DE2314145C2

DE2314145C2 - Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden, Staub und Nebel aus Verbrennungsabgasen

Info

Publication number: DE2314145C2
Application number: DE2314145A
Authority: DE
Inventors: Ryuichi Tokyo Hirota; Hisashi Kakuta; Ryoichi Koza Kanagawa Kanno; Shigetada Motoba; Mitsuaki Chigasaki Kanagawa Narita; Kenichi Yokohama Kanagawa Shimizu
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Current assignee: Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd; AGC Inc
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1973-03-21
Publication date: 1983-01-27
Also published as: US3944650A; BE797338A; JPS5312902B2; DE2314145A1; JPS4898678A; FR2178070B1; FR2178070A1; GB1369402A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxyden sowie von Staub und Nebel aus Verbrennungsabgasen. -ίο

Abgase, die aus einem Glasschmelzofen entweichen, enthalten gewöhnlich verschiedene Schwefeloxyde (SO2 und SO3), welche in der Hauptsache durch Verbrennung von schwefelhaltigem Brennstofföl wie z. B. Schweröl gebildet werden, sowie Staub, der im wesentlichen aus Natriumsulfat (Na₂SO₄) besteht, der bei der hohen Temperatur des geschmolzenen Glases im Glasschmelzofen gebildet wird. Es war bisher nicht möglich, die Schwefeloxyde sowie den Staub und den Nebel wirksam zu entfernen, so daß über Glasfabriken um die w Schornsteine eine weiße Rauchfahne lag. Es besteht daher das Erfordernis, zur Verhinderung von Luftverschmutzung für eine Beseitigung des SO₂, SO₃ und Na₂SO₄ enthaltenden Smogs zu sorgen.

Es sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um den Schwefel aus Abgas, insbesondere aus Abgas, welches durch Verbrennung von Heizöl entsteht, zu entfernen und zurückzugewinnen.

Ein derartiges Verfahren zur Entfernung von SO2 und Plugasche aus dem Abgas eines Kohlekraftwerks ist fto beispielsweise aus der US-PS 35 20 649 bekannt. Bei diesem Verfahren wird das Abgas zur Entfernung des SO2 und zur physikalischen Entfernung von Sulfaten und Sulfiten in einem Sprühwäscher mit einer alkalischen Lösung behandelt. Die Entfernung der bei einer ersten Vorwaschsttife nicht ausgewaschenen Flugasche sowie gebildeter Sulfat- bzw. Sulfitverbindungen erfolgt dabei durch eine Absorntions-Sprühwiische in einer besonderen Kontaktzone mit beweglichen Kontaktelementen in Form hohler Kunststoff- oder Metallkügelcben, Anschließend wird das gewaschene Abgas durch einen üblichen Nebelabscheider geleitet. Für Abgase aus einem Glasschmelzofen, die durch einen hohen Anteil an extrem Weinen Na₂SO4-TeJlchen gekennzeichnet s'md, ist dieses Sprühwaschverfahren nicht geeignet Die Na2SO«-Teilchen werden nur unvollkommen abgeschieden und auch von dem üblichen naohgeschalteten Nebelabscheider nicht aufgefangen, so daß sie in den Schornstein und damit in die Umwelt gelangen.

Aus der Zeitschrift »Staub«, 25, (1965), S. 432-433 wird ebenfalls ein derartiges Verfahren beschrieben, wobei gesagt wird, daß beim Waschen des Abgases eine Wasserdampfübersättigung erfolgen kann, die einen nachgeschalteten Nebelabscheider erforderlich macht Die Temperatur der übersättigten Abgase liegt oberhalb von 20⁰C Auch in dieser Literaturstelle wird das Problem der Na₃SO₄-Entfernung aus dam Abgas von Glasschmelzofen nicht behandelt

Aus der DE-OS 18 13 988 ist ferner ebenfalls bekannt, daß Schwefeloxyde mit wäßrigen alkalischen Lösungen wie NaOH- oder Na^OrLösungen ausgewaschen werden können. Es ist ferner eine Wiedergewinnung des gebildeten Natriumsulfats vorgesehen, das zu Schwefel weiterverarbeitet wird.

Keines dieser bekannten oder der anderen herkömmlichen Verfahren fößt sich für Abgase von Glasschmelzofen anwenden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxyden und insbesondere Na₂SO₄-SIaUb und Nebel aus Abgasen von Glasschmelzöfen anzugeben, das gleichzeitig eine Gewinnung bzw. Rückgewinnung von Na₂SO₄ gestattet, das ein Glasrohstoff ist

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxyden, Staub und Nebel aus Verbrennungsabgas durch Kontaktieren mit einer Natriumhydroxyd, Natriumcarbonat oder Natriumsulfit enthaltenden alkalischen Lösung in einer Vorwasch- und Absorptionsstufe unter Wasserdampfübersättigung und anschließendes Leiten durch einen Nebelabscheider erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man zur Natriumsulfatabscheidung aus dem Abgas eines Glasschmelzofens die Abgastemperatur auf 50 bis 90°C und die relative Feuchtigkeit unterhalb 110% hält und das Abgas anschließend durch eine Glasfaserschicht mit einer Dicke von 40 bis 60 mm und einer Dichte von 150 bis 250 kg/m* führt.

Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen zu entnehmen.

In der ersten Stufe, in der das Abgas mit einer alkalischen Absorptionslösung kontaktiert wird, die Natriumhydroxyd und/oder Natriumcarbonat und/oder Natriumsulfit enthält, wird der größte Teil des SO₂ und des SO3 sowie ein Teil des Staubs und des Nebels des Abgases absorbiert. Um nun nach dieser ersten Stufe die verbleibende Menge an Staub und Nebel hochwirksam zu entfernen, wird die Temperatur des Abgases auf 50 bis 90⁰C, vorzugsweise 60 bis 8O⁰C erniedrigt, und die relative Feuchtigkeit des Abgases wird während dieser Stufe auf unterhalb 11P% erhöht, wodurch Feuchtigkeit auskondensiert, wenn die Temperatur sinkt, während das Abgas durch das erfindungsgemäße Glasfaserfilter strömt. Die relative Feuchtigkeit wird somit so eingestellt, daß im gesättigten oder übersättigten Gas eine geringe Menge Wassertröpfchen vorliegt.

Die Absorptionslösung wird gewöhnlich im Kreislauf geführt, und die Konzentration des Absorptionsmittels wird vorzugsweise im Pereich von 0,1 bis 3 Gewichtsprozent gehalten. Für die Durchführung der Gaswäsche und der Absorption kann man Siebschalentürme (Türme mit Lochböden oder -platten), gepackte Türme, Rieseltürme und andere Gas-FIüsstgkeits-Kontaktierapparaturen verwenden. Es ist dabei im allgemeinen bevorzugt, die erste Stufe in Form von zwei Unterstufen durchzuführen, nämlich in Form einer Vorwaschstufe und einer Absovptionsstufe. In der Vorwaschstufe wird die von der Absorptionsstufe abfließende Absorptionslösung mit dem Abgas kontaktiert, wobei das Abgas abgekühlt wird und ein Teil des Staubs und des Nebels sowie des SO₂ und SO3 entfernt wird. Wenn dann das Abgas durch die Absorptionsstufe streicht, wird es mit der Absorptionslösung von NaOH, Na₂CO₃ oder Na₂SO₃ kontaktiert- Dabei werden die Schwefeloxyde aus dem Abgas entfernt, und die Temperatur und die Feuchtigkeit das Abgases werden durch geeignete Reaktionsführung auf die erforderlichen Werte eingestellt. Dabei werden ferner solche Bedingungen gewählt, daß der pH-Wert der die Absorpiionssiuie verlassenden Lösung vorzugsweise auf 6—9 und der pH-Weri der die Vorwaschstufe verlassenden Lösung vorzugsweise auf 5—7 eingestellt werden.

Die hinsichtlich der Temperatur und der Feuchtigkeit eingestellten Abgase strömen nun durch die erfindungsgemäße Filterschicht, und die Feuchtigkeit bleibt auf den Glasfasern der Filterschicht, so daß eine Vielzahl von Schichten von Fiüssigkeitsfilmen von der Oberfläche der Filterschicht bis ins Innere derselben gebildet werden. Der Staub und der Nebel, insbesondere der feine Natriumsulfatstaub, werden nahezu vollständig oder vollständig abgetrennt, während eine wiederholte Kontaktierung mit den Flüssigkeitsmembranen auf der Filterschicht stattfindet Die den Staub und die Nebelteilchen enthaltende Lösung fließt allmählich ab und wird aus der Apparatur herausgeführt. Auf diese Weise entsteht ein sauberes Abgas ohne Schwefel, Staub und Nebel. Das Abgas wird anschließend noch aufgeheizt unü in die Atmosphäre entlassen. Die Lösung des Staubs und der Nebelteilchen in der Filterschicht fließt allmählich ab, so daß der Druckverh»st in der Filterschicht relativ gering bleibt

