DE2509087A1

DE2509087A1 - Verfahren zur herstellung von schwefeldioxyd neben anderen komponenten einschliesslich sauerstoff enthaltenden industrieabgas

Info

Publication number: DE2509087A1
Application number: DE19752509087
Authority: DE
Inventors: Jaap Erik Naber; Gernot Staudinger
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1974-03-05
Filing date: 1975-03-03
Publication date: 1975-09-11
Also published as: NL177084B; GB1503692A; NL177084C; NL7402928A; JPS50121162A; FR2263022A1; DE2509087C2; BE826212A; FR2263022B1; JPS593206B2

Description

SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V. Den Haag, Niederlande

"Verfahren zur Herstellung von Schwefeldioxyd aus einem Schwefeldioxyd neben anderen Komponenten einschließlich Sauerstoff enthaltenden Industrieabgas"- _t

Priorität: 5. März 1974, Niederlande, Nr. 7402928

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxyd aus einem Schwefeldioxyd neben anderen Komponenten einschließlich Sauerstoff enthaltenden Industrieabgas, bei dem das Abgas bei einer Temperatur von 200 bis 600 C durch einen ersten mit gesonderten, jeweils mit Ventilen versehenen Ein- und Auslaßleitungen für das Abgas bzw. das reduzierende Gas ausgestatteten Reaktor geleitet wird und dabei an einem Kupfer und/ oder Kupferoxyd auf einem hitzebeständigen Trägermaterial enthaltenden Akzeptor bis ζμ dessen' Beladung mit Schwefeldioxyd entlangstreicht, wonach der beladene Akzeptor in diesem Reaktor durch überleiten eines mindestens Wasserstoff und ein Verdünnungsgas enthaltenden reduzierenden Gases bei Temperaturen von 200 bis 600⁰C regeneriert wird und bei dem das Abgas währenddessen durch

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einen zweiten, Kupfer und/oder Kupferoxyd als Akzeptor enthaltenden Reaktor geleitet wird.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Schwefeldioxyd aus einem Abgas bei hohen Temperaturen mittels eines Kupfer enthaltenden festen Akzeptors zu entfernen, der das Schwefeldioxyd unter oxydierenden Bedingungen unter Bildung von Kupfersulfat bindet. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß der beladene Akzeptor dieses gebundene Schwefeldioxyd bei der Regenerierung in einer reduzierenden Atmosphäre bei der gleichen Temperatur freisetzt, bei der er mit dem Schwefeldioxyd beladen wird. Der Akzeptor wird dabei nicht zersetzt und eignet sich nach der Regenerierung wieder zur Beladung mit Schwefeldioxyd.

Beim Regenerieren des beladenen Akzeptors erhält man ein Regenerierungsabgas, welches das Schwefeldioxyd in einer erheblich höheren Konzentration als das zu reinigende Abgas enthält. Im regenerierten Akzeptor liegt das Kupfer in metallischer und/oder oxydischer Form vor. In der nachfolgenden Akzeptorperiode wird das gesamte metallische Kupfer wieder oxydiert.

In der Praxis des vorbeschriebenen Abgasentschv/efelungsverfahrens werden Reaktoren mit gesonderten Ein- und Auslaßleitungen für das Abgas bzw. das reduzierende Gas verwendet, die in der Nähe der Reaktoren mit Ventilen ausgestattet sind. Bei der Regenerierung des beladenen Akzeptors sind die Ventile der Ein- und Auslaßleitungen für das reduzierende Gas des betreffenden Reak-

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tors geöffnet und die Ventile der Ein- und Auslaßleitungen des betreffenden Reaktors für das Abgas geschlossen.

Wegen der großen, insbesondere bei großen (Hochofen anfallenden Abgasmengen weisen die betreffenden Abgasleitungen einen ziemlich großen Durchmesser auf. Demgemäß müssen auch Ventile mit einem entsprechend großen Durchmesser verwendet werden. Diese Ventile können eine gewisse örtliche Leckage aufweisen.

Da bei der Regenerierung des beladenen Akzeptors das reduzierende Gas auf der Reaktorseite der Ventile in die Ein- und Auslaßleitungen für das Abgas einströmt, wird gegebenenfalls übe.. Leckstellen in die Reaktorseiten dieser Leitungen einströmendes Abgas sofort entfernt. Da während der Regenerierung das Abgas in den vom Reaktor abgewandten Seiten der geschlossenen Ventile der Ein- und Auslaßleitungen für das Abgas steht, kann es zur Bildung eines explosiven Gemischs in diesen toten Enden der Leitungen kommen, wenn eine Leckage von reduzierendem Gas stattfindet.

Ziel der Erfindung ist es, diese Gefahr zu beseitigen und ein wirtschaftlich vorteilhaftes Verfahren zur Verhinderung der Bildung eines explosiven Gasgemisches in den Abgasleitungen zur Verfügung zu stellen.

