DE2509087C2 - Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem Sauerstoff enthaltenden Industrieabgas und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Fall nicht gespült werden, daß 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 beladencn Akzeptors im ersten Reaktor zuerst durch den Teil der Einlaßleitung für das Abgas des letztgenannten Reaktors geleitet, der sich außerhalb des geschlossenen Ventils dieser in Leitung befindet. Die offene Verbindung /wischen der Einlaßleitung für das Abgas der vorstehend beschriebenen beiden Reaktoren wird auf diese Weise dazu genutzt, daß kein entschwefcltes Abgas in diese Leitungen und den. offenen Reaktor eindringen kann und daß keine besonderen Vorkehrungen für die Zuspcisung in 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 (Hoch)ofcn 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. Er- findungsgemäß wird bei diesem Verfahren das Abgas, das durch den Teil der Einlaßleitungen mit den geschlossenen Ventilen geleitet wird, anschließend zur gewöhnlichen Abgasleitung an einer vor dem Gebläse liegenden Stelle zurückgeführt Auf diese Weise wird ein klei- jo ner Teil der Leistung des Gebläses zur Rückführung des Abgases genutzt Da die zurückgeführte Abgasmenge dabei unvermeidlicherweise zur Gesamtmenge des Abgases hinzukommt, besteht keine Gefahr eines Konzentrationsaufbaus von Wasserstoff in dem zurückgeführ- J5 ten 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 erforderlich ist.

Auf gleiche Weise wird ein Teil der Abgasmenge, die beim Durchströmen des zweiten Reaktors entschwefclt 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 Abgasventil befindet Auf diese Weise besteht keine Gefahr, daß nicht entschwefeltes Abgas in den Schornstein gelangt, und außerdem wird durch die direkte Verbindung zwischen den verschiedenen Auslaßleitungen für das Abgas die Versorgung bzw. Ableitung mit dem bzw. des für das Spülen der geschlossenen Leitungen) verwendeten Abgasstrom(s) sichergestellt.

Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abgas von einer Stelle in der Ein- bzw. Auslaßleitung des ersten Reaktors für das Abgas dessen Akzeptor regeneriert wird, zu der gleichen Stelle in der Abgas-Ein- bzw. Aus- t>o laßleitung 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 b5 zwischen der Stelle in den offenen bzw. geschlossenen Einlaß- und Auslaßleitungen sind zur Durchleitung des Abeases keine besonderen Pumpen erforderlich.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung 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 gebenenfalls verhältnismäßig niedrigen Druckdifferenz zwischen den verschiedenen Abgas-Auslaßleitungen von Bedeutung sein kann.

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

Dabei spielt es eine Rolle, daß die Explosionsgrenzen von Wasserstoff und Sauerstoff enthaltenden Gasgemischen bei höheren Temperaturen zunehmend weiter werden und bei ungefähr 500⁰C praktisch 0 bis 100 Prozent betragen. Nachteiligerweise entzünden sich z. B. 5 Prozent Sauerstoff und 5 Prozent Wasserstoff enthaltende Gasgemische bei ungefähr 500°C spontan, bilden jedoch bei 400⁰C ein explosives Gemisch. Da beide Temperieren beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Entschwefelung von Abgas vorkommen können, stellt die Möglichkeit einer Explosion eine reale Gefahr dar.

Erfindungsgemäß wird vorzugsweise ein Akzeptor mit Schwefeldioxyd beladen, der ein oder mehrere Metalle einschließlich 3 bis 7 Gewichtsprozent Kupfer, die durch Impriignieren oder Mischimprägnieren aufgebracht worden sind, auf einem Trägermaterial auf AIuminiumoxydbasis 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 Schwefeldioxydgchalt von weniger als 3 Volumprozent eingesetzt, wobei die Temperatur des Abgases und die Temperatur des Akzeptors bei der Beladung und dem Regenerieren vorzugsweise von 300 bis 500⁰C betragen. Bei dem in der vorstehenden Ausführungsform verwendeten Kon-/entrations- und Temperaturbereich wird die Explosionsgefahr auf wirksame Weise durch die erfindungsgemäßen Vorkehrungen vermieden.

