
/ JU 2 1) is z1 can have (which depends on the set of @c: hNefe @ tri-
oxy (Ia in the exhaust gases abli_in-t) for separation and, 'lic: clerge-
the pesticides (e.g. fly ash) and the
:; äur'c; @Ne il, E'rbeharidel t vrerden. A very beneficial feature
times this before @ berie:, elurigsanor- # Inun :; Is it to you that
ringe volumes of water can be used to remove the
Moisten Aufpr @ allfl, icrie, which is particularly favorable
is because the amount of water contained in the system; e the entire
Zeis turiga ability of the procedure can influence. Of-
halh it is desirable to use only enough water that
the Aizfpr, allfl = iche is touched and wetted and the water
fall back down and the particulate solids
and that SO can collect. Generally less than
about 6.7 cm3, preferably about 0.67 to 4.7 cm3, e.g. about
3.4 cm3 of water per m3 of gas and minute used (about 0.1 GFM,
preferably about 0.01 to 0 a GPM, e.g. 0.05 GPM to 2000
CFIJI) o Those obtained using less than 6.7 cc
Advantages are given in Table 1. By using the
This pre-reading requirement is possible to increase
of the moisture content of the
direction 20 gases flowing to no more than about 8 to
10%, preferably 2%, and the temperature
Abfail by the pre-sprinkler system is ini all-
,
Geiiieein less than et, especially 33 o G (60oF), vorzt @: @; free less
as about 280C (50 ° f).
The ver, r / eridt.ing of the sprinkler system, which in particular
which is shown in V1guT '22, results in addition to elnein i.itlli@r': @ t
gE ° .r'incen `1? E: rnperaturabfal1 un: l a nilriiin_il.eri Zun, -ihnie der
relative humidity of the gas through the irrigation zone,
? "T '
_ @ F} @ ic @@ rj an ay a .. A-ho, rdriundie surprise-
derwei.se no * constipation problems shows, ini Ge, Tsatz zti
a preliminary selunga arrangement in which the '.'l @ isser, continuous
nuierl.I sprayed on from above, vircl. With this arrangement
en f;: @ teti t an appreciable tempera tumb fal 1., 7-9. about
55 ° C (100 ° F) uni a significant increase in relative
Humidity, e.g. Lini eLva 10, °, o; one also steps iririerhnlb
short time, e.g. within @ h: zlti of 2 hours, a verse toprunf,
through the Fe:> ts to ffe removed from the G <i; s stream. the
Arrangement of the spray nozzles on the underside of the impact
surface enables a longer operating time, e.g. up to
about 16 hours, without, Liese Vers-topfungsi) roblenie. If
however, it can also be used in the sprinkler
attach a second spray assembly 27, located above
is located on the impact surface and the periodic,
the. Device 29, a pressure regulator, active
fours; this can be done every 8 to 16 hours, for example
a period of 1 to 3 minutes, taking from above
a beam is directed onto the impact surface, whereby-
is flushed through the packing material and a continuous
proper operation is guaranteed.
The absorption or reaction zone 30 is more advantageous-
wisely constructed in such a way that an intimate contact in the
Countercurrent to each other flowing gas and liquid
currents is guaranteed, although, if desired,
can also be designed for direct current operation.
, Never shown in the drawing, the absorption
cut in the form of z ", tear practically horizontal sieve trays
constructed, which can be of a known type, for example. It
however, bubble cap trays can also be used. The gases
are moved at a speed through the reactor 10
conducts sufficient liquid to puf the contact floors
to hold, but not so big that the liquid
is blown out of the reactor. Typical average
velocities of the gases through the absorption section 30
of reactor 10 are generally at least about 45 cm / sec. (1.5 FPS) and expediently about 60 to 260 cm / sec. (2.0 to 8.5 FPS). The potassium sulfite solution is passed through the newspaper 16 into the reactor 10, generally at a rate of about 6.7 or 27 to 1350 cm 3, preferably about 135 to 540 cm 3 per m 3 of gas per minute (0.1 or 0.4 to 20 GPM, preferably about 2 to 8 GPM per 2000 CFM of gas) and the potassium bisulfite solution is removed through line 18. The potassium sulfite, which generally makes up about 40 to 60% by weight, for example about 50 lo of the total solution to be introduced, is introduced from the newspaper 16 through the line 16111 and the Leituna'44 'of the defogging device 40, falls onto the surface of the Bottom 32 and flows from bottom 32 to bottom 34. If desired, further solution can be added through line 16 '. The potassium sulfite reacts with the sulfur dioxide in the gases flowing through the sieve trays, forming an aqueous solution of potassium bisulfite which flows from the bottom 34 into the catch basin formed by the downwardly protruding plate 36 (FIG. 1) where from * it is removed through line 18. The sulfur dioxide content of the gas is thereby greatly reduced, for example to less than about 0.02 @, Iol- #. with a flue gas that contains more than about 0.2 mol-3i. The Kaliumbi: ulfit is separated, z. B. crystallized and can be recovered in crystalline form as potassium pyrosulphite, which is then decomposed to potassium sulphite and sulfur dioxide. The potassium bisulfite is converted into potassium pyrosulphite during the crystallization liquid product can be compressed or fed as a gas into a sulfuric acid plant or into a reduction furnace for conversion into elemental sulfur. The potassium sulfite can be returned to the reaction zone where additional sulfur dioxide is absorbed. The lay reactions used for the invention are as follows: I. K2503 + S02 + H20 --l> 2KIIS03
II. 2KHS0 3 cool K 2 S2 0 5 (kr) + H 2 0
III. K2 S205 heat 82S03 + SO 2 (g)
So that reaction I takes place, the temperature of the solution in the absorption or reaction zone 30 should be kept above the temperature at which the sulfur dioxide is absorbed by reaction with the aqueous potassium sulfite solution, and below the temperature at which the potassium bisulfite decomposes or reaction III sets in, e.g. below about 1100C (230 ° F) at normal pressure. The cooler the potassium sulfite solution, the more easily the sulfur dioxide is generally absorbed by the solution and reacts with the potassium sulfite. In the case of smoke or furnace gases, however, the temperature of the solution is generally higher about 320C (900F) or about 380C (100 ° F), although also room
temperature is suitable. Preferably the temperature is
maintained below about 880C (1900F), for example at about 50 to
82 or 850C (120 to 180 o, ler 1850F), as above = alb this
Temperature ranges cl ie RE:; ik t ioci I so far to slow down
seeds begins that the Scr); @ refelclioxyd no longer so easily
goes into solution, since the partial pressure of the Sch, ziefeldioxyds
gets high. As the stripped exhaust gas eventually, after the
Treatment in the defog zone 40 in. _ -Ern chimney removed
it is desirable to keep the temperature of the
to keep pure gases so high that they still
so that they rise up in the chimney (e.g. if there is more
than about 850C). At lower temperatures, e.g. B. at about
570C (1350F), a blower can be used to remove the gas
whom; let be. In general, the temperature of the
Gas between the absorption zone 30 and the defogging
zone 40 about 50 to 820C (120 to 1800F) e.g. about 570C
(1350F). The temperature of the stripped gas in the outlet
outlet line 14 of the defogging device is generally
generally about 43 to 770C (110 to 1700F) e.g. about 540C
(1300F); however, this can be increased if desired
by blowing a hot furnace gas through the newspaper 14 '
leads. In general, this is from the defogging device
85
do- escaping gas is about 100% saturated with water.
?, @ -, -, km-moderate potassium sulfite solution is also used against the under-
; "ite of the floors 32 and 34 sprayed through the spray
elements 38. The elements 38 generally have a
stood from about 10 to 45 cm (about 4 to 18 smelled), e.g. from
about 23 cm (9 inches) from their respective bottoms. The GE-
the speed of the liquid is so great that the
force is overcome. As soon as the potassium sulfite solution is on
is formed in the soils, the water is caused by the hot ones
Removed exhaust gases from the Usun, so that the solution
can be saturated and potassium pyrosulfite t au @ crystalline
that can clog the floors. That is why potassium
sizlEitlösun! z = iiu, the line 16: for the line 16 '' zii
headed the Sprütiele? i @ en teri. The spray:> drops are countered
the underside: triple floors, on which the hot waste
gases first come into contact with the i3 @ i; ien; come because to the-
This point is the evaporation of the acid and thus also the
Crystallization is strongest.
a sufficient one
rrIe solution upwards against the underside or cont7-ilct-
area of the soils i; espriiiit to the solids in the solution
to keep loosened on the floors, especially on the upper
area where the exhaust gases impinge; on this, tit will
ensured continuous operation of the process.
It is desirable to reduce the amount of the spray elements
to keep the managed solution as low as possible, and in general
mean the amount of the solution is less than about 6.7 cm3
or 27 cm 3 per m3 of gas and: 1 minute (0.1 or 0.4 GPM / 2000 CFM).
The higher the temperature of the exhaust gases, the higher it is
Menäe of solutions that are fed to the spray elements 38
got to. For example, in the case of gases that have a temperature
entering reactor 10 at about 150 ° C (300 ° F), one
Solution amount of about 6.7 to 13.5 cm 3 per m3, gas and minute
(0.1 to 0.2 GPM / 2000 CFM) is appropriate.
The potassium sulfite solution is in such an amount by
the absorption section 30 passed that it with the heavy
field dioxide in the exhaust gas react, ie the sulfur dioxide in
absorb the solution and form potassium sulfite. in the
in general, these are stoichiometric amounts, and one can
advantageous a solution that includes about 25 Ge@N.-u'o K2 S03 and
Contains 25% by weight of KHS03.
The potassium sulfite solution introduced into the reaction zone is
1 ..; ,,% a returned stream and contains im
.:; l: emein about 30 or 40 to 75% by volume, preferably
40 or 50 to 65% by weight of solids, which are generally
m "iiien at least about 50%, preferably more than
c F: vsa 75 c consist of potassium sulfite,: while the rest im
,.; ;, ;; release from potassium bisulfite and possibly something
`.'u1Cat exists. This returned current is preferential
@ise a saturated potassium sulfite solution. The potassium sulfite
1 ;; 3ung can be a sufficient amount --ez "ries Oxidationsin-
contain hibitors, e.g. hydroquinone (about 0.001 to 0.1%), which prevents the sulfite ion from being oxidized. : rird. The temperature of this stream is controlled so that the conditions in the reactor 10 are not disturbed. The temperature of the recirculated stream is usually about 32 to 710C (90 to 160 ° F). In general, a sufficient amount of potassium sulfite solution is brought into contact with the exhaust gas in reactor 10 in order to remove as much sulfur dioxide as possible, preferably more than about 90 to 95 4, the residence time of the solution in the reactor being adjusted accordingly. The flow rate of the solution in the absorption zone 30 is normally set so quickly and the residence time of the solution in the absorber is generally chosen to be so short that no crystallization problems occur in the absorption zone. If the flow rate is slow and the residence time is long, the sulfur dioxide is completely absorbed; however, the solution becomes very concentrated, which increases the risk of crystals separating out of the solution and clogging of the sieve trays. The flow rate of the solution depends on the gas temperature, the SO 2- @ Ilenge in the gas, the temperature and the concentration of the potassium sulfite solution; however, it is generally about 6.7 to 1350 cm3, preferably about 135 to 540 cm3 per m3 of gas and minute (0.1 to 20 GFM, preferably about 2 to 8 GPM / 2000 CF214 gas). About 5 to 25% of the solution can be introduced through elements 38. The sheet 36 forms a collecting trough or a collecting basin for the potassium bisulfite solution. The plate 36 can be inclined, for example at an angle of approximately 10 to 450 (or also horizontally), so that all the crystals contained in the potassium bisulfite solution flow downwards to the line 18. A relatively thick layer of solution, for example from a few decimeters to about a meter (e.g. -about 20 cm), is kept on the plate 36 in order to prevent the formation of crystals in the solution; preferably the residence time in the collecting basin is short, for example generally about 5 to 10 minutes.
Das Produkt aus der Reaktionszone ist vorzugsweise eine gesättigte
Lösung von Kaliumbisulfit, weshalb die Konzentration der Lösung zweckmäßig gerade
unter dem Sättigungspunkt gehalten wird, in dem eine ausreichende Menge `Nasser
zugesetzt wird, um eine Ausfällung des Kaliumbisulfits zu vermeiden. 'Vie bereits
oben erwähnt, würde hierbei Kaliumpyrosulfit auskristallisieren.The product from the reaction zone is preferably saturated
Solution of potassium bisulfite, which is why the concentration of the solution is expedient
below the saturation point where a sufficient amount of `wet
is added to avoid precipitation of the potassium bisulfite. 'Vie already
mentioned above, potassium pyrosulfite would crystallize out in this case.