Die aus der Vorwaschstufe und der Absorptionsstufe entlassene Lösung enthält gewöhnlich Na₂SO*, Na₂SO₃ und NaHSO₃, so daß der pH-Wert leicht sauer ist. Demgemäß werden durch Einstellen des pH-Werts, bevorzugt durch Zugabe von NaOH, die Metallsalze der Lösung in einem Fällungsbehälter als Hydroxyde abgetrennt, und die Lösuirg wird nach der Neutralisation abgezogen. Es ist bevorzugt, anschließend das Na₂SO* zu gewinnen, da es ein wertvoller Glasrohstoff ist Zu diesem Zweck wird die Lösung auf einen pH-Wert von 7 bis 8 neutralisiert, und die Lösung wird sodann mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden Gas kontaktiert, um Na₂SO₃ zu Na₂SO* zu oxydieren, das zurückgewonnen wird. Bei einer anderen wirksamen Variante des Verfahrens wird das Abgas, das mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 12% Sauerstoff enthält, mit der Absorptionslösung kontaktieft. In der dabei erhaltenen Absorptionslösung liegt der Schwefel in Form von Na₂SO,i vor. Wenn z. B. die Sauerstoffkonzentration im Abgas 8% beträgt, liegen 80% des t,-, Schwefels als Na₂SOi vor. Wenn die Sauerstoffkonzentration höher als 13% ist, so erreicht man, daß mehr als 95% des Schwefels in der Absorptionslösiing als Na₂SO₁, vorliegen. In einem solchen Fall kann das NajSO* ohne besondere Oxydationsstufe zurückgewonnen werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g, 1 ein Strömungsdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren;

Fig,2 ein Strömungsdiagramm für eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig.3a und 3b zwei Ausführungsformen eines Glasfasernebelabscheiders in Verbindung mit einem Absorptionsturm; und

Fig.4 eine Draufsicht und eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, eines Teils des Glasfasernebelabscheiders gemäß F i g. 3a.

In dem Glasschmelzofen 1 werden die Glasrohstoffe Sand, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumsulfat usw, und falls erforderlich Glasbruch gegeben und in dem Ofen wird Schweröl durch eine- Brennervorrichtung an der Wandung des Ofens verbrannt, um die Oberfläche des geschmolzenen Glases und die Krone durch die Brennerflamme zu erlr',.en, wobei das Giasrohrmateria! durch Strahlungswärme und Leitungswärme geschmolzen wird und zu einer Glasschmelze wird.

Natriumsulfat wird dem geschmolzenen Glas zugesetzt, um Blasen im geschmolzenen Glas zu entfernen. Ein Teil des Natriumsulfats wird jedoch leicht durch die Gasströmung im Ofen mitgerissen und ein Teil des Na₂O im geschmolzenen Glas verdampft bei hohen Temperaturen im Ofen und reagiert mit dem SO₃ im Gas in Zonen niedrigerer Temperatur des Schornsteins, so daß sich feine Partikel von Na₂SO* bilden. Der charakteristische weiße Rauch über Glasschmelzofen wird durch die feinen Partikel von Na₂SO* und durch die Verbrennungsabgase bewirkt

Gewöhnlich enthält das Abgas SO₂ und SO₃, welche durch Zersetzung von Natriumsulfat gebildet werden oder aus dem Schwefel im Schweröl, sowie Staub von Na₂SO* und Staub, welcher durch andere F'ugimterialien und Ruß gebildet wird. Das aus dem Gasschmelzofen 1 entweichende Abgas strömt durch ein Gefäß 2, in dem es auf etwa 30O⁰C abgekühlt wird und sodann sirömt es zum unteren Teil eines Absorptionsturms 3.

Der Absorptionsturm 3 umfaßt eine Vorwaschzone 4 und eine Absorptionszone 5 im unteren Bereich und einen Glasfasernebelabscheider 6 mit einer Glasfaserfilterschicht im oberen Bereich. Die Absorptionslösung wird vom Takt 7 im Absorptionslösungskreislauf, welcher die Vorwaschzone 4 und eine Pumpe 8 umfaßt, zum Sprühkopf 9 im oberen Bereich der Vorwaschzone geführt. Das Abgas wird zunächst mit der herunterrieselnden Absorptionslösung kontaktiert und gewaschen.

Dabei wird das Abgas gekühlt und gleichzeitig wird ein Tei¹ des Staubs und Nebels entfernt Die mit dem Abgas kontaktierte Absorptionslösung wird in den Tank 7 zurückgeführt und im Kreislauf geführt. Ein Teil der Absorptionslösung fließt von der oberen Absorptionszone 5 zur Vorwaschzone 4 und zurück in den Tank 7. In der Absorptionszone 5 wird das Abgas mit der im Kreislauf durch die. '•bsorplionszone geführten Absorptionslösung kontaktiert. Die Absorptionslösung wird vom Tank 10 zu einem Sprühkopf 12 mittels einer Pumpe 11 geführt, von wo es herabieselt. Die Absorptionslösung kehrt in den Tank 10 zurück, nachdem sie mit dem Abgas im Kreislauf kontaktiert worden ist.

