DE1930109A1

DE1930109A1 - Verfahren zur Gewinnung von Schwefeldioxyd aus Abgasen

Info

Publication number: DE1930109A1
Application number: DE19691930109
Authority: DE
Inventors: Shah Indravadan Shantilal
Original assignee: Chemical Construction Corp
Current assignee: Chemical Construction Corp
Priority date: 1968-06-14
Filing date: 1969-06-13
Publication date: 1969-12-18
Also published as: NL6909008A; US3617212A; GB1275266A; FR2010926A1

Description

Ch'eaical Construction Corporation, New York, N.T.

Verfahren zur gewinnung von Schwefeldj.ox.vd aus Abgasen

Die Erfindung bezieht eich auf die Gewinnung von SchwefeAdioxyd aus Abgasströmen. Die Erfindung ist nützlich bei der Verhinderung der Luftverunreinigung und aur Gewinnung eines wertvollen schwefelhaltigen Produkts ο Die Erfindung ist in typischer Weise auf das Abgas anwendbar, welches durch die Verbrennung eines schwefelhaltigen Brennstoffs erzeugt wird, wie z.B. auf dae Abgas, welches aus einer Dampfkraftanlage, in der Kohle verbrannt -vlrd, austritt. Die Erfindung ist auf das Restgae aus einer SchTrefelsäureheretellungsanlage anwendbar, in welchem Falle das gewonnene Schwefeldioxyd, welches im Abgasstroa enthalt εη war, der durch Verarbeitung der Magnesium-sulfitblsulfit-lösung gebildet worden ist, im allgemeinen sur Schwefelsäü3reherstel.lungsanlage zurückgeführt wird, um weiteres

909851/1580

Sehweielsäureprodukt herzustellen. Dae Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auch auf die Behandlung des Abgaseβ angewendet werden, welches durch die Verbrennung einer Flüssigkeit erzeugt wird, die als Nebenprodukt bei dem basischen Magnesia-Pulpen~Aufschluß-Verfahren erzeugt wird.

Gegenwärtig sind die Abgase, die eine Energieanlage oder eine Schwefelsäureanlage verlassen, eine Hauptquelle für Luftverunreinigung durch Schwefeldioxyd. Die Behandlung von Abgasströmen zwecks Entfernung und Gewinnung von Schwefeldioxyd ist in den US-Patentschriften 1,212 199, 2 086 379 und 2 090 142 beschrieben^ Verfahren, bei denen Sulfitlösungen verwendet werden, sind in den US-Patentschriften 2 210 405, 2 375 786, 2 413 321 und 3 085 858 beschrieben. Verfahren zur Bearbeitung von Sulfitlösungen bei der HolzpulpenherBteilung sind in den folgenden ÜS-Patentsohriften angegeben: 716 330, 830 996, 1 097 781,

1 378 617, 1 499 898, 1 549 189, 1 637 353» 1 828 69a, 2 042 477,

2 042 478, 2 047 627, 2 141 886, 2 147 161, 2 147 162, 2 190 612, 2 351 780, 2 572 929, 2 637 627, 2 872 289 und 3 273 961.

Beim vorliegenden Verfahren wird Sohwefeldioxyd aus Abgasen abgetrennt und dann in einer konzentrierten Form regeneriert, eo daß wertvolle Produkte, wie z.B. flüssiges Schwefeldioxyd, Schwefelsäure, elementarer Schwefel usw. gebildet werden. Das erfindungegemäße Verfahren entfernt biß zu 99# oder mehr Schwefeldioxyd aus Abgasen durch Absorption» Plugasche wird ebenfall ο gleichzeitig aus dem Abgas ausgewaschen. Das Abgas, welches das Absorptionseystsm verläßt und zur Atmosphäre entlassen wird, ist im wesentlichen von Schwefeldioxyd und Flugasche frei und verursacht keinerlei Luftrerunreinigungsprobleiae_o

909851/1580

Die Absorptionsflüssigkeit besteht aue einer wäßrigen Lösung von Magnesiumsulfite die auch Magnesiumbisulfit enthalten kann. Dio Abeorptionereaktion findet zwisohen Magnesiumsulfit, Schwefeldioxyd und Wasser statt, wobei Magnesiumbisulfit in wäßriger Lösung gebildet wird. Die Menge des Magnesiumsulfitβ in der Wasch- und Absorptionsflüssigkeit wird über der theoretisch zur Absorption von im wesentlichen allen Schwefeldioxyd erforderlichen Menge gehalten.

Die Flüssigkeit, die bei der Wasch- und Absorptionsstufs erhalten wird, enthält nunmehr MagnesiumbisulfIt₁ restliches Magnesiumsulfit und Flugasohe. Die Flüssigkeit kann auch einen kleinen Anteil Magnesiumsulfat enthalten, und zwar in den Fällen, in denen Schwefeltrioxyd ia ursprünglichen Abgas vornan-

den ist« Die Flüssigkeit wird durch ein Filter oder eine Zentrifuge hindurchgeführt, wo Flugasche aus der Lösung abgetrennt wirdc Ein größerer Teil der klaren Lösung aus dem Filter wird zum Absorptionssystem zurückgeführt, und die verbleibende Lösung wird vorzugsweise in einen Reaktionstank eingeführt. Magneeiumoxyd oder Magnesiumhydroxyd wird der Lösung im Reaktionstank zugesetzt und reagiert mit Magnesiumbisulfit, wobei weiteres Magnesiumsulfit entsteht. Magnesiumoxyd wird immer im Überschuß zugesetzt, um sicherzustellen, daß alles Magnesiumbisulf it in Magneaiumsulfit umgewandelt wird. Das Magnesiumeulfit besitzt eine sehr beschränkte Löslichkeit und fällt aus der Lösung in Form von festen Kristallen aus. Das Magnesiumsulfat, welches sich bilden kann, fällt ebenfalls jenseits der Löslichkeitsgrenzen aus. Die resultierende fufschlämmung wird dann zu einem Filter oder zu einer Zentrifuge geschickt, in der*die feste Ausfällung ron der restlichen Flüssigkeit abgetrennt

