DE2109095B2

DE2109095B2 - Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxyd au einem SO2 - haltigen Gasstrom

Info

Publication number: DE2109095B2
Application number: DE2109095A
Authority: DE
Inventors: Indravadan Shantilal Forest Hills N.Y. Shah (V.St.A.)
Original assignee: Envirotech Corp
Current assignee: Envirotech Corp
Priority date: 1970-02-27
Filing date: 1971-02-25
Publication date: 1979-06-13
Also published as: CA951877A; FR2079055A5; GB1302486A; BR7101181D0; DE2109095A1; DE2109095C3; US3653823A; NL7102652A; BE763428A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxyd aus einem SC>2-haltigen Gasstrom durch Waschen des Gasstromes mit einer wäßrigen, Magnesiumoxyu enthaltenden Aufschlämmung.

Aus »Chemical Absuacts«. ".and 59 (1963), Spalte 13 621 (d) ist es bekannt. SCVhaltige Gase mit einer Aufschlämmung, die Magnesiums, yd und Magnesiumsulfit enthält, bei erhöhten Temperaturen zu waschen, wobei ein Teil der Aufschlämmung aus dem Kreislauf abgezogen, getrocknet und unter Erhalt eines SCVrcichen Gasstromes und Magnesiumdioxyd calciniert wird. Das calcinierte Magnesiumoxyd wird zur weiteren SO>Absorption in den Kreislauf zurückgeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Wirksamkeit des bekannten Verfahrens zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem Patentanspruch gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es wesentlich, den pH-Wert der zirkulierenden Aufschlämmung im Bereich von 5,5 bis 9,5 zu halten. Die Einstellung dieses pH-Wertes auf den gewünschten Bereich erfolgt durch eine kontrollierte Zugabe an regeneriertem Magnesiumoxyd zu der zirkulierenden Aufschlämmung.

Anhand der Zeichnung wird nun eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Fließschemas gezeigt.

Eine Aufschlämmungspiimpe I läßt den wäßrigen Ai'fschlämmungsstrom 2 durch das Verfahren umlaufen. Der Strom 2 ist eine wäßrige Aufschlämmung, die I bis 30 Gew.-% Gesamtfeststoffe und weniger als 10% der Gesamtfeststoffe in Form von Magnesiumoxyd enthält, während der Hauptbestandteil der Feststoffe wasserhalliges, kristallines Magnesiumsulfit ist. Die Temperatur des zirkulierenden Aufschlämmungsstromes 2 liegt im Bereich von 20 bis 95°C, wobei die Temperatur der Aufschlämmung hauptsächlich von der anfänglichen Temperatur des Gasstromes, der gewaschen werden soll, und der Temperatur des entstehenden, gesättigten Gasstromes abhängt. Wenn beispielsweise die Temperatur des Stromes 2 unterhalb 40°C liegt, wird das Magnesiumsulfit hauptsächlich in der wäßrigen Aufschlämmung in Form fester Kristalle von Magnesiumsulfithexahydrat vorliegen, und wenn die Temperatur des Stromes 2 oberhalb 40⁰C liegt, wird das Magnesiumsulfit hauptsächlich in dem Strom 2 in Form fester Kristalle von Magnesiumsulfittrihydrat vorliegen.

Der Strom 2 wird in den Strom 3 und in den Strom 4 geteilt. Der Strom 3 wird bei dem Waschverfahren verwendet, während der Strom 4 abwärts über die Leitung 5 und die Sprühdüse 6 geleitet wird und axial auf den Scheitelpunkt eines zentralen, konischen Strömungsablenkbleches 7 gesprüht und ebenfalls zum Waschen der Abgase verwendet wird.

