DE2238801A1

DE2238801A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von schaedliche substanzen enthaltendem abgas

Info

Publication number: DE2238801A1
Application number: DE2238801A
Authority: DE
Inventors: Fumio Isahaya
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1971-08-06
Filing date: 1972-08-07
Publication date: 1973-03-15
Also published as: JPS4825674A; GB1385719A; JPS4949288B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von'schädliche Substanzen

enthaltendem Abgas

(Priorität: 6.Aug. 71, Japan, Nr. 59o48)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen, beispielsweise zum Heinigen eines Rauchgases, welches schädliche Substanzen enthält, wie SO₂, NO₂,durch Entfernen der schädlichen Substanzen aus den Abgasen durch Reaktion der Abgase mit einer Absorptionslösung.

Zur Abgasreinigung ist das sogenannte ITaßverfahren einfach im Hinblick auf die Konstruktion der Vorrichtung und erfordert eine geringere Anfan^sinvestition als der sog. Trockenprozeß. Andererseits ist bekannt, daß das erstgenannte Verfahren deshalb nachteilig ist, weil es zu einem großen Volumen an Abfallflüasigkeit führt, die nicht nur zusätzliche Kosten für

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ihre Entfernung erfordert, sondern auch zu öffentlichen Belästigungen durch Wasserverunreinigung führt.

Bs ist daher Aufgabe der Erfindung» diese Nachteile des Naßverfahrens zur Abgasreinigung vollständig auszuschalten. Erfindungsgeraäß sollen daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen zugänglich gemacht werden, bei dem keinerlei Abfallflüssigkeit aus der Apparatur austritt. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen ohne Erzeugen von Abfallflüssigkeit in der Apparatur zugänglich zu machen, bei dem die Abfallflüssigkeit *aus einem Naßverfahren zur Reinigung der Abgase durch Kontakt mit den Abgasen, welche fühlbare V/ärme enthalten, getrocknet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen werden die Abgase aus einem Naßverfahr^n ?,ur Reinigung von Abgasen bis zu einer Temperatur in der Nähe des Taupunkts abgekühlt, um die Behandlung dieaer Gase zu erleichtern.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Reinigung von schädliche Substanzejj_a^nthaltendem Abgas, das dadurch gekennzeichnet ist, daß/das Abgas mit einer Absorptionslösung umgesetzt wird, um die schädlichen Substanzen aus dem Gas zu absorbieren, der Lösung, welche die schädlichen Substanzen absorbiert hat, ein oder mehrere Chemikalien zugesetzt werden, um die schädlichen Substanzen in wertvolle oder unschädliche Substanzen überzuführen, und einen Teil der Lösung, welche wertvolle oder unschädliche Substanzen enthält, in direkte Berührung mit dem Abgas vor der Beaktion mit der Absorptionslösung bringt, um das Gas abzukühlen und gleichzeitig feste Substanzen zu bilden.

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Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgas, welches schädliche Substanzen enthält. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen zur Umsetzung des Abgases mit der Absorptionslösung zum Absorbieren der schädlichen Substanzen aus dem Abgas, Einrichtungen zum Überführen der in der Absorptionslösung vorliegenden schädlichen Substanzen in unschädliche "Substanzen durch Zugabe einer oder mehrerer Chemikalien, Einrichtungen, welche die unschädliche Substanzen enthaltende lösung in direkten Kontakt mit dem Abgas vor der Reaktion mit der Absorptionslösung bringen, um das Abgas zu kühlen und gleichzeitig feste Substanzen zu bilden und Einrichtungen zum Transport eines Teils der Lösung zu diesen Kontaktvorrichtungen und zum Transportieren eines anderen Teils zu den Reaktionsvorrichtunger., enthält. .

Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung gehen im einzelnen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den Ausführungsformen hervor, die in der Zeichnung dargestellt sind.

Die Fig. in der beiliegenden Zeichnung bedeutet eine schematische Darstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen gemäß der Erfindung.

Beispiele

Für die Abgasreinigung durch Entschwefelung gemäß der Beispie le werden nachstehend in Verbindung mit der in der Fig. dargestellten Vorrichtung erläutert.

(1) Natronlauge- Natriumaulfit-Methode

Das Abgas aus einem Schornstein mit einer Temperatur von etwa

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15ο - 2o'o°C wird durch eine Leitung 1 in einen Sprühtrockenturm 1 eingeführt. Aus einer im oberen Teil des Turmes 1 vorgesehenen Sprühdüse Io wird in Form eines feinen Nebels eine Lösung versprüht, die etwa 15 - 2o °h des Natriumsulfits Na₂SO, enthält, das nach der Umsetzung von SO₂ mit einer Absorptionslösung von NaOH in einem Gasabsorptionsturm 3 bei dem später beschriebenen Naßverfahren erhalten wurde. Durch Verdampfen des Y/asseranteils durch die Wärme des Abgases wird die Lösung getrocknet, wobei feste Teilchen gebildet werden, während das Abgas gekühlt wird, um seine Behandlung durch das Naßverfahren zu erleichtern. Ein Tei] des pulverförmigen Produkts wird in dem Sprühtrockenturn von dem Abgas abgetrennt und gewonnen und der restliche Anteil wird mit dem Abgas durch eine Leitung 7 in ein Multizyklon 2 transportiert und dort davon getrennt und gewonnen.

Das gewonnene pulverförmig Produkt wird durch die Entnahmerohre 2o, 21 und 22 als brauchbares. Material entnommen, um zur weiteren Verwendung gelagert oder transportiert zu werden.

Die Menge der zu versprühenden Lösung, ausgedrückt als Flüssigkeits-Gas-Verhältnis, beträgt etwa o,o3 bis o,o6l/Nnr des Gases. Der Temperaturabfall des Abgases in dem Sprühtrockenturm 1 beträgt etwa 3o bis 6o°C und das Abgas wird bei einer Temperatur oberhalb seines Taupunkts gehalten.

Um ein geeignetes Flüssigkeits-Gas-Verhältnis einzustellen, ist es erforderlich, die Strömungsrate des Abgases zu messen. Tatsächlich wird jedoch die direkte Messung einer großen Menge des Abgases mit geeigneter Genauigkeit außerordentlich erschwert durch ungleichmäßige Verteilung und Turbulenz des Gasstroms innerhalb der Leitung 6. Das geeignete Flüssigkeits-

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Gas-Verhältnis wird dadurch erreicht, daß die Temperaturdifferenz zwischen dem Abgas am Eintritt und am Austritt des Sprühtrockenturms 1 konstant gehalten wird, anstelle einer Messung der Gasströmungsrate.

Die Temperaturen des Abgases am Eintritt und am Austritt des Sprühtrockenturms 1 werden durch die Thermometer 28 bzw. 29 gemessen, die im oberen Teil des Sprühtrockenturms und an der Leitung 7 angeordnet sind und ein Regelventil wird durch eine Einstellvorrichtung 3o so geregelt, daß die Temperaturdifferenz bei dem vorbestimmten Wert gehalten wird. Die Sprührate wird in Abhängigkeit von den Änderungen der Abgastemperatur und der Gaszuführung eingestellt.

Das in der vorstehend beschriebenen Weise gekühlte Abgas wird durch die Leitung 7, das Multizyklon 2 und eine Leitung 8 in den Gasabsorptionsturm 3 für das Naßverfahren geführt und verläßt diesen· Absorptionsturm durch eine Leitung 9 als gereinigtes Gas. Der Gasabsorptionsturm 3 kann irgend einem beliebigen bekannten Typ angehören, er kann beispielsweise ein Sprüh-Absorptionsturm, ein mit Füllkörpern gefüllter Turm oder ein fluidisiertes Bett sein.

Die Absorptionslösung wird aus einem Reaktionsbad.4 zur Einstellung des pH-Werts mit Hilfe einer Pumpe 23 durch eine Rohrleitung 18 zur Sprühdüse 11 gefördert, die im oberen Teil des Gasabsorptionsturms 3 vorgesehen ist, und durch diese versprüht. Wenn sie entweder kaustische Soda NaOH oder Natriumsulfit Na₃SO, enthält, so reagiert das Natriumion mit Schwefeldioxid SO₂, das eine schädliche Substanz darstellt, in folgender Weise, wobei das Schwefeldioxid aus dem Abgas entfernt wird:

2NaOH + SO₉ > Na₀SO,+ H_o0

^ <?■ 3 2

Na₂SO₅+ SO₂ + H₂O > 2NaHSO,

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Die Absorptionslösung, die das Schwefeldioxid absorbiert hat, wird durch eine Leitung 19 aus dem Turm 3 entnommen. Wenn die Absorptionslösung eine Lösung von Na₂SO₅ ist, so wird sie direkt aus der Boden-Entnahmeleitung 13 des Reaktionsbads 4 zur pH-Einstellung durch ein Ventil 25, eine Leitung 14 und ein Ventil 27 zu der Sprühdüse Io geführt, in-dem ein Ventil 26 geschlossen wird. Dort wird sie verdampft, um feste Teilchen von Na₂SO₅ in der bereits beschriebenen Weise zu bilden. Das feste Produkt wird aus dem Sprühtrockenturm 1 und dem Multzyklon 9 gewonnen und durch die Entnähmeleitungen 2o,21 und 22 entnommen.

Wenn die Absorptionslösung eine Lösung yon NaHSO₅ ist, so wird eine NaOH-Lösung durch eine Leitung 12 zu der Lösung in dem Reaktionsbad 4 zugeführt und Na₂SO₅ wird nach folgender Reaktion gewonnen:

NaHSO₅ + NaOH—^Na₂SO₅+ H₂O

Etwa die Hälfte des Produkts wird über Leitung 18 und Pumpe 23 zu dem Absorptionsturm 3 zurückgeführt, während die verbleibende Hälfte aus der Austrittsleitung 13 entnomMen und durch die Pumpe 24 zu dem Sprühtrockenturm 3 übergeführt wird, wo sie zu einem pulverförmigen Feststoff getrocknet wird, wie bereits beschrieben wurde. ' "'"'*

(2) Calciumsulfit (CaSO₅)-Gips (CaSO₄)-Methode '

Als Absorptionslösung in dem Gasabsorptionsturm 3 für das Naßverfahren wird eine alkalische Lösung, wie eine Lösung von NaOH oder Na₂SO₅ verwendet, so daß das in ',Wer ^ Lösung'"'''^ vorliegende Alkali mit SO₂ reagiert, wobei in dier oben beschriebenen Weise entweder eine Na₃SO₅- oder NaHSO₅-Lasung

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gebildet" wird.

Die so gebildete Lösung wird in das Reaktionsbad 4 zur pH-Einstellung eingeführt, in welches gelöschter Kalk Ca(OH)₂ oder Ätzkalk GaO in Pulverform-oder als Aufschlämmung über die Zuführungsleitung 12 zugeführt wird, um eine der folgenden Reaktionen durchzuführen:

Na₂SO₃ +' Ca(OH)₂ —» 2NaOH + CaSO₅

NaHSO₅ + Ca(OH)₂ + NaOH + H₂O + CaSO₅

Das erhaltene CaSO₅ fällt aus und wird als Aufschlämmung durch die Entnahmeleitung 13 über ein Yentil 26 und eine Leitung 15 durch Schließen des Ventils 25 in ein Flüssigkeitszyklon 5 übergeführt, in welchem die Aufschlämmung konzentriert wird. Die konzentrierte Aufschlämmung wird entweder in Form von CaSO.* oder nach der Überführung durch Oxidation in CaSO. durch eine Leitung 17, eine Pumpe 24 für die Aufschlämmung und eine Leitung 14 in den Sprühtrockenturm 1 geführt, wo sie in der vorstehend beschriebenen Weise unter Bildung von festem CaSO, oder CaSO. in Pulverform getrocknet wird.

Wenn die kaustische Soda oder das Natriumsulfit in der aus der Sprühdüse Io versprühten Lösung vorliegt, so kann es mit SO₂ des Abgases in dem Sprühtrockenturm 1 reagieren, so daß eine Schwefeldioxidentfernung des Abgases durchgeführt wird.

Die Rate der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Entschwefelung ist aus den nachstehenden Erläuterungen ersichtlich. Bei einer Temperatur eines Kesselabgases von

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18o°C und bei einer SO_?-Konzentration von 15oo Teilen pro 1 Million Teile (ppm) wurde die für die Reaktion verwendete Absorptionslösung in Form einer Io folgen wäßrigen Lösung von NaOH in dem Gasabsorptionsturm für das Naßverfahren bei einem Gas-Flüssigkeits-Verhältnis von etwa 1 bis 2 l/nr des Gases im Kreislauf geführt. Zur Beschickung des Reaktionsbads zur Einstellung des pH-Werts wurde Ca(OH) zugesetzt, um die Ausfällung von CaSO, und die Gewinnung und Rückführung von NaOH zu bewirken. Das CaSO, wurde in Form einer Aufschlämmung mit einer Volumenkonzentration von etwa Io - 2o ^a/o in die SprUhtrockenkolonne gepumpt.. Die Aufschlämmung wurde in einer Rate von etwa o,o4 l/Nm des Gases versprüht und ,vollständig durch die Wärme des Abgases zu einem pulverförmigen Feststoff getrocknet. Das pulverförmige Produkt wurde mit Hilfe des Multizyklons gewonnen und aus der Vorrichtung entnommen.

Inzwischen wurde ein Teil des CaSO, durch den Sauerstoff in dem Abgas zu CaSO. oxydiert. Bei einem Wassergehalt von weniger als o,5 $> war das CaSO. praktisch trocken. Unter den beschriebenen Verfahrensbedingungen wurde eine Entschwefelungsrate von etwa 95 i» erreicht.

Wie vorstehend ausführlich beschrieben wurde, wird die erfindungsgemäße Entschwefelung nach dem Naßverfahren durchgeführt, trotzdem wird jedoch keine Abfallflüssigkeit in dem System erzeugt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird daher die sekundäre Verunreinigung mit Abwasser vermieden und Abgas mit einem hohen Entschwefelungsgrad gereinigt.

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Claims

Paten tansprüche

1, Verfahren zur Reinigung von schädliche Substanzen enthaltendem Abgas, dadurch gekennzeichnet , daß das Abgas mit einer Absorptionslosung behandelt wird, um die schädlichen Substanzen aus dem Gas zu absorbieren, der Lösung, welche die schädlichen Substanzen absorbiert hat, ein oder mehrere chemische Reagenzien zugesetzt werden, welche die schädlichen Substanzen in unschädlische Substanzen überführen, und ein Teil der Lösung, weiche die unschädlichen Substanzen enthält, in direkten Kontakt mit dem frisch zugeführten Abgas vor der Umsetzung mit der Absorptionslosung gebracht wird, wobei das. Abgas abgekühlt wird und die Löcung unter Bildung von festen Substanzen getrocknet wird«
2. Vorrichtung zur Reinigung von schädliche Substanzen enthaltendem Abgas, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Gas-Flüssigkeits-Kontaktvorrichtung (3), in welcher das Abgas mit Absorptionslosung in Berührung gebracht und die schädlichen Stoffe aus dem Abgas absorbiert werden, ¹ ein Reaktionsbad (4) zur Umsetzung der gebrauchten Absorptionslosung mit einem oder mehreren chemischen Reagenzien zur Überführung der schädlichen Substanzen in unschädliche Substanzen sowie eine Gas-Flüssigkeits-Kontaktvorrichtung (1) enthält, in welchem die umgesetzte Absorptionslosung, welche unschädliche Substanzen enthält, mit dem heißen ^bgas in Berührung

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gebracht wird und daß Einrichtungen zum Transportieren eines Teils der Absorptionslösung zu der Kontaktvorrichtung (1) und zum Transport des anderen Teils der Absorptionslösung zu dem Reaktionsbad (4) vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß sie als Gas-Flüssigkeits-Kantaktvorrichtung O) einen Sprühtrockenturm enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeich net, daß sie Regelvorrichtungen zum Regeln dtr Strömungsrate der Lösung aus dem Reaktionsbad (4) zu der Kontaktvorrichtung (1) aufweist, die ein konstantes Verhältnis der FlUssigkeitsströmungsräte zu der Strömungsrate dts in der Kontaktvorrichtung (1) strömenden Abgases und «um Einstellen der Temperatur des von dem Sprühtrockenturm (1) austretenden Gases oberhalb des Taupunkts einstellen.
5. Vorrichtung nach Anspruch £, dadurch gekennzeich net, daß die Regelvorrichtung zum Einstellen der Fließrate durch die Differenz der Temperatur des aua dtr Kontaktvorrichtung (1) abströmenden Gases und der Temperatur des in die Kontaktvorrichtung (1) einströmenden Gaste geregelt wird.
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung zum Konzentrieren

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der aus dem Reaktionsttad (4) entnommenen Lösung vor dem Einführen in die Kontaktvorrichtung (1) vorgesehen ist.

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