009851/1580

Die restliche Flüssigkeit wird dann zum Absorptionssystem zurückgeführt und mit dem Haupt teil der klaren Lösung aus dem Flugasohefilter vereinigte Magneeiumhydroxyd wird zu der v#r-. einigten Lösung zugesetzt und reagiert mit dem Magnesiumbisulfit, das aus der klaren Lösung erhalten worden ist» um weiteres Hagnesiumsulfit zu bilden. Der Zusatz von Magneeiumhydroxyd wird so geregelt, daß eine gewünschte Magnesiumsulfitkonzentration in der resultierenden Lösung aufreoht erhalten wird, die für eine weitere Abgaswaschung zum Absorptionssystem zurückgeführt wird.

Die feste Ausfällung von Magnesiumeulfltkrietallen, die aus der restlichen Lösung abgetrennt worden ist, wird dann calciniert, wobei entweder eine direkte oder eine indirekte Calcinlerung verwendet wird. Das Magnesiumsulfit zersetzt sich bei einer erhöhten Temperatur, wobei feetee Magnesiumoxyd und Schwefeldioxydgas gebildet wird. Der resultierende konzentrierte Gasstrom, der Schwefeldioxyd enthält und der aus dem CaIc inator austritt, enthält gewöhnlich mindestens IO VoI.-Ji Schwefel<Jioxyd und wird zur Herstellung eines geeigneten schwefelhaltigen Produkts, wie z.B. flüssiges Schwefeldioxyd, Schwefelsäure oder elementarer Schwefel, verwendet.

Das feste Magnesiumoxid wird in zwei Ströme geteilt· Bin erster Strom wird dem Reaktionstank für die Umwandlung von Magneslumblleulflt in Sulfit zugeführt, und der Rest des Magnesiumoxyds wird mit Wasser auf ge schlämmt, um Magnesiumhydroxyd herzustellen, welches der den Absorptionssystem zugaführten vereinigten Lösung zugesetzt wirdο

909851/1580

- 5 Insgesamt umfaß das Verfahren die folgenden Stufen:

(1) Abtrennung von Schwefeldioxyd aus einem Abgasstrom, wie Z₀B₀ dem Abgas aus einer Dampfenergieanlage, in der schwefelhaltige Kohle oder ein anderer schwefelhaltiger Brennstoff verbrannt wird, durch Vaechen des Abgasstrome mit einer wäßrigen Lösung von Magnesiumbisulfit/Magnesiumsulfit. Das Schwefeldioxyd wird durch Reaktion mit der aktiven chemischen Komponente, nämlich Magnesiumsulfit, in wäßriger Lösung absorbiert, wobei Magnesiumbisulfit entsteht.

(2) Die resultierende Lösung wird in zwei Teile geteilt„ Ein Teil ist der HückfUhrungsstrom, und der andere Teil ist der Abzweigstrom. Magnesiumhydroxyd wird dem Rückführungsstrom zugeführt und reagiert mit dem Magnesiumbisulfit unter Bildung von Magneeiumsulfit.

(3) Sin Überschuß von Magneeiumoxyd wird dem Abzweigstrom zugesetzt, so daß Magnesiumsulfit gebildet und in Kristallform ausgefällt wird»

(4) Das ausgefallene Magnesiumeulfit und nicht-umgesetztes Magnesiumoxyd werden aus der Mutterflüsaigkeit abgetrennt, di· dtm Absorptionesystem zurückgeführt wird«

(5) Dae Gtemisoh aus Magnesiumaulfit und Magneeiumoxyd wird dann caleiniert_f um festes Magneeiumoxyd und einen Oaeatrom mit einem hohen Sohwefeldioxydgehalt, der gewöhnlich über 10 VoIo-J* liegt, zu bilden.

(6) Ein Teil des Magneeiumoxyds wird dem Reaktionetank zurückgeführt, um MagnesiumBulfit wie oben bei (3) beschrieben her-

909851/1580

zustellen* Das restliche Magnesiumoxyd wird mit Wasser aufgesohlämmt, um Magnesiumhydroxyd herzustellen, das dem RüokfUhrungsatrom gemäß (2) oben zugegeben wird.