Die Absorptionslösung wird beständig vom Rohr 23

in den die Absorptionszone 5 umfassenden K reislauf der Absorptionslösung geführt. Zur Durchführung der Vorwasch- und Absorption stufe kann ein einfacher Rieselturm verwendet werden, wobei zwei Sprühköpfe vorgesehen sind, und zwar jeweils im oberen Bereich der Absorptionszone und der Vorwaschzonc. Die beiden Zonen können durch einen Boden getrennt sein, welcher eine Öffnung für den Durchtritt des Abgases in die Absorptionszone aufweist und durch welche die Absorptionslösung in die Vorwaschzone fließen kann. Es ist jedoch bevorzugt, einen Siebbodenturm zu verwenden.

In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß vorliegender Erfindung besteht ein Siebbodenturm aus einer Absorptionszone und einer Vorwaschzone und

2 NaOH + SO₂

Na₂SO₃ + H₂O

2 NaOH + SO₂ + 1/2 O₂ > Na₂SO₄ + H₂O

2 NaOH + SO, > Na₂SO₄ + H₂O

Na₂SO₃ + SO₂ + H₂O
Na₂CO₃ + SO₂

2 NaHSO₃

> Na₂SO₃ f CO₂ f

Na₂CO₃ + SO₂ + 1/2 O₂ » Na₂SO₄ + CO₂ f

Na₂CO₃ + SO₃ > Na₂SO₄ + CO₂ f

Na₂SO₃ + SO₃ >· Na₂SO₄ + SO₂ }

wird durch einen Boden der genannten Art getrennt. In dem Siebbodenturm ist jede Zone zumindest mit einem Siebboden oder einer Siebschale und vorzugsweise mit 2 bis 4 Siebboden versehen. Die Siebböden weisen eine Vielzahl von Löchern auf, welche gleichförmig verteilt sind, und z. B. einen Durchmesser von 5 bis 20 mm haben.

Ks ist möglich, die die Siebboden aufweisende Absorptionszone mit einem anderen dichten Boden in zwei Abteilungen zu unterteilen und die Absorptionslösung, welche am Boden des unteren Teils der Absorptionszone austritt im Kreislauf zurückzuführen.

Gemäß folgenden Reaktionen werden SO₂ und SOj im Abgas mit dem Absorptionsmittel in der Absorptionslösung umgesetzt und vom Abgas entfernt.

(D (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) .

Wie Gleichung (4) zeigt wird das gemäß Gleichung (8) erzeugte SO₂ in NaHSO₃ umgewandelt. Wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgas groß ist, so finden in der Hauptsache die Reaktionen gemäß Formeln (2) und (6) statt, und zwar stärker als diejenigen gemäß Gleichungen (1) oder (5). Das Abgas umfaßt gewöhnlich eine große Menge CO₂ und demgemäß ist es erforderlich, die Bildung von Na₂CO₃ soweit wie möglich zu vermeiden, wenn das Abgas mit der Absorptionslösung kontaktiert wird. Zu diesem Zweck ist es bevorzugt, den pH der Absorptionslösung, welche im Kreislauf durch die Vorwaschzone geführt wird, auf 5 bis 7 und insbesondere auf 5.5 bis 6.0 einzustellen. Andererseits ist es bevorzugt, den pH der Absorptionslösung, welche aus der Absorptionszone ausfließt, auf 6 bis 9 und insbesondere 7,0 bis 7.5 einzustellen.

Das während der Wasch- und Absorptionsstufe entschwefelte Gas enthält noch Na₂SO₄. welches durch die Absorptions.'ösung schwer zu absorbieren ist, sowie Nebel und SO₃. Demgemäß wird das Gas durch den Glasfasernebelabscheider 5 geführt Bei einer Ausführungsform wird ein Glasfasernebelabscheider gemäß F i g. 3a verwendet Dieser umfaßt ein zylindrisches Glasfaserfilter 60, welches vom oberen Bereich der Absorptionszone 5 herabhängt Der Aufbau des Glasfaserfilters 60 ist im einzelnen in F i g. 4 gezeigt. Es besteht aus einem perforierten chemisch widerstandsfähigen Kunststeifzylinder 61 mit einem Boden und aus einer Glasfaserschicht 62, mit welcher der Zylinder umwunden ist

Das Gas strömt von der Oberfläche der Glasfaserschicht aus durch diese Schicht hindurch und erreicht die Löcher des Zylinders und das Innere des Zylinders. Es ist möglich, Böden 63 mit Gittern im oberen Bereich der Absorptionszone 5 gemäß F i g. 3b vorzusehen und auf diese Böden jeweils eine Glasfaserfilterschicht 64 zu legen.