Die bei der Umsetzung einer wäßrigen Kaliumsulfitlösung mit einem
Rauchgas erhaltene Lösung enthält naturgemäß viele Bestandteile; nachstehend ist
ein Beispiel angegeben:
Bereich (Gew.-%)
Allgemein Gewöhnlich
Kaliumsulfat 0 - 8 1 - 6
Kaliumbisulfit 5 - 40 10 - 30
Kaliumsulfit 10 - 50 20 - 45
Wasser Rest Rest
liegt
Das Schwefeldioxyd /in chemisch gebundener form, $.8. als
Kaliumbisulfit vor, das als Vorstufe für das Schlvefeldioxyd in
der Lösung angesehen werden kann und das zusammen mit Substanzen, die den Partialdruck
des S02 herabsetzen, vorhanden oder in Berührung ist, z.B. mit Metallsalzen, wie
Alkalisalzen, im allgemeinen den Kaliumsalzen, wie dem nichtumgesetzten Kaliumsulfit
und dem Kaliumsulfat, das durch Umsetzung zwischen Schwefeltrioxyd und Kaliumsulfit
gebildet wird. Die Reinheit des Kaliumbisulfits in Berührung mit den Substanzen,
die den S02- Parti_alö-ruck herabsetzen, beträgt gewöhnlich weniger als etwa 60
Gew.-@, bezogen auf iie Trockensubstanz.The solution obtained when an aqueous potassium sulfite solution is reacted with a flue gas naturally contains many components; An example is given below: Range (wt%)
General Ordinary
Potassium sulphate 0 - 8 1 - 6
Potassium bisulfite 5 - 40 10 - 30
Potassium sulfite 10 - 50 20 - 45
Water rest rest
lies
The sulfur dioxide / in chemically bound form, $ .8. as
Potassium bisulfite, which can be seen as a precursor for Schlvefeld dioxide in the solution and which is present or in contact with substances that lower the partial pressure of the SO2, e.g. with metal salts, such as alkali salts, generally the potassium salts, such as unreacted potassium sulfite and potassium sulfate, which is formed by the reaction between sulfur trioxide and potassium sulfite. The purity of the potassium bisulfite in contact with the substances that reduce the SO2 partial pressure is usually less than about 60% by weight, based on the dry substance.
Die Menge der Feststoffe in der Lösung hängt von der Temperatur ab,
wird im allgemeinen jedoch so hoch gewählt, daß das Schwefeldioxyd daraus in guter
Ausbeute gewonnen werden kann. Es sind im allgemeinen etwa 40 oder 45 bis 75 Gew.-%,
vorzugsweise etwa 45 oder 50 bis 55 oder 65 Gew.-% Feststoffe in der Lösung vorhanden.
Der Anteil an Kaliumbisulfit und Kaliumsulfit in den Feststoffen hängt von dem Gesamtanteil
an Feststoffen und der Temperatur der Lösung ab. Im allgemeinen liegen etwa 5 bis
50 oder 60 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 35 oder 50 Gew.-'-#o als Kaliumbisulf it
und im allgemeinen 40 oder 50 bis 95 Gew.-%o, gewöhnlich etwa 50 oder 65 bis 90
Gew.-0#o als Kaliumsulfit vor. Beispielsweise .:thält bei etwa 250C (770F) eine
gesättigte wäßrige Lösung von Kaliumpyrosulf it und Kaliumsulfit etwa 5 4o Kaliumpyroeulfit
und 47 % Kaliumsulfit; bei etwa 400C (1040F) enthält eine solche Lösung etwa 7 %Pyrosulfit
und 48 % Sulfit; bei etwa 650C (1490F) enthält die Lösung etwa 12 % Pyrosulfit
und 48 '% Sulfit.The amount of solids in the solution depends on the temperature, but is generally chosen so high that the sulfur dioxide can be obtained therefrom in good yield. There is generally about 40 or 45 to 75 weight percent, preferably about 45 or 50 to 55 or 65 weight percent solids in the solution. The amount of potassium bisulfite and potassium sulfite in the solids depends on the total amount of solids and the temperature of the solution. In general there is about 5 to 50 or 60% by weight, preferably 10 to 35 or 50% by weight, of potassium bisulfite and generally 40 or 50 to 95% by weight, usually about 50 or 65% by weight 90% by weight as potassium sulfite. For example: at about 250C (770F) a saturated aqueous solution of potassium pyrosulfite and potassium sulfite contains about 5 40 potassium pyroeulfite and 47% potassium sulfite; at about 400C (1040F) such a solution contains about 7% pyrosulfite and 48% sulfite; at about 650C (1490F) the solution contains about 12 % pyrosulfite and 48% sulfite.
Die abgestreiften Abgase im Reaktor 10 gelangen von der Absorptions-Reaktionszone
30 in die Peuchtiakeitsauffang-oder Entnebelungszone 40, die eine Kontaktfläche
in Form
eines Maschengewebes enthält. Der Druckabfall des Gases
durch die Zone 30 betr:-'tpt im allgemeinen etwa 38 bis 115, z.B. etwa 63 mm Ilassersäule
(1,5 bis 4,5 z.B. 2,5 Inch . @Vassersäule) bei einem Gasdurchsatz von etwa 57 m3/T?in.
(2000 CFM). Das Maschengewebe 42 besteht aus einem Material, das gegenüber den Komponenten
des Systems chemisch inert ist, z.B. aus korrosionsbeständigem Stahl vom Typ 304,
und hat hinsichtlich Struktur und Aussehen eine gewisse Ähnlichkeit mit Stahlwolle;
in Figur 2 ist angegeben, daß es auf einer Unterlage 43 der Kolonne liegt. Käliumsulfitlösung
aus der Zeitung 16 geht durch die Leitung 106111 und die Zeitungen 44' und 46' zu
den Düsen 44 bzw. 46, die im allgemeinen etwa 10 bis 45 cm (4 bis 18 roch), z.B.
etwa 23 cm (9 Inch) von der Schicht 42 entfernt sind und die die Lösung kontinuierlich
auf das Maschengewebe 42 sprühen, und zwar von den einander gegenüberliegenden Seiten
der Anordnung, nämlich von oben (Seite des Flüssigkeitsaustritts) und von unten
(Seite der abströmenden Flüssigkeit), wodurch Verstopfungsprobleme ausgeschaltet
und ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet werden. Die Entnebelungszone 40 dient
dazu, um Tröpfchen aus den aus dem Reaktor 10 kommenden Gasen zu entfernen, wodurch
Chemikalienverluste vermieden werden.. Die Tröpfchen können flüssige oder feste
Formen des Reaktionsproduktes darstellen und sind im allgemeinen so klein (z.B.
etwa 1 bis 100 Mikron), daß sie bei der Geschwindigkeit des aufsteigenden Gasstromes,
die gewöhnlich etwa 60 bis 210 cm/ eck. (2 bis 7 FPS) beträgt, mitgerissen werden.
Es wurde. überraschenderweise gefunden, daß man bei Verweniung einer Maschengewebestruktur
für das Kontaktmaterial mit kleinen Lösungsmengen auskommt. Es kann aber auch ein
Material mit einer großen und stark benetzbaren Kontaktfläche, z.B. Raschigringe,
verwendet werden, wobei aber größere Mengen Lösung, z.B. etwa 1000 cm3/Min. benötigt
werden. Die Dicke der Entnebelungszone 40, die z.B. etwa 2,5 bis 10 cm beträgt,
ist
ausreichend, um die Tröpfchen aus den austretenden Gasen zu entfernen, jedoch wieder
nicht so groß, daß ein starker Druckabfall brzeugt-wird; die. Gasströmung durch
die Entnebelunßszone 40 liegt unterhalb des Punktes, bei dem Tröpfchen aus der Kontaktfläche
wieder mitgerissen würden. Der höchstzulässige Druckabfall beträgt im allgemeinen
etwa 6,3 bis 13 mm `,vassers=iule, und im allgemeinen sind Gasgeschwindigkeiten
von etwa 60 bis 180 cm/sek. geeignet. Imallgemeinen :wird der Entnebelung-s-zone@
soviel Lösung zugeführt, daß eine Verstopfung der Entnebelungseinrichtung vermieden,
aber andererseits ein Mitreißen in den austretenden Gasen verhindert wird. Diese
Entnebelungsvorrichtung ist sehr leistungsfähig und benötigt nur eine kleine Menge
Lösung. Beispielsweise sind im allgemeinen etwa 135 bis 335 oder 400, vorzugsweise
etwa 300 bis 230 oder 270 cm 3 Lösung je m3 Gas und Minute geeignet (2 bis 5 oder
6, vorzugsweise etwa 3 bis 3 1/2 oder 4 GPM Lösung/2000 UM Gas), die vorzugsweise
gleichmäßig zwischen die Düsen 44 und 46 aufgeteilt werden. Die verwendete Lösungsmenge
nimmt mit abnehmender Konzentration der Lösung ab, und es ist erwünscht, die Strömung
möglichst niedrig zu halten. Die Entnebelungszone 40 dient auch dazu, um die letzten
Spuren Schwefeldioxyd in den austretenden Gasen zu entfernen. Beispielskreise :erden
durch die Entnebelungsvorrichtung_ normalerweise nochmals 1 bis 2 P!ol-'4 des Gesamtschwefelgehalts
der eintretenden Abgase entfernt.The stripped off gases in reactor 10 pass from the absorption reaction zone
30 in the moisture collection or defog zone 40, which is a contact surface
in shape
a mesh fabric contains. The pressure drop of the gas
through zone 30 is: generally about 38 to 115, e.g. about 63 mm column of Ilass
(1.5 to 4.5 e.g. 2.5 inches @ water column) with a gas throughput of about 57 m3 / t? In.
(2000 CFM). The mesh fabric 42 consists of a material that is opposite to the components
the system is chemically inert, e.g. made of corrosion-resistant steel of type 304,
and has a certain resemblance to steel wool in terms of structure and appearance;
in FIG. 2 it is indicated that it lies on a support 43 of the column. Potassium sulfite solution
from newspaper 16 goes through line 106111 and newspapers 44 'and 46'
the nozzles 44 and 46, respectively, which generally smelled about 10 to 45 cm (4 to 18 inches), e.g.
are approximately 23 cm (9 inches) from layer 42 and are continuous with the solution
spray onto mesh 42 from opposite sides
the arrangement, namely from above (side of the liquid outlet) and from below
(Side of the draining liquid), which eliminates clogging problems
and continuous operation can be guaranteed. The defog zone 40 is used
to remove droplets from the gases coming out of the reactor 10, whereby
Chemical losses are avoided .. The droplets can be liquid or solid
Represent shapes of the reaction product and are generally so small (e.g.
about 1 to 100 microns) that at the speed of the ascending gas stream,
which is usually about 60 to 210 cm / corner. (2 to 7 FPS) can be carried away.
It was. Surprisingly found that when using a mesh fabric structure
gets by with small amounts of solution for the contact material. But it can also be a
Material with a large and highly wettable contact surface, e.g. Raschig rings,
can be used, but larger amounts of solution, e.g. about 1000 cm3 / min. needed
will. The thickness of the defog zone 40, which is, for example, about 2.5 to 10 cm,
is
sufficient to remove the droplets from the exiting gases, but again
not so great that a strong pressure drop is generated; the. Gas flow through
the defog zone 40 is below the point at which droplets emerge from the contact area
would be carried away again. The maximum permissible pressure drop is generally
about 6.3 to 13 mm `, vassers = iule, and in general are gas velocities
from about 60 to 180 cm / sec. suitable. In general: the defog-s-zone @
so much solution is supplied that clogging of the defogging device is avoided,
but on the other hand an entrainment in the escaping gases is prevented. These
Defogger is very powerful and only needs a small amount
Solution. For example, generally about 135 to 335 or 400 are preferred
about 300 to 230 or 270 cm 3 of solution per m3 of gas per minute is suitable (2 to 5 or
6, preferably about 3 to 3 1/2 or 4 GPM solution / 2000 UM gas) which is preferably
be evenly divided between the nozzles 44 and 46. The amount of solution used
decreases as the concentration of the solution decreases, and it is desirable that the flow
to keep it as low as possible. The defog zone 40 also serves to prevent the last
Remove traces of sulfur dioxide in the escaping gases. Example circles: earth
Normally another 1 to 2 P! ol-'4 of the total sulfur content through the defogging device
the incoming exhaust gases removed.
In diesem System werden ausreichende Mengen der den SO 2-Partialdruck
herabsetzenden Substanzen vom Kaliumbisulfit abgetrennt, wodurch der Partialdruck
des Schwefeldioxyds im Kaliumbisulfit erhöht wird. Die Abtrennung der den
SO 2-Partialdruck herabsetzenden Substanzen kann auf jede beliebige leise
erfolgen, beispielsweise durch selektive Extraktion des Kaliumbisulfits aus der
Lösung oder durch Extraktion einer beliebigen, den SO 2-Partialdruck herabsetzenden
Substanz
aus der Lösung. Die Abtrennung erfolgt vorzugsweise durch Auskristallisieren des
Kaliumbisulfits (das sich während der Kristallisation in Kaliumpyrosulfit um;#randelt)
aus der Lösung und Weiterbehandlung im System, wie es nachstehend angegeben ist.In this system, sufficient amounts of the substances which lower the SO 2 partial pressure are separated from the potassium bisulfite, whereby the partial pressure of the sulfur dioxide in the potassium bisulfite is increased. The substances that lower the SO 2 partial pressure can be separated off in any desired manner, for example by selective extraction of the potassium bisulfite from the solution or by extraction of any substance that lowers the SO 2 partial pressure from the solution. The separation is preferably carried out by crystallizing the potassium bisulfite (which turns into potassium pyrosulfite during the crystallization) from the solution and further treatment in the system, as indicated below.
Die Freisetzung des Schwefeldioxyds aus einer Vorstufe, wie Kaliumpyrosulfit,
hängt von seinem Partialdruck unter bestimmten Bedingungen ab, z.B. davon, ob es
mit anderen Substanzen, einschließlich Salzen; lvie Kaliumsulfat und Kaliumsulfit,
kombiniert ist, die im allgemeinen in der durch die Umsetzung des schwefeldioxydhaltigen
Rauchgases mit der wäßrigen Kaliumsulfitlösung erhaltenen Lösung vorhanden sind.