Erfindungsgemäß wird das für die Regenerierung des Akzeptors erforderliche reduzierende Gas vorzu^ weise durch unvollständige Verbrennung eines Brennstoffs und anschließendes Abkühlen des erhaltenen Gases und Entfernen mindestens eines Hauptteiles des Rußes und/ oder der Asche und des unverbrannten Kohlenstoffs hergestellt wonach der Ruß zu dem (Hoch)ofen, aus dem das behandelte Abgas stammt zurückgeführt und verbrannt wird. Ein wichtiger Vorteil dieses Verfahrens der Rußbesekigung besteht darin, daß keine besondere Einrichtung zur Verbrennung oder Weiterverarbeitung des Rußts erforderlich ist

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 Rußen in den Hochofen überflüssig.

Die vorfocschriebene unvollständige Verbrennung wird crfindungsgemäß vorzugsweise durch Einspeisen

eines Brennstoffs, von Sauerstoff oder Luft und Dampf in eine Verbrennungskammer durchgeführt. Auf diese Weise erhält man ein reduzierendes Gas mit einem niedrigstmöglichen Gehall an Ruf. 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 Volumprozent Wasserstoff u id/oder Kohlenmonoxyd und mindestens 50 Volumprozent und vorzugsweise mehr als 70 Volumprozent Wasserdampf.

Erfindungsgemäß wird der Hauptteil des Rußes und/ oder der Asche und des unverbrannten Kohlenstoffs 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 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 Kohlenmonoxvds 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 gefüllten 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 enthalten, 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-Ein'.aßleitungen und den Abgas-Auslaßleitungen an vom Reaktor her gesehen unmittelbar außerhalb der Ventile der vorbeschriebenen Einlaß- und Auslaßleitungen liegenden Stellen. Diese Anordnung reicht als solche dazu aus, daß in jedem Fall ein Abgasumlauf in der Abgaseinlaß- bzw. 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 der Leitung mit geschlossenem Ventil durch die betreffende Zirkulationsleitung zur Leitung mit dem eeöffneten 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 eis Ί eine große Abgasleitung oder ein großes Abgasventil vor Explosionsgefahr zu schützen ist.

Die Zirkulalionsleitung zwischen den Abgas-Einlaßleitungen ist vorzugsweise außerdem mit der Hauptabgasleitung an Ansaugende des Gebläses verbunden. Auf iü diese Weise wird eine ausreichende Abgasmenge durch die Abgas-Einlaßlcitung(cn) mit geschlossenem Ventil geleitet. Dieses Abgas wird deshalb wieder zum Gebläse geführt, und anschließend wird der größere Teil des vorgenannten Abgases durch einen Reaktor geleitet. Um außerdem den Umlauf in der(den) Abgas-Auslaßlcitung(en) mit geschlossenem Ventil zu vergrößern, ist die erfindungsgemäße Zirkulationsleitung zwischen den Abgas-Auslaßleiiungen mit einer Einrichtung zum Eindüsen von Dampf, wie einer Venturi-Düse, ausgestattet. Dadurch kann die Zirkulationsgeschwindigkeit in der Zirkulalionsleitung vergrößert werden.

In der erfindur.gsgemäßen 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 Gaskanä-Ic durch gasdurchlässige Wände voneinander getrennt sind. Bei dieser Ausführungsform des Reaktors streicht das häufig Ascheteilchen und ähnliche Teilchen enthaltende Abgas den Akzeptor entlang, so daß dieser nicht blockiert wird und immer wieder verwendet werden kann.

Die Erfindung wird jetzt anhand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 stellt ein Fließdiagramm einer für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Anläge usr urixi

F i g. 2 zeigt ein Fließdiagramm einer aus zwei Reaktoren mit den zugehörigen Leitungen und einem Gebläse bestehenden Anlage zur Entschwefelung von Abga-

ac II.