Zum Betrieb des Glasfasernebelabscheiders ist es bevorzugt, das Wasser, heißes Wasser oder eine Lösung von Na₂SO₃ zur Filterschicht zu führen, um den abgeschiedenen Staub von der Filterschicht abzuspülen.

Dies kann kontinuierlich oder intermittierend geschehen. Wenn jedoch die Lösung der Filterschicht zugeführt wird, so kommt es temporär zu einem Druckabfall. Eine Zunahme des Druckabfalls im Gerät kann verhindert werden, indem man verschiedene Teilbereiche der Filterschicht einzeln wäscht und dann nacheinander die einzelnen Teilbereiche der Filterschicht wäscht.

Die Glasfaserfilterschicht besteht gewöhnlich aus Glaswolle. Man kann jedoch auch Steinwolle und lange Glasfasern (Filameiit-Glasfasern) oder ein Glasfasertuch anwenden. Gewöhnlich bevorzugt man säurefeste oder alkalifeste Glasfasern, weiche Alkalioxyd enthalten. Die Dichte des Glasfaserfilters liegt im Bereich von 150 bis 250 kg/m³ vom Gesichtspunkt des Druckverlustes und die Dicke der Glasfaserschicht liegt im Bereich von 40 bis 60 mm. Der Glasfasernebelabscheider 6 befindet sich, wie bereits ausgeführt im oberen Bereich des Absorptionsturms 3. Es ist jedoch auch möglich, einen Glasfasernebelabscheider 6 vorzusehen, bei dem gemäß F i g. 2 der Glasfaserzylinder vom Absorptxonsturm getrennt angeordnet ist In diesem Fall wird die den Nebelabscheider 6 verlassende Lösung in die Vorwaschzone 4 unterhalb der Absorptionszone zurückgeführt Von dem entschwefelten Abgas kann der Nebel, welcher H₂SO₄ und Na₂SO₄ Staub enthält, sowie andere Staubpartikel vollständig entfernt werden, indem man es durch die Glasfaserschicht strömen läßt Sodann strömt das Gas durch das Rohr 13. Falls

erforderlich, wird im Nachbrenner 14 ein Hei/öl mit niedrigem Schwefelgehalt verbrannt und die Abfallgase werden erhitzt und danach werden sie über einen Schornstein in die Atmosphäre entlassen. Auf diese Weise gelingt ts, SO₂, SOi, Staub und Nebel im wesentlichen vollständig aus dem Abgas des Glasschmelzofens, welches bisher schwer zu reinigen war, zu entfernen.

Es *urde beschrieben, daß in der Vorwaschzone 4 die Absorprionslösung für das Vorwaschen durch die Pumpe 8 im Kreislauf geführt wird. Die Absorptionslösung enthält Na₂SO₄ und demgemäß wirj die Lösung nach einer spezifischen Zeit entnommen und in den Sedimentationstank 16 überführt, worauf die überstehende Flüssigkeit durch die Pumpe 17 in den Absorptionslösungstank 10 überführt wird. Ferner wurde bereits beschrieben, daß die durch die Absorptionszone 5 fließende alkalische Absorptionslösung durch die Pumpe 11 im Kreislauf geführt wird, so daß

CO. ..r.,1 CO. onl(»,nl

der Verbindung der Absorptionszone mit dem Tank und die Absorptionslösung fließt durch die Rohrleitung 19 zum Sprühkopf 12, und zwar aufgrund der Pumpe 11.

Während des Kreislaufbetriebs wird die Absorptionslösung mit SO₂ gesättigt und demgemäß wird ein Teil der mit SO₂ gesättigten Absorptionslösung in den Absorptionslösungsregeltank 21 durch öffnung eines Ventils 20 nach einer spezifischen Zeitdauer überführt. In den Regeltank 21 wird eine Lösung von 0,1-3 Gewichtsprozent Natriumhydroxyd über eine Rohrleitung 22 geleitet, so daß die Absorptionslösung auf pH 7 bis 8 leutralisiert wird. Die Rohrleitung 22 weist einen Abzweig 23 auf, so daß die Lösung auch zum Absorptionslösungstank 10 geführt und hier der Lösung zugesetzt werden kann. Wenn Natriumhydroxyd in einer geeigneten Menge aus der Rohrleitung 22 in den Absorptionslösungsregeltank 21 gegeben wird und wenn genügend stark gerührt wird, so findet die nachstehende Reaktion statt, und das NaHSO₃ in der Absorptionslösung wird in Na₂SO₃ umgewandelt.

NaHSO₃ + NaOH -* Na₂SO₃ + H₂O

Der pH der Lösung wird so in dem Absorptionslösungsregeltank 21 eingestellt und die Lösung wird mittels einer Pumpe 24 in einen Tank 25 gepumpt und gelangt hier mittels der Pumpe 26 in den Oxydationsturm 27, und zwar zum Boden desselben.

Wenn eine Zurückgewinnung des Natriumsulfats nicht erforderlich ist, so fließt die Absorptionslösung aus der Vorwaschzone 4 und aus der Absorptionszone 3 aus und wird zurückgeführt und die Schwermetallkomponenten werden entfernt, worauf die Lösung neutralisiert wird und als Abwasser abgelassen wird. Wenn andererseits das Natriumsulfat von der Absorptionslösung zurückgewonnen werden soll, welche aus dem Absorptionsturm 3 austritt, so kann man die Sauerstoffkonzentration (Partialdruck) im Abgas, welches dem Absorptionsturm 3 zugeführt wird, oberhalb 10 Volumprozent halten. In diesem Fall wird in der aus der Vorwaschzone 4 und der Absorptionszone 5 im Absorptionsturm 3 austretenden Absorptionslösung das absorbierte SO2 im wesentlichen zu Na2SÜ4 oxydiert Demgemäß wird in einem solchen Fall die Absorptionslösung direkt zu dem weiter unten beschriebenen Reinigungs- und Kristallisationsgerät geleitet

Im folgenden soll die Oxydationsstufe beschrieben werden. Der Oxydationsturm 27 hat einen hohen zylindrischen Mantel und ist mit einem Wasserkühlmantel 28 rund um die Außenfläche des Mantels ausgerüstet, damit die Temperatur der im Inneren befindlichen Lösung geregelt werden kann. Der Turm ist ferner mit einem Düseneinleitungsrohr 29 versehen, um Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas (wie Luft) in der Lösung am Boden des Innenraums /u feinen Bläschen zu zerteilen. Das Einlaßrohr 30 c!^lent der Zufuhr der zu oxydie-enden Lösung am Boden des Geräts und der Auslaß 31 dient zum Abfluß der oxydierten Lösung im oberen Bereich. Wenn die Lösung in den Oxydationsturm 27 geleitet wird, und diesen ausfüllt, so wird Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas durch das Gaseinleitungsrohr 32 am Boden des Gerätes und durch das Zersprühdüsengerät in Form feiner Bläschen eingeleitet, wobei das Na₂SOj in der Lösut.₆ zu Na₂SO₄ oxydiert wird. Die umgesetzte Lösung wird allmählich am oberen Auslaß 31 entnommen und der Reinigungsstufe zugeführt.

In dem Oxydationsturm findet eine Oxydationsreak-ιίοπ StSti, so uäu uic ι ciTipcruiur uürcn uic cxGiiicrrnc Reaktion ansteigt. Die Temperatur kann durch Zufuhr von kaltem Wasser in den Kühlmantel 28 geregelt werden. Die Temperatur der Lösung liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 80- 100°C. Bei der Reaktion kann die Reaktionsgeschwindigkeit gefördert werden, indem man ein Metall, ein nichtmetallisches Element oder ein Metallsalz, wie z. B. ein Salz von Fe, Ni, Co, Cu, S, Se, Te od. dgl. als Katalysator zusetzt. Es wurde gefunden, daß die Umwandlung im wesentlichen auch ohne Zusatz des Katalysators 100% betragen kann. Die durch den Auslaß 31 entlassene Lösung fließt durch die Rohrleitung 33 in den Reinigungstank 34. Im Oxydationsturm wird das Gas, welches Dampf (durch Erhitzen), überschüssige Luft und durch partielle Zersetzung entstandenes Schwefeldioxyd enthält, abgelassen. Daher wird dieses Gas über einen Nebelabscheider 35 zur Entfernung des mitgerissenen Nebels über die Rohrleitung 36 dem Absorptionsturm 3 zugeführt. Die durch die Brechung de.« Nebels abgeschiedene Flüssigkeit wird dem Oxydationsturm 27 zugeführt.

Im folgenden soll die Reinigungsstufe beschrieben werden.

Im Reinigungstank 34 wird die Lösung mit einer Lösung von Natriumhydroxyd über die Rohrleitung 37 versetzt, um den pH der vom Oxydationsturm kommenden Lösung auf pH 10—11 einzustellen und um die verunreinigenden Metallsalze von Fe, Ni, Cr od. dgl. als Hydroxyde abzuscheiden. Die die Niederschläge enthaltende Lösung wird über das Filter 38 geschickt. In so dem Filter wird der Niederschlag vom Filtrat abgetrennt. Der Niederschlag wird getrocknet und das verwertbare Metall wird, falls erforderlich, zurückgewonnen. Das Filtrat wird dem Tank 39 zugeführt und Schwefelsäure wird über die Rohrleitung 40 hinzugesetzt, um den pH auf etwa 7 zu neutralisieren, so daß in der Lösung Na2SO4 vorliegt Nun gelangt die Lösung über die Rohrleitung 41 zum Kristallisationsapparat 42. Im folgenden soll die Kristallisatioosstufe erläutert werden. Die Lösung gelangt vom Tank 39 über die Rohrleitung 41 zur Heizeinheit 43, wo sie durch Dampf von außen aufgeheizt wird, so daß sie eingeengt wird. Sodann gelangt die Lösung über die Rohrleitung 45 in den Kristallisationstank 42. Der obere Bereich des Kristallisationstanks 42 ist mit einem Vakuumgerät verbunden und die Lösung wird unter vermindertem Druck verdampft, eingeengt und gleichzeitig abgekühlt. Die Lösung läuft im Kreislauf durch den Kristallisationstank 42, die Rohrleitung 47, die Pumpe 46, die

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Heizeinheit 43 und die Rohrleitung 45. Während dieser Zeil wird kristallines Natriumsulfatanhydrat (Na₂SO₄) am Boden des Kristallisationstanks abgeschieden. Die Aufschlämmung von ausgeschiedenen Kristallen wird über die Rohrleitung 48 zur Entwässerungseinheit 49 geführt, wo die Kristallmasse entwässert wird. Bei der F.ntwässerungseinheit 49 kann es sich um einen Zentrifugalabscheider handeln. Die Kristalle werden bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 2 bis 3 Gewichtsprozent in der Fntwässerungseinheit entwässert und gelangen dann über die Rohrleitung 50 in die Trockenstufe. Andererseits wird die Mutterlauge über die Rohrleitung 51 zum Rohr 41 zurückgeführt.

Im folgenden soll die Trockenstufe beschrieben werden. Das auskristallisierte Natriumsulfatanhydrat enthält 2 bis 3 Gewichtsprozent Feuchtigkeit. Es gelangt über die Rohrleitung 50 zum Zerkleinerungsgerät 52 und von dort zum Boden eines Lufttrockenzylinders 53. Andererseits wird heiße Luft über die Rohrleitung 54 und ein Gebläse 55 zum Boden des Lufttrockenzylinders

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erhitzt werden. Die getrockneten Kristalle gelangen über die Rohrleitung 56 in den oberen Bereich des Zyklonabscheiders 57 und werden abgetrennt.

Die abgetrennten Kristalle von Natriumsulfatanhydrat können, falls erforderlich, nach einem Siebvorgang in den Gasschmelzofen zurückgeführt werden.

Beispiel

Das am Auslaß des Glasschmelzofens austretende Abgas hat die folgende Zusammensetzung:

Strömungsgeschwindigkeit 500 NmVh Temperatur
Zusammensetzung

O₂

H₂O

CO₂

SO₂

SO₃

Staub

300⁰C

7,36 Volumenprozent 8.00 Volumenprozent 9,20 Volumenprozent 0.10 Volumenprozent 0.01 Volumenprozent 130mg/Nnv>

(90 Gewichtsprozent des Staubs ist Na₂SO₄).

Das Abgas wird zur Vorwaschzone des Absorptionsturms geführt, welcher mit Siebboden ausgerüstet ist und die Vorwaschzone befindet sich im unteren Teil und die Absorptionszone befindet sich im oberen Teil. Von oben wird der Absorptionszone eine Lösung von 2 Gewichtsprozent NaOH zugeführt und die Absorpticnslösung wird am Boden entlassen und in die Absorptionszone zurückgeführt. Der Betrieb wird so geregelt, daß die Absorptionslösung, welche aus der Absorptionszone austritt, einen pH von 7 — 73 aufweist und daß die Absorptionsiösung, welche aus der Vorwaschzone austritt, einen pH von 5,5-6,0 hat Die dem oberen Bereich der Absorptionszone zugeführte Absorptionsiösung hat etwa die folgende Zusammensetzung:

NaOH
Na₂CO₃
Na₂SO₄
PH

l,0Gew.-% 1,7 Gew.-% 1,6 Gew.-% 9-10

Na₂SO₄
NaHSOi

l,9Gew.-%
0,16Gew.-%

Die am Boden der Absorptionszone austretende Absorptionsiösung hat etwa die folgende Zusammensetzung:

Na₂SO₄	l3Gew.-%
Na>SO)	0.1 Gew.-%
NaHSO.	1,7 Gcw.-%

Die am Boden der Vorwaschzone auslreicnde Absorptionsiösung hat etwa die folgende Zusammensetzung:

Der Feststorfgehalt in der Absorptionsiösung, welche aus dem Absorptionsturm entlassen wird, und dem Absorptionslösungsregeltank zugeführt wird, beträgt etwa 15 Gew.-%. Die Feststoffe bestehen aus 90 Gew.-% Na₂SO₄ und 10 Gew.-% Na₂SOi und i-'aHSOi. Aus dem Absorplionsturm tritt das folgende Gas aus:

Temperatur	60⁰C
SO₂	15 ppm
JWJ	25 ppm
H₂O	17 Vol.-%
Staub	60 mg/Nm¹

Nun gelangt das Abgas zum Nebelabscheider, welcher aus Glasfasern besteht. Es sind eine Vielzahl von zylindrischen Glasfaserfilterschichten vorgesehen. Hier wird Staub und Nebel abgeschieden. Es herrschen die folgenden Bedingungen im Gas, welches den

JO Nebelabscheider verläßt:

Temperatur

SO₂

SO₃

H₂O

Staub

55° C
12 ppm
8 ppm
l6Vol.-%
3 mg/Nm³

Das Abgas wird durch den Nachbrenner erhitzt und dann über den Schornstein entlassen. Es bildet sich keine weiße Rauchfahne. Die aus dem Absorptionsturm austretende Absorptionsiösung wird in dem Absorptionslösungsregeltank mit NaOH versetzt, um den pH auf 7 — 8 einzustellen. Danach gelangt die Lösung zum Oxydationsturm, wo sie mit Luft oxydiert wird. Sodann wird die Lösung zur Reinigungsstufe geführt, wo sie mit NaOH auf pH 10-11 eingestellt wird, um die Schwermetallkomponenten abzutrennen und zu entfernen. Die Lösung wird neutralisiert und das kristalline Natriumsulfatanhydrat wird in der Kristallisationsstufe so ausgefällt. Das kristalline Natriumsulfatanhydrat wird nach dem Trocknen zurückgewonnen. Der durchschnittliche Durchmesser des erhaltenen kristallinen Natriumsulfatanhydrats beträgt 300 μ, so daß es sich als Glasrohrmaterial eignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die folgenden erheblichen Vorteile:

1) Es ist möglich, durch Entfernen von SO₂, SO3 Nebel, Staub und Na₂SO₄, weiche durch den Schwerölbrenner z. B. eines Glasschmelzofens gebildet werden, den luftverschmutzenden Rauch völlig zu unterdrücken.

2) Es ist möglich, das gesamte Na₂SCj, SOi und SOj aus dem Abgas eines Glasschmelzofens zu entfernen und es ist ferner möglich, das Na₂SO₊ durch Oxydation mit überschüssiger Luft in dem Absorptionsturm zu oxydieren. Es tritt kein Verlust an Na₂SO₄ auf, da das zurückgewonnene Natrium-

smfatanhydrat dem Glasschmelzofen wieder zugefiihri werden kann.

Es ist möglich, alle Verunreinigungen durch dieses Verfahren zu entfernen, so daß das Pmblem der Luftverschmutzung völlig gelöst wird und ferner wird durch das erfindungsgemäße Verfahien auch keine Wasserverschmulzung bewirkt.

Der Glfisfassrnebelabscheider kann während einer langen Zeitdauer eingesetzt werden und darüber

hinaus kann das verbrauchte Glaslasermateri I dem Glasschmelzofen als Glasrohmaterial nach dem Waschen zugesetzt werden.

5) Es ι·=¹ möglich, die Vcrtmreiiiigvingen von Fe, Al, Ni Una Cr aus der Absorptionslösung vollständig zu enfernen, so daß das Natriumsulfatanhydrat. welches sich als Glasrohmaterial eignet, in reiner Form erhalten werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1_r Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxyden, Staub und Nebel aus Verbrennungsabgas durch » Kontaktieren mit einer Natrmmbydroxyd, Natriumcarbonat oder Natriumsulfit enthaltenden alkalischen Lösung in einer Vorwasch- und Absorptionsstufe unter Wasserdampfübersättigung und anschließendes Leiten durch einen Nebelabscheider, da- w durch gekennzeichnet, daß man zur Natriumsulfatabscheidung aus dem Abgas eines Glasschmelzofens die Abgastemperatur auf 50 bis 90⁰C und die relative Feuchtigkeit unterhalb 110% hält und das Abgas anschließend durch eine Glasfaser- <i schicht mit einer Dicke von 40 bis 60 mm und einer Dichte von 150 bis 250 kg/m³ führt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalikonzentration der Absorptionslösung im Bereich von 0,1 bis 3 Gewichtsprozent gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der die Absorptionsstufe verlassenden Lösung auf 6—9 und der pH-Wert der die Vorwaschstufe verlassenden Lösung auf 5 - 7 eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem ,der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionslösung mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden Gas oxydiert wird, durch Zugabe von Natriumhy- jo droxyd Metallionen als Hydroxyde ausgefällt werden und dav Natriumsulfat gewonnen wird.