Die Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxyd aus einem Schwefeldioxyd neben anderen Komponen-

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einschließlich Sauerstoff

ten/enthaltenden Industrieabgas, bei dem das Abgas bei einer Temperatur von 200 bis 6OO°C durch einen ersten, mit gesonderten,

für das Abgas bzw. reduzierende Gas

jeweils mit Ventilen versehenen Ein- und Auslaßleitungen/ausgestatteten Reaktor geleitet wird und dabei an einem Kupfer und /oder Kupferoxyd auf einem hitzebeständigen Trägermaterial enthaltenden Akzeptor bis zu dessen Beladung mit Schwefeldioxyd

in diesem Reaktor entlangstreicht, wonach der beladene Akzeptor/durch Überleiten eines mindestens Wasserstoff und ein Verdünnungsgas enthaltenden reduzierenden Gases bei Temperaturen von 200 bis 600 C regeneriert wird und bei dem das Abgas währenddessen durch einen zweiten Kupfer und/oder Kupferoxyd als Akzeptor enthaltenden Reaktor geleitet wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß bei der Regenerierung des beladenen Akzeptors im ersten Reaktor die Ventile der Ein- und Auslaßleitungen des ersten Reaktors für das reduzierende Gas geöffnet nnd daß die Ventile der Ein- und Auslaßleitungen des ersten Reaktors für das Abgas geschlossen sind und daß währenddessen ein Abgasstrom durch den vom Reaktor her gesehen außerhalb der geschlossenen Abgasventile liegenden Teil der Ein- und Auslaßleitungen des ersten Reaktors für das Abgas geleitet wird.

Dies führt dazu, daß bei einer -'gegebenenfalls auftretenden Lekkage der \bgasventile die Wasserstoffkonzentration im

abgasgefüllten Teil der Abgasleitungen sich nicht kontinuierlich aufbauen kann, da der durch die Ventile eindringende Wasserstoff beim erfindungsgemäßen Verfahren kontinuierlich entfernt wird.

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Obwohl es möglich ist, die Abgasleitungen mit Dampf oder einem inerten Gas zu spülen, weist dieses Verfahren große Nachteile auf, da hierfür spezielle Einrichtungen, wie ein Kocher und ein besonderes Leitungssystem mit zusätzlichen Ventilen, erforderlich sind. Außerdem führt dies zur Verminderung der Kapazität

in den
der Abgasentschwefelungsanlage durch den(das)/für das Abgas

geöffneten Reaktor einströmende Inertgas bzw. einströmenden Dampf.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß es im Prinzip nicht erforderlich ist, den Abgasstrom nach Abschluß der Regenerierung des Akzeptors im betreffenden Reaktor zu unterbrechen. Es ist auch

und/
nicht unbedingt erforderlich, die Ein-/oder Auslaßleitung für

das Abgas mit dem entschwefelten Gas auszuspülen. Es ist aber natürlich ratsam, dafür Sorge zu tragen/ daß kein nicht entschwefeltes Abgas in die Atmosphäre abgeleitet wird.

Die gesonderten Ein- und Auslaßleitungen der verschiedenen Reaktoren können Abzweigungen einer gewöhnlichen Abgas-Zuführungsleitung bzw. einer gewöhnlichen Abgas-Ableitung sein und müssen in diesem Fall nicht gespült werden, da sie kontinuierlich mit mindestens einem offenen Reaktor verbunden sind.

Gemäß einer vorzugsweise angewendeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil -der Abgasmenge,
die durch einen anderen Akzeptor enthaltenden Reaktor geleitet wird, vorzugsweise während der Regenerierung des beladenen Akzeptors im ersten Reaktor zuerst durch den Teil der Einlaßlei-

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tung für das Abgas des letztgenanten Reaktors geleitet, der sich, außerhalb des geschlossenen Ventils dieser Leitung befindet. Die offene Verbindung zwischen der Einlaßleitung für das Abgas der vorstehend beschriebenen beiden Reaktoren wird auf diese Weise dazu genutzt, daß kein entschwefeltes Abgas in diese Leitungen und den.offenen Reaktor eindringen kann und daß keine besonderen Vorkehrungen für die Zuspeisung ih die geschlossene Einlaßleitung für das Abgas getroffen werden müssen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise bei einem Verfahren angewendet, bei dem das zu entschwefelnde Abgas von einem (kocl^ofen durch eine Hauptabgasleitung und von dieser Hauptabgasleitung mittels eines Gebläses durch eine gewöhnliche Abgasleitung zu einem von dieser Leitung abzweigenden Einlaß-Leitungssystem für die Reaktoren geleitet wird. Erfindungsgemäß wird bei diesem Verfahren das Abgas, das durch den Teil der Einlaßleitungen mit den geschlossenen Ventilen geleitet wird, anschliessend zur gewöhnlichen Abgasleitung an einer oberhalb des Gebläses liegenden Stelle zurückgeführt. Auf diese Weise wird ein kleiner Teil der Leistung des Gebläses zur Rückführung des Abgases genutzt. Da die zurückgeführte Abgasmenge dabei unvermeidlicherweise zur Gesamtmenge des Abgas'es hinzukommt, besteht keine Gefahr eines Konzentrationsaufbaus von Wasserstoff in dem zurückgeführten Abgas. Außerdem ist ohne weiteres ersichtlich, daß ein Vorteil dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darin liegt, daß keine besondere Pumpe zum Durchleiten des Abgasstroms durch eine geschlossene Einlaßleitung für das Abgas er-

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forderlich ist.

Auf gleiche Weise wird ein Teil der Abgasmenge, die beim Durchströmen des zweiten Reaktors entschwefelt worden ist, während der Regenerierung des Akzeptors im ersten Reaktor vorzugsweise durch den Teil der Auslaßleitung für das Abgas des letztgenannten Reaktors geleitet, der sich außerhalb des in der vorgenannten Abgas-Auslaßleitung angeordneten Abgasventils befindet. Auf diese Weise besteht keine Gefahr, daß nicht entschwefeltes Abgas in den Schornstein gelangt,und außerdem wxrd durch die direkte Verbindung zwischen den verschiedenen Auslaßleitungen für das Abgas die Versorgung bzw. Ableitung mit dem bzw. des für das Spülen der geschlossenen Leitung(en) verwendeten Abgasstrom (s) sichergestellt.

Gemäß einer vorzugsweisen Ausfuhrungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Abgas von einerstelle in der Ein- bzw.

für das Abgas, Auslaßleitung des ersten Reaktors / dessen Akzeptor regeneriert wird, zu der gleichen Stelle in der Abgas-Ein- bzw. Auslaßleitung des zweiten Reaktors., dessen Akzeptor gerade mit Schwefeldioxyd aus dem Abgas beladen wird, geleitet. Dadurch wird die Zuführung und die Ableitung des für "das Spülen verwendeten Abgases auf einfache Weise durchgeführt und, wegen der Druckdifferenz

zwischen d& Stelle in den offenen bzw. geschlossenen Einlaßbesonderen

und Auslaßleitungen, sind zur Durchleitung des Abgases keine/ Pumpen erforderlich.

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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erindung wird Dampf durch eine Düse in den vorbeschriebenen Teil des entschwefelten Abgases, der für das Spülen der Abgas-Auslaßleitung des ersten Reaktors bei der Regenerierung verwendet wird, eingedüst. Auf diese Weise kann das Durchleiten des Abgasstroms unterstützt werden, was wegen der gegebenenfalls verhältnismäßig niedrigen Druckdifferenz zwischen den verschiedenen Abgas-Auslaßleitungen von Bedeutung sein kann.

Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird jeder Reaktor zwischen der Regenerierung und der Beladung mit Schwefeldioxyd mit Dampf gespült. Dadurch wird die Möglichkeit der Bildung eines explosiven Gemisches im Reaktor durch Vermischen des sauerstoffhaltigen Abgases und des wasserstoff haltigen Regenerierungsgases vermieden.

Dabei spielt es eine. Rolle, daß die Explosionsgrenzen von Xiasserstoff und Sauerstoff enthaltenden Gasgemischen bei höheren Temperaturen zunehmend weiter werden und bei ungefähr 500 C praktisch O bis 100 Prozent betragen. Nachteiligerweise entzünden sich z.B. 5 Prozent Sauerstoff und 5 Prozent Wasserstoff enthaltende Gasgemische bei ungefähr 5OO°C Spontan, bilden jedoch bei 400°C ein explosives Gemisch. Da beide Temperaturen beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Entschwefelung von Abgas vorkommen können, stellt die Möglichkeit einer Explosion eine reale Gefahr dar.

Erfindungsgemäß wird vorzugsweise ein Akzeptor mit Schwefeldio-

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xyd beladen, der ein oder mehrere Metalle einschließlich 3 bis 7 Gewichtsprozent Kupfer, die durch Imprägnieren oder Mischimprägnieren aufgebracht worden sind, auf einem Trägermaterial auf Aluminiumoxydbasis enthält. Dieser Akzeptor ermöglicht es, die Beladung und das Regenerieren bei der gleichen Temperatur ohne zusätzliche erforderliche Vorkehrungen durchzuführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zur Reinigung eines Abgases mit einem Schwefeldioxydgehalt von weniger als 3 Volumprozent eingecat^t, wobei die Temperatur des Abgases und die Temperatur des Akzeptors bei der Beladung und dem Regenerieren vorzugsweise von 300 bis 5OO°C betragen. Bei dem in der vorstehenden Ausführungsform verwendeten Konzentrations- und Temperaturbereich wird die Explosionsgefahr auf wirksame Weise durch die erfindungsgemäßen Vorkehrungen vermieden.

Erfindungsgemäß wird das für die Regenerierung des Akzeptors erforderliche reduzierende Gas vorzugsweise durch unvollständige Verbrennung eines Brennstoffs und anschließendes Abkühlen des erhaltenen Gases und Entfernen mindestens eines Hauptteiles des

des hergestellt,

Rußes und/oder der Asche/ und/unverbrannten Kohlenstoffs/wonach der Ruß zu dem (Hochofen, aus de'm das behandelte Abgas stammt,

und verbrannt
zurückgeführt/wird. Ein wichtiger Vorteil dieses Verfahrens der Rußbeseitigung besteht darin, daß keine-besondere Einrichtung zur Verbrennung oder Weiterverarbeitung des Rußes erforderlich ist.