Der Partialdruck des Schwefeldioxyds in seiner Vorstufe in Gegenwart von anderen
Substanzen, z.B. Kaliumsalzen, in der Lösung des Reaktionsproduktes, bei deren Siedepunkt
unter normalen Druckbedingungen, ist so gering, (beispielsweise beträgt er in einem
nachstehend angegebenen Beispiel etwa 1,5 mm Hg), daß das Schwefeldioxyd nicht wirtschaftlich
freigesetzt werden kann. Andererseits ist sein Partialdruck verhältnismäßig hoch,
wenn das Kaliumpyrosulfit in verhUltnismd.ßig reiner Form vorliegt, beispielsweise
in einer Reinheit von mehr als etwa 98 Gew.4 (als Trockensubstanz). In diesem Fall
beträgt er etwa 300 mm Hg. Die Reinheit des Kaliumpyrosulfita ;wird erfindungsgemäß
im allgemeinen auf mehr als etwa 65 Gew.-%G, vorzugsweise auf mehr als etwa 90 bis
95 Gew.-g& erhöht. Die nachstehende Tabelle zeigt den Partialdruck des Schwefeldioxyds
in Kaliumpyrosulfit bei der angegebenen Reinheit.
T a b e 1 1 e
Reinheit des K2 S205, Partialdruck des S02,
Gew.- #4, (bezogen auf mm Hg
Trockensubstanz
65 5,0
70 6,1
75 8,5
80 _ --13,3
85 21,0
90 33,5
95 75,0
98 300,0
Das Kaliumbisulfit- " kann vorteilhaft in Form des Ka-
liumpyrosulfits durch Auskristallisieren von Substanzen, die den SO 2-Partialdruck
herabsetzen, aus der Lösung abgetrennt werden. Die Kristallisation des Kaliumpyrosulfits
kann nach geeigneten Kristallisationsverfahren erfolgen, beispielsweise durch Übersättigung
der Lösung durch Erhitzen in Vakuum oder vorteilhaft durch Abkühlung der wäßrigen
Kaliumbisulfitlösung auf eine Temperatur, bei der ein größerer Anteil des Pyrosulfits
auskristallisiert, z.B. unterhalb etwa 38 oder 430C (100 oder 1100F), wobei die
untere Grenze durch wirtschaftliche Überlegungen bestimmt ist. Wird beispielsweise
eine gesättigte Kaliumbisulfitlösung von etwa 650C (1490F) auf etwa 400C (1040F)
abgekühlt, so kristallisieren etwa 40 % des Pyrosulfits aus, wogegen bei der Abkühlung
der Lösung auf etwa 250C (770F) etwa 70 % des Pyrosulfits auskristallisieren. Da
Kaliumsulfit löslicher als Kaliumbisulfit ist, können praktisch reine Pyrosulfitkristalle
(z. B. mit einer Reinheit von mehr als etwa 95 Gew.-%) erhalten werden.The release of sulfur dioxide from a precursor, such as potassium pyrosulfite, depends on its partial pressure under certain conditions, such as whether it is with other substances, including salts; lvie potassium sulfate and potassium sulfite, which are generally present in the solution obtained by reacting the flue gas containing sulfur dioxide with the aqueous potassium sulfite solution. The partial pressure of the sulfur dioxide in its precursor in the presence of other substances, e.g. potassium salts, in the solution of the reaction product, at its boiling point under normal pressure conditions, is so low (for example it is about 1.5 mm Hg in an example given below), that the sulfur dioxide cannot be released economically. On the other hand, its partial pressure is relatively high when the potassium pyrosulfite is present in a relatively pure form, for example in a purity of more than about 98% by weight (as dry substance). In this case it is about 300 mm Hg. The purity of the potassium pyrosulfite is generally increased according to the invention to more than about 65% by weight of G, preferably to more than about 90 to 95% by weight. The table below shows the partial pressure of the sulfur dioxide in potassium pyrosulfite at the stated purity. Tab 1 1 e
Purity of K2 S205, partial pressure of S02,
Weight # 4, (based on mm Hg
Dry matter
65 5.0
70 6.1
75 8.5
80 _ --13.3
85 21.0
90 33.5
95 75.0
98 300.0
The potassium bisulfite "can advantageously be in the form of Ka-
liumpyrosulfits can be separated from the solution by crystallization of substances which lower the SO 2 partial pressure. The crystallization of potassium pyrosulfite can take place according to suitable crystallization processes, for example by supersaturation of the solution by heating in vacuum or advantageously by cooling the aqueous potassium bisulfite solution to a temperature at which a larger proportion of the pyrosulfite crystallizes, e.g. below about 38 or 430C (100 or 1100F) , the lower limit being determined by economic considerations. For example, if a saturated potassium bisulfite solution is cooled from about 650C (1490F) to about 400C (1040F), about 40% of the pyrosulfite crystallizes out, whereas when the solution is cooled to about 250C (770F) about 70% of the pyrosulfite crystallizes out. Since potassium sulfite is more soluble than potassium bisulfite, practically pure pyrosulfite crystals (e.g. with a purity of more than about 95% by weight) can be obtained.
Die Kaliumpyrosulfitkristalle können beispielsweise durch Zentrifugieren
oder Filtrieren abgetrennt und unter Atmosphärendruck auf die entsprechende Zersetzungstemperatur
erhitzt
werden, wobei diese Temperaturen im allgemeinen höher als
etwa 380C (etwa 100°F) liegen und ausreichend sind, um das Kaliumpyrosulfit zu zersetzen.
Diese Temperaturen liegen z.B. bei mehr als.etvia 1100C (2300F) bis zu etwa 3160C
. (etwa 600°F), jedoch vorzugsweise unterhalb von Temperaturen, bei denen sich größere
Mengen än-Kaliumsulfat bilden, z.B. bei etwa 2040C (4000F),Vvorzugsweise bei mehr
als etwa 1500C (3000F), im wesentlichen unter wasserfreien Bedingungen. Hierbei
wird das Schwefeldioxyd freigesetzt, und das Kaliumpyrosulfit wird in das Kaliumsulfit
umgewandelt, das wiederverwendet werden kann. Bei dieser Zersetzung ist es nicht
nötig, große Mengen Wasser zu verdampfen, um das Schwefeldioxyd freizusetzen, wenn
wasserfreie Bedingungen erwünscht sind. Das bei der Zersetzung der Kristalle erhaltene
heiße Kalit'msulfit wird mit dem Filtrat, das bei der Abtrennung des Kaliumpyrosulfits
anfällt, vereinigt und in die Reaktionszone zurückgeleitet.The potassium pyrosulfite crystals can, for example, by centrifugation
or filtration and separated under atmospheric pressure to the appropriate decomposition temperature
heated
these temperatures are generally higher than
be about 380C (about 100 ° F) and sufficient to decompose the potassium pyrosulfite.
These temperatures are e.g. more than about 1100C (2300F) up to about 3160C
. (about 600 ° F), but preferably below temperatures at which greater
Form amounts of potassium sulphate, e.g. at around 2040C (4000F), preferably at more
than about 1500C (3000F), essentially under anhydrous conditions. Here
the sulfur dioxide is released, and the potassium pyrosulfite turns into the potassium sulfite
converted that can be reused. It is not with this decomposition
need to evaporate large amounts of water to release the sulfur dioxide when
anhydrous conditions are desirable. That obtained from the decomposition of the crystals
hot Kalit'msulfit is with the filtrate, which with the separation of the potassium pyrosulfite
obtained, combined and returned to the reaction zone.
Nach Figur 1 und 2 wird die Kaliumbisulfitlösung durch die Leitung
18 aus dem Reaktor 10 entfernt und zum Zwischenbehälter 48 geleitet, von dem aus
sie schnell (z.B. mit einer Verweilzeit von nur etwa 5 bis 20 Minuten im Zwischenbehälter)
abgepumpt wird, um eine nennenswerte Abkühlu;ig und Kristallisation, die zu Verstopfungen
im Behqlter führen 4ürde, zu vermeiden. Sie wird mit Hilfe der Pumpe 54 durch die
Zeitung 52 in die Schnellkühl-Kristallisierzone 50 ge-`leitet. Mit der Zeitung 18
ist eine Zeitung 18' zum Unter= brechen des Vakuums verbunden. Die durch die Zeitung
52 gepumpte Lösung kann, falls gewünscht, durch ein Filter 56 geleitet werden, um
Feststoffe aus der Lösung zu entfernen. Die Schnellkühl-Kristallisationszone 50
enthält eine Schnellverdampferkammer 58, in der die Lösung vorteilhaft durch Abdampfen
des Wassers abgekühlt werden kann sowie einen
Kristallisierbehälter
60. Die Schnellverdampferkammer 58 wird mit Hilfe der Dampfstrahipumpen 62 und 64
unter Vakuum gehalten, im allgemeinen unter einem.Druck von etwa q035 bis 0,28 ata
(etwa 0,5 bis 0,4 p.s.i.a.), gewöhnlich unter einem Druck von etwa 0,056 bis 0,1
ata (et"-ja 0,8 bis 1,5 p.s.i.a.). Mit Hilfe dieser Dampfstrahlpumpen kann ein Vakuum
von etwa 0,035 ata (0,5 p.s.i.a.) erzeugt werden. Wie angegeben, erzeugen die Dampfstrahlpumpen
62 und 64 durch die Zeitung 66 ein Vakuum in der Kammer 58. Der Druek-in der Kammer
58 wird durch Zugabe von Luft durch die Zeitung 68 geregelt, wodurch auch die Temperatur
der Lösung geregelt wird. Durch die Druckregelung wird eine Regelung des Siedepunktes
und des Temperaturabfalles und somit auch der Temperatur der Lösung in der Schnellverdampferkammer
und der Menge des aus der _ Lösung abgedampften Wassers erzielt. Durch den '.Yärmeausta.uscher
70 in der Zeitung 66 wird das aus der Lösung in der Kammer 5n -abgedampfte '-'lasser
kondensiert. Die Kondensate fließen durch die Leitung 72 zum Auflösebehälter für
die Kaliumpyrosulfitkristalle. Der Dampf aus den Dampfstrahlpumpen 62 und 64 wird
ebenfalls kondensiert, geht durch die Leitungen 74 und 76 und kann später noch im
System verwendet werden.According to Figures 1 and 2, the potassium bisulfite solution is through the line
18 removed from the reactor 10 and passed to the intermediate container 48, from which
it quickly (e.g. with a dwell time of only about 5 to 20 minutes in the intermediate container)
is pumped out to a significant cooling and crystallization, which leads to clogging
in the container lead 4hurdles to avoid. It is with the help of the pump 54 by the
Newspaper 52 is fed into the rapid cooling crystallization zone 50. With the newspaper 18
a newspaper 18 'is connected to break the vacuum. The one through the newspaper
52 pumped solution can, if desired, be passed through a filter 56 to
Remove solids from the solution. The rapid cooling crystallization zone 50
contains a rapid evaporation chamber 58 in which the solution is advantageously evaporated
of the water can be cooled as well as a
Crystallization tank
60. The high-speed evaporator chamber 58 is opened with the aid of the steam jet pumps 62 and 64
kept under vacuum, generally under a pressure of about q035 to 0.28 ata
(about 0.5 to 0.4 p.s.i.a.), usually under a pressure of about 0.056 to 0.1
ata (et "-ja 0.8 to 1.5 p.s.i.a.). With the help of these steam jet pumps, a vacuum
of about 0.035 ata (0.5 p.s.i.a.) can be generated. As indicated, the steam jet pumps generate
62 and 64 through the newspaper 66 a vacuum in the chamber 58. The pressure in the chamber
58 is regulated by the addition of air through the newspaper 68, which also increases the temperature
the solution is regulated. The pressure regulation regulates the boiling point
and the temperature drop and thus also the temperature of the solution in the flash evaporator chamber
and the amount of water evaporated from the solution. Through the '.Yärmeausta.uscher
70 in the newspaper 66 is the '-'lasser which has evaporated from the solution in the chamber 5n
condensed. The condensates flow through line 72 to the dissolving tank for
the potassium pyrosulfite crystals. The steam from the steam jet pumps 62 and 64 is
also condensed, goes through lines 74 and 76 and can be used later in the
System can be used.
Die Lösung in der Kammer 58 wird normalerweise so weit abgekühlt,
daß Kaliumpyrosulfit in einer solchen Menge- auskristallisiert, d.h. aus der Lösung
entfernt wird, daß das aus dem Gasstrom in der Leitung 12 absorbierte Schwefeldioxyd
kompensiert wird, wodurch das richtige Gleichgewicht an Feststoffen in der zurückzuleitenden
Lösung aufrechterhalten wird. Das Kaliumbisulf it kristallisiert als Kaliumpyrosulfit
aus. Die Menge der entfernten Kaliumpyrosulfitkristalle hängt von dem Umwandlungagrad
des Kaliumsulfits in Bisulf it im Abstreifer ab; im allgemeinen'werden etwa
3
bis 15 Gewichtsteile Kaliumpyrosulfitkristalle je Gewichtsteil des aus den Abgasen
absorbierten Schwefeldioxyds entfernt. Ist der Umwandlungsgrad von Sulfit zu Bisulfit
in der durch den Reaktor 10 geleiteten wäBrigen Lösung beispielsweise etwa 50 °1,
so werden etwa 7 Gewichtsteile Kristalle entfernt, wenn eine Lösung erhalten werden
soll, die sich besonders gut zur '-Miederverwendung in der Absorptionszone eignet;
bei einem Umwandlungsgrad von 20 % erhöht sich diese Menge auf etwa 15 Gewichtsteile
Kristalle je Gewichtsteil Schwefeldioxyd_,--und--bei einem theoretischen Umwandlüngsgrad
von 100 l beträgt diese Menge etwa 3 bis 3,5 Gewichtsteile je Gewichtsteil Schwefeldioxyd.
