DE2437750B2

DE2437750B2 - Ein- und mehrstufiges Verfahren zur trockenen Absorption und Abscheidung gasförmiger Schadstoffe aus Abgasen als trockene Rückstände

Info

Publication number: DE2437750B2
Application number: DE19742437750
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Dipl.-Ing. 5600 Wuppertal Huenlich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-08-06
Filing date: 1974-08-06
Publication date: 1979-04-12
Also published as: DE2437750A1; DE2437750C3

Description

In Abgasen industrieller, gewerblicher und auch privater Feuerungsanlagen sowie in der Abluft von verschiedenen Produktionsstätten treten gasförmige Verbindungen auf, die bei Überschreiten von bestimmten Konzentrationen entweder belästigend oder sogar gesundheitsschädlich wirken. Derartige Schadstoffe können in zwei Gruppen unterteilt werden: Gase oder auch Aerosole, die in wäßrigen Lösungen anorganische Säuren bilden und organische Verbindungen, die geruchsintensiv, evtl. sogar giftig sind.

Die Reinigung derartiger Abgase erfolgt bisher fast ausschließlich auf nassem Wege, z. b. in Gas-Naßreinigungsanlagen verschiedener Systeme.

Die Auflagen zur Luftreinhaltung stellen immer höhere Anforderungen an die Reinigungswirkung solcher Anlagen, die häufig derartigen Ansprüchen entweder nicht mehr gewachsen sind oder im Dauerbetrieb die vorgeschriebenen Grenzwerte nicht mehr bei allen Betriebsverhältnissen einhalten können. Die Auswaschung geringer Konzentrationen, z. B. bei geruchsintensiven organischen Verbindungen ist dabei oft unmöglich.

Die Vorschriften für die Wasserreinhaltung bringen zusätzliche Schwierigkeiten für die Naß-Gasreinigung. Oft wird das Umweltproblem dabei von der Atmosphäre auf die Gewässer verlagert. Der Aufwand für die Abwasserreinigung kann dabei erheblich höher sein als für die Gasreinigung.

Es ist daher schon lange versucht worden, derartige gasförmige Schadstoffe absorptiv oder adsorptiv an Feststoffe zu binden, weil man dabei ein Abwasserproblem vermeidet Die Voraussetzung gibt die Tatsache, daß bestimmte basische Feststoffe in günstigen Temperaturbereichen gasförmige Säurebildner zu Salzen geringer Wasserlöslichkeit die Mineralien entsprechen, binden. Ein Beispiel dafür ist die Umsetzung von SO₃ oder HF mit Kalk zu Anhydrid oder Flußspat Ebenso können oberflächenaktive Feststoffe, z.B. Aktivkohlen oder -kokse andere gasförmige Verbindungen adsorptiv binden.

Verschiedene Bemühungen in dieser Richtung waren nicht ohne Erfolg, wie aus der Entwicklung der Rauchgasentschwefelung und der Fluorabscheidung mit Tonerde in der Aluniiniumindustrie bekannt ist

Es ist jedoch bisher nicht möglich gewesen, die trockene Rauchgasreinigung zu einem befriedigenden und sicheren Abscheideverfahren für eine nennenswerte Anzahl von Abgasproblemen zu entwickeln, das den aktuellen Anforderungen des Umweltschutzes gerecht wird. Das hat folgende Gründe.

Die Behandlung eines Rauchgases mit einem staubförmigen oder körnigen Additiv erhöht den Aufwand für die Staubabscheidung. Die meisten Abgase haben mehrere Schadstoffe, die abgeschieden werden müssen. Die Reaktionsbedingungen verschiedener säurebildender Verbindungen liegen jedoch mit ihren günstigsten Reaktionskonstanten in sehr verschiedenen Bereichen, so daß sich die Reaktionen gegenseitig unerwünscht beeinflussen können.

Ein typisches Beispiel kann dazu angeführt werden. In vielen Rauchgasen tritt Schwefeloxid neben HF und HCl auf. Schwefeloxid kann jedoch in zwei verschiedenen Verbindungen auftreten, als SO2 und SO3. Rauchgase, die meßbare Mengen von SO3 enthalten, reagieren bei hohen Temperaturen mit basischen Feststoffen, weil bereits unterhalb 500⁰C SO₃ als H₂SO₄, d.h. als Schwefelsäure vorliegt. Da die schwerer flüchtige Säure die leichter flüchtigen aus ihren Verbindungen austreibt, ist es z. B. nicht möglich, HF und HCI in Gegenwert von SO3 an basische Additive zu binden.

Eine weitere Schwierigkeit ist die innige Vermischung des eingeführten Feststoff-Additiv mit dem Rauchgas, durch die allein sichergestellt werden kann, daß alle Schadstoffmoleküle in großer Häufigkeit auf Feststoffteilchen auftreffen können. Die bisherigen Verfahren kommen über einen Gleichstromeffekt kaum heraus, bei dem die Additivteilchen bevorzugt in Strömungsrichtung des Rauchgases bewegt werden. Für einen hohen Bindungsgrad ist jedoch eine Gegen- oder wenigstens Querstrombewegung der Additivteilchen ausschlaggebend für den Reinigungserfolg des Abgases.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die aufgezeigten Nachteile in sehr wirksamer Weise mit verhältnismäßig geringem Aufwand und Druckverlust in einem als Reaktor arbeitenden Zyklon und einem Trocken-Abgasreinigungsverfahren.

Zur Bindung oder adsorptiven Anlagerung von gasförmigen Schadstoffen an feinkörnige Additive wird ein Reaktionszyklon verwendet, der auch bei hohen Temperaturen eingesetzt werden kann. Nach der Skizze wird das Rauchgas mit der Rohgasleitung 1 tangential in den zylindrischen Teil 2 des Zyklons eingeführt und unten in bekannter Weise der abgeschiedene Staub mit einer Schleuse 3 ausgetragen. Um das Tauch- und

Abgasrohr 4 wird erfindungsgemäß ein äußeres und oberhalb des Zyklonkopfes geschlossenes Rohr 5 gelegt, das unten einen ringförmigen Austritt 6 besitzt, der nach außen abgewinkelt ausgeführt werden kann. Im oberen Teil dieses ringförmigen Raumes, außerhalb des Zyklones, wird tangential 7 ein staubförmiges oder körniges Additiv eingeblasen. Dazu wird eine pneumatische Förderanlage 8 verwendet, mit der hohe Materialbeladungen der Förderluft möglich sind. Die Materialbeladung der Förderluft liegt im Bereich von 0,5— 50 kg/si³ Förderluft und wird der Art und Menge der Schadstoffe, die abgeschieden werden sollen, angepaßt

Beim Austritt dieses Fördergas-Feststoff-Gemisches aus dem ringförmigen Austritt 6 des Zyklons entsteht eine schirmartige mehr oder weniger dichte Staubschicht je nach Staubbeladung der Förderluft die sich zu den Außenwänden des Zyklons bewegt Da sich die leichten gasförmigen Moleküle des Gases von der Außenwand nach innen spiralförmig zum Tauchrohr hin bewegen, tritt zwischen eingeblasenem Additiv und Abgas eine Gegenstromwirkung auf.

Mit diesem Verfahren ist es möglich, ungünstige Reaktionsbedingungen durch hohen Additiv-Überschuß auszugleichen und unreagierte, ausgetragene Additive wieder im Kreislauf so lange zurückzuführen, bis eine genügende Absorptionsrate erreicht worden ist.

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Additivs können dabei nach der Aufgabenstellung zu optimalen Wirkungen eingestellt werden. So ist es z. B. möglich, vorwiegend ein körniges Produkt einzuführen, das fast vollständig im Zyklon abgeschieden wird. Weiterhin ist es oft zweckmäßig, ein Additiv mit einem bestimmten Grob- und Feinkornanteil zu verwenden. Die Grobkornanteile sind dabei so eingestellt, daß sie bestimmte Schadstoffe, z. B. SO3 binden und über den Zyklonaustrag ausgeschieden werden. Die Feinanteile, welche in einem Zyklon mit hoher Staubbeladung kaum abgeschieden werden können, verlassen diesen über das Abgasrohr und können in der nachgeschalteten Rohrstrecke 9 mit anderen Schadstoffen, evtl. bei niedrigerer Temperatur reagieren.

Als Beispiel dafür sei genannt die Vorabscheidung von SO3 bei höherer Temperatur mit Hilfe von körnigem Branntkalk und die nachfolgende Bindung mit Feinkalk oder Kalkhydrat nach einem natürlichen oder künstlichen Temperaturverlust von HCl und/oder HF oder sogar in der Nähe des Taupunktes von SO2.
Das Verfahren kann ebenso angewendet werden zur adsorptiven Bindung von Gasen, Aerosolen und Geruchsstoffen mit Hilfe von körnigen oder staubförmigen Aktivstoffen, wie Aktivkohle, Kieselgele u. ä.
Zur Staubabscheidung solcher Rauchgase müssen dem Reaktor-Zyklon Gewebefilter nachgeschaltet werden. Dabei kann vor dem Gewebefilter 10 eine Nachbehandlung des Rauchgases durch ein zweites Additiv 11 erfolgen, wenn eine Rauchgasbehandlung mit einem Additiv nicht den gewünschten Erfolg bringt Da die Gewebefilter-Abreinigung die besten Erfolge bei der Staubabscheidung bringt, wird versucht Gewebefilter einzusetzen, wo es irgend möglich ist Mit Hilfe des Reaktions-Zyklones können jedoch Rauchgase vorbehandelt werden, die bisher aus chemischen Bedingungen in Gewebefiltern nicht entstaubt werden konnten. Im Reaktionszyklon können dann folgende Vorbehandlungen für eine Gewebefilterreinigung durchgeführt werden: Bindung von Säurebildnern an basische Additive zur Taupunktsenkung, um bei niedrigen Temperaturen ohne Korrosionsgefahr mit einem Gewebefilter arbeiten zu können; bei der Abscheidung pyrophorer Stäube, die in Gewebefiltern zur Selbstentzündung neigen, Vermischung dieser Feinstäube mit großen Mengen inerter Stäube, wodurch auf den Geweben der Fiiler ein ineries ui\d ungefährliches Staubgemisch entsteht und Anlagerung von Aerosolen oder Feinststäuben, die allein in Filtergeweben nicht zurückgehalten werden können an gröbere Staubpartikel eines Additivs, das selbst gut filtrierbar ist.

Müssen mehrere Schadstoffe mit unterschiedlichen Reaktionsbedingungen abgeschieden werden und ist es vorteilhaft, die einzelnen Reaktionsprodukte möglichst getrennt für eine Wiederverwendung abzuscheiden, können zwei Reaktionszyklone mit zwei Einblaseinrichtungen hintereinander geschaltet werden, wobei im Filter der letzten Abscheidestufe stets die feinsten Fraktionen evtl. mit einem besonderen Additiv als Filterhilfsschicht zurückgewonnen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Absorption oder Adsorption von gasförmigen Verbindungen oder Aerosolen aus Abgasen mit Hilfe von körnigen und/oder staubförmigenAdditiven dadurch gekennzeichnet, das Abgas durch einen Zyklon geführt wird, in dem mit Hilfe einer pneumatischen Förderanlage das Additiv in einen um das Tauchrohr liegenden ringförmigen Raum tangential eingeführt wird und durch dessen unteren ringförmigen Austrittsspalt in den zylindrischen Teil des Zyklons mit dem Fördergas eintritt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Austrittsspalt nach außen abgeschrägt ist

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als Additive in der Körnung vorgegebene körnige bis staubförmige Produkte verwendet werden, bei denen die grobkörnigen Anteile mit bestimmten Schadstoffen bei höherer Temperatur besonders gut reagieren, so daß die Reaktionsprodukte im Zyklon weitgehend ausgeschieden werden können, während die feinkörnigen Anteile des Additivs über das Tauchrohr und die Abgasleitung ausgetragen und nach einer Temperatursenkung in einer zweiten Reaktionsstufe als nachgeschaltetem Zyklon-Reaktor oder Gewebefilter durch Absorption oder Adsorption anderer Schadstoffe als Reaktionsprodukte abgeschieden werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß bei Anwendung des Zwei- oder Mehrstufenverfahrens verschiedene Additive mit getrennten pneumatischen Fördereinrichtungen eingeblasen werden, wobei die einzelnen Additive auf die jeweils zu bindenden Schadstoffe optimal abgestimmt sind.