Ein Gasstrom 8, der Schwefeldioxyd enthält, wird abwärts durch die vertikale Leitung 9 geleitet, die vorzugsweise koaxial über dem konischen Ablenkblech 7 angeordnet ist Der Strom 8 ist typischerweise ein Abfallgasstrom, der von 0,01 bis 8,0 Vol.-% Schwefeldioxyd enthält und eine Anfangstemperatur von 40 bis 350⁰C hat. Das Verhältnis von Strömungsgeschwindigkeit des Waschaufschlämmungsstromes 2 oder des Stromes 3 plus des Stromes 4 zu Gasstrom 8 wird im Bereich von 0,7 bis 7,0 l/m³ gehalten. Der abwärts abgenommene Gasstrom fließt von der Leitung 9 in einen ringförmigen Venturi-Gang unterhalb des ringförmigen, horizontalen Ablenkbleches 10. Ein ringförmiges, horizontales Blech bzw. Gestell 11 ist unterhalb dem Ablenkblech 10 angebracht und der Aufschlämmungsstrom 3 wird auf das Blech Il entweder in Form eines einfachen Stromes, der tangential eingespritzt werden kann, oder in einer Vielzahl von Teilen aufgebracht.

Der ringförmige Venturi-Gang wird durch ein umgekehrtes, abgestumpftes, konisches Ablenkblech 12 gebildet, das abwärts an dem Blech 11 und um das konische Ablenkblech 7 angebracht ist, so daß eine ringförmige Berührungszone zusammen mit dem vertikalen, zylindrischen Ablenkblech 13, das abwärts an dem Ablenkblech 12 und konzentrisch um das vertikale, zylindrische Ablenkblech 14 angebracht ist, das abwärts an dem konischen Ablenkblech 7 angebracht ist. gebildet werden. Der ringförmige, vertikale Gang zwischen den Ablenkblechen 13 und 14 bildet die Kehlensektion des ringförmigen Venturi-Durchgangs. Der Strom 3 fließt abwärts auf die innere Oberfläche des Ablenkbleches 12 und wird in die Kehlensektion auf den Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit projiziert, während der Strom 4 abwärts auf die äußere Fläche des konischen Ablenkblechs 7 fließt und ebenfalls auf den Gasstrom in der Kehlsektion projiziert wird. Der Gasstrom, der durch die konvergierende Berührungszone, die durch die Ablenkbleche 7 und 11 gebildet wird, auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt wurde, wird in uer Kehlsektion, die durch die kreisförmigen, vertikalen Gänge zwischen den Ablenkblechen 13 und 14 gebildet wird, wirkungsvoll zur Entfernung von .Schwefeldioxyd gewaschen. In der wäßrigen Aufschlämmung wird dabei ein Teil des Magnesiumoxyds in Magnesiumsulfit überführt.

Die entstehende Mischung aus wäßrigen Aufschlämmungsteilchcn, dispergicrt in dem Gasstrom, die abwärts aus der ringförmigen Kehlsektion abgenommen wird, wird abwärts in die divergierende Druckwiedergewinnungssektion geleitet. Diese wird durch ein zentrales, umgekehrtes, abgestumpftes, konisches Ablenkblech 15, das abwärts an dem Ablenkblech 14 befestigt ist, und ein ringförmiges, abgestumpftes, konisches Ablenkblech 16, das abwärts an dem Ablenkblech 13 befestigt ist, gebildet. Die Trennung der

wäßrigen Aufschlämmung von der gewaschenen Gasphase wird vorzugsweise erreicht, indem man ein Aufprall- und Rückhalte-Ablenkblech 17 für die Aufschlämmung schafft. Dieses Ablenkblech ist ein abgestumpftes, konisches Ablenkblech, und es ist an dem Ablenkblech 16 befestigt und mit einem tieferen, zentralen, zylindrischen Verlängerungs-Ablenkblech 18 verbunden. Die Ablenkbleche 17 und 18 sind in der vertikalen, zylindrischen Aufschlämmungs-Gas-Trennungssektion oder in dem Behälter 19 angebracht, der abwärts am unteren Teil des Ablenkblechs 16 angebracht ist. Zwischen den Elementen 18 und 19 ist eine ringförmige Siebkonsole oder ein gepacktes Bett 20 angebracht, und die Sektion 20 dient als Separator für die mitgerissenen Teile, um die mitgerissenen, flüssigen Tröpfchen von der gewaschenen Gasphase, die abwärts durch die Ablenkbleche oder die Leitung 18 und aufwärts durch den ringförmigen Gang zwischen den Elementen 18 und 19 fließt, abzutrennen. Das gewaschene Gas wird über die Leitung 21 entfernt, die von dem Behälter 19 abgeht und die den gewaschenen Gasstrom

22 in einen Schornstein oder eine andere Vorrichtung führt.

Die abgetrennte wäßrige Aufschlämmungsphase sammelt sich unter dem Behälter 19 in der unteren Aufschlämmungsretentionssektion23.

3 bis 20 Gew.-% der insgesamt zirkulierenden Aufschlämmung wurden aus der Sektion 23 über die Düse 24 als Strom 25 entnommen und zur Regeneration von Magnesiumoxyd in die Einheit 26 überführt, die jo typischerweise ein Filter oder einen Trockner, der nicht gezeigt ist, enthält und einen Ofen oder eine Calciniervorrichtung, um die Feststoffe zu erwärmen, besitzt. Die festen Magnesiumsalze werden auf eine Temperatur im Bereich von 200 bis 600" C in der Sektion 26 erwärmt, um das Magnesiumsulfit zu zersetzen, und dabei wird ein Gasphasensirom 27 gebildet, der viel Schwefeldioxyd enthält, und zurück bleibt festes Magnesiumoxyd. Der reiche Gasphasenstrom 27 kann gesammelt werden, um flüssiges Schwefeldioxyd zu kondensieren, oder der Gasstrom kann in eine Fabrik zur Schwefelsäureproduktion geleitet werden.

Das regenerierte, feste Magnesiumoxyd, das in Sektion 26 gebildet wird, wird über den Strom 28 entfernt, der erfindungsgemäß als Einsatz-Magnesiumoxyd verwendet wird, um den pH-Wert der zirkulierenden Aufschlämmung auf einen optimalen Wert einzustellen. Der Hauptteil der zirkulierenden wäßrigen Aufschlämmung wird aus dem unteren Teil der Einheit

23 über die Düse 29 als Strom 30 entnommen und mit -,0 dem Strom 28 unter Bildung des Stroms 31 vereinigt. In den meisten Fällen wird der Strom 28 in Form einer wäßrigen Aufschlämmung zugefügt, die hergestellt wurde, indem man die Feststoffe, die aus der Einheit 26 entnommen werden, mit Wasser aufschlämmt. Der =,=, Strom 28 kann ebenfalls in Form eines trockenen Pulvers zugefügt werden. Auf jeden Fall wird der entstehende Gesamtaiifschlämmungsstrom 31 mit einem pH-Wert im Bereich von 5.5 bis 9.5 durch Zugabe des Stroms 28 gebildet. Der Strom 31 wird zu der m> Aufschlämmungspumpe 1 geleitet und als Strom 2 recyclisiert.

Verschiedene Arten von Gas-Fliissigkcits-Kontaktvorrichtungen können verwendet werden, um den Gasstrom 8 mit der zirkulierenden wäßrigen Auf- b> schlämmung zu kontaktieren. Verschiedene Arten von Separatoren für die festen Teile und den Staubregen können verwendet werden. In einigen Fällen können die Elemente 7, 14 und 15 ausgelassen werden, wobei dann ein einfacher Feuchtigkeitsberührungs-Venturi-Kontaktor verwendet wird, der durch die Sektionen 12, 13 und 16 gebildet wird. Vorzugsweise wird aber auf jeden Fall eine axiale Einspritzung des Aufschlämmungsstroms 4 über die Sprühdüse 6 verwendet, um optimale Waschwirksamkeit zu erreichen. In den Fällen, in denen der Strom 8 Schwefeltrioxyd oder Schwefelsäurenebel enthält, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn der Strom 8 ein Abgas aus der Schwefelsäureproduktion ist, wird die zirkulierende Aufschlämmung einen Teil Magnesiumsulfat enthalten, das in einer annehmbaren Menge gehalten wird, indem man durch den Strom 25 und die Einheit 26 Überschuß abzieht. In anderen Fällen kann sich in dem System durch die Oxydation des Magnesiumsulfits in situ eine geringe Menge Magnesiumsulfat bilden. In geeigneten Fällen kann man auch zusätzliches Einsatz-Magnesiumoxyd, das von einer äußeren Quelle herrührt, zu dem Strom 30 zugeben, im allgemeinen in Form einer wäßrigen Magnesiumoxydaufschlämmung. In einigen Fäli·..■:; kann man auch Einsatz-Wasser per se durch Zugabe iv dem Strom 3 i in das System einführen.

In Fällen, wenn Flugasche oder andere feste Teilchen in dem Strom 8 vorhanden sind, wird die Flugasche aus dem Gasstrom in dem Gas-FIüssigkeits-Venturi-Kontaktor abgetrennt und die Flugasche ist dann in der zirkulierenden wäßrigen Aufschlämmung vorhanden. Ein überschüssiges Anreichern von Flugasche in dem System kann man verhindern, inde;n man periodisch oder kontinuierlich einen Teil des Stromes 28 oder des Stromes 30 abnimmt.

Beispiel
Tabelle I

Wirkung des Verhältnisses der flüssigen Aufschlämmung zum Gas (L/G)

L/G Konz. an Konz. an vVirksam-

1/tatsächl. m³ Schwefeldioxyd Schwefeldioxyd keit, %

Gas in ppm*) in ppm*)

im Beschik- im abgenom-

kungsmaterial menen Material

1,34 1500

2,68 1500

4,02 1500

5,36 1500

♦) Teile pro Million

Tabelle II

Wirkung des pH-Wertes der wäßrigen Aufschlämmung zum Waschen

pH-Wert

225	85
162	89,2
100	93,3
30	98

% Wirksamkeit	Konz. an Schwefel
	dioxyd in ppm des
	Beschickungsmaterials
96	2300
^2,6	2300
91	2300
80	2300

7,0

pH des Versuchs

Analyse der Feststoffe, Gew.-%

Magnesiumfithexahydrat 84,9

Magnesiumsulfatheptahydrat 4,7
Magnesiumoxyd 10,4

8,0

92,3

Hierzu 1 Blatl Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem SCVhaltigen Gasstrom durch Waschen dieses Gasstromes bei erhöhten Temperaturen mit einer Aufschlämmung, die Magnesiumoxid und Magnesiumsulfit enthält, wobei ein Teil der Aufschlämmung aus dem Kreislauf abgezogen, getrocknet und unter Erhalt eines SOb-reichen Gasstromes und Magnesiumdioxid kalziniert wird, wobei letzteres zur IQ weiteren SO₂-Absorption in den Kreislauf zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten von Aufschlämmung zu Gas 0,7 bis 7,0 l/m³ (bezogen auf den jeweiligen Druck und die Temperatur) beträgt, is wobei die zirkulierende Aufschlämmung festes Magnesiumoxid in einer Menge von weniger als 10% der Gesamtfeststoffe in der Aufschlämmung enthält, die Temperatur der Aufschlämmung im Bereich von 20 bis 95°C liegt, der pH-Wert der Aufschlämmung durch eine regulierte Zugabe von. regeneriertem Magnesiumoxid zu der zirkulierenden Aufschlämmung im Bereich von 5,5 bis 9,5 gehalten wird, und 1 bis 30% der zirkulierenden Aufschlämmung zur Regenerierung von 2Ί Magnesiumoxid abgezogen werden.