Das Fließdiagramm gemäß F i g. 1 zeigt die Einrichtungen zur Entschwefelung eines Abgases, das von einem (Hoch)ofcn 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 eisten System, das seinerseits mit den Hauptabgasleitungen 2 und 3 und einem zweiten System, das mit den Regenerierungsgasleitungen 6 und 7 verbunden ist. Dadurch ist es möglich, zu jedem Zeitpunkt mindestens

einen Reaktor mit den Hauptabgasleitungen 2 und verbunden zu halten, so daß das aus dem Hochofen kommende Abgas kontinuierlich vor seiner Ableitung durch einen Schornstein 4 von Schwefeldioxyd gereinigt wird.

bo 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

b5 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

9 10

und 7 verbundenen System geöffnet sind, wie eingehend stellte Schwefelwasserstoff reagiert mit dem verbliebe-

im Zusammenhang mil F i g. 2 beschrieben wird. nen Schwefcldioxyd gemäß der bekannten Claus-Reak-

DieinFig. 1 gezeigte Anlage enthält außerdem cine tion, die in den der Reduktionsstufe nachgeordneten Einheit 8 zur teilweisen Verbrennung eines Brennstof- katalytischen Stufen abgeschlossen wird, zu elementa-

fes, wodurch ein hauptsächlich aus Dampf und Wasser- 5 rem Schwefel.

stoff, sowie einer gewissen Kohlenmonoxydmcnge be- Das Claus-Abgas kann weiter behandelt und dadurch

stehendes Regcnerierungsgas hergestellt wird. Die Ein- ein praktisch schwcfelfreies Gas hergestellt werden, das

heit G enthält einen Reaktor zur partiellen Verbrennung in die Luft abgelassen werden kann. Für diesen Zweck

mit einem nachgeordneten, besonders konstruierten kann jede zur Behandlung des Claus-Abgases geeignete

Abhitzkocher, ist mit Einlaßleitungen 9, 10 und 11 für io Maßnahme angewendet werden. Andererseits kann das Brennstoff, Sauerstoff bzw. Dampf ausgestattet, die Claus-Abgas katalytisch oder thermisch verbrannt und

über einen Brenner in die Verbrennungskammer des mit die geringe Schwefeldioxydmengen enthaltenden Ver-

hitzebeständigen Ziegeln ausgekleideten Reaktors brennungsprodukte aus dieser Verbrennung können

münden. Von diesem Reaktor wird das rußhaltigc gas- /um Abgasstrom in Leitung 2 zurückgeführt werden,

förmige Verbrennungsprodukt in den mit Dampf be- r> Das von Schwefeldioxyd befreite Regenerierungsab-

schickten Abhitzkocher eingeleitet, in dem die Tcmpe- gas wird durch eine Leitung 22 abgezogen und ver-

ratur des Gases auf unterhalb 500⁰C gesenkt wird. brannt. ErwUnschtcnfalls wird der überschüssige Dampf

Die in F i g. 1 gezeigte Anlage enthält weiter einen durch Kondensation in einem nicht gezeigten Kühler, Zyklon 12, in dem die Rußteilchen von dem gekühlten, der oberhalb der Absorptions-ZAbstreifeinrichiung aii-

durch Leitung 13 zugespeisten Gas entfernt und durch 20 geordnet ist. entfernt.

eine Leitung 14 abgezogen werden. Diese Rußteilchen Fig. 2 zeigt ein Diagramm einer zwei Reaktoren 23 werden an der Stelle 15 zu einem Teil des zum und 24 enthaltenden Abgasenischwefelungsanlage. Die-(Hoch)ofen 1 durch Leitung 16 zugespeisten Öls züge- se Reaktoren sind mit festen Akzeptor gefüllt und über setzt. Verbrennungsluft wird zum (Hoch)ofen 1 durch Ventile mit zwei Leitungssystemen, nämlich einem Abeine Leitung 17 zugespeist. 25 gasleitungssystem und einem Regenerierungsgaslei-

Das aus dem Zyklon erhaltene rußfreie Gas wird über tungssystem, verbunden.

