DE1955179A1

DE1955179A1 - Verfahren zur Rauchgasreinigung

Info

Publication number: DE1955179A1
Application number: DE19691955179
Authority: DE
Inventors: Charles Bertrand
Original assignee: Air Liquide SA
Current assignee: Air Liquide SA
Priority date: 1968-11-04
Filing date: 1969-11-03
Publication date: 1970-08-20
Also published as: BR6913864D0; ES373009A1; BE741080A; CH511052A; NL6916537A; US3849541A; FR2058158A6; GB1285588A; LU59739A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Rauchgas, das als Verunreinigungen insbesondere Schwefeloxyde enthält. Außerdem betrifft die Jbirfindung eine Anlage zur Durchführung dieses Reinigungsverfahren. Genauer gesagt, handelt es sich um ein Verfahren zur Reinigung von Rauchgasen, die aus thermischen umschlossenen Räumen mit kalten oder warmen Wänden stammen und Schwefeloxyde aus der Oxydation des in den Brennstoffen enthaltenen Schwefels enthalten, die ggf. die Verbrennung uniarhalten. Bekanntlich haben Schwefeloxyde und gewisse Stickstoffoxyde derartige schädliche und verunreinigende

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Eigenschaften, daß man den freien Auetritt der Gase in die Atmosphäre verhindern muß. Außerdem ist der Versuch wirtschaftlich interessant, diese Gase in Form von Säuren oder deren Salzen insbesondere als Schwefelsäure, Oleum, SuIfonitronsäure usw. zurückzugewinnen«

Zahlreiche Verfahren zur Reinigung der Rauchgase sind bekannt. So ist es insbesondere möglich, nach der Vorschrift von Kashtanov und Rhinzov in J.Gen.Chem. USSR & 1936, 6, 549, die Rauchgase von Wärmekraftwerken enthaltene/ Schwefeldioxyd mit ozonisiertem Sauerstoff zu behandeln. Ein Mangel der bekannten Behandlungsverfahren für Rauchgas mittels Ozon ist jedoch, dass es nicht möglich ist, eine vollkommene Reinigung der Rauchgase zu erzielen.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine überlegene Reinigung der Rauchgase zu erreichen, und sie beruht auf der überraschenden und völlig unvorhereehbaren Feststellung, daß es möglich ist, wesentlich überlegene Entfernungsgrade von in den Rauchgasen enthaltenem Schwefeldioxyd zu erreichen, und zwar mit geringeren Kosten. Es 1st außerdem möglich, Rauchgase zu erhalten, deren Taupunkt schwächer ist, was die Dispersion in der Atmosphäre beim Ausstoß der Rauchgase, insbesondere zu Zeiten relativ hoher Luftfeuchtigkeit, erleichtert.

Das Verfahren nach der Erfindung gestattet außerdem die

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Rückgewinnung von In flüssigen Brennstoffen enthaltenen und in fester Form durch die Rauchgase mitgerissenen Vanadiumverbindungen in äußerst leichter Weise zu ermöglichen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur

von Rauchgasen, die als Verunreinigungen insbesondere

Shwefeldioxyd enthalten, bei dem mindestens eine Stufe

durchgeführt wird, die in einer Reaktion in flüssiger

Phase mit von einer Trägerflüssigkeit befördertem Ozon

besteht.

Gemäß einer Ausführungβform der Erfindung erfolgt die Umsetzung mit dem Ozon in flüssiger Phase unter Verwendung einer solchen Trägerflüssigkeit wie Wasser, Oleum, Schwefelsäurelösung usw, worin das Ozon von dem Trägermittel vor der Umsetzung adsorbiert worden ist. Diese Ausführungβform ist besonders vorteilhaft, in dem Fall, wo das Trägermaterial aus einer Schwefelsäurelösung besteht, denn sie gestattet, mit den Rauchgasen im gleichen Mengenverhältnis eine höhere Ozonkonzentration in Kontakt zu bringen, als es die Verfahren gestatten, die ein sauerstoffhaltiges, gasförmiges Trägermittel verwenden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Sauerstoff mit den Rauchgasen im Verlauf der ersten Stufe vermischt, und die so erhaltene Mischung wird dann in einer zweiten Stufe mit einer Schwefelsäurelösung in Kontakt gebracht, die eine gewisse Menge Ozon adsorbiert

hat. 009834/1231. - k -

Nach einer anderen Aueführungsform der »findung wird der Sauerstoff in einer zweiten Stufe der Mischung zugesetzt, die man durch Zusatz einer Schwefelsäurelösung, die eine gewisse Menge Ozon adsorbiert hat, den Rauchgasen in einer ersten Stufe zugesetzt hat.

Gemäß einer axaacm Ausführungsform der Erfindung bewegen sich die Rauchgase und das Trägermittel im Gegenstrom oder im selben Sinne, wobei die Rauchgase von unten nach oben oder umgekehrt umlaufen.

Gemäß einer Durchführungsweise der Erfindung werden die Rauchgase und der Sauerstoff tangential in einen-'ereten Teil eines in mehrere Abschnitte unterteilten Raumes eingeführt werden, in welchem sie sich vermischen, worauf sie in einen zweiten Teil dieses Raumes gehen, worin eine adsorbiertes Ozon enthaltende Flüssigkeit versprüht wird, während die Gasalsehung mit einer geeigneten Vorrichtung in Rotation gesetzt wird, und dann das so erhaltene Gask Flüssigkeitsgemiafc in einen Teil des umschlossenen Raumes eindringt, in welchem es beispielsweise mittels eines geeigneten Separators aufgetrennt wird. Sauerstoff kann je nach B_edarf auf verschiedenen Höhen in den umschlossenen Raum eingeführt werden»

Gemäß einer Ausführungsweise der Erfindung unterzieht man einem Strom aus Sauerstoff oder angereichertem Sauerstoff einer Ozonisierung und leitet ihn dann in eine Schwefel-

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säurelösung, in der das Ozon und dann der Sauerstoffstrom bzw. der sauerstoffreiche Strom adsorbiert werden; der Überschuß dieses Stromes, der mindestens teilweise den Rauchgasen in dem ersten Teil des umschlossenen Raumes zugeführt worden ist, wird zurückgewonnen und kann nach Trocknung ggf. einer neuen Ozonisierung unterzogen werden. Diese Ausführungsform gestattet, den überschüssigen Sauerstoff zurückzugewinnen, aus diesem die für die Reaktion genau notwendige Menge abzuzweigen und den Überschuß nach Reinigung und Trocknung in den Kreislauf zurückzuführen, was eine erhebliche .Ersparnis am Säuerst off verbrauch mit sich bringt.

Die Erfindung hat auch eine Anlage zur Durchführung des " vorstehenden Verfahrens,insbesondere eine solche mit mindestens zwei umschlossenen Räumen oder einem in mehrere Abschnitte unterteilten Raum zum Gegenstande, bei der einer dieser umschlossenen Räume oder Raumabschnitte den Kontakt zwischen den Gasen und ein anderer den Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit begünstigt.

Andere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung, die zweckmäßige Aueführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Gemäß der Zeichnung wird ein Sauerstoffstrom oder mit Sauerstoff angereicherter Strom nach Durchgang durch einen Ozonisator 9 und einen Siphon in eine Absorptionssäule 2

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eingeführt, In der eine Vorrichtung 3 zur Sicherstellung eines befriedigenden Kontaktes von Gas und Flüssigkeit angeordnet ist. Diese Säule 2 enthält eine Schwefelsäurelösung, in der Ozon absorbiert werden kann* Der Umlauf der Schwefelsäure wird durch eine Pumpe 18 bewirkt, und das Niveau in der Kolonne 2 wird auf solcher Höhe gehalten, daß die Öffnung der Rohrleitung k dauernd untergetaucht ist. Auf diese Weise ist es möglich, Sauerstoffverluste durch diese Leitung auszuschalten. Die Leitung 5» die P ein Ventil 6 besitzt, gestattet, Sauerstoff durch die Einrichtung 11 in die Rauchgase einzublasen, die in den Raum 1 durch die tangentiale Leitung 10 eindringen. Die Einrichtung 11 ist derart gebaut, daß sich eine möglichst innige Vermischung von Sauerstoff mit den Rauchgasen ergibt. Sie kann beispielsweise aus radial angeordneten und im Mittelpunkt mit Sauerstoff gespeisten Lochroh»η bestehen. Das Gemisch aus Rauchgas und Sauerstoff, das man im oberen Teil der Kammer 1 erhält, wird mit einer geeigneten Vorrichtung 12 in Drehung versetzt, die außerdem die Einspritzung von Säure in die Kammer 1 gestattet, welche von dem Adsorber 2 durch die Leitung 4 zutritt. Die Einrichtung 12 kann beispielsweise aus festen oder beweglichen Leitflügeln bestehen, an deren Wölbflftche Ablaufrinnen 13 angeordnet sind, die von der Säureleitung 4 gespeist werden. Diese .Anordnung gestattet eine gleichförmige Verteilung des Flüssigkeitsstromes ohne Benutzung von Sprühdüsen kleinen Querschnittes, die einer Verstopfung ausgesetzt sind. Je nach Größe der Anlage kann man mehrere

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aufeinanderfolgend· Flügelkränze mit unterschiedlichen Säureströmungsmengen von einer zur anderen Höhenstufe anordnen.

ICs ist möglich, im unteren Teil dieser Kammer, wie

im Falle der zeichnerischen Darstellung, eine oder mehrere

Lagen aus Raohigringen Ik anzuordnen. Der Gasaustritt

erfolgt durch den unteren Abschnitt beispielsweise ver-

mittels eines Zentrifugalabscheider 15, an dessen unterem Teil die Säure abgezogen und zurückgeleitet wird. Nach Maßgabe des Konzentrationsanstieges wird die Säure durch das Ventil 16 abgezogen, während das Niveau der Anlage durch Wasserzuführung mittels des Ventils 17 aufrechterhalten wird. Die Regelung des Säureniveaus in der Säure 2 als Funktion der gewünschten Säurekonzentration erreicht man durch Einwirkung auf die beiden Ventile 16 und 17.

Die durch Ventil 16 abgezogene Säure kann vor der Recyclierung einer nicht dargestellten Dekantierung unterzogen werden, das die Rückgewinnung von Schlämmen von Vanadiumverbindungen gestattet. Die aus der Kammer 1 auftretenden Rauchgase können vor ihrer Ablassung in die Atmosphäre in einem Elektrofilter behandelt werden, um die von den Rauchgasen mitgerissenen Säurespuren zurückzugewinnen.

Die Anlage nach der Erfindung gestattet die Steuerung der Temperatur der die Kammer 1 verlassenden Gase in solcher

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Weise, daß man auf dem Taupunkt in verschiedener Weise einwirkt. So ist es möglich, die Schwefelsäur· vor ihrem Entritt in die Säure 2 abzukühlen. Die in die Atmosphäre ausgestoßenen Rauchgase sind weniger wan), weniger feucht (Wasser ist von dem gebildeten Oleum zurückgehalten worden) und sauberer als die Rauchgase bekannter Verfahren. Die Einrichtung 3 zur Bildung von Gasblasen kann jede bekannte Einrichtung, wie Insbesondere ein poröses Rohr sein.

W E^ist möglich, die Pumpe 18 fortzulassen und eine Pumpe in die Leitung k einzuschalten.

Bei der dargestellten Anlage beträgt in der Leitung die Geschwindigkeit der Rauchgase 10-12 m/seo. Xn der Kammer 1 reagiert ein Teil der Schwefelsäure, die durch katalytische Oxydation des S0„ durch Ozon und Umsetzung mit den von den Rauchgasen getragenen Wasserdampfes gebildet worden ist, mit der Schwefelsäure, die in der— selben Weise aus Stickstoffoxyden gebildet wurde, und es bilden eich insbesondere SuIfonitronsäuren. Die Rauchgase treten in die Anlage mit einer Temperatur zwischen 80 und 130 C, vorzugsweise zwischen 100 und I30 C, ein. Unter den Betriebsbedingungen von etwa 80 C und einer Schwefelsäurekonzentration von etwa 70 <f> können ungefähr 30 mg Ozon je L^ter H_SO. absorbiert werden.

Im vorliegenden Beispiel enthält der aus dem Ozonisator austretende Sauerstoff 60 mg Ozon je Liter. Da die erzielte

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Umsetzung im Mittel 2,30 g Ozon verbraucht und das Ozon nur als Katalysator mitwirkt, muß man 40 1 Sauerstoff einsetzen, um 2,30 g Ozon bei der Konzentration von 60 mg/l Sauerstoff zu erhalten. Infolge ihres Kreislaufes gewinnt man ungefähr 28 1 Sauerstoff, d.h. etwa 67 $· Die Reinigungsausbeute liegt in der Größenordnung von 97 # für Schwefeloxyde.

Es sei bemerkt, daß die Erfindung nicht auf die beschrie·»· benen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern es lassen sich je nach der vorgesehenen Anwendung im Rahmen fachmännischen Könnens zahlreiche Abwandlungen vornehmen, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. So kann die Kammer 1 umgekehrt gestaltet sein, um die Rauchgase im unteren Teil zu empfangen. Die Gase und die Flüssigkeit können sich im Gegenstrom bewegen. Der Sauerstoff kann auf verschiedenen Höhen der Kammer 1 je nach den Erfordernissen eingeführt werden, und es ist insbesondere möglich, beispielsweise einen Wärmeaustauscher im Kreis der Säureflüssigkeit anzuordnen, um nach Belieben den Taupunkt in der Reaktionssäure verändern zu können, usw.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Reinigung von Verunreinigungen insbesondere Schwefeldtoxyd enthaltenden Rauchgasen, dadurch gekennzeichnet, daß man in mindestens einer Stufe eine Umsetzung in flüssiger Phase mit von einer Trägerfltissigkeit befördetem Ozon durchführt, in der das Ozon vor der Umsetzung adsorbiert worden ist.

W Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit aus Wasser besteht.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit aus Oleum oder Schwefelsäurelösungen besteht, ,

Verfahren nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff mit den Rauchgasen im Verlauf einer ersten - Stufe vermischt und die ao erhaltene Mischung dann in einer zweiten Stufe mit einer Schwefelsäurelösung in Kontakt gebracht wird, worin eine bestimmte Ozonmenge adsorbiert worden ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3 oder h, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff dem durch Zusatz einer adsorbiertes Ozon enthaltenden Schwefelsäurelösung zu den Rauchgasen in einer ersten Stufe erhaltenem Gemisch in einer zweiten Stufe zugesetzt wird.

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Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rauchgase und die Trägerflüssigkeit im Gegenstrom zueinanfer bewegen.

Verfahren nach einem der Ansprühe 1 bis k_t daduröh gekennzeichnet, daß die Rauohgase und die Trägerflüssigkeit sich in derselben Richtung bewegen.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase und Sauerstoff tangential in eine» ersten Abschnitt einer in mehrere Abschnitte unterteilten Kammer eingeführt werden, injdem sie sich vermischen, dann in eine zweite Kammer gehen, in welchem eine adsorbiertes Ozon enthaltende Flüssigkeit versprüht wird, während die Gasmischung durch eine geeignete Einrichtung in Drehung versetzt wird, und dann die so erhaltene Gaa-Flüssigkeitemlsehung in einen Abschnitt der Kammer eintritt in welchem sie beispielsweise mittels eines geeignegen Separators aufgetrennt wird.

Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sauerstoffstrom einer Ozonisierung unterzogen, dann in einer Schwefelsauremsung das Ozon adsorbiert und darauf der zurückgewonnene Sauerstoffstrom mindestens teilweise den Rauchgasen im ersten Abschnitt der Kammer zugefügt wird, während der Überschuß dieses Gasstromes nach Trocknung ggf. einer neuen Ozonisierung unterzogen werden kann.

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10.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Sauerstoff angereicherter Luftstrom einer Ozonisierung unterzogen, dann das Ozon in einer Schwefelsäurelösung adsorbiert und darauf der mit Sauerstoff angereicherte zurückgewonnene Strom mindestens teilweise den Rauchgasen in dem ersten Abschnitt der Kammer zugeführt wird, während der Überschuß des Stromes nach Trocknung ggf. einer neuen Ozonisierung unterzogen werden kann.

11.) Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch mindestens zwei Kammern oder eine in mehrere Abschnitte unterteilte Kammer, deren einer Teil den Kontakt zwischen den Gasen begünstigt, während eine andere Kammer bzw. ein anderer Kammerabschnitt den Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit begünstigt.

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