(7) Der Gasstrom mit hohem Schwefeldioxydgehalt wird zur Herstellung eines schwefelhaltigen Produkts, wie z.B„ Schwefelsäure, elementarer Schwefel usw., verwendet» Für die Herstellung von elementarem Schwefel kann Wasserstoff oder ein gasförmiger Kohlenwasserstoff in einer direkten Reduktion von Schwefeldioxyd zu Schwefel verwendet werden, oder ein Teil t des Schwefeldioxyds kann in Schwefelwasserstoff durch Reaktion mit Wasserstoff oder einem gasförmigen Kohlenwasserstoff umgewandelt werden, wobei der Schwefelwasserstoff dann mit dem Rest des Schwefeldioxyds gemäß dem Claus-Verfahren unter Bildung von elementarem Schwefel umgesetzt wird.

Bei einem alternativen Verfahren der Erfindung wird ein Teil oder die Gesamtmenge der klaren Lösung aus dem Flugaschefilter durch Eindampfen konzentriert, und die resultierende konzentrierte Lösung der Aufschlämmung von Magnesium-bisulfit-sulfit wird dann einem Wirbelbettreaktor zugeführt. Ein Wirbelbett aus festen Magnesiumoxydteilchen wird in einem fluidisierten ) Zustand gehalten und durch die Einführung eines flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffs und erhitzter Luft unterhalb dee oder in das Bett erhitzt. Der Wassergehalt der konzentrierten Lösung wird vollständig im fluidisierten Bett verdampft, und di· festen Salze werden zersetzt, um weiteres Magnesiumoxyd und Sohwafeldioxyd herzustellen. Ein Gasstrom, der reich an Schwefeldioxyd ist, wird von der Oberseite des fluidisierten Betts abgezogen und zwecks Schwefelgewinnung verarbeitet, während ein Seitenstrom von festen Magneaiumoxydteilchen aus dem

909851/1580

fluidisieren Bett abgezogen und mit Wasser zur Slidung von Magnesiumhydroxyd aufgeschlämmt wird, welches der Lösung zugesetzt wird, die zum Abgaswäscher und Absorptionssystem zurückgeführt wird.

Das System der vorliegenden Erfindung ergibt mehrere wichtige Vorteil». Wesentlich ist, daß das gesamte Schvefeldioxyd aus dem Abgaeetrom abgetrennt wird. Wenn das Abgas ein Kamingas ist, dann werden mitgerissene Feststoffe, wie z.B. Flugasohe, ebenfalle abgetrennt. Auf diese Weise wird eine Verunreinigung der Luft verhindert. Die Kosten für die Chemikalien sind.bei dieeem Verfahren praktisch vernachlässigbar, da das gesamte Magnesiumoxyd zurückgewonnen wird. Bas Schwefeldioxyd wird in einer konzentrierten Form erhalten, die sich für die Herstellung von flüssigem Schwefeldioxyd, Schwefelsäure oder einem anderen Produkt eignet.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Abtrennung von Schwefeldioxyd aus einem Abgae-Btrom zu schaffen.

Es ist ein weiteres Ziel, ein Verfahren für die Abtrennung von Schvefeldioxyd und Flugasche aus einem Kamingasstrom zu echaffen.

Ss 1st ein weiteres Ziel, ein Verfahren für die Abtrennung von Sohwefeldioxyd in konzentrierter Form aus Abgasen, die einen kleinen Anteil Sohwefeldioxyd enthalten, zu schaffen.

Es ist ein weiteres Ziel, die Verunreinigung der Atmosphäre durch Schwefeldioxyd enthaltende öaae zu vermeiden.

909851/1580

Ee ißt ein weiteres Ziel, ein Verfahren für die Gewinnung von Schwefeldioxyd aus Abgasströmen zu schaffen, welchetß vernachläeBigbare Kosten und einen vernachlässigbaren Bedarf für Chemikalien besitzt.

Bs let ein weiteres Ziel, ein verbessertes Verfahren eum Auewasohen von Schwefeldioxyd aus Abgaeetrömen zu schaffen, bei welchen eine wäßrige AbsorptionslÖeung verwendet wird, die Magneaiumeulfit enthält. .

Diese und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor»

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 ist ein Fließdiagramm einer AusfUhrungsform des erfin*- dungageniäGen Verfahrene, bei welchem Magnesiumsulfit ausgefällt und zur Zersetzung calciniert wird.

Figur 2 ist ein FÜeßdiagranm einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrene, bei dem ein Teil der Waschlösung durch Eindampfen konzentriert und einem Wirbelbettreaktor zwecks Zersetzung augeführt wird«

Gemäß Fig. 1 werden ein Brenngase trots 1 und «in Verbrennungsluftstrom 2 in den Siedebehälter 5 einer Bnergieanlage eingeführt, bei welchem eo eioh in typischer Weise ure einen D»a»fboiltr handelt, in welchem der Brenngas strom 1 verbrannt wird, ua färee zu efzeugen und Wassor zu verdampfen und verwendbaren Hochdruokdampf hersußtelleno Der Strom 1 besteht aus Kohle, Bunker-C-

909851/1S80

._ 9 —

Restöl oder einem anderen geeigneten Brennstoff, der verbrennbare Komponenten und schwefelhaltige Verunreinigungen enthält. 01· Verbrennung dee Brennetoffströme t mit dem Luftstrom 2 In der Einheit 3 erzeugt einen Kaolngaeetrom 4, der Sohwefeldioxyd, Flugasche, Wasserdampf, restlichen freien Sauerstoff und Inertatoffβ, vie 8.B. Kohlendloxyd und Stickstoff, enthält. Der Strom 4 wird gemäß der Erfindung behandelt, um einen Endgasetrom mit vernachlässigbarem Schwefeldioxyd- und Flugaschegehalt herzustellen, der sich für den Austritt in die Atmosphäre ohne Hervorrufung einer Luftverunreinigung eignet.

Der Strom 4 wird mit einer wäßrigen Magnesiumsulfitlöaung gewaschen, dieauoh Magnesiumbisulfit enthalten kann und die aus dem Strom 4 Schwefeldioxid absorbiert und Flugascheteilchen aufnimmt. Das Waschen des Strome 4 wird vorzugsweise in einem Venturi-Kontalctor erreicht, der eine gleichförmige Verteilung der flüssigen Phase In der Oasphase ergibt und sich nicht aufgrund von Flugasche ab lagerung oder Flugascheansammlung verstopft. Der Strom 4 wird vorzugsweise zentral durch die Oberseite des Venturi-Kontaktorwäschers 5 nach unten geführt und wird durch die naoh unten konvergierenden Seitenwandungen 6 auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt. In Fällen, in denen die Einheit 5 zylindrisch ist, besitzen die Eilenente 6 die Form eines Trichters oder eineo umgekehrten Kegelstumpfee. Der wäßrige Wasch- und Absorptionslösungsstrom 7, der aufgelöstes Magnesiumsulfit enthält und der auch aufgelöstes Magnesiumbisulfit und suspendierte feste Teilchen von Magnesiumeulfit enthalten kann, wird in den oberen Teil der Einheit 5 in der Nähe des oberen Endes eines jeden Elements 6 eingeführte Der Strom 7 besitzt eina Anfangstemperatur, die in typischer Welse Im Bereich von ungefähr 30-9O⁰C liegt und die in typischer

909851/1580

- ίο -

Weise ungefähr 0,5 bis 2 Gew_o-# Magnesiumsulfit enthält« Der Strom 7 fließt über die obere Oberfläche des Elemente 6 nach unten, und in bestimmten Fällen kann der Strom 7 tangential zur inneren Oberfläche der Einheit 5 geführt werden, so daß er mit einer wirbelnden Kreisbewegung entlang des Elements 6 nach unten fließt. In jedem Falle wird der Strom 7 nach innen und transversal in den hochbeschleunigten Gasstrom am unteren Ende dee Elemente 6 geführt, und die flüssige Phase wird wirksam und gleichförmig in Form von Flüssigkeitströpfchen im Oasstrom dispergiert, wobei eine rasch« Einstellung des-Oleichgewichte sswischen den Phasen erhalten wird. Infolgedessen findet in der Einheit 5 eine Absorption von Schwefeldioxyd in die flüssige Phase, eine Bildung von Magnesiumbisulfit in der flüssigen Phase und eine Aufnahme von Flugasche rasch statt. Die gewaschene Gasphase, die nunmehr im wesentlichen von Schwefeldioxyd und Flugasche frei ist, trennt sich von,der flüssigen Phase im unteren Teil der Einheit 5 und wird als Strom 8 zur Atmosphäre entlassen, wobei der Strom 8 ggf. zu einem nicht gezeigten Kamin geführt werden kann.

Die am Beden der Einheit 5 gesammelte flüssige Phase besteht nunmehr aus einer wäßrigen Lösung oder Aufschlämmung, die restliches Magnesiumsulfite, Magnesiumblsulflt und Flugasche enthält· In Fällen, in denen der Strom 4 einen kleinen Teil Schwefeltrioxid enthält, enthält die flüssige Phase am Boden der Einheit 5 auch Magnesiumsulfat. Ein flüssiger Strom 9 wird vom Boden der Einheit 5 abgesogen, und der Strom 9 wird zu einer Filter- oder Zentrifugeneinheit 10 geführt, in der die feste Flugasche von der flüssigen Phase abgetrennt und als Strom 11 abgezogen wird« Der Strom 12, der nunmehr aus einer klaren

909851/1580

Lösung besteht und der aus der Einheit 10 austritt, wird In einen Strom 13, der gewöhnlich den Hauptteil des Strome 12 bildet und wie weiter unten beschrieben zurückgeführt wird, und einen Strom 14, der weiterverarbeitet wird, um festes MagneBiumsulfit auszufällen, geteilt«

Der Strom. 14 wird in den Reaktionstank 15 gemeinsam mit einem Magnesiumoxydatrom 16 eingeführt, wobei letzterer innerhalb des Verfahrens gebildet wird, wie es weiter unten erläutert wird« Der Strom 16 reagiert in der Einheit 15 "mit Magneslumbieulflt, das aus dem Strom 1 4 stammt, um weiteres Magnesium* sulfit herzustellen, über den Strom 16 wird Magnesiumoxyd in einer Menge zugeführt, die ausreicht, daß eine Reaktion mit dem gesamten Magneeiumblsulflt eintritt, und überschüssiges Magnesiumaulfit fällt aus der Lösung in der Einheit 15 in Form von festen Magneaiumeulfltkristallen aus. Die resultierende Aufschlämmung von festen Magnesiumsulfitkristallen in gesättigter Magneeiumsulfitlösung wird aus der Einheit über den Strom 17 abgelassen, der zu einer Filter- oder Zentrifugeneinheit 18 geführt wird, in der die feste Magnesiumsulfitphase aus der flüssigen Lösungsphase abgetrennt wird. Der Strom 19 der resultierenden flüssigen Lösungephase wird zur Absorption zurückgeführt, wie dies weiter unten erläutert wird, während der Strom 20 mit festen Magnesiumsulfitkristallen bei einer erhöhten Temperatur behandelt wird, um einen an Schwefeldioxyd reichen Oasstrom und festes Magnesiumoxyd herzustellen.

Der Strom 20 wird in einen Calcinator oder Drehofen 21 eingeführt, der mit einem flüssigen Kohlenwasseretoffbrennetoff-Btrom 22 indirekt geheizt oder vorzugsweise direkt befeuert

909851/1580

wird, wobei ein Verbrennungsluftstrom 23 in das Feststoff entnahmeende der Einheit 2t eingeführt wird. Die Verbrennung des Strome 22 in der Einheit 21 dient dazu, stark erhöhte Temperaturen, gewöhnlich im Bereich von 700-100O⁰C, in der Einheit 21 su erzeugen, wobei der Magnesiumsulfitstrom 22 innerhalb der Einheit 21 zersetzt wird, um Schwefeldioxydgas und festes Magnesiumoxid herzustellen. Der resultierende, aus der Einheit 21 auetretende an Schwefeldioxid reiche Gasstrom 24 wird zu einer nioht gezeigten weiteren Verarbeitung für die Herstellung von flüssigem Schwefeldioxyd, Schwefelsäure, elementarem Schwefel oder einem anderen schwefelhaltigen Produkt geführt. Der Strom 24 enthält mindestens 5 VoI₀-5* Schwefeldioxyd und . gewöhnlich mehr als 10 Vol.-* Schwefeldioxyd.

Der aus der Einheit 21 austretende feste Magneslumoxydstrom 25 wird nunmehr in einen Strom 16, der sur Einheit 15 wie oben beschrieben zurückgeführt wird, und einen Strom 26, der zum Äufachlämmeyetem 27 geführt wird, geteilt, wobei im letzteren ein Vasseretrom 2Θ verwendet wird, um das Magneaiumoxyd ' zu löschen und um Magnesiumhydroxid herzustellen« Der resultierende Magnesiumhydroxydstrom 29, der aus der Einheit 27 abgezogen wird, wird mit den Strömen 13 und 19 vereinigt, um den Strom 7 zu bilden. Der MagneBiutnhydroxydstrom 29 dient dazu, Magneslumbieulflt im Strom 13 in Magnesiumsulfat umzuwandeln.

In Pig« 2 wird ein alternatives Verfahren innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Anfangsstufen des Verfahrens in Figo 2 sind ähnlich wie bei demjenigen von Fig. 1, und deshalb werden diese Stufen nur kurz

909851/1580

beschrieben. Bin schwefelhaltiger Gasstrom 30 und ein 7erbrennungsluftstrom 31 werden in einer Verbrennungseinheit miteinander zur Reaktion gebracht, bei welcher es sich in typisoher Weise um einen Dampfboiler einer Kraftanlage handelt. Der erzeugte Abgasstrom 33 enthält Schwefeldioicyd und mitgerissene Flugasche, die gemäß der Erfindung abgetrennt werden. Der Strom 33 wird in die Oberseite einer Gaswasch- und Absorptisnseinheit 34 eingeführt und durch konvergierende Venturi-Leitöleche 35 beschleunigt» Der Waschflüssigkeitestrom 36ι der aus einer wäßrigen, Mägnesiumsulfit enthaltenden Lösung testeht, wird auf der oberen Oberfläche der Einheiten 35 nach unten geführt und in den hochbeschleunigten Gasstrom an den unteren Enden der Abschnitte 35 eingeführt₀ Der Gasstrom wird auf diese Weise mit Tröpfohen der flüssigen Lösung la der Einheit 34 gewaschen, und der resultierende gewaeohene Gasstrom, der nunmehr im wesentlichen kein Schwefeldioxyd und kein· Plugasche mehr enthält, wird als Strom 37 aus der -Biiiheit 34 abgelassen.

Ein Strom 36 au α einer flüssigen Lösung oder einer Aufsehlämmung wird aus dUr Unterseite der Einheit 34 entnommen. Bor Strom 38 enthält, restliche» Magneaiumeulfit, Hagnesluiibisulfit, das durch Umsetzung des absorbierten Schwefel-j|.0Syde mit Magnesiumsulfit entstanden ist, und mitgerissene feste flugasche. Der Strom 38 wird in einen Strom 39, dar tttr Absorption zurückgeführt wird, wie es weiter unten erläutert wird, und in einen Strom 40, der weiter ssur Gewinnung von Nagnesiumoxyd und sinem an Scviwefeldioqtyd reichen Gasstrom behanäelt wird,»geteilt. Der Strom 40 wird turoh $eatstoffilter oder durch «ine Zentrifugenöinhüit 41 hindürehgeführt, um feste

Flugasehe abzutrennen, die als Strom 42 abgenommen wird. Der Strom 43 aue einer klaren flüssigen Lösung, der aus der Einheit 41 austritt, enthält nunmehr Magneelumsulfit und Magnesiumbitulfit in wäßriger Lösung. Der Strom 45 wird nunmehr in den Verdampfer 44 eingespritzt oder anderweitig eingeführt, um einen Teil des flüssigen Wassers aus der Lösung durch einen direkten Kontakt mit einem Heißluftstrom 45 zu verdampfen, der in den unteren Teil der Einheit 44 eingelassen wird und im Qegenstrom zu den fallenden Flüssigkeitströpfchen ψ strömt. Der abgekühlte Luftstrom 46 mit einem hohen Wasserdampfgehalt wird aue dem oberen Teil der Einheit 44 zur Atmosphäre entlassen.

Sine hochkonzentriert« wäßrig· Lösung oder Aufschlämmung sammelt sich am Boden der Einheit 44 und wird als Strom 47 abgetrennt, der zum Wirbelbettreaktor 48 strömt. Bin heißes fluidisiertes Bett, welches hauptsächlich aus Magneβiumoxydteilchen besteht, wird in der Einheit 48 in einer turbulenten oder siedenden Bewegung gehalten» indem ein flüssiger Eohlenwasserstoffbreimstoffetrom 49 und ein vorerhitzter Luftstrom 50 in den Boden oder in den unteren Seil der Einheit 48 einge-' führt wird. Die Verbrennung des Stroms 49 mit dem Strom 50 In der Einheit 4β dient dazu, das Wirbelbett in der Einheit 48 auf eine stark erhöhte Temperatur zu halten., die im allgemeinen im Bereich von ungefähr 700-100O⁰C liegt. Der Strom 47 wird auf derOberseite des Betta in der Einheit 48 verteilt, und der Wassergehalt des Strome 47 wird rasch verdampft, wobei sich festes Magnesiumsulfit und Majmesiumbisulfii im oberen Teil des Betts ablagern. DIa abgelagerten Magnaeiuasenla· werden Im Bett aufgrund der erhöhten Temperatur zersetzt.

wobei eich das Magnesiumoxyd dem Wirbelbett addigrt und Schwefeldioxyd in der durch das Bett auf8teigenden Gasphase entwickelt wird c

Bin heißer Gasstrom 51 wird vom oberen Teil der Einheit 48 abgezogen, und der Strom 51 enthält Schwefeldioxyd und Wasserdampf zusätzlich zu den gasförmigen Verbrennungsprodukt en, die bei der Reaktion der Ströme 49 und 50 entstehen. Der Strom 51 wird im Wärmeaustauscher 52_; unter gleichzeitiger Kondensation von Wasserdampf zu flüssigem "Wasser, abgekühlt, und zwar durch Wärmeaustausch mit dem Luftstrom 53» der Baumtemperatur aufweist und der durch die Hülse der Einheit 52 außerhalb der Wärmeaustausohrohr· hindurohgeführt und dadurch auf Temperaturen la Bereich von 100-500°0 erhitzt wird. Der resultierende Heißluft strom 54, der aus der Hülse der Einheit 52 austritt» wird geteilt, um Ströme 50 und 45 zu bilden, welche wie weiter oben beschrieben verwendet werden.

Der Verfahrensgasstrom 55» der von der Unterseite der Einheit 52 abgetrennt wird, enthält nunmehr mitgerissene Tröpfchen von flüssigem Wasser, die durch Einleiten des Strome in den Gae/Plüsßigkeite-Abacheider 56 abgetrennt werden, bei welchem es eich um ein geeignetes Oydon oder um eine ^lochvorrichtung handelt, umjäie mitgerissene Flüssigkeit aus dem Qasstrom abzutrennen. Der wasserfreie Gasstrom 57» der aus der Einheit 56 austritt, 1st nunmehr reich an Schwefeldioxyd und wird dazu verwendet, irgendein gewünschtes schwefelhaltiges Produkt, wie z.B. flüssiges Schwefeldioxyd, Schwefelsäure oder elementaren Schwefel, durch irgendein herkömmliches Verfahren herzustellen0 Wenn flüssiges Schwefeldioxyd das gewünschte Produkt ist, dann kann der Strom

909851/1580

abgekühlt werden, um selectiv flüssiges Schwefeldioxyd auszukondeneieren« Wenn Schwefelsäure das gewünschte Produkt ist, dann wird der Strom 57 im allgemeinen zu einer herkömmlichen Schwefelsäureherstellungsanlage geführt werden, die Schwefelsäure durch lcatalytische Oxydation von Schwefeldioxyd au Schwefeltrioxyd und anschließende Absorption des Schwefeltrioxyds in konzentrierter Schwefelsäure oder Oleum erzeugt.

Die aus dem Gasstrom in der Binheit 56 abgetrennte flüssig· Waeserphase wird als Strom 58 abgezogen, der vorzugsweise innerhalb des Verfahrens als Löschwasser im Magnesium oxy d*· lösoheyetem 59 verwendet wird. Eer. Magnesiuiroxydstrom 60 wird vom unteren Teil des Wirbelbette in der Einheit 46 zum Löscher 53 geführt und mit dem Wasserstrom 58 unter Bildung von Magnesiumhydroxyd gelöscht. Zusätzliches Srgäneungswaeeer kann der Einheit 59 naoh Bedarf als, Strom 61 zugesetzt werden. DtT resultierende Magaesiumhydroxydstrom 62, der von der Einheit 59 abgezogen wird, wird mit dem Strom 39 vereinigt, um den Strom 56 zu bilden. Der Zusatz dee Strome 62 zum Strom 39 dient dazu, Magnesiuabieulflt Im Strom 39 in Hagnesiumsulfit umzuwandeln.

Zahlreiche Alternativen innerhalb des Bereiche der vorliegenden Erfindung fallen einem Fachmann ohne weiteres ein. Der Bereich der Verfahrene variablen, wie z.B. Temperatur, die oben aufgeführt wurden, stellen bevorzugte Aueführungeformen für eine optimale Ausnutzung des erfindungsgeaäßen Konzepte dar, Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch in geeigneten Fällen außerhalb dieser Bereiche ausgeführt werden. Die Einheiten 3 oder 32 können in typischer Weise aus irgendeiner Anlage bestehen, die einen Abgasstrom erzeugt, der

909851/1580

Schwefeldioxyd enthält. So ist die Erfindung auf Schwefelaäureheretellungaanlagen anwendbar, die einen Reatgasetrom erzeugen, der Schwefeldioxyd enthält. In diesem Falle könnten die Ströme 4 oder 35 aus dem Röstgas bestehen, das aus der Sohwefeltrioxydabsorptionseinheit auetritt, und das Schwefel* dioxyd enthaltende Reetgas würde 70η mitgerissenen festen Teilchen frei «ein. In solchen Fällen, in denen also das Abgas frei von mitgerissenen Feststoffen 1st, wurden die BInheiten 10 oder 41 weggelassen werden. Wenn die Einheiten 3 oder 32 Sehwefelsäureherstellungeanlagen Bind, 4ann werden die Haupteuführungsströme zu der Anlage aus einem schwefelhaltigen Material, wie 2.B, elementarem Schwefel, Pyrit oder einem anderen.SuLfiderz, Sohlammaäure aus einer Erdölraffinierung, Sehwetel wasserstoff usw. gemeinsam mit Verfahrens luft bestehen, und in diesem Falle kann der Bndverfahrensgasstrom 24 oder 57» der reich an Schwefeldioxyd ist, zur entsprechenden Sohwefelsäureheretellungsanlage 5 oder 52 geführt werden. Die Einheiten 5 und 34 können aus irgendeiner geeigneten ;■/ Vorrichtung für die Brzielung einer innigen Kontaktwäsche eines Oasetroms ölt einer flüssigen Absorptionslösung bestehen, und in einigen Fällen können mehrere Einheiten oder Stufen in Reihen vorgesehen werden, wobei der Gasstrom und der Flüssigkeitsstroa durch diese Stufen in Oegenstrom fließen. Die Einheit 15 wird is &ilgeaeine& alt einer geeigneten inneren Ruhrvorrichtung und Mischvorrichtung, wie R.B. einen sich drehenden Rührer, nicht gezeigt, ausgerüstet sein. Der Oalcinator 21 kann irgendein geeigneter Feststoff erhitzer für erhöhte Temperaturen sein, und in einigen Füllen kann eine Wirbelbetteinheit, die dem Reaktor 48 ähnlich ist» anstelle des Calclnators 21 vorgesehen werden. Gtea&ß Flg. 2 kann die Einheit 44 aus irgendeinem geeigneten Flüssigkeits-

909851/1580

verdampfer bestehen, und In einigen Fällen wird die Einheit 44 aus einem Fallfilmverdampfer bestehen» der mit vertikalen inneren Bohren ausgerüstet ist, wobei der Flüssigkeitsstrom 47 die Innere Oberfläche der Rohre als dünner Flüssigkeitsfilm hinabfließt und ein Heißluftstrom 45 durch die Rohre naoh oben fließt» In diesem Falle werden die Rohre im allgemeinen von außen durch Rochdruckdampf oder durch ein anderes geeignetes HelBmedium geheist werden· In einigen Fällen kann die Einheit 48 durch einen geeigneten Drehofen oder dgl„ oder irgendein« andere geeignete Vorrichtung für d*ie Entwässerung und das Rösten der Aufschlämmung ersetst werden.

Nunmehr wird ein Beispiel i\ir die Anwendung des erf indungsgemäflen Verfahrene auf einen typischen Sohwefeldiozyd enthaltenden Abgasetrom beschrieben, der von einer herkömmlichen Schwefeleäureproduktioneanlage kommt·

Beispiel

Das erfindungegemäfle Verfahren, wie es in Fig. 1 gezeigt 1st, wurde auf die Behandlung des Restgasstroms einer herkömmlichen Sohwefelsäureherstellungsanlagt angewendet. In der Folge sind die Strömungsgeschwindigkeiten der Komponenten in den HauptverfahrenestrUBon angegeben.

909851/1580

StrKmunirexreschwindifirkeit der Komponenten Strom Stiele- Schwefel- Wasser geaam- Magnesium- Tempe- Hr₀ stoff dioxyd tee Mg eulfit ratur

+ Sauer- als MgO O_n

stoff ^w

4	1590	17,2	69,3	6,1 ·	28,0	91
8	1590		383	4,6		38
14		17,2				38
16			383
19
20				10,7
24		17,2		6,1
25
26			69,3	6,1
28			452
29