Leitung 6 zur Entschwefelungsanlage 5 geleitet. Er- Das Abgas wird aus einer Hauptabgasleitung 25 erwünschtenfalls ist es außerdem unter Verwendung nicht halten, die sich vom (Hochofen zum Schornstein ergezeigter Einrichtungen möglich, das Gas einer katalyti- streckt und offen bleibt, wenn die Verbindung zur Entschen Kohlenmonoxydverschiebungsreaktion zu unter- jo Schwefelungsanlage unterbrochen wird. Mittels des Gewerfen, bevor es zur Regenerierung des mit Schwefel- biases 26 wird das Abgas durch die Leitung 27 gepumpt dioxyd beladenen Akzeptors verwendet wird. Erforder- und durch Leitung 28 zum Reaktorsystem geführt. Das lichenfalls kann außerdem Dampf durch Leitung 18 zu von Schwefeldioxyd befreite Abgas wird aus dem Reakdem Gas zugesetzt werden. torsystem über Leitung 29 zur Hauptabgasleitung 25 Das durch Regenerierung des beladenen Akzeptors 35 zurückgeführt. Eine Prallplatte 30 und eine Druckdiffein der Entschwefelungsanlage 5 erhaltene, mit Schwefel- renz zwischen den Leitungen 27 und 29 stellen sicher, dioxyd beladene Regenerierungsabgas wird über Lei- daß kein senweieidioxydhahiges Abgas an der Enttung 7 zu einer Absorptions-/Abstreifeinrichtung 19 ge- schwefelungsanlage vorbeigeleitet wird, leitet, in welcher das Schwefeldioxyd aus dem Rcgene- Ein dampf- und wasserstoffhaltiges Regenerierungsrierungsabgas in einer geeigneten Absorptionsflüssig- 40 gas wird über Leitung 31 zum Reaktorsystem geführt keit absorbiert wird und in der die beladene Absorp- und das mit Schwefeldioxyd beladene Regviierierungstionsflüssigkeit anschließend regeneriert wird, wodurch abgas wird über Leitung 32 abgezogen, man einen kontinuierlichen konzentrierten Schwefel- Die Leitung 28 gabelt sich in zwei Abgas-Einlaßleidioxydstrom 20 erhält, der in eine (modifizierte) Schwe- tungen 33 und 34, die über die Ventile 35 und 36 zu den felgewinnungsanlage 21 vom Claus-Typ zur Herstellung 45 Reaktoren 23 und 24 führen.

von elementarem Schwefel geleitet wird. Ein Claus-Ab- Leitung 29 ist mit zwei Auslaßleitungen 37 und 38 für gas wird über Leitung 120 abgezogen. das Abgas verbunden, die über die Ventile 39 une 40 mit Als Schwefelgewinnungsanlage vom Claus-Typ kann den Auslassen der Reaktoren 23 und 24 verbunden sind, eine normale, aus einer Hitzebehandlungsstufe mit zwei Die Leitung 31 gabelt sich in zwei Regenerierungsoder mehreren angeschlossenen katalytischen Stufen 50 gas-Einlaßleitungen 41 und 42, die über die Ventile bestehende Claus-Anlage verwendet werden. Der und 44 zu den Reaktoren 23 und 24 führen, schwefeldioxydreiche Strom 20 kann in die Hitzebe- Leitung 32 ist mit zwei Regenerierungsabgasleitunhandlungsstufe dieser Claus-Anlage eingedüst werden, gen 45 und 46 verbunden, die ihrerseits wieder über die wobei gegebenenfalls die Verbrennung einer schwefel- Ventile 47 und 48 mit den Auslassen der Reaktoren wasserstoffhakigen Zuspeisung in der vorgenannten 55 und 24 verbunden sind.