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Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der im Hochofen zu verbrennende Ruß für diesen Zweck zu mindestens einem Teil des Brennstoffs für den Hochofen zugesetzt, Dadurch werden besondere Einrichtungen zur Einleitung des Rußes in den Hochofen überflüssig.

Die vorbesehriebene unvollständige Verbrennung wird erfindungsgemäß vorzugsweise durch Einspeisen eines Brennstoffs, von Sauerstoff oder Luft und Dampf in eine Verbrennungskammer durchgeführt. Auf diese Weise erhält man ein reduzierendes Gas mit

niedrigstmöglichen
einem / Gehalt an Ruß und/oder Asche und unverbranntem Kohlenstoff, das außerdem eine ausreichend hohe Temperatur zur Verdampfung der für die Herstellung eines reduzierenden Gases mit dem erwünscht hohen Wasserdampfgehalt erforderlichen Wassermenge in diesem Gas aufweist.

Das zum Regenerieren des beladenen Akzeptors verwendete reduzierende Gas enthält vorzugsweise 1 bis 20 Volumenprozent Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxyd und mindestens 50 Volumenprozent und vorzugsweise mehr als 70 Volumenprozent Wasserdampf.

Erfindungsgemäß wird der Hauptteil des Rußes und/oder der Asche

des
und/unverbrannten Kohlenstoffe vorzugsweise mittels eines Zyklons aus dem vorstehend beschriebenen, durch unvollständige Verbrennung erhaltenen Gasprodukt entfernt und gegebenenfalls verbliebener Ruß wird in einer Wascheinheit vom Gas abgetrennt und vor dem Zyklon wieder in den Gasstrom eingespeist. Dieses Verfahren

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weist den Vorteil auf, daß eine verhältnismäßig kleine Wascheinheit für die Entfernung des restlichen Kohlenstoffs ausreicht und demgemäß auch nur eine verhältnismäßig geringe Menge an Waschflüssigkeit zum Gas zugespeist werden muß.

Mindestens ein Teil des in dem durch unvollständige Verbrennung erhaltenen,vorstehend beschriebenen Gas enthaltenden Kohlenmonoxyds wird vorzugsweise katalytisch mit Wasser zu Kohlendioxyd und Wasserstoff umgewandelt.

Aus dem beim Regenerieren des beladenen Akzeptors erhaltenen
Schwefeldioxyd enthaltenden Regenerierungsabgas kann elementarer Schwefel hergestellt werden. Auf diese Weise wird das im Abgas enthaltene schädliche Schwefeldioxyd in einen unschädlichen, einfach lagerbaren und transportablen Feststoff umgewandelt.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Anlage zur Entfernung von Schwefeldioxyd aus einem Abgas, das aus den nachstehenden Einrichtungen besteht:

Aus zwei oder mehreren, mit einem Akzeptor zur Beladung mit
Schwefeldioxyd gefüllt^Reaktoren, aus einer Hauptabgasleitung zur Zuspeisung von Abgas aus einem Hochofen, die mit einem Gebläse ausgestattet ist und sich in gesonderte Abgas-Einlaßleitungen zu den vorstehenden Reaktoren verzweigt, außerdem aus
Abgas-Auslaßleitungen von den vorgenannten Reaktoren zu einer
gewöhnlichen Abgasleitung zur Ableitung der Abgase zu einem
Schornstein, wobei die Einlaß- und Auslaßleitungen Ventile ent-

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halten, weiter aus einem gesonderten, mit Ventilen versehenen Einlaß- und Auslaßleitungssystem für das reduzierende Gas, das mit den vorgenannten Reaktoren verbunden ist, aus Zirkulationsleitungen zwischen den Abgas-Einlaßleitungen und den Abgas-Auslaßleitungen an vom Reaktor her gesehen unmittelbar außerhalb der Ventile der vorbeschriebenen Einlaß- und Auslaßleitungen liegenden Stelin.Diese Anordnung reicht als solche dazu aus, daß in jedem Fall ein Abgasumlauf in der Abgaseinlaßbzw, der Abgasauslaßleitung auftritt, während die Ventile dieser Leitungen geschlossen sind. Der Druck an diesen Stellen der Leitungen mit geschlossenen Ventilen ist dann immer höher als der Druck in den Leitungen mit nicht geschlossenen Ventilen. Das Abgas fließt deshalb von dieser Stelle in dex" Leitung mit geschlossenem Ventil durch die betreffende Zirkulationsleitung zur Leitung mit dem geöffneten Ventil und dann weiter durch die letztgenannte Leitung. Durch diese Anordnung wird gegebenenfalls durch das geschlossene Ventil tretendes reduzierendes Gas unmittelbar über die betreffende Zirkulationsleitung abgezogen, die erheblich leichter als eine große Abgasleitung oder ein großes Abgasventil vor Explosionsgefahr zu schützen ist.

Die Zirkulations-leitung zwische'n den Abgas-Einlaßleitungen ist vorzugsweise außerdem mit der Hauptahgasleitung am Ansaugende des Gebläses verbunden. Auf diese Weise wird eine ausreichende Abgasmenge durch die Abgas-Einlaßleitung(en) mit geschlossenem Ventil geleitet. Dieses Abgas wird deshalb wieder zum Gebläse geführt, und anschließend wird der größere Teil des vorgenannten Abgases

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durch einen Reaktor geleitet.

Um außerdem den Umlauf in der(den) Abgas-Auslaßleitung(en) mit

erfindungsgemäße geschlossenem Ventil zu'vergrößern, ist die / Zirkulationsleitung zwischen den Abgas-Auslaßleitungen mit einer Einrichtung zum Eindüsen von Dampf, wie einer Venturi-Düse, ausgestattet. Dadurch kann die Zirkulationsgeschwindigkeit in der Zirkulationsleitung vergrößert werden.

In der erfindungsgemäßen Anlage liegt der Akzeptor vorzugsweise in Akzeptorkammern vor, die neben leeren, den Reaktor vom Abgaseinlaß zum Abgasauslaß durchlaufenden Gaskanälen angeordnet sind, wobei die Akzeptorkammern und die vorbeschriebenen Gaskanäle durch gasdurchlässige Wände voneinander getrennt sind. Bei dieser Ausfuhrungsform des Reaktors streicht das häufig Ascheteilchen und ähnliche Teilchen enthaltende Abgas den Akzeptor entwird lang, so daß dieser nicht blockiert/und immer wieder verwendet

werden kann.

Die Erfindung wird jetzt anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig.l stellt ein Fließdiagramm .einer für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Anlage dar und Fig.2 zeigt ein Fließdiagramm einer aus zwei Reaktoren mit den zugehörigen Leitungen und einem Gebläse bestehenden Anlage zur Entschwefelung von Abgasen.

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Das Fließdiagramm gemäß Fig.l zeigt die Einrichtungen zur Entschwefelung eines Abgases, das von einem (koch)ofen 1 durch die Hauptabgasleitungen 2 und 3 zu einem Schornstein 4 strömt.

Vor dem Schornstein 4 wird das Abgas durch eine Anlage -5 zu seiner Entschwefelung geführt. Diese Anlage besteht aus mindestens zwei mit einem Schwefeldioxydakzeptor gefüllten Reaktoren, die über Ventile mit zwei Leitungssystemen verbunden sind, nämlich einem ersten System,das seinerseits mit den Hauptabgasleitungen 2 und 3 und einen zweiten System, das mit den Regenerierungsgasleitungen 6 und 7 verbunden ist. Dadurch ist es möglich, zu jedem Zeitpunkt mindestens einen Reaktor mit den Hauptabgas-.leitungen 2 und 3 verbunden zu halten, so daß das aus dem Hochofen 1 kommende Abgas kontinuierlich vor seiner Ableitung durch einen Schornstein 4 von Schwefeldioxyd gereinigt wird.

Nachdem der Akzeptor im Reaktor bis zu einem gewissen Grad mit Schwefeldioxyd beladen worden ist, wird die Schwefeldioxydbeladung des Akzeptors mit einem über Leitung 6 zugeführten reduzierenden Gas wieder freigesetzt. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß zu diesem Zweck die betreffenden Ventile in den mit den Hauptabgasleitungen 2 und 3 verbundenen Leitungssystemen geschlossen und die entsprechenden Ventile in dem mit den Regenerierungsgasleitungen 6 und 7 verbundenen System geöffnet sind, wie eingehend im Zusammenhang mit Fig.2 beschrieben wird.

Die in Fig. 1 gezeigte Anlage enthält außerdem eine Einheit 8 zur

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teilweisen Verbrennung eines Brennstoffes, wodurch ein hauptsächlich aus Dampf und Wasserstoff, sowie einer gewissen Kohlenmonoxydmenge bestehendes Regenerierungsgas hergestellt wird.Die Einheit 8 enthält einen Reaktor zur partiellen Verbrennung mit einem nachgeordneten, besonders konstruierten Abhitzkocher, ist mit Eirilaßleitungen 9, 10 und 11 für Brennstoff, Sauerstoff bzw. Dampf ausgestattet, die über einen Brenner in die Verbrennungskammer des mit hitzebeständigen Ziegeln ausgekleideten Reaktors münden. Von diesem Reaktor wird das rußhaltige gasförmige Verbrennungsprodukt in den mit Dampf beschickten Abhitzk-ch^r eingeleitet, in dem die Temperatur des Gases auf unterhalb 5OO°C gesenkt wird.

Die in Fig.l gezeigte Anlage enthält weiter einen Zyklon 12, in dem die Rußteilchen von dem gekühlten, durch Leitung 13 zugespeisten Gas entfernt und durch eine Leitung 14 abgezogen werden. Diese Rußteilchen werden an der Stelle 15 zu einem Teil des zum fliochpfen 1 durch Leitung 16 zugespeisten Öls zugesetzt. Verbrennungsluft wird zum (Hochofen 1 durch eine Leitung 17 zugespeist.

Das aus dem Zyklon erhaltene rußfreie Gas wird über Leitung 6

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zur Entschwefelungsanlage/geleitet. Erwünschtenfalls ist es außerdem unter Verwendung nicht-^gezeigter Einrichtungen möglich, das Gas einer katalytisehen KohlenmonoxydverSchiebungsreaktion zu unterwerfen, bevor es zur Regenerierung des mit Schwefeldioxyd beladenen Akzeptors verwendet wird. Erforderlichenfalls kann außerdem Dampf durch Leitung 18 zu dem Gas zugesetzt werden.

Das durch Regenerierung des beladenen Akzeptors in der Entschwefe-

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lungsanlage 5 erhaltene, mit Schwefeldioxyd beladene Regenerierungsabgas wird über Leitung 7 zu einer Absorptions-yAbstreifeinrichtung 19 geleitet, in welcher das Schwefeldioxyd aus dem Regenerierungsabgas in einer geeigneten Absorptionsflüssigkeit absorbiert wird und in der die beladene Absorptionsflüssigkeit anschließend regeneriert wird, wodurch man einen kontinuierlichen konzentrierten Schwefeldioxydstrom 20 erhält, der in eine (modifizierte) Schwefelgewinnungsanlage 21 vom Claus-Typ zur Herstellung von elementarem Schwefel geleitet wird. Ein Claus-Abgas wird über Leitung 120 abgezogen.

Als Schwefelgewinnungsanlage vom Claus-Typ kann eine, normale, aus einer Hitzebehandlungsstufe mit zwei oder mehreren angeschlosse-

werden. nen katalytischer! Stufen bestehende Claus-Anlage verwendet/ Der schwefeldioxydreiche Strom 20 kann in die Hitzebehandlungsstufe dieser Claus-Anlage eingedüst werden? wobei gegebenenfalls die Verbrennung einer schwefelwasserstoffhaltigen Zuspeisung in der vorgenannten Hitzebehandlungsstufe an die in diese Hitzebehandlungsstufe über Leitung 20 eingespeiste Schwefeldioxydmenge angepaßt wird. Es kann jedoch auch eine modifizierte Schwefelgewinnungsanlage des Claus-Typs eingesetzt werden, bei der die Hitzebehandlungsstufe durch eine bei hohen Temperaturen durchgeführte Reduktionsstufe oder katalytische Reduktionsstufe zur teilweisen Reduktion des über Leitung 20 zugespeisten Schwefeldioxyds zu Schwefelwasserstoff mittels eines reduzierenden Gases ersetzt ist. Als reduzierendes Gas kann in der vorstehenden Reduktionsstufe das vorbeschriebene, durch unvollständige Verbrennung erhaltene Gas verwendet werden. Der auf diese Weise

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hergestellte Schwefelwasserstoff reagiert mit dem verbliebenen Schwefeldioxyd gemäß der bekannten Claus-Reaktion, die in den der Reduktionsstufe nachgeordneten katalytischen Stufen abgeschlossen wird, zu elementarem Schwefel.

Das Claus-Abgas kann weiter behandelt und dadurch ein praktisch schwefelfreies Gas hergestellt werden, das in die Luft abgelassen werden kann. Für diesen Zweck kann jede zur Behandlung des Claus-Abgases geeignete Maßnahme angewendet werden. Andererseits kann das Claus-Abgas katalytisch oder thermisch verbrannt und die geringe Schwefeldioxydmengen enthaltenden Verbrennungsprodukte aus

können

dieser Verbrennung/zum Abgasstrom in Leitung 2 zurückgeführt werden.

Das von Schwefeldioxyd befreite Regenerierungsabgas wird durch eine Leitung 22 abgezogen und verbrannt. Erwünschtenfalls wird der überschüssige Dampf durch Kondensation in einem nicht gezeigten Kühler, der oberhalb der Absorptions-/Abstreifeinrichtung angeordnet ist, entfernt·

Fig. 2 zeigt ein Diagramm einer zwei Reaktoren 23 und 24 enthaltenden Abgasentschwefelungsanlajge. Diese Reaktoren sind mit festem Akzeptor gefüllt und über Ventile mit zwei Leitungssyste-

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men, nämlich einem Abgasleitungssystem, und einem Regenerierungsgasleitungssystem, verbunden.

Das Abgas wird aus einer Hauptabgasleitung 25 erhalten, die sich vom/Hochofen zum Schornstein erstreckt und offen bleibt,.wenn

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die Verbindung zur Entschwefelungsanlage unterbrochen wird. Mittels des Gebläses 26 wird das Abgas durch die Leitung 27 gepumpt und durch Leitung 28 zum Reaktorsystem geführt. Das von Schwefeldioxyd befreite Abgas wird aus dem Reaktorsystem über Leitung 29 zur Hauptabgasleitung 25 zurückgeführt. Eine* Prallplatte 30 und eine Druckdifferenz zwischen den Leitungen 27 und 29 stellen sicher, daß kein schwefeldioxydhaltiges Abgas an der Entschwefelungsanlage vorbeigeleitet wird.

Ein dampf- und wasserstoffhaltiges Regenerierungsgas wird über Leitung 31 zum Reaktorsystem geführt und das mit Schwefeldioxyd beladene Regenerierungsabgas wird über Leitung 32 abgezogen.

Die Leitung 28 gabelt sich in zwei Abgas-Einlaßleitungen 33 und 34, die über die Ventile 35 und 36 zu den Reaktoren 23 und 24 führen.

Leitung 29 ist mit zwei Auslaßleitungen 37 und 38 für das Abgas verbunden, die über die Ventile 39 und 40 mit den Auslässen der Reaktoren 23 und 24 verbunden sind.

Die Leitung 31 gabelt sich in zvrei Regenerierungsgas-Einlaßlei- tungen 41 und 42, die über die Ventile 43 und 44 zu den Reakto- ren 23 und 24 führen.

Leitung 32 ist mit zwei Regenerierungsabgasleitungen 45 und 46 verbunden, die ihrerseits wieder über die Ventile 47 und 48 mit

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den Auslässen der Reaktoren 23 und 24 verbunden sind.

Die Ventile 36, 40, 43 und 47 sind in geöffneter Stellung gezeigt und die Ventile 35, 39, 44 und 48 in geschlossener Stellung. Gemäß Fig. 2 ist der Reaktor 23 demgemäß mit dem Leitungssystem für das Regenerierungs(ib)gas und der Reaktor 24 mit dem Leitungssystem für das Abgas verbunden.

Wie in Fig.2 dargestellt, ist zwischen den Abgas-Einlaßleitungen 33 und 34 unmittelbar außerhalb der Ventile 35 und 36 (vom Reaktor her gesehen) eine Leitung 49 angeordnet und außerdem führt eine Fortsetzung 50 der vorgenannten Leitung zu einer Stellein der Abgasleitung 27 oberhalb des Gebläses 26.

Zwischen den Abgas-Auslaßleitungen 37 und 38 ist unmittelbar außerhalb der Ventile 39 und 40 eine Leitung 51 angeordnet.

Gemäß Fig.2 wird durch die Leitungen 49 und 50 sichergestellt, daß das im Reaktor 23 vorhandene, durch das Ventil 35 tretende Regenerierungsgas von der Leitung 33 abgezogen wird. Leitung stellt sicher, daß das im Reaktor 23 vorhandene und durch das Ventil 39 tretende Regenerierungsgas aus der Leitung 37 abgezogen wird.

Patentansprüche

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Claims

- 2C - Patentansprüche.

1. Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxyd aus einem Schwefeldioxyd neben anderen Komponenten einschließlich Sauerstoff enthaltenden Industrieabgas, bei dem das Abgas bei einer Temperatur von 200 bis 600°C durch einen ersten, mit gesonderten, jeweils mit Ventilen versehenen Ein- und Auslaßleitungen für das Abgas bzw. das reduzierende Gas ausgestatteten Reaktor geleitet wird und dabei an einem Kupfer und/oder Kupferoxyd auf einem hitzebeständigen Trägermaterial enthaltenden Akzeptor bis zu dessen Beladung mit Schwefeldioxyd entlangstreicht, wonach der beladene Akzeptor in diesem Reaktor durch Überleiten eines mindestens Wasserstoff und ein Verdünnungsgas enthaltenden reduzierenden Gases bei Temperaturen von 200 bis 600°C regeneriert wird und bei dem das Abgas währenddessen durch einen zweiten, Kupfer und/oder Kupferoxyd als Akzeptor enthaltenden Reaktor geleitet wird, d adurch gekennzeichnet, daß bei der Regenerierung des beladenen Akzeptors im ersten Reaktor die Ventile der Ein- und Auslaßleitungen des ersten Reaktors für das reduzierende Gas geöffnet und daß die Ventile der Ein- und Auslaßleitungen des ersten Reaktors für das Abgas geschlossen sind und daß währenddessen ein Abgasstrom durch den, vom Reaktor her gesehen, außerhalb der geschlossenen Abgasventile liegenden Teil der Ein- und Auslaßleitungen des ersten Redaktors für das Abgas geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Regenerierung des beladenen Akzeptors im ersten Reaktor ein Teil der Abgasmenge, die zum zweiten Reaktor geleitet wird,

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zunächst durch den Teil der Abgas-Einlaßleitung des ersten Reaktors geleitet wird, der außerhalb des geschlossenen Abgasventils dieses Reaktors liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Regenerierung des beladenen Akzeptors im ersten Reaktor ein Teil der Abgasmenge, die beim Durchströmen des zweiten Reaktors entschwefelt worden ist, durch den Teil der Abgasauslaßleitung des ersten Reaktors geleitet wird, der sich ausserhalb des geschlossenen Abgasventils dieses Reaktors befindet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas von einer Stelle in der Abgaseinlaß- bzw. Abgasauslaßleitung des ersten Reaktors, dessen Akzeptor regeneriert wird, zu einer Stelle in der Abgaseinlaß- bzw. Abgasauslaßleitung des zweiten Reaktors, dessen Akzeptor mit dem Schwefeldioxyd aus dem Abgas beladen wird, geleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu entschwefelnde Abgas von einer Hauptabgasleitung mittels eines Gebläses durch eine gewöhnliche Abgasleitung zu den Abgaseinlaßleitungen des ersten?mnd des zweiten Reaktors, die von der vorgenannten gewöhnlichen Abgasleitung abzweigen, geführt wird,und daß der Teil der Abgasmenge, der durch den Teil der Einlaßleitung strömt, dessen Abgasventile geschlossen sind, anschließend an einer Stelle oberhalb des vorgenannten Gebläses zur gewöhnlichen Abgasleitung zurückgeführt wird.

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6. Verfahrennach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den vorgenannten Teil des entschwefelten Abgases, der zum Spülen der Abgasauslaßleitung des ersten Reaktors verwendet wird, Dampf eingedüst wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reaktor zwischen der Regenerierung und der Beladung des in ihm enthaltenen Akzeptors mit Schwefeldioxyd aus dem Abgas mit Dampf gespült wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Akzeptor, der ein oder mehrere Metalle einschließlich 3 bis 7 Gewichtsprozent Kupfer, die durch Imprägnieren oder Mischimprägnieren aufgebracht worden sind, auf einem Trägermaterial auf Aluminiumoxydbasis enthält, zur Beladung mit Schwefeldioxyd verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgas mit einem Schwefeldioxydgehalt von weniger als Volumprozent als Zuspeisung zur Entschwefelung verwendet wird und daß das Abgas während der Beladung und des Regenerierers Temperaturen von 300 bis 500⁰C aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Regenerieren des beladenen Akzeptors verwendete reduzierende Gas 1 bis 20 Volumprozent Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxyd und mindestens 50 und vorzugsweise mehr als 70 Volumprozent Wasserdampf enthält.

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11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Regenerieren des Akzeptors erforderliche reduzierende Gas durch unvollständige Verbrennung eines Brennstoffes und anschließendes Abkühlen des erhaltenen Gases und Entfernen von mindestens dem größten Teil des Rußes und/oder der Asche und des unverbrannten Kohlenstoffs hergestellt wird und daß der abgetrennte Ruß zu dem Hochofen, aus dem das zu entschwefelnde Abgas herstammt, zurückgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der im Hochofen zu verbrennende Ruß für diesen Zweck mindestens einem Teil der Brennstoffzuspeisung des Hochofens einverleibt wird,

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die unvollständige Verbrennung durch Einspeisen eines Brennstoffs, von Sauerstoff odar Luft und Dampf in eine Verbrennungskammer durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptteil des Rußes und/oder der Asche zusammen mit dem unverbrannten Kohlenstoff mittels eines Zyklons von dem bei der unvollständigen Verbrennung erhaltenen gasförmigen Produkt abgetrennt wird und daß gegebenenfalls im Gas verbliebener Ruß in einer Wascheinheit aus dem Gas entfernt und oberhalb des Zyklons wieder mit dem Gasstrom vereinigt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des im gasförmigen, bei der unvollstän-

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digen Verbrennung erhaltenen Produkt enthaltenen Kohlenmonoxyds katalytisch mit Wasser zu Kohlendioxyd und Wasserstoff umgewandelt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem beim Regenerieren des beladenen Akzeptors erhaltenen schwefeldioxydhaltigen Regenerierungsabgas elementarer Schwefel gewonnen wird.

17. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß -sie zwei oder mehrere mit Akzeptor zur Beladung mit Schwefeldioxyd gefüllte Reaktoren, eine Hauptahgasleitung zur Zuspeisung des Abgases aus einem Hochofen mit einem Gebläse, die sich in gesonderte Abgaseinlaßleitungen zu den vorgenannten Reaktoren verzweigt, Abgasauslaßleitungen von den vorgenannten Reaktoren zu einer gewöhnlichen Abgasleitung zur Ableitung des Abgases zu einem Schornstein,wobei die Ein-und Auslaß •ieftungen Ventile aufweisen, gesonderte Einlaß- und Auslaßleitungssysteme mit Ventilen für das reduzierende Gas, die mit den

und

vorgenannten Reaktoren verbunden sind,/Zirkulationsleitungen zwischen den betreffenden Abgas-Einlaßleitungen bzw.den betreffenden Abgas-Auslaßleitungen an Stellen^" die,vom Reaktor her gesehen, unmittelbar außerhalb der Ventile in den vorgenannten Einlaß- und Auslaßleitungen gelegen sind, enthält.

18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulationsleitung zwischen den Abgas-Einlaßleitungen außerdem

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mit der Hauptabgasleitung am Ansaugende des Gebläses verbunden ist.

19. Anlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet,daß die Zirkulationsleitung zwischen den Abgas-Auslaßleitungen mit Einrichtungen zum Eindüsen von Dampf versehen sind.

20. Anlage nach Anspruch 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Akzeptor in den Reaktoren in Akzeptorkammern vorliegt, die benachbart zu leeren, vom Abgaseinlaß zum Abgasauslaß des Reaktors führenden Gaskänälen angeordnet sind und daß die Akzeptorkammern durch gasdurchlässige Wände van den Gaskanälen getrennt sind.

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