Der CalQinator 21 wurde mit einer Temperatur τοη 950⁰C betrieben,,

909851/1580

Claims

Patentane ρ r ü ehe

Verfahren zur Gewinnung von Schwefeldioxyd aus eines Abgaaetrom, der Schwefeldioxyd enthält, bei welchem der genannte Abgaeetrom mit einer wäßrigen Lösung gewaechen wird, um Schwefeldioxyd abzutrennen« dadurch gekennzeichn et , daß man mit einer wäßrigen Lösung von Magnesiumsulfit wäscht, wodurch Schwefeldioxyd aus des genannten Abgaeetrom in die genannte wäßrige Lösung absorbiert wird und mit aufgelöstem Magnesiumeulfit unter Bildung von Magneaiumbißulfit reagiert, die resultierende wäßrige Lösung, welche Magnesiumbisulfit und restliches Magneeiumsulflt enthält, in einen ersten Teil und in einen eweiten Teil unterteilt, Magnesiumhydroxyd zum genannten ersten Lösungsteil zusetzt, wodurch Magneeiumbiaulfit in Magnesiuasulfit im genannten ersten Lösungeteil umgewandelt wird, den resultierenden ersten Löaungsteil sum Waschen des Abgasstroms in Form der genannten wäßrigen Lösung zurilokfUhrt, das Magnesiumsulfit und da« M&gnesiumbleulfit, welche im genannten zweiten Lesungeteil enthalten sind, bei erhöhter Temperatur behandelt, um Magneelusoxyd und einen Gasstrom mit hohes Schwefeldioxydgehalt herzustellen, ein aahwefelhaltlge« Produkt aus dem genannten Gasstrom mit hohes Schwefeldioxydgehalt herstellt, und das genannte Magnesiumoxyd sit Wa·- ser lOeoht, uo das genannte MagneeiumnyiSroxyd herzustellen.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich* net, daß der genannte Abgasstrom der Restgasstrom aus

909851/1580

einer Schwefelsäureheretellungsanlage ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-• net, daß der genannte Abgasstrom ein Kamingas ist, welches duroh die Verbrennung eines schwefelhaltigen Brennet off« erhalten wird, wobei das genannte Kamingas feste. Flugasche enthält,die in die genannte resultierende wäßrige Magnesium-eulfit-bisülfit-lösung aufgenommen wird, und daß die aufgenommene feste Flugasche aus der resultierenden wäßrigen Lösung vor dem Teilen der genannten resultierendeh wäßrigen Lösung in einen ersten Teil und ' einen zwtfltelPTeil abgetrennt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bie 3, dadurch g β kenne ei oh net, daß der genannte zweite Lösungsteil behandelt wird, um das genannte Magnesiumoxyd und . den genannten Gasstrom mit hohem Schwefeldioxydgehalt aus Magneeiumeulfit und Magnesiumbieulflt herzustellen, indem Magnesiumoxyd zum genannten zweiten Lösungsteil zugesetzt wird, wodurch Magnesiumbisulfit in Magnesiumsulfit umgewandelt wird, das ausgefallene feste Magnesiumsulfit aus der resultierenden Lösung abgetrennt wird, die resultierende Lösung mit niedrigem Magnesiumeuifitgehalt zum genannten ersten Lösungeteil zugesetzt wird und das genannte feste Magneeiumeulfit bei erhöhter Temperatur oalciniert wird, üb Magnesiumoxjd und. einen Oasstrom mit einem hohen Sohwefeldioxydgehalt herzustellen. .......

5» Verfahren nach einem de*· Ansprüche 1 bie 3» dadurch g e kennzeichnet , daß der genannte zweite Lgsungeteil behandelt wird, um das genannte Magneeluaoxyd und den genannten Gasstrom mit hohem Schwefeldioxydgehalt aus Magnesiumsulfit und Kagnesiumblsulfit herzustellen, indem

909851/1580

der genannte svelte löeungeteil duroh Verdampfen in direktem Kontakt mit einem ersten heißen Luftstrom konzentriert wird, der konzentrierte zweitο Löeungsteil su einem Wirbelbett aus festen Magnesiumoxydteilchen geführt wird, in welchem fließfähiger Kohlenwaseeretoffbrennstoff mit einem zweiten Heißluftatrom verbrannt wird, Magneeiumoxyd aus dem unteren Teil des genannten Betts abgezogen wird, ein heißer Abgaestrom, der Wasserdampf und einen hohen Anteil an Schwefeldioxid enthält, von der Oberseite des Betts abgezogen wird, der genannte heiße Oasstrom durch indirekten Wärmeaustausch mit einem dritten Luftstrom abgekühlt wird, wodurch der dritte Luftstrom erhitzt und Wasserdampf aus dem abgekühlten Ghasstrom auakondensiert wird, kondensiertes flüssiges Wasser vom abgekühlten Gasstrom mit hohem Schwefeldioxydgehalt abgetrennt wird, und der resultierende erhitzte dritte Gasstrom geteilt wird, um den ersten heißen Gasstrom und den zweiten heißen Gasstrom herzustellen»

β» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Gasstrom mit hohem Schwefeldioxydgehalt zu einer Schwefelsäureherstellungsanlage geführt und zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet wird»

7. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bie 6, dadurch gekennzeichnet , daß der genannte Gasstrom mit hohem Sohwefeldioxydgehalt abgekühlt wird, um flüssige» Schwefeldioxyd auszukondensieren, das flüssige Schwefeldioxydprodukt vom Restgasstrom mit vernachlässigbarem Schwefeldloxydgehalt abgetrennt wird und der genannte Restgasetrom zur Atmosphäre entlassen wird.

909851/1580

L e e r s e i t e