Der Temperaturabfall in der Kammer 58 wird durch Regelung der Eingangstemperatur
der Lösung, den Druck in der Kammer 58, der Verweilzeit der Lösung in der Kammer
58 (z.B. im allgemeinen etwa 15 Minuten bis 2 Stunden), dem Rücklaufverhältnis usw.
bestimmt. Da die Eingangstemperaturen der Lösung bei der Verarbeitung von Kraftwerksgasen
etwa 27 bis 930C (etwa 80 bis 2000F),gewöhnlich etwa 54 bis 710C (130 bis 160°F)
und bei der Verarbeitung von Gasen von Schwefelsäureanlagen etwa 27 bis 430C (80
bis 110°F) betragen und die Lösung bei einem Druck von etwa 0,07 ata (1 p.s.i.a.)
bei etwa 400C (1040F) und bei einem Druck von etwa 0,035 ata (0,5 p.s.i.a.) bei
etwa 300C (850F) siedet, ist im allgemeinen ein Temperaturabfall von etwa 5,6 bis
39 oder 500C (10 bis 70 oder 900F),vorzugsweise von etwa 17 bis 28 oder 390C (30
bis 50 oder 700F) nötig, um die gewünschte Menge an Kaliumpyrosulfit auszukristallisieren.
Die Menge des in der Schnellkühleinrichtung aus dem System entfernten Wassers wird
vorzugsweise dazu verwendet, um das Wasser im System im Gleichgewicht zu halten,
und zwar dadurch, daß man die Menge des in der Schnellkühlvorrichtung entfernten
Wassers mit der Menge des durch den Gasstrom im Reaktor entfernten 'Vassers
in
Beziehung setzt. Obgleich das 'nasser aus der Schnellkühlvorrichtung leicht entfernt
werden kann, ist dazu eine Energiezufuhr nötig, wogegen bei der Entfernung im Reaktor
die Energie normalerweise bereits vorhanden ist. So liegt ein besonders vorteilhaftes
Merkmal der Vorberieselungseinrichtung 20 darin, daß die Vorberieselung mit einer
Flüssigkeit, wie 'Nasser, vorgenommen wird, wobei gleichzeitig ein nennenswerter
Temperaturabfall des Gases und eine nennenswerte Zunahme der relativen Gases vermieden
werden. Auf diese ;!leise hat.däs.Gas in der Absorptionszone eine optimale Temperatur
und eine optimale relative Feuchtigkeit für die Verdampfung des Wassers aus dem
Systems auf billige und wirksame Weise. Wird ein Gasstrom mit einer niedrigen Temperatur
und einer hohen relativen Feuchtigkeit verwendet, der nur ein begrenztes ,Ilasseraufnahmevermögen
hat, so ist das System dennoch flexibel, da das überschüssige Wasser durch die Schnellkühlvorrichtung
entfernt werden kann. Die Leistungsfähigkeit der Schnellkühlvorrichtung bei der
Entfernung von ','lasser ermöglicht auch eine vorteilhafte Regelung der Filtrationsbedingungen:
Das verwendete Filtersystem kann ein einfaches Drehfilter sein, und es kann eine
vorteilhafte Regelung der Temperatur und der Verweilzeit der Lösung mit Leichtigkeit
erzielt werden, wodurch die Größe der Kristalle zwecks besserer Filtrierbarkeit
bei höheren Filtergeschwindigkeiten geregelt und Kristalle mit höherer Reinheit,
z.B. von 99 ä, erhalten werden können. Weiterhin wird auch die Übersättigung ohne
Keimbildung aufgehoben, wodurch keine Verstopfungsprobleme auftreten, die bei Verwendung
eines ,`lärmeaustauschers unter den Betriebsbedingungen des vorliegenden Systems
auftreten würden.
Die abgekühlte Lösung, bzw. der Kristallbrei, @,#l?r@er@ auf
der Schnellverdampferkammer 58 durch die Leitung 7:.t in
den Kristallisierbeh:dlter 60 geleitet. Die Verweilzeit der
Lösung im KristallisierbehUter 60 reicht aus, um Kristalle
mit einer zur Filtration geeigneten Größe zu erzeugen, d.h.
Kristalle mit einer Teilchengröße von mehr als etwa 0,05 mm
(300 mesh) bis zu etwa 1,7 mm (10 mesh). Im allgemeinen
ist eine Verweilzeit von etwa 5 Minuten bis 2 Stundenoder mehr,
vorzugsweise von etwa 10.bis 45 Minuten ausreichend, um Kristal-
le mit der gewünschten Größe zu erzeugen. Bei einer Ver-
weilzeit von 45 Minuten können Kristalle erhalten werden,
von denen etwa 80 ö eine Teilchengröße zwischen etwa 0,25
und 2 mm (10 bis 60 mesh) haben. Ein weiterer wichtiger Fak-
tor bei der Bildung von Kristallen mit dieser ge@.vünschten
Größe ist die Einstellung des pH-'.','ertes der Lösung, der
z.B. im allgemeinen auf etwa 6,6 b5_9 7,4 eingestellt wird.
Der pH-Wert kann durch Ein:; tellung der Dichte der aus dem
Reaktor geleiteten Reaktionslösung geregelt werden, indem
beispiels"veise der Dichteregler 69 in der Leitung 71 ver-
wendet wird. Die Rücklaufleitung 80 und die Pumpe 82 sind
so ausgelegt, daß sie die Temperatur und die Verweilzeit der
Lösung regeln. Der Boden der Schnellverdampferkammer 58 ist
geneigt, und die Leitung 78 verläuft bis zum Boden 'es Be-
hälters 60, wodurch eine Verstopfung durch die in der Kammer
58 und dem Behälter 60 gebildeten Kristalle vermieden wird.
Im oberen Abschnitt der Schnellverdampferkammer 58 befindet
sich eine Entnebelungseinrichtung 84, die in ähnlicher 'Vei-
se wie die Entnebelungseinrichtung 40 zur Entfernung der
mitgerissenen Tröpfchen in dem durch die Leitung 66 strömen-
den Gas konstruiert ist und ähnlich wirkt.
Der Kali.umnyrosulfi.t-Kr-i.stallbrei, der im Kristallisierbe---
hälter 60 erhalten wurde, wird mit Hilfe der 'Pa@.:@:pe 1-?6
dlii':`h
die Zeitung 88 zu einem Drehtrommel-@lavuumfilter 90 geleitet.
Das Trommelfilter enthält eine Drehtrommel 92 und eine Pfanne 94. Der Kristallbrei
wird durch die Zeitung 88 in die Pfanne 94 eingeführt und mit Hilfe eines durch
die Vakuumpumpe 0,6 erzeugten Vakuums im Inneren der Trommel 92 durch die Filterfläche
der Trommel gesaugt. Die von der Filtertrommel 92 abgesaugte Filtratlösung wird
durch die Zeitung 98 zum Filtratbehälter 100 geleitet, in dem sie gesammelt und
aus dem sie anschließend mit Hilfe der Pumpe 104 durch die Zeitung 102 in den Speisebeb---*l-ter
106 für den Absorber gepumpt wird.The solution in chamber 58 is normally cooled to such an extent that potassium pyrosulfite crystallizes out, ie is removed from the solution, in such an amount that the sulfur dioxide absorbed from the gas stream in line 12 is compensated for, whereby the correct balance of solids in the solution to be returned is maintained. The potassium bisulfite crystallizes out as potassium pyrosulfite. The amount of potassium pyrosulfite crystals removed depends on the degree of conversion of the potassium sulfite to bisulfite in the scraper; In general, about 3 to 15 parts by weight of potassium pyrosulfite crystals are removed per part by weight of the sulfur dioxide absorbed from the exhaust gases. If the degree of conversion of sulfite to bisulfite in the aqueous solution passed through the reactor 10 is, for example, about 50 ° 1, then about 7 parts by weight of crystals are removed if a solution is to be obtained which is particularly suitable for reuse in the absorption zone; at a degree of conversion of 20% this amount increases to about 15 parts by weight of crystals per part by weight of sulfur dioxide - and - at a theoretical degree of conversion of 100 l, this amount is about 3 to 3.5 parts by weight per part by weight of sulfur dioxide. The temperature drop in chamber 58 is determined by controlling the inlet temperature of the solution, the pressure in chamber 58, the residence time of the solution in chamber 58 (eg, generally about 15 minutes to 2 hours), the reflux ratio, and so on. Since the solution inlet temperatures are about 27 to 930C (about 80 to 2000F), usually about 54 to 710C (130 to 160 ° F) when processing power plant gases, and about 27 to 430C (80 to 110 ° F) when processing gases from sulfuric acid plants F) and the solution boils at a pressure of about 0.07 ata (1 psia) at about 400C (1040F) and at a pressure of about 0.035 ata (0.5 psia) at about 300C (850F) is generally a temperature drop of about 5.6 to 39 or 500C (10 to 70 or 900F), preferably about 17 to 28 or 390C (30 to 50 or 700F) is required to crystallize the desired amount of potassium pyrosulfite. The amount of water removed from the system in the blast chiller is preferably used to balance the water in the system by matching the amount of water removed in the blast chiller with the amount of water removed by the gas flow in the reactor 'Vassers relates. Although the 'wet' can easily be removed from the rapid cooling device, an energy supply is necessary for this purpose, whereas the energy is normally already present during the removal in the reactor. Thus, a particularly advantageous feature of the pre-sprinkling device 20 is that the pre-sprinkling is carried out with a liquid such as Nasser, while at the same time a significant temperature drop in the gas and a significant increase in the relative gas are avoided. On this;! Quietly, the gas in the absorption zone has an optimal temperature and an optimal relative humidity for the evaporation of the water from the system in a cheap and efficient way. If a gas stream with a low temperature and a high relative humidity is used, which has only a limited water absorption capacity, the system is nevertheless flexible, since the excess water can be removed by the rapid cooling device. The efficiency of the rapid cooling device in removing ',' lasser also enables advantageous control of the filtration conditions: the filter system used can be a simple rotary filter, and advantageous control of the temperature and the residence time of the solution can be achieved with ease, thereby increasing the size of the crystals for the purpose of better filterability at higher filter speeds and crystals with a higher purity, for example of 99 Å, can be obtained. Furthermore, the supersaturation is eliminated without nucleation, which means that there are no clogging problems that would arise when using a noise exchanger under the operating conditions of the present system. The cooled solution, or the crystal pulp, @, # l? R @ er @ on
the flash vaporizer chamber 58 through line 7: .t in
the crystallization container 60 passed. The residence time of the
Solution in the crystallization container 60 is sufficient to remove crystals
to produce with a size suitable for filtration, ie
Crystals having a particle size greater than about 0.05 mm
(300 mesh) up to about 1.7 mm (10 mesh). In general
is a dwell time of about 5 minutes to 2 hours or more,
preferably from about 10 to 45 minutes sufficient to
le with the desired size. In the event of a
dwell time of 45 minutes, crystals can be obtained,
of which about 80 ö have a particle size between about 0.25
and 2 mm (10 to 60 mesh). Another important fact
tor in the formation of crystals with this desired
Size is the setting of the pH - '.', 'Ertes of the solution, the
e.g. generally set to around 6.6 b5_9 7.4.
The pH can be determined by a :; determining the density of the
Reactor-directed reaction solution can be regulated by
for example, the density regulator 69 in the line 71
is turned. The return line 80 and the pump 82 are
designed to measure the temperature and residence time of the
Fix the solution. The bottom of the flash chamber 58 is
inclined, and the line 78 runs to the bottom 'es loading
holder 60, causing clogging in the chamber
58 and the container 60 formed crystals is avoided.
Located in the upper section of the rapid evaporation chamber 58
a defogging device 84, which in a similar 'Vei-
se like the defogger 40 for removing the
entrained droplets in the flow through line 66-
the gas is constructed and acts similarly.
The Kali.umnyrosulfi.t-Kr-i.stallbrei, which is in the crystallizing pit ---
container 60 is obtained using the 'Pa @.: @: pe 1-? 6 dlii': `h
the newspaper 88 is passed to a rotary drum vacuum filter 90. The drum filter contains a rotating drum 92 and a pan 94. The crystal slurry is introduced through the newspaper 88 into the pan 94 and sucked through the filter surface of the drum with the aid of a vacuum generated by the vacuum pump 0.6 inside the drum 92. The filtrate solution sucked off by the filter drum 92 is passed through the newspaper 98 to the filtrate container 100, in which it is collected and from which it is then pumped with the aid of the pump 104 through the newspaper 102 into the feed tank 106 for the absorber will.