Hitzebehandlungsstufe an die in diese Hitzebehand- Die Ventile 36,40,43 und 47 sind in geöffneter Stellungsstufe über Leitung 20 eingespeiste Schwefeldiox- lung gezeigt und die Ventile 35, 39, 44 und 48 in geydmenge angepaßt wird. Es kann jedoch auch eine mo- schlossener Stellung. Gemäß F i g. 2 ist der Reaktor difizierte Schwefelgewinnungsanlage des Claus-Typs demgemäß mit dem Leitungssystem für das Regenerieeingesetzt werden, bei der die Hitzebehandlungsstufe ω rungs(ab)gas und der Reaktor 24 mit dem Leitungssydurch eine bei hohen Temperaturen durchgeführte Re- stern für das Abgas verbunden.

duktionsstufe oder kalalytischc Rcdukiionsstufe zur Wie in F i g. 2 dargestellt, ist zwischen den Abgas-Ein-

tcilweiscn Reduktion des über Leitung 20 zugespeisten laßleitungcn 33 und 34 unmittelbar außerhalb der Vcnti-

Schwefeldioxyds zu Schwefelwasserstoff mittels; eines Ic 35 und 36 (vom Reaktor her gesehen) eine Lekung

reduzierenden Gases ersetzt ist. Als reduzierendes Gas bS angeordnet und außerdem führt eine Fortsetzung 50 der

kann in der vorstehenden Reduktionsstufe das vorbe- vorgenannten Leitung zu einer Stelle in der Abgaslei-

schriehene, durch unvollständige Verbrennung erhalte- tung 27 oberhalb des Gebläses 26.

ne Gas verwendet werden. Der auf diese Weise herge- Zwischen den Abgas-Auslaßleitungen 37 und 38 ist

11

unmittelbar außerhalb der Ventile 19 und 40 eine Leitung 51 angeordnet.

CieinilU l-'if,·. 2 wird durch die l.viiiiMgen 49 und 5(i „^hergestellt, daß das im Reaktor 23 vorhandene, durch das Ventil 35 tretende Rcgcncriertingsgas von der Leitung 33 abgezogen wird. Leitung 51 stellt sicher, daß das im Reaktor 23 vorhandene und durch das Ventil 39 tretende Regenerierungsgas aus der Leitung 37 abgezogen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

IO

■50

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem 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 Auslaßleilungen für das Abgas bzw. das reduzierende Gas ausgestatteten Reaktor geleitet wird und dabei an einem Kupfer und/oder Kupferoxid auf einem hitzebeständigen Trägermaterial enthaltenden Akzeptor entlangstreicht, wonach der beladene Akzeptor in diesem Reaktor durch Oberleiten 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 Kupferoxid als Akzeptor enthaltenden Reaktor geleitet wird, dadurch 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 Hegenden Teil der Ein- und Auslaßleitungen des ersten Reaktors für das Abgas geleitet vird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 das zu eatschwc^elnde Abgas von einer Hauptabgasleilung iniitels einer gewöhnlichen Abgasleitung und nach einem -'"eblase abzweigenden Abgaseinlaßleitungen des ersten und des zweiten Reaktors eingeführt wird, und daß der Teil der Abgasmenge, der durch den Teil der Abgaseinlaßleitung strömt, dessen Abgasventile geschlossen sind, anschließend an einer Stelle vor dem Gebläse zur Abgasleitung zurückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß in den Teil des entschwefeln Abgases, der zum Spülen der Abgasauslaßleitung des ersten Reaktors eingesetzt wird, Dampf eingedüst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reaktor zwischen der Regenerierung und der Beladung mit Dampf gespült wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4. 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 Aluminiumoxidbasis enthält, eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgas mit einem Schwefcldioxidgehalt von weniger als 3 Volumprozent eingesetzt wird und daß das Abgas während der Beindung to und des Regenerierens Temperaturen von 300 bis 500⁰C aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch I bis b. dadurch gekennzeichnet, daß das zum Regenerieren eingesetzte reduzierende Gas I bis 20 Volumprozent Wasser- μ stoff und/oder Kohlenmonoxid und inindcstuns 50 Volumprozent, vorzugsweise mehr als 70 Volum-Drozent. Wasserdampf enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Regenerieren eingesetzte reduzierende Gas durch unvollständige Verbrennung eines Brