DE2137847A1

DE2137847A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ent Schwefelung von Abgasen

Info

Publication number: DE2137847A1
Application number: DE19712137847
Authority: DE
Inventors: Zensuke Hishinuma Yukio Arashi Nono Hitachi Tamura (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1970-07-29
Filing date: 1971-07-28
Publication date: 1972-02-10
Also published as: US3772854A; GB1347857A; JPS5023383B1; DE2137847B2

Description

DIpI.-ing. R. 3.ISTZ sen,

DIpI-In=;. K. LAKP^SCHT

Dr.-lng. R. B iC E Τ 2 Jr.
München 22, Steinsdorfstr. 10

8l-17.343P(17.3*4H) 28. 7. 1971

HITACHI LTD., Tokio (Japan)

Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung von Abgasen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entschwefelung von Abgasen, bei dem Schwefeloxyde im Abgas unter Verwendung von Aktivkohle entfernt werden.

Eine bekannte AbgasentSchwefelungsvorrichtung, in der Schwefeloxyde an Aktivkohle adsorbiert und von dieser durch Auswaschen der Aktivkohle mit Wasser desorbiert werden, besteht hauptsächlich aus mehreren mit Aktivkohle beschickten Türmen und mehreren Waschwassertanks. Zum Beispiel wird ein SO₂-haltiges Abgas, das aus einer Verbrennungsaniage, wie z, B, einem Kessel, stammt, in eine Leitung eingeführt, durch eiij Gebläse unter Druck gesetzt und durch eine andere Leitung in die mit Aktivkohle beschickten Türme geleitet, worin SO₂ durch die Aktivkohle entfernt wird, und dann durch einen Kamin in die Atmosphäre abgegeben. Die Aktivkohle in den Türmen kann durch Auswaschen mit Wasser zwecks Desorption des SO₂ in der Form von H_SO. regeneriert

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werden, Zum Waschen der Aktivkohle mit Wasser wird das Wasser im Wassertank mittels einer Pumpe durch ein Rohr von oben auf die Aktivkohle gespritzt, und die erhaltene verdünnte Schwefelsäure, die vom Boden dieses Wassertanks abfließt, wird in einen anderen Wassertank geleitet. Die so im Wassertank gesammelte verdünnte Schwefelsäure wird durch Hitze von einer besonderen Wärmequelle konzentriert und als Schwefelsäure hoher Konzentration gesammelt. Der zuerst erwähnte Wassertank wird kontinuierlich mit industriellem Wasser in einer Menge beschickt, die der Menge der aus dem Wassertank abgegebenen verdünnten Schwefelsäure und der Menge des von der Aktivkohle zurückgehaltenen Wassers entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung zu verbessern und insbesondere den Wärmewirkungsgrad und die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zunächst bei einem Verfahren, zur Entschwefelung von Abgasen, bei dem Schwefeloxyde im Abgas unter Verwendung von Aktivkohle entfernt werden, dadurch gelöst, daß es gekennzeichnet ist durch Abzweigen eines Teils des Abgases von einem Hauptstrom des Abgases, Abkühlen des abgezweigten Abgases durch vom Wasserwaschen der Aktivkohle zwecks Desorption der Schwefeloxyde stammende verdünnte Schwefelsäure, Wiedervereinigen des so abgekühlten abgezweigten Abgases mit dem Hauptstrom des Abgases zwecks Einstellung dessen Temperatur auf einen Optimalwert zur Adsorption der Schwefeloxyde durch die Aktivkohle und Einführen des vereinigten Stroms des Abgases in mit Aktivkohle beschickte Türme zwecks Entfernung der .Schwefeloxyde aus dem Abgas,

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Vorzugsweise ist das Verhältnis des abgezweigten Abgases zum restlichen Hauptstrom des Abgases so gewählt, daß die Temperatur des vereinigten Stromes des Abgases im Bereich von 100 bis 150 °C liegt.

Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch mehrere mit Aktivkohle beschickte Türme, eine Hauptleitung zum Überführen des Abgases von einer Verbrennungsaniage in die mit Aktivkohle beschickten Türme, eine Abzweigleitung von der Hauptleitung, Mittel zum Auswaschen der Aktivkohle in den Türmen mit Wasser zwecks f Desorption der Schwefeloxyde, Mittel zum Konzentrieren der dabei erhaltenen verdünnten Schwefelsäure durch Wärmeaustausch mit dem Teil des dieser durch die Abzweigleitung zugeführten Abgases und eine Leitung zum Überführen des Abgases von den Konzentriermitteln in die Hauptleitung zwecks Mischung mit dem Hauptabgasstrom vor dessen Einführung in die mit Aktivkohle beschickten Türme.

Vorzugsweise umfassen die Mittel zum Konzentrieren der verdünnten Schwefelsäure eine Mehrzahl von Konzentrationseinheiten mit einer Vielzahl von Stufen, und die verdünnte Schwefelsäure wird nacheinander durch die Konzentrations- λ einheiten unter wiederholtem Umlauf in jeder Einheit geleitet, wodurch die Konzentration der Schwefelsäure fortlaufend steigt.

Vorzugsweise sind die Mittel bzw, Einheiten zum Kon= zentrieren dabei so beschaffen, daß die verdünnte Schwefelsäure durch Wärmeaustausch unter direkter Berührung mit dem Abgas konzentriert wird.

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Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Ein S0₂-haltiges Abgas von einem Kessel 1, das in einer Leitung 2 strömt, wird durch ein Gebläse 3 unter Druck gesetzt und strömt in eine Hauptleitung k. Die Hauptleitung k ist in Leitungen 5 ^und 6 verzweigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wurde der Entschwefelungsbetrieb unter solchen Bedingungen durchgeführt, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in der Hauptleitung h 420.000 Nm /H, die Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung 5 331.000 Nnr/H, die Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung 6 89.000 Nm /H und die Temperatur des Abgases 150 ⁰C betrug.

Das in die abgezweigte Leitung 6 strömende Abgas wird zur Konzentration der verdünnten Schwefelsäure verwendet, die sich aus der Entschwefelung ergibt, und das Verhältnis der AbgasStrömungsgeschwindigkeiten in den Leitungen 5 und 6 wird so eingestellt, daß die Temperatur des wiedervereinten Abgases an den Einlassen zu den verschiedenen mit Aktivkohle beschickten Türmen 14, 15 und 16 etwa 100 bis 150 C beträgt. Diese Temperatur ist variabel in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Aktivkohle, wird jedoch über etwa 100 ⁰C (im Gegensatz zu 50 bis 80 °C bei der bekannten Vorrichtung) gewählt, so daß die Verteilung des entschwefelten Abgases durch eine Leitung 17 von einem Kamin 18 aus in die Atmosphäre erleichtert wird. Die Konzentrationen der Schwefeloxyde, wie z. B. SO«, im Abgas sollten selbstverständlich berücksichtigt werden, wenn diese Temperatur bestimmt wird.

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Im Hinblick auf die Eigenschaften, insbesondere den Flammpunkt von 300 bis 400 ⁰C, die Adsorptionsgrenztemperatur von etwa 200 C und die Dauerhaftigkeit der gegenwärtig üblicherweise verwendeten Aktivkohle wird die Temperatur im Bereich von etwa 100 bis 150 C und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 100 bis 130 C gewählt.

Das unter den genannten Umständen in die Leitung 6 abgezweigte Abgas wird durch ein Gebläse 7 unter Druck gesetzt und dann durch eine Hochkonzentrationseinheit 9» eine Leitung 10 und eine Niedrigkonzentrationseinheit 11 geleitet, wobei es sich abkühlt. Das abgekühlte Abgas %

strömt in eine Leitung 12 und wird mit dem Hauptstrom des Abgases, das in der Leitung 5 strömt, wieder vereinigt. Die Temperatur des wiedervereinigten Abgases beträgt etwa 131 C. Dann wird das Abgas durch eine Leitung 13 in die mit Aktivkohle beschickten Türme 1^, 15 und 16 eingeführt und über die Leitung 17 vom Kamin 18 mit einer Temperatur von 109 ⁰C an die Atmosphäre abgegeben. Es versteht sich, daß die Temperatur des an die Atmosphäre ab gegebenen Abgases leicht eingestellt werden kann, indem nan das Mischverhältnis der in den Leitungen 12 und 5 strömenden Gase variiert.

In den mit Aktivkohle beschickten Türmen wird das an der Aktivkohle adsorbierte SO. mit O₂ im Abgas (durch die exotherme Oxydationsreaktion) unter Bildung von SO« kombiniert, das anschließend durch das mittels der Pumpe 20 von Vaschtank 19 _t in den eine Pumpe 37 durch die Leitung 36 Wasser ergänzt, durch die Leitung 21 zugeführte Wasser in Form von verdünnter Schwefelsäure desorbiert wird. Die so gebildete verdünnte Schwefelsäure wird in einem Wasch-

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tank 23 gesammelt und von da mittels einer Pumpe 2k durch eine Leitung 25 zu einem Konzentrationstank 26 oder zur Oberseite der Niedrigkonzentrationseinheit 11 gefördert. Die verdünnte Schwefelsäure im Konzentrationstank 26 wird mittels der Pumpe 27 durch ein Rohr 28 von der Oberseite der Niedrigkonzentrationseinheit 11 gesprüht oder durch die Oberfläche eines Füllstoffes, wie z. B. "Rasching"-Ringe in direkte Berührung mit dem Abgas gebracht, damit das darin enthaltene Wasser verdampft wird, und wird dann durch ein Rohr 29 zum Konzentrationstank 26 zurückgeführt, und dieser Vorgang wird ständig wiederholt.

Die Konzentration der verdünnten Schwefelsäure im Tank 26 wird allmählich größer, da Wasser daraus durch Einwirkung des Abgases in der beschriebenen Weise verdampft, und die so vorkonzentrierte verdünnte Schwefelsäure wird mittels einer Pumpe 30 in einen Konzentrationstank 3^ gefördert und dort durch wiederholten Umlauf mittels einer Pumpe 31 durch ein Rohr 32, die Hochkonzentra tionseinheit 9 und ein Rohr 33 in der gleichen vorbeschriebenen Weise weiter konzentriert. Als Ergebnis sammelt sich Schwefelsäure hoher Konzentration im Tank 3k und wird durch ein Rohr 35 als Schwefelsäureerzeugnis abgeleitet.

In dem anhand der Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispiel ist die Temperatur des abgezweigten Abgases 150 C am Abzweigpunkt, 95 C am Auslaß der Hochkonzentrationseinheit 9 und 60 ⁰C am Auslaß der Niedrigkonzentrationseinheit 11« Das so abgekühlte Abgas wird durch eine Lei tung 12 geführt und mit dem Hauptstrom des Abgases am Verbindungspunkt zwischen den Leitungen 5 und 13 vereinigt. Die Konzentration der Schwefelsäure im Tank 3^ beträgt etwa 65 $.

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Beim Entschwefeln des Abgases von einem Kessel in einer Wärmekraftanlage oder dergleichen entsprechend der Erfindung werden die Stäube im Abgas, falls erforderlich, durch einen Staubsammler entfernt, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Venn indessen die Menge der Stäube weniger als 30 bis 50 mg/NnT beträgt, ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Behandlung des Abgases geeignet, ohne daß die Anbringung eines Staubsammlers notwendig ist.

Wie die vorstehende Beschreibung ergibt, läßt sich durch Verwendung des Entschwefelungsverfahrens und der Entschwefelungsvorrichtung gemäß der Erfindung die Konzentra- ™ tion von verdünnter Schwefelsäure, die vom Wasserauswaschen der Aktivkohle im Desorptionsschritt stammt, durch wirksame Ausnutzung der Energie des zu verarbeitenden Abgases erreichen, ohne daß eine besondere Wärmequelle benötigt wird, so daß die Vorrichtung wirtschaftlich und als industrielle Anlage von großem praktischem Wert ist. Es soll besonders darauf hingewiesen werden, daß erfindungsgemäß der Vorteil gegeben ist, daß die Temperatur des Abgases bei der Abgabe an die Atmosphäre leicht einstellbar ist, indem man die Strömungsgeschwindigkeit des vom Hauptstrom abgezweigten Abgases reguliert. Daher ist es durch Erhöhung der Temperatur des Abgases auch möglich, das Ab- ^ gas in der Atmosphäre auch dann, wenn die atmosphärische Luft vor allem morgens und abends von niedriger Temperatur ist, einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweist und stehend ist, leicht zu verteilen. Bei der bekannten Vorrichtung steht, da die Temperatur des abgegebenen Abgases niedrig ist, das Abgas unter den beschriebenen Umständen über dem Boden, ohne sich, indem es durch einen aufsteigenden Luft-

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strom mitgenommen wird, nach oben zu bewegen, so daß der Landwirtschaft usw. schwere Schäden zugefügt werden, was als ernstlicher Nachteil der bekannten Anlage anzusehen
ist. In dieser Hinsicht sieht man, daß das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen großen Beitrag zum Verhindern öffentlichen Schadens liefern.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Entschwefelung von Abgasen, bei dem Schwefeloxyde im Abgas unter Verwendung von Aktivkohle entfernt werden, gekennzeichne t durch Abzweigen eines Teils des Abgases von einem Hauptstrom des Abgases, Abkühlen des abgezweigten Abgases durch vom Wasserwaschen der Aktivkohle zwecks Desorption der Schwefeloxyde stammende verdünnte Schwefelsäure, Wiedervereinigen des so abgekühlten abgezweigten Abgases mit dem Hauptstrom des Abgases zwecks Einstellung dessen Temperatur auf einen Opti- ^ malwert zur Adsorption der Schwefelsäure durch die Aktivkohle und Einführen des vereinigten Stromes des Abgases in mit Aktivkohle beschickte Türme zwecks Entfernung der
Schwefeloxyde aus dem Abgas.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des abgezweigten Abgases zum restlichen Hauptstrom des Abgases so gewählt wird, daß die Temperatur des vereinigten Stromes des Abgases im Bereich von 100 bis 150 ⁰C liegt.

3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ™ Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mehrere mit Aktivkohle beschickte Türme (i4, 15, 16), eine Hauptleitung (2, ^, 5i 13) zum Überführen des Abgases von einer Verbren nungsanlage (1) in die mit Aktivkohle beschickten Türme,
eine Abzweigleitung (6, 8) von der Hauptleitung, Mittel
(19 bis 23) zum Auswaschen der Aktivkohle in den Türmen mit Wasser zwecks Desorption der Schwefeloxyde, Mittel (z. B. 9 bis 11, 26 bis 3k) zum Konzentrieren der dabei

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erhaltenen verdünnten Schwefelsäure durch Wärmeaustausch mit dem Teil des dieser durch die Abzweigleitung zugeführten Abgases und eine Leitung (t2) zum Überführen des Abgases von den Konzentriermitteln in die Hauptleitung zwecks Mischung mit dem Hauptabgasstrom vor dessen Einführung in die mit Aktivkohle beschickten Türme.

h. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Konzentrieren der verdünnten Schwefelsäure eine Mehrzahl von Konzentrationseinheiten (9,· 11» Tanks 26, 3^) mit einer Vielzahl von Stufen umfassen und die verdünnte Schwefelsäure nacheinander durch die Konzentrationseinheiten unter wiederholtem Umlauf in jeder Einheit geleitet wird, wodurch die Konzentration der Schwefelsäure fortlaufend steigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (Einheiten 9» 11) zum Konzentrieren so beschaffen sind, daß die verdünnte Schwefelsäure durch Wärmeaustausch unter direkter Berührung mit dem Abgas konzentriert wird.

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