Die auf der Filterfläche der Trommel 92 zurückgehaltenen Kaliumpyrosulfitkristalle
werden durch einen Schaber oder Kratzer 108 entfernt und in einen Auflösebehälter
110 geleitet. Die Filtrationsgeschwindigkeit des Filters wird möglichst hoch gehalten,
so daß gerade noch ein klares Filtrat erhalten wird, daß das Filter durch die Zeitung
98 verläßt. Es werden gewöhnlich Filtriergeschwindigkeiten von etwa 4400 bis 19
500, vorzugsweise von 7300 bis 14 500 kg Kristalle je Stunde und m2 Filterfläche
(900 bis 4000, vorzugsweise 1500 bis 3000 lbs Kristalle je Stunde und sq.ft. Filterfläche)
erreicht. Je höher die Filtriergeschwindigkeit ist, desto kleiner ist die erforderliche
Filterfläche. Die I.daschengröBe des Filtertuches kann wichtig sein, um ean klares
Filtrat zu erhalten. Gehen z.B. Kristalle durch das Tuch hindurch, so sinkt der
pH-Wert des Filtrats, z.B. auf etwa 6,3, wodurch der Rücklaufstrom infolge der schlechteren
Absorption von S02 durch den erhöhten Bisulfitgehalt schlechter wird. Das durch
die Pumpe 96 am Trommelfilter. erzeugte Vakuum wird so eingestellt, daß das Vakuum
an der Trommel 92 schlechter (höherer Druck) als das in der Kammer 58 herrschende
Vakuum ist. Bei Anwendung eines niedrigeren
Druckes an dieser Stelle
des Systems würde sich die Lösung noch weiter abkühlen, und es würde weiteres Kaliumpyrosulfit
in der Trommel 92 auskristallisieren, das das System verstopfen würde. Das auf der
Trommel 92 ver"rendete Filtertuch ist vorzugsweise ein aus Einzelfäden zusammengesetztes
Tuch, z.B. Nylon, daß gegenüber der Lösung und dem Kristallbrei chemisch inert ist
und dessen Öffnungen im allgemeinen 10 bis 50 oder 60 Mikron, vorzugsweise etwa
20 bis 40 Nlikron groß sind. Die Kristalle auf der _F.il--t-erfläche können vorteilhaft
mit Hilfe eines Sprühstrahls 112 gewaschen werden, wozu vorzugsweise ein abgezweigter
Strom der zu der Abstreiferkolonne geleiteten 501o-igen Lösung verwendet wird, wodurch
der Reinheitsgrad der Kristalle verbessert wird. Da die 50%-ige Kaliumbisulfitlösung
gesättigt ist, werden praktisch keine Kristalle aufgelöst, und die Reinheit der
Kristalle wird nur durch Verdrängung der Mutterlauge erhöht. Falls gewünscht, kann
man auch eine Dämpfprause oder Gebläse 114 auf die Filterfläche in der Nähe des
Schabers 108 richten, um die Filterfläche von den Kristallen zu reinigen,
die nicht durch den Schaber 108 entfernt wurden.The potassium pyrosulfite crystals retained on the filter surface of the drum 92 are removed by a scraper or scraper 108 and passed into a dissolving container 110. The filtration speed of the filter is kept as high as possible so that a clear filtrate is just obtained that leaves the filter through the newspaper 98. Filtration speeds of from about 4400 to 19,500, preferably from 7,300 to 14,500 kg of crystals per hour and m2 filter area (900 to 4000, preferably 1500 to 3000 lbs of crystals per hour and sq.ft. filter area) are usually achieved. The higher the filtration speed, the smaller the required filter area. The pocket size of the filter cloth can be important in order to obtain a clear filtrate. If, for example, crystals pass through the cloth, the pH of the filtrate drops, for example to about 6.3, which means that the return flow becomes worse due to the poorer absorption of SO2 due to the increased bisulfite content. That by the pump 96 on the drum filter. The vacuum generated is adjusted so that the vacuum on the drum 92 is worse (higher pressure) than the vacuum prevailing in the chamber 58. If a lower pressure was applied at this point in the system, the solution would cool even further and further potassium pyrosulfite would crystallize out in the drum 92, which would clog the system. The filter cloth used on the drum 92 is preferably a single filament cloth, for example nylon, that is chemically inert to the solution and the crystal slurry and the openings of which are generally 10 to 50 or 60 microns, preferably about 20 to 40 microns in size The crystals on the filter surface can advantageously be washed with the aid of a spray jet 112, for which purpose a branched stream of the 501o solution passed to the stripping column is preferably used, whereby the degree of purity of the crystals is improved 50% potassium bisulfite solution is saturated, virtually no crystals are dissolved and the purity of the crystals is only increased by displacing the mother liquor. If desired, a steaming spray or fan 114 can also be directed at the filter surface near the scraper 108 to clean the filter surface of the crystals that were not removed by the scraper 108.
Die Kaliumpyrosulfitkristalle können vorteilhaft in Gegenwart von
Wasser erhitzt werden, um ihre Zersetzung zu Schwefeldioxyd bei verhältnismäßig
niedrigen Temperaturen zu fördern.. Das verwendete '7asser kann das Restwasser der
in den Kristallen eingeschlossenen Mutterlauge sein, aber auch zugesetztes 'Nasser;
es kann in-jeder geeigneten Form, z.B.The potassium pyrosulfite crystals can advantageously be in the presence of
Water can be heated in order to decompose it to sulfur dioxide at a proportionate rate
to promote low temperatures .. The water used can remove the remaining water from the
mother liquor enclosed in the crystals, but also added water;
it can be in any suitable form, e.g.
in flüssiger oder in Dampfform vorliegen, und es wird in solchen Mengen
verwendet, daß die Zersetzung des Kaliumpyrosulfits unter Freisetzung von Schwefeldioxyd
gefördert wird. Im allgemeinen betragen diese Mengen mindestens etwa 0,01 Gew.-'#,
im allgemeinen etwa 1 bis 99 GetY.-, vorteilhaft etwa 20-75 G.oW4ibezogen auf das
Kaliumpyrosulfit und das Wasser.
die Zeitung 88 zu einem Drehtrommel-'layuumfilter 90 ge-
leitet. Das Trommelfilter enthält eine Drehtrommel 92 und
eine Pfanne 94. Der Kristallbrei wird durch die Zeitung 88
in die Pfanne 94 eingeführt und mit Hilfe eines durch die
Vakuumpumpe 96 erzeugten Vakuums im Inneren der Trommel 92
durch die Filterfläche der Trommel gesaugt. Die von der
Filtertrommel 92 abgesaugte Filtratlösung wird durch die
Zeitung 98 zum Filtratbehälter 100 geleitet, in dem sie ge-
sammelt und aus dem sie anschließend mit Hilfe der Pumpe 104
durch die Zeitung 102_ in den Speiseb-Lsl:älter 106 für den
Ab-
sorber gepumpt 1rjird.
Die auf der Filterfläche der Trommel 92 zurückgehaltenen
Kaliumpyrosulfitkristalle werden durch einen Schaber oder
Kratzer 108 entfernt und in einen Auflösebehälter 110 ge-
leitet. Die Filtrationsgeschwindigkeit des Filters wird
möglichst hoch gehalten, so daß gerade noch ein klares Fil-
trat erhalten wird, daß das Filter durch die Zeitung 98
verläßt. Es werden gewöhnlich Filtriergeschwindigkeiten von
etwa 4400 bis 19 500, vorzugsweise von 7300 bis 14 500 kg
Kristalle je Stunde und m2 Filterfläche (900 bis 4000, vor-
zugsweise 1500 bis 3000 lbs Kristalle je Stunde und sq.ft.
Filterfläche) erreicht. Je höher die Filtriergeschwindig-
keit ist, desto kleiner ist die erforderliche Filterfläche.
Die tlaschengröße des Filtertuches kann wichtig sein, um
e:in klares Filtrat zu erhalten. Gehen z.B. Kristalle durch
das Tuch hindurch, so sinkt der pH-Wert des Filtrats, z.B.
auf etwa 6,3, wodurch der Rücklaufstrom infolge der schlech-
teren Absorption von S02 durch den erhöhten Bisulfitgehalt
schlechter wird. Das durch die Pumpe 96 am Trommelfilter.
erzeugte Vakuum wird so eingestellt, daß das Vakuum an der
Trommel 92 schlechter (höherer Druck) als das in der Kam-
mer 58 herrschende Vakuum ist. Bei Anwendung eines niedrigeren
Druckes an dieser Stelle des Systems .würde sich die Lösung noch
weiter abkühlen, und es würde weiteres Kaliumpyrosulfit in der Trommel 92 auskristallisieren,
das das System verstopfen würde. Das auf der Trommel 92 verwendete Filtertuch ist
vorzugsweise ein aus Einzelfäden zusammengesetztes Tuch, z.B. Nylon, daß gegenüber
der Lösung und dem Kristallbrei chemisch inert ist und dessen Öffnungen im allgemeinen
10 bis 50 oder 60 Mikron, vorzugsweise etwa 20 bis 40 Mikron groß sind. Die Kristalle
auf der Filterfläche können vorteilhaft mit Hilfe eines Sprühstrahls 112 gewaschen
werden, wozu vorzugsweise ein abgezweigter Strom der zu der Abstreiferkolonne geleiteten
50-lo-igen Lösung verwendet wird, wodurch der Reinheitsgrad der Kristalle verbessert
wird. Da die 50%-ige Kaliumbisulfitlösung gesättigt ist, werden praktisch keine
Kristalle aufgelöst, und die Reinheit der Kristalle wird nur durch Verdrängung der
Mutterlauge erhöht. Falls gewünscht, kann man auch eine Dämpfprause oder Gebläse
114 auf die Filterfläche in der Nähe des Schabers 108 richten, um die Filterfläche
von den Kristallen zu reinigen, die nicht durch den Schaber 108 entfernt wurden.
_ Die Kaliumpyrosulfitkristalle können vorteilhaft in Gegenwart von Wasser erhitzt
werden, um ihre Zersetzung zu Schwefeldioxyd bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen
zu fördern. Das verwendete '7asser kann das Restwasser der in den Kristallen eingeschlossenen
Mutterlauge sein, aber auch zugesetztes 'Nasser; es kann in. jeder geeigneten Form,
z.B.in liquid or vapor form, and it is used in such amounts that the decomposition of the potassium pyrosulfite is promoted with the release of sulfur dioxide. In general, these amounts are at least about 0.01% by weight, generally about 1 to 99% by weight, advantageously about 20-75% by weight, based on the potassium pyrosulfite and the water. the newspaper 88 turned into a rotary drum layuum filter 90
directs. The drum filter includes a rotating drum 92 and
a pan 94. The crystal pulp is through the newspaper 88
inserted into the pan 94 and with the help of a through the
Vacuum pump 96 created vacuum inside the drum 92
sucked through the filter surface of the drum. The one from the
Filter drum 92 suctioned filtrate solution is through the
Newspaper 98 passed to the filtrate container 100, in which it is
collects and from which it then with the aid of the pump 104
through the newspaper 102_ in the Speiseb-Lsl: older 106 for the
sorber pumped 1rjird.
Those retained on the filter surface of the drum 92
Potassium pyrosulfite crystals are cleaned by a scraper or
Scratches 108 removed and placed in a dissolving container 110
directs. The filtration speed of the filter will
held as high as possible so that a clear film
entered is obtained that the filter through the newspaper 98
leaves. Filtration speeds of
about 4400 to 19,500, preferably from 7,300 to 14,500 kg
Crystals per hour and m2 filter area (900 to 4000,
preferably 1500 to 3000 lbs of crystals per hour and sq.ft.
Filter area) reached. The higher the filtration speed
speed, the smaller the required filter area.
The pocket size of the filter cloth can be important to
e: Obtain in clear filtrate. For example, go through crystals
through the cloth, the pH of the filtrate drops, e.g.
to about 6.3, whereby the return flow due to the poor
Direct absorption of SO2 due to the increased bisulfite content
gets worse. That by the pump 96 on the drum filter.
generated vacuum is adjusted so that the vacuum at the
Drum 92 worse (higher pressure) than that in the chamber
mer 58 is the prevailing vacuum. When applying a lower
Pressure at this point in the system. The solution would cool even further, and more potassium pyrosulfite would crystallize out in the drum 92, which would clog the system. The filter cloth used on drum 92 is preferably a monofilament cloth, such as nylon, that is chemically inert to the solution and crystal slurry and that has openings generally 10 to 50 or 60 microns, preferably about 20 to 40 microns. The crystals on the filter surface can advantageously be washed with the aid of a spray jet 112, for which purpose a branched stream of the 50% solution passed to the stripping column is preferably used, as a result of which the purity of the crystals is improved. Since the 50% potassium bisulfite solution is saturated, practically no crystals are dissolved and the purity of the crystals is only increased by displacing the mother liquor. If desired, a steamer or blower 114 can also be directed at the filter surface near the scraper 108 to clean the filter surface of crystals that were not removed by the scraper 108. _ The potassium pyrosulfite crystals can advantageously be heated in the presence of water in order to promote their decomposition to sulfur dioxide at relatively low temperatures. The water used can be the residual water of the mother liquor enclosed in the crystals, but also added water; it can be in any suitable form, e.g.
in flüssiger oder in Dampfform vorliegen, und es wird in solchen Mengen
verwendet, daß die Zersetzung des Kaliumpyrosulfits unter Freisetzung von Schwefeldioxyd
gefördert wird. Im allgemeinen betragen diese Mengen mindestens etwa 0,01 Gew.-ö,
im allgemeinen etwa 1 bis 99 Gew.-lo, vorteilhaft etwa 20-75 Gv#N.-%ibezogen auf
das Kaliumpyrosulfit und das 'Nasser.
Bei etwa 20 Ü2,v.-ö Nasser
erhält man feuchte Kristalle und bei etwa 40 Gew.-'erhält man beispielsweise eine
Lösung. In der Lösung liegt das Kaliumpyrosulfit jedoch in der-Bi-CD it f orm vor.It will be in liquid or vapor form, and it will be in such amounts
used that the decomposition of potassium pyrosulfite with the release of sulfur dioxide
is promoted. In general, these amounts are at least about 0.01 wt.
generally about 1 to 99% by weight, advantageously about 20-75% by weight, based on
the potassium pyrosulphite and the 'Nasser.
At about 20 Ü2, v.-ö Nasser
moist crystals are obtained and at about 40 wt .- 'one obtains, for example, one
Solution. In the solution, however, the potassium pyrosulfite is in the form of the Bi-CD it.
Die in den Behälter 110 geleiteten Kristalle werden zur leichteren
Neiterverarbeitung in ausreichend Nasser gelöst. Im allgemeinen wird mindestens
so viel 9asser zugesetzt, um einen pumpfähigen Brei zu bilden, der beispielsweise
etwa 60 bis 70 % Feststoffe enthz#ilt;--obgleich, falls gewünscht, auch so viel
Vdasser zugesetzt werden kann, daß eine Lösung erhalten wird. Das Verhältnis zwischen
Feststoffen und i,Yasser im AuflösebehUter 110 wird zweckmäßig mit Hilfe eines Dichtereglers
103 eingestellt. Im allgemeinen befinden sich etwa 35 bis 55-4o, vorzugsweise etwa
40 bis 50 '#o Feststoffe in der Lösung, die mit Hilfe der Pumpe 118 über .die Zeitung
116 aus dem Auflösebehälter 110 entfernt wird. Das ;Vasser wird in Form von Kondensat
aus dem Kühler 70 über die Leitung 72 bzw. aus den Dampfstrahlpumpen 62 und 64 über
die Leitungen 74 bzw. 76, dem Auflösebehä,lter 110 zugeführt. Falls gewünscht, kann
frisches Hasser -furch die Leitung 120 eingeleitet werden.The crystals fed into the container 110 become lighter
Subsequent processing dissolved in sufficient water. In general, at least
so much water is added to form a pumpable pulp, for example
about 60 to 70% solids - although as much if desired
Can be added so that a solution is obtained. The relation between
Solids and water in the dissolving tank 110 is expediently controlled with the aid of a density regulator
103 set. Generally it is about 35 to 55-4o, preferably about
40 to 50 '# o solids in the solution, which with the help of the pump 118 over .the newspaper
116 is removed from the dissolving container 110. The; Vasser is in the form of condensate
from the cooler 70 via the line 72 or from the steam jet pumps 62 and 64 via
the lines 74 and 76, respectively, are fed to the dissolving container 110. If desired, can
fresh haters -for be initiated through line 120.
Das Kaliumpyrosulfit in Anwesenheit oder in Berührung mit 'Yasser
wird so hoch erhitzt, daß Schwefeldioxyd freigesetzt wird, wobei im allgemeinen
Temperaturen von etwa 38 bis 107°C (100 bis 225°F), vorzugsweise von etwa 66 bis
1070C (150 bis 225°F) unter Normaldruck angewendet werden können.The potassium pyrosulfite in the presence or in contact with 'Yasser
is heated so high that sulfur dioxide is released, in general
Temperatures from about 38 to 107 ° C (100 to 225 ° F), preferably from about 66 to
1070C (150 to 225 ° F) under normal pressure.
Die Zersetzung des Kaliumpyrosulfits in Berührung mit Wasser kann
bei Normaldruck oder bei Überdruck durchgeführt werden,
beispielsweise
bei etwa 0 bis 28 atü (0 bis 300 p.s.i.a.), im allgemeinen von etwa 1 bis 10 atü
(15 bis 150 p.s.i.a.), obgleich vorzugsweise bei Normaldruck gearbeitet wird. Nach
einer Abwandlung dieses ?Merkmals der Erfindung kann man bei Überdruck arbeiten,
wenn das Kaliumpyrosulfit in wUßriger Lösung vorliegt, um die Konzentration der
Lösung bei höheren Temperaturen,z.B. bei mehr als etwa 1100C (2300F) und bis zu
etwa 1900C (3750F) zu erh5hen, wobei auch eine Erhöhung des Partialdruckes des Schwefeldioxyds
im Kaliumpyrosulfit und eine verbesserte Freisetzun,#-Y.-des-"Schwefeldioxyds erzielt
werden. Im allgemeinen beträgt die bei diesen Merk-
malen verwendete Menge Wasser et,.-ja 5 bis 50 oder 70
Gew.- ö.
en
Werden beispielsweise Kaliumbisulfitlösung@ünter einem Druck
von etwa 7 at (100 p.s.i.a.) auf eine Temperatur von etwa 1770C (3500F) erhitzt,
so ist die Löslichkeit der Pyrosulfitkristalle viel größer, z.B. etwa 75 Gew.-ö,
bezogen auf die Kristalle und Wasser. Bei fieser höheren Konzentration ist der Partialdruck
des Schwefeldioxyds viel höher als bei niedrigeren Konzentrationen, und auch der
Umwandlungsgrad des Kaliumpyrosulfits zu Kaliumsulfit ist höher.The decomposition of the potassium pyrosulfite in contact with water can be carried out at normal pressure or at elevated pressure, for example at about 0 to 28 atmospheres (0 to 300 psia), generally from about 1 to 10 atmospheres (15 to 150 psia), although preferably at atmospheric pressure is being worked on. In a modification of this feature of the invention, one can operate at overpressure when the potassium pyrosulfite is in aqueous solution in order to increase the concentration of the solution at higher temperatures, for example above about 1100C (2300F) and up to about 1900C (3750F) An increase in the partial pressure of the sulfur dioxide in the potassium pyrosulfite and an improved release of sulfur dioxide are also achieved. paint amount of water used et, .- yes 5 to 50 or 70 wt.
en
For example, potassium bisulfite solution @ under one pressure
heated from about 7 at (100 psia) to a temperature of about 1770C (3500F), the solubility of the pyrosulfite crystals is much greater, for example about 75 weight percent based on the crystals and water. At a nasty higher concentration the partial pressure of the sulfur dioxide is much higher than at lower concentrations, and the degree of conversion of the potassium pyrosulphite to potassium sulphite is also higher.
Die Verwendung von Wasser zur Verbesserung der Zerset.zunn des Kaliumpyrosulfits
ist dem Arbeiten unter wasserfreien Bedingungen vorzuziehen, da keine inerten Substanzen
verwendet zu werden brauchen und deshalb die Kosten für die 38handlung dieser Substanzen
wegfallen; weiterhin hat das auf diese "leise erhaltene Schwefeldioxyd eine wesentlich
niedrigere Temperatur, und der Umwandlungsgrad von Kaliumpyrosulfit (Bisulfit) zu
Schwefeldioxyd ist höher.The use of water to improve the decomposition of potassium pyrosulfite
is preferable to working under anhydrous conditions as there are no inert substances
need to be used and therefore the cost of handling these substances
fall away; furthermore, the sulfur dioxide "quietly obtained" has an essential
lower temperature, and the degree of conversion of potassium pyrosulfite (bisulfite) too
Sulfur dioxide is higher.
Da im allgemeinen eine kleine Menge Schwefeltrioxyd in den schwefeldioxydhaltigen
Abgasen vorhanden ist, wird eine kleine Menge Kaliumsulfat gebildet, das periodisch
entfernt
wird. 'Jeiterhin kann der in den Abgasen vorhandene Sauer-
stoff mit dem Kaliumsulfit unter Bildung von zusätzlichem
Kaliumsulfat reagieren, so daß es erwünscht sein kann,
einen Oxydationsinhibitor, z.3. organische Verbindungen,
wie Hydrochinon usw., der Kaliumsulfitlösung zuzusetzen.
Das Kaliumsulfat kristallisiert im allgemeinen mit dem Pyro-
sulfit aus und kann durch periodische Auflösung der Pyro-
sulfitkristalle, die stärker wasserlöslich sind als Kalium-
sulfat, abgetrennt werden. Die aufgre-lösten Pyrosulfitkristal-
le können nach Entfernung des festen Kaliumsulfats in die
Reaktionszone zurückgeleitet werden. Kaliumsulfat ist ein
eruriznschter Bestandteil von Düngemittel. Falls gewünscht,
kann das Verfahren auf die Erzeugung von Kaliumsulfat ab-
gestellt werden, indem der Inhibitor weggelassen und die
Menge des erzeugten Kaliumsulfats erhöht wird.
Die Kaliumbisulfitlösung in der Zeitung 16 wird in die Abstreiferzone 125 geleitet,
in der die Lösung auf eine Temperatur, die zur Zersetzung des Kaliumbisulfits unter
Bildung von Schwefeldioxyd und einer Kaliumsulfitlösung ausreicht, erhitzt wird
(z.B. auf etwa 110 bis 150°C). Die Zersetzung wird vorteilhaft in einer Mehrstufenoperation
durchgeführt, um die Gesamtumsetzun- des Kaliumbisulfits in Kaliumsulfit zu erhöhen
und die Energiemenge, d.h. den erforderlichen.Dampf,des System herabzusetzen. Wie
angegeben ist, enthalt die Abstreiferzone 125 zwei Abstreifkolonnen 122 und 122',
obgleich, falls gewünscht, auch drei oder mehr Stufen verwendet werden können. Die
durch die Leitung 116 in die Kolonne 122 eingeleitete Lösung wird in einem Erhitzer
138 mit Dampf auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um das Kaliumbisulfit
in der Lösung zu zersetzen, wobei am Kopf ein Gasstrom erzeugt wird, der Schwefeldioxyd
und ,',iasserdampf enthält. Dieser am-Kopf abgezogene
Strom wird
durch die Leitung 124 entfernt und zum Erhitzer 138' für die zweite Abstreifkolonne
122' geleitet, um die erforderliche Energie zur Zersetzung von zusätzlichem Kaliumbisulfit
zu erzeugen. Die Umwandlung des Kaliumbisulfits zu Kaliumsulfit in ieder einzelnen
Abstreifersäule ist beschränkt, da kein weiteres Schwefeldioxyd aus der Lösung entfernt
werden kann, wenn der Partialdruck des Schwefeldioxyds in den Dämpfen in der Kolonne
gleich dem Partialdruck des Schwefeldioxyds -in--der Lösung ist, ganz gleich, wie
viel Energie man der Kolonne zuführt. Verwendet man mehrere Kolonnen, so wird in
jeder Kolonne infolge der Entfernung des Wassers aus der Lösung, die mit zusätzlichem
Schwefeldioxyd gesättigt sein kann, frischer Dampf erzeugt,
wodurch eine weitere Zersetzung des Kaliumbisulfits und eine verbesserte Umsetzung
erzielt werden. Weiterhin wird der Energie- oder Dampfbedarf des Systems dadurch
vermindert, daß aus den in jeder Abstreiferkolonne erzeugten Dämpfen Energie gewonnen
wird, indem diese Dämpfe zur Lieferung von Wärme für die nächste Kolonne verwendet
werden. Nach dem Erhitzer 138', nach dem der Wasserdampf in der Leitung 124 zum
größten Teil ein kondensiertes Produkt darstellt, wird das Produkt durch die Leitung
12.6 in die Trennvorrichtung 128 geleitet. Das kondensierte 'Nasser wird vom Boden
der Trennvorrichtung 128 durch die Leitung 130 entfernt, während das Schwefeldioxyd
als gasförmiges Produkt durch die Leitung 131 entfernt wird. Die teilweise zersetzte
Kaliumbisulfitlösung wird aus der Kolonne 122 durch die Leitung 134 entfernt und
mit Hilfe der Pumpe 136 zu der Kolonne 122' gefördert, in der zusätzliches Kaliumbisulfit
zersetzt wird. Die am Kopf der Kolonne 122' auftretenden Dämpfe werden durch die
Leitung 124' entfernt .und gelangen über den Wärmeaustauscher, d.h. den Kondensator
126' in den Behälter 128'. Der kondensierte Wasserdampf
wird über die Zeitung 130' aus dem Trennbehalter 128' ent-
fernt, während das Schwefeldioxyd als gasförmiges Produkt
durch die Zeitung 131' entfernt wird. Die Bodenfraktion des
Abstreifers, die nunmehr eine an Kaliumsulfit angereicherte
Lösung darstellt, wird mit Hilfe der Pumpe 136' durch die
Leitung 134' in den Zugabebehälter 106 für den Absorber
geleitet. Ein Teil der Abstreifer-Bodenfraktion in der
Lei-
tung 134 :^iird zur Aufrechterhaltung der geeigneten Tempe-
ratur (z.B. etwa 110 bis 1500C) in der._Ahstreiferkolonne 122
»ch den Erhitzer 138 geleitet: Die im Zugabebeh.lter 106
Absorbers gesammelte Kaliumsulfitlösung wird mit Hilfe der
Pumpe 147 durch die Leitung 142 in die Zulaufleitung 16
des Reaktors 10 gepumpt. Das 'asser in den Leitungen 130
und 130' wird zum Auflösebehälter 110 geleitet und löst
dort die Kaliumpyrosulfitkristalle auf.
Die erste Stufe der Trennkolonne wird im allgemeinen bei Überdruck und bei einer
Temperatur gefahren, die ausreicht, um das Kaliumbisulfit zu zersetzen, z.B. bei
bis zu etwa 14 at und etwa 3160C (200 p.s.i.a. und 600°F), jedoch vorzugsweise unterhalb
von Temperaturen, bei denen sich nennenswerte Mengen an Kaliumsulfat bilden (z.B.
bei etwa 204°C) und unterhalb von Drucken von etwa 10 at (150 p.s.i.a.). Ge-:-@,hnlich
wird der Abscheider in der ersten Stufe 122 bei üiner Temperatur von etwa 135 bis
177 oder 2040C (275 bis 350 oder 400°F) und einem Druck von etwa 2,8 bis 5,6 at
(40 bis 80 p.s.i.a.), vorzugsweise etwa 2,8 bis 4,2 at (40 bis 60 p.s.i.a.) gefahren.
Diese Bedingungen werden deshalb gewählt, um den Dampfbedarf, d.h. die Dampfmenge,
die zur Erzeu xung der gewünschten Menge Schwefeldioxyd nö=-tig ist, niedrig zu
halten. Im allgemeinen ist es erwünscht, die Dampfmenge auf etwa 2 bis 6, vorzugsweise
etwa 2 bis 4 Gewichtsteile je Gewichtsteil Schwefeldioxyd zu halten. Jede
anschließende
Stufe kann bei einem Druck, der etwa 1,4 at (20 p.s.i.a.) niedriger liegt als der
der vorhergehenden Stufe, und bei entsprechenden Zersetzungstemperaturen gefahren
werden. Beispielsweise arbeitet die Trennsäule der zweiten Stufe in einem System
mit zwei Stufen, im allgemeinen bei einem Druck von etwa 1,4 bis 4,2 at (20 bis
60 p.s.i.a.), vorzugsweise von etwa 1,4 bis 2,8 at (20 bis 40 p.s.i.a.), und bei
einer Temperatur von etwa 120 bis 1500C (250 bis 300°F), vorzugsweise bei einer
Temperatur von etwa 127 bis 1380C (260 bis 2800F).Since there is generally a small amount of sulfur trioxide in the exhaust gases containing sulfur dioxide, a small amount of potassium sulfate is formed which is removed periodically will. '' Furthermore, the acidic
substance with the potassium sulfite with the formation of additional
Potassium sulfate react, so it may be desirable
an antioxidant, e.g. 3. organic compounds,
such as hydroquinone, etc., to be added to the potassium sulfite solution.
The potassium sulfate generally crystallizes with the pyro-
sulfite and can by periodic dissolution of the pyro-
sulfite crystals, which are more soluble in water than potassium
sulfate, are separated. The dissolved pyrosulfite crystal
After removing the solid potassium sulphate, oils can be poured into the
Reaction zone are returned. Potassium sulfate is a
Desired constituent of fertilizers. If desired,
the process can be reduced to the production of potassium sulfate
be made by omitting the inhibitor and the
The amount of generated potassium sulfate is increased.
The potassium bisulfite solution in the newspaper 16 is passed into the stripping zone 125, in which the solution is heated to a temperature sufficient to decompose the potassium bisulfite with the formation of sulfur dioxide and a potassium sulfite solution (e.g. to about 110 to 150 ° C). The decomposition is advantageously carried out in a multi-stage operation in order to increase the total conversion of potassium bisulfite into potassium sulfite and to reduce the amount of energy, ie the required steam, of the system. As indicated, stripping zone 125 contains two stripping columns 122 and 122 ', although three or more stages can be used if desired. The solution introduced through line 116 into column 122 is heated in a heater 138 with steam to a temperature sufficient to decompose the potassium bisulfite in the solution, generating a gas stream at the top, the sulfur dioxide and '' steam contains. This overhead withdrawn stream is removed by line 124 and directed to heater 138 'for second stripping column 122' to generate the energy required to decompose additional potassium bisulfite. The conversion of the potassium bisulfite to potassium sulfite in each individual stripping column is limited, since no further sulfur dioxide can be removed from the solution if the partial pressure of the sulfur dioxide in the vapors in the column is equal to the partial pressure of the sulfur dioxide in the solution, whatever how much energy is fed to the column. If several columns are used, fresh steam is generated in each column as a result of the removal of the water from the solution, which may be saturated with additional sulfur dioxide. whereby a further decomposition of the potassium bisulfite and an improved conversion are achieved. Furthermore, the energy or steam requirements of the system are reduced by recovering energy from the vapors generated in each stripper column by using those vapors to provide heat for the next column. After the heater 138 ', after which the water vapor in the line 124 is for the most part a condensed product, the product is passed through the line 12.6 into the separating device 128. The condensed water is removed from the bottom of the separator 128 through line 130 while the sulfur dioxide is removed as a gaseous product through line 131. The partially decomposed potassium bisulfite solution is removed from the column 122 through the line 134 and conveyed with the aid of the pump 136 to the column 122 ', in which additional potassium bisulfite is decomposed. The vapors occurring at the top of the column 122 'are removed through the line 124' and reach the container 128 'via the heat exchanger, ie the condenser 126'. The condensed water vapor is obtained from the separating container 128 'via the newspaper 130'
removes, while the sulfur dioxide as a gaseous product
is removed by newspaper 131 '. The soil fraction of the
Stripper, which is now enriched in potassium sulfite
Solution is, with the help of the pump 136 'by the
Line 134 'into the addition container 106 for the absorber
directed. Part of the scraper bottom fraction in the line
tion 134: is used to maintain the appropriate temperature
temperature (e.g. about 110 to 1500C) in der._Ahstreiferkolonne 122
I directed the heater 138: The one in the addition container 106
The potassium sulfite solution collected by the absorber is removed with the aid of the
Pump 147 through line 142 into supply line 16
of the reactor 10 is pumped. The water in lines 130
and 130 'is directed to dissolving tank 110 and dissolves
there the potassium pyrosulfite crystals.
The first stage of the separation column is generally operated at overpressure and at a temperature sufficient to decompose the potassium bisulfite, e.g. up to about 14 at and about 3160C (200 psia and 600 ° F), but preferably below temperatures at which significant amounts of potassium sulfate are formed (e.g. at about 204 ° C) and below pressures of about 10 at (150 psia). Similarly, the separator in the first stage 122 is operated at a temperature of about 135 to 177 or 2040C (275 to 350 or 400 ° F) and a pressure of about 2.8 to 5.6 at (40 to 80 psia), preferably about 2.8 to 4.2 at (40 to 60 psia). These conditions are chosen in order to keep the steam requirement, ie the amount of steam required to generate the desired amount of sulfur dioxide, low. In general, it is desirable to keep the amount of steam at about 2 to 6, preferably about 2 to 4 parts by weight per part by weight of sulfur dioxide. Each subsequent stage can be operated at a pressure about 1.4 at (20 psia) lower than that of the previous stage and at appropriate decomposition temperatures. For example, the second stage separation column operates in a two stage system, generally at a pressure of from about 1.4 to 4.2 at (20 to 60 psia), preferably from about 1.4 to 2.8 at (20 to 40 psia), and at a temperature of about 120 to 1500C (250 to 300 ° F), preferably at a temperature of about 127 to 1380C (260 to 2800F).
Will man das Kaliumsulfat, ein unerwünschtes Nebenprodukt des Verfahrens,
aus dem Kaliumbisulfit entfernen, so kann man einen Teil der Lösung in der Leitung
116 durch die Leitung 144 abzweigen, in der eine Zentrifuge 146 oder, falls gewünscht,
ein Filter angeordnet sind, mit deren Hilfe die Kaliumsulfatkristalle durch die
Abflußleitung 147 entfernt werden. Wird ein Kaliumbisulfitbrei zur Speisung der
Abstreifersäule 122 verwendet, so kann die Abzweigung und Abtrennung des Kaliumsulfats
in der Zeitung 134' oder in der Zeitung 142 erfolgen.If you want potassium sulfate, an undesirable by-product of the process,
remove from the potassium bisulfite, so you can get some of the solution in the line
116 branch off through line 144, in which a centrifuge 146 or, if desired,
a filter are arranged, with the help of which the potassium sulfate crystals through the
Drain line 147 can be removed. Is a potassium bisulfite pulp for feeding the
Stripping column 122 is used, the branching off and separation of the potassium sulfate
in the newspaper 134 'or in the newspaper 142.
Das System und seine Ilirkungsweise sind derart, daß es durch die
zyklische Natur der Arbeitsschritte, die Temperatur der zu verarbeitenden Gase (z.B.
den Temperaturabfall der Kraftwerksgase am Abend) oder den Schwefel- oder Feststoffgehalt
des Gases nicht nachteilig beeinflußt wird; es ist also sehr flexibel. So kann es
jedes Gas, das S02, S03 oder teilchenförmige Feststoffe enthält, reinigen oder alle
anderen Arten von Verunreinigungen in jedem anderen Gas, das mit dem System verträglich
ist, und das das System nicht nachteilig beeinflußt oder vom System nachteilig beeinflußt
wird,
entfernen.The system and its mode of operation are such that it is supported by the
cyclical nature of the work steps, the temperature of the gases to be processed (e.g.
the drop in temperature of the power plant gases in the evening) or the sulfur or solids content
the gas is not adversely affected; so it's very flexible. So it can
purify or all of any gas containing SO2, SO3 or particulate solids
other types of impurities in any other gas compatible with the system
and that does not adversely affect or adversely affect the system
will,
remove.
Die Ausführungsform-nach Figur 12 ist praktisch die gleiche wie die
Ausführungsform nach Figur 1, mit Ausnahme der Abstreiferzone 125', in der das Kaliumbisulfit
in Anwesenheit eines Inertgases zersetzt wird. Im System nach Figur 12 wird die
Kaliumbisulfitlösung in der Zeitung 116' in die Abstreiferzone 125' geleitet, in
der die Lösung auf eine Temperatur, die zur Zersetzung de.s-Käliümbisulfits unter
Bildung von Schwefeldioxyd und einer Kaliumsulfitlösung ausreicht, erhitzt wird
(z.B. auf etwa 110 bis 150°C). Die Zersetzung wird vorteilhaft durch eine mehrstufige
Abstreifung bewirkt, wodurch die Gesamtumwandlung des Kaliumbisulfits zu Kaliumsulfit
erhöht und die Energie, d.h. der Dampfbedarf des Systems, erniedrigt wird: Wie dargestellt,
enthält die Abstreiferzone 125' eine Abstreifersäule 12211, obgleich, falls gewünscht,
auch zwei oder mehrere Stufen verwendet werden können. Die durch die Zeitung 116'
in die Kolonne 122'# eingeleitete Lösung wird im Wärmeaustauscher 150' mit Dampf
auf eine Temperatur erhitzt, die im allgemeinen unter dem Siedepunkt beim Betriebsdruck
der Kolonne liegt, die aber ausreicht, um das Kaliumbisulfit in der Lösung zu Kaliumsulfit
und Schwefeldioxyd zu zersetzen. Die Lösung wird bei der angegebenen Temperatur
in die Kolonne 12211 eingeleitet. Obgleich die Bisülfitlösung zersetzt wurde`, kann
das Schwefeldioxyd erst freigesetzt werden, wenn eine Antriebskraft vorhanden ist.
Deshalb wird ein Inertgas, wie Stickstoff, Methan, Argon, Helium usw., durch die
Leitung 130" in die Kolonne 12211 eingeleitet, um das S02 aus der Lösung
abzutreiben und vorzugsweise um das Inertgas mit S02 zu sättigen.-Ist der.Partialdruck
des Schwefeldioxyds in den Dämpfen in der Kolonne gleich dem Partialdruck-des Schwefeldioxyds
in der Lösung, so känn kein weiteres Schwefeldioxyd aus der Lösung entfernt
werden, ganz
gleich, wie viel Energie man der Kolonne zuführt.
Verwendet man mehrere Kolonnen, so erniedrigt sich der Energie-oder Dampfbedarf
des Systems, :indem Energie aus den in jeder Abstreiferkolonne erzeugten Dämpfen
gewonnen wird, dadurch, daß diese .Dämpfe zur Erzeugung von Wärme für die nächste
Kolonne verwendet werden. Das SO 2-haltige Inertgas wird durch die Zeitung
12411 in den Wärmeaustauscher 12611 geleitet, in dem das S02 kondensiert und anschließend
in den Abscheider 128#' geleitet wird. Das kondensierte S02 (das das aus der Kolonne
122 '.'--erstfernte Wasser enthält) wird durch die-Zeitung 13811 vom Boden der Trennvorrichtung
12811 entfernt, während das Inertgas durch die Zeitung 13211 entfernt wird. Mit
Hilfe des Gebläses 130'' in der Zeitung 13211 wird das Inertgas in die Kolonne
12211 zurückgeleitet. Die teilweise zersetzte Kaliumbisulfitlösung wird aus der
Kolonne 12211 durch die Zeitung 13411 abgezogen und mit Hilfe der Pumpe 136'' zum
Zugabebehälter 106' des Absorbers gepumpt. Gewöhnlich werden in der Abstreifkolonne
12211 Temperaturen von etwa 110 bis 150°C (230 bis 300°F) und Drucke von bis zu
etwa 14 at (200 p.s.i.a.) angewendet. Die Lösung in der Zeitung 116' wird
im allgemeinen auf eine möglichst hohe Temperatur erhitzt, bei der noch kein Kaliumsulfat
gebildet wird und bei der die Lösung noch nicht siedet. Durch Wärmezufuhr wird der
Partialdruck des S02 in der Lösung bis zum Siedepunkt der Lösung erhöht, wodurch
ein großer Druckunterschied zwischen dem S02 in der Lösung und im Inertgas geschaffen
wird, so daß das Inertgas das S02 aus der Lösung austreiben kann, wenn es durch
die Kolonne 12211 hindurchgeht. Im allgemeinen werden Temperaturen von etwa 110
bis zu etwa 316°C, vorzugsweise von weniger als etwa 2270C (darüber kann sich Sulfat
bilden) und Drucke von etwa 0 bis 21 at (vorzugsweise von etwa 1 bis 10 at) (0 bis
300 p.s.i.a., vorzugsweise 15 bis 150 p.s.i.a.) in der Zersetzungszone
angewendet.
Das Inertgas wird mit einer ausreichenden Geschwindigkeit durch die Kolonne geleitet,
um das S02 aus der Lösung auszutreiben; diese Geschwindigkeit ist aber nicht so
groß, daß Lösung aus der Kolonne herausgeblasen wird, d.h. die beträgt z.B. etwa
0,45 bis 6 m/sek. (1,5 bis 20 FPS), vorzugsweise etwa 0,6 bis 2,4 m/sek.The embodiment according to FIG. 12 is practically the same as the embodiment according to FIG. 1, with the exception of the stripping zone 125 ', in which the potassium bisulfite is decomposed in the presence of an inert gas. In the system according to FIG. 12, the potassium bisulfite solution in the newspaper 116 'is passed into the stripping zone 125', in which the solution is heated to a temperature sufficient to decompose de.s-calcium bisulfite with the formation of sulfur dioxide and a potassium sulfite solution (e.g. about 110 to 150 ° C). The decomposition is advantageously effected by a multi-stage stripping, whereby the overall conversion of the potassium bisulfite to potassium sulfite is increased and the energy, i.e. the steam requirement of the system, is reduced: As shown, the stripping zone 125 'contains a stripping column 12211, although two, if desired or multiple stages can be used. The solution introduced through the newspaper 116 'into the column 122'# is heated in the heat exchanger 150 'with steam to a temperature which is generally below the boiling point at the operating pressure of the column, but which is sufficient to convert the potassium bisulfite in the solution to potassium sulfite and to decompose sulfur dioxide. The solution is introduced into column 12211 at the specified temperature. Although the bisulfite solution has decomposed, the sulfur dioxide can only be released when a driving force is present. Therefore, an inert gas, such as nitrogen, methane, argon, helium, etc., is introduced into the column 12211 through the line 130 ″ in order to drive the S02 out of the solution and preferably to saturate the inert gas with S02 If the sulfur dioxide in the vapors in the column is equal to the partial pressure of the sulfur dioxide in the solution, no further sulfur dioxide can be removed from the solution, no matter how much energy is added to the column. or steam demand of the system: by extracting energy from the vapors generated in each stripper column by using these vapors to generate heat for the next column. The inert gas containing SO 2 is passed through newspaper 12411 into heat exchanger 12611 in which the S02 is condensed and then passed into the separator 128 # '. The condensed S02 (which contains the water removed from the column 122'. ') t) is removed from the bottom of separator 12811 by newspaper 13811 while the inert gas is removed by newspaper 13211. With the help of the fan 130 ″ in the newspaper 13211, the inert gas is fed back into the column 12211. The partially decomposed potassium bisulfite solution is drawn off from the column 12211 through the newspaper 13411 and pumped with the aid of the pump 136 ″ to the addition container 106 ′ of the absorber. Temperatures of about 110 to 150 ° C (230 to 300 ° F) and pressures of up to about 14 at (200 psia) are commonly used in stripping column 12211. The solution in newspaper 116 ' is generally heated to as high a temperature as possible at which potassium sulfate is not yet formed and at which the solution does not yet boil. By supplying heat, the partial pressure of the SO2 in the solution is increased to the boiling point of the solution, creating a large pressure difference between the SO2 in the solution and in the inert gas, so that the inert gas can drive the SO2 out of the solution when it passes through the column 12211 passes through. In general, temperatures of about 110 to about 316 ° C, preferably less than about 2270 ° C (above which sulfate can form) and pressures of about 0 to 21 at (preferably from about 1 to 10 at) (0 to 300 psia, preferably 15 to 150 psia) is applied in the decomposition zone. The inert gas is passed through the column at a rate sufficient to drive the SO2 out of the solution; however, this speed is not so great that the solution is blown out of the column, ie it is, for example, about 0.45 to 6 m / sec. (1.5 to 20 FPS), preferably about 0.6 to 2.4 m / sec.
(2 bis 8 ?PS). Da bei diesen Arbeitsbedingungen ein großer
Teil des 'Hassers in der Kolonne kondensiert wird, wird wenig Wasserdampf mit den
Inertgasen entfernt ,--.wodurch die regenerierte Kaliumsulfitlösung wieder verwendet
werden kann. Das vorstehend und in den Figuren 1 und 2 beschriebene System zur Gewinnung
von S02 wurde zur Behandlung von Abgasen eines Kohle verbrennenden Kraftwerkes verwendet.
Zur Bestimmung des Temperaturabfalles des eintretenden Abgases nach der Vorberieselungsvorrichtung
wurden einige Versuche bei wechselnden Verhältnissen zwischen Berieselungswasser
und Abgas durchgeführt. In jedem Versuch wurde das Abgas mit einer Strömungsgeschwindigkeit
von etwa 57 m3/Min. (etwa 2000 ou.ßt./Min.) bei einer Temperatur von etwa 150°C
in die Vorberieselungsvorrichtung eingeleitet.,Die, Temperatur und die Feuchtigkeit
des Gases gleich.nach dem Austritt aus der Aufprallfläche wurden aufgezeichnet.(2 to 8 ? Hp). Since a large part of the 'Hassers' is condensed in the column under these working conditions, little water vapor is removed with the inert gases, so that the regenerated potassium sulfite solution can be reused. The system described above and in FIGS. 1 and 2 for the production of SO2 was used for the treatment of exhaust gases from a coal-burning power station. To determine the temperature drop in the exhaust gas entering the pre-sprinkler device, a number of tests were carried out with changing ratios between sprinkler water and exhaust gas. In each experiment, the exhaust gas was at a flow rate of about 57 m3 / min. (approx. 2000 o.s. / min.) at a temperature of approx. 150 ° C into the pre-sprinkler device. The temperature and humidity of the gas immediately after it emerged from the impact surface were recorded.
Die Ergebnisse sind in Tabelle I angegeben. Eispiel 1
In Tabelle
II ist ein typisches Beispiel des vorliegenden Verfahrens angegeben, bei dem die
Bedingungen und Parameter angewendet wurden, wie sie bei der Besprechung der Figuren
1 und 2 angegeben sind; es wurden die in den Zeichnungen angegebenen speziellen.Beispiele
verwendet, und die Tabelle
gibt die entsprechenden Zusammensetzungen
der Ströme für die einzelnen Strömungsleitungen sowie die angewendeten Temperaturen
an. Das Abgas hatte die folgende typische Zusammensetzung (in 1.10l-%) Schwefeldioxyd
0,3 %; Sauerstoff 3,4 %; Wasserdampf 6,0#i; Kohlendioxyd 14,2%; Stickstoff 76,1
% und Schwefeltri-Oxyd 0,0003 %. Es wird praktisch kein Kaliumsulfat gebildet. Die
Vakuum-Schnellkühlvorrichtung wird bei einem Druck von etwa 0,07 ata (1 p.s.i.a.).u-nd-
bei 'einer Temperatur von etwa 400C (1040F) betrieben; das Wasser wird mit einer
Geschwindigkeit von etwa 64 kg/Stunde (140 lbs/Stunde) aus dem Schnellabkühler
entfernt, und der pH-Wert der Lösung in der Kristallisiervorrichtung beträgt
etwa 7,0 bis 7,2.The results are given in Table I. Example 1 Table II shows a typical example of the present process using the conditions and parameters set out in the discussion of Figures 1 and 2; the specific examples given in the drawings have been used and the table gives the corresponding compositions of the flows for the individual flow lines and the temperatures used. The exhaust gas had the following typical composition (in 1.10 l-%) sulfur dioxide 0.3%; Oxygen 3.4%; Water vapor 6.0 # i; Carbon dioxide 14.2%; Nitrogen 76.1% and sulfur tri-oxide 0.0003%. Virtually no potassium sulfate is formed. The vacuum chiller is operated at a pressure of about 0.07 ata (1 psia) and at a temperature of about 400C (1040F); the water is removed from the blast chiller at a rate of about 64 kg / hour (140 lbs / hour) and the pH of the solution in the crystallizer is about 7.0 to 7.2.
$etegiel 2
Es wird im wesentlichen wie nach Beispiel 1 gearbeitet,
wobei aber statt des Kaliumsulfits eine wäßrige Cäsiumsulfitlösung verwendet wird,
um Gäsiumbisulfit zu bilden und das 302. zu gewinnen.$ etegiel 2 The procedure is essentially as in Example 1, except that an aqueous cesium sulfite solution is used instead of potassium sulfite in order to form gesium bisulfite and to obtain the 302nd.
Beispiel 3
Es wird im wesentlichen wie in Beispiel 1 gearbeitet,
wobei jedoch statt des Kaliumsulfits eine w3Brige Rubidiumsulfitlösung
verwendet
wird, um Rubidiumbisulfit zu erzeugen und S02 zu gewinnen. EXAMPLE 3 The procedure is essentially as in Example 1, except that an aqueous rubidium sulfite solution is used instead of potassium sulfite in order to produce rubidium bisulfite and extract SO 2.
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,
wie sie bereits im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschrieben wurde, wobei
jedoch die teilchenförmigen Feststoffe oder in Flüssigkeiten löslichen Komponenten
in einem Gasstrom getrennt entfernt werden. Figur 3 zeigt das Hindurchströmen des
Gases durch einen elektrostatischen Abscheider 200 zur Entfernung der--gröeen Teilchen;
die Vorberiesel.ungsstufe 10 wird für die teilchenförmigen Feststoffe, die im. allgemeinen
schwieriger zu entfernen sind, verwendet. Figur 3 zeigt ein Reaktionsgefä8@100 mit
einem zylindrischen Mittelabschnitt 101, in dessen unteres Viertel eine kreisförmige
Gaszuleitung 105 führt. Durch die Öffnung 106, etwa in der Mitte, ragt eine röhrenförmige
Sprüheinrichtung für die Flüssigkeit in den mittleren Abschnitt. Das Reaktionsgefäß
hat einen konischen Bodenteil 102 mit einer Ableitung 26 zur Entfernung der flüssigen
und teilchenförmigen festen Stoffe und einen umgekehrten konischen Oberteil 103
mit einem Austritt zur Entfernung des gereinigten Gases. Die kreisförmige Halterungsplatte
15,
die eine Vielzeh] von Öffnungen 107 aufweist (vgl. Figur 4),
ist in der Zone
xial über dem Rohr 24 angebracht und an
der Innenwand 108 des Mittelabschnittes 101 befestigt. Sie trägt eine Füllkörperkolonne
22, die aus drei Schichten von keramischen Raschigringen zusammengesetzt ist. Die
Füllkörpersäule und die Halterungsplatte bilden eine gasdurchlässige Aufprallfläche
10. In den Gaseinlaß 105 paBt das Gaszuleitungsrohr 12 mit einem kappenförmigen
Ende13, das in die Zone 20 nach oben unter das Rohr 24 ragt und das das Gas zur
Aufprallfläche 110 leitet. Die Sprühdüsen 25 sind vorzugsweise in gleichen Abständen
am inner®Teil 109 des Rohres 24 angeordnet und so ausgerichtet, daß ein stetiger
Flüssigkeitsstrom (z.8. Wasser) gegen die Aufprallfläche 110 gesprüht wird.
FIG. 3 shows a section through a device according to the invention, as already described in connection with FIGS. 1 and 2, but the particulate solids or components soluble in liquids being removed separately in a gas stream. FIG. 3 shows the gas flowing through an electrostatic precipitator 200 to remove the larger particles; the pre-sprinkling stage 10 is used for the particulate solids in the. generally more difficult to remove are used. FIG. 3 shows a reaction vessel 100 with a cylindrical central section 101, in the lower quarter of which a circular gas supply line 105 leads. A tubular spray device for the liquid protrudes through the opening 106, approximately in the middle, into the central section. The reaction vessel has a conical bottom part 102 with a discharge line 26 for removing the liquid and particulate solids and an inverted conical top part 103 with an outlet for removing the purified gas. The circular support plate 15, which has a multitude of openings 107 (see FIG. 4),
is in the zone
xial attached to the tube 24 and on
attached to the inner wall 108 of the central section 101. It carries a packed column 22, which is composed of three layers of ceramic Raschig rings. The packed column and the mounting plate form a gas-permeable impact surface 10. The spray nozzles 25 are preferably arranged at equal intervals on the inner®Teil 109 of the pipe 24 and are oriented in such a way that a steady stream of liquid (e.g. water) is sprayed against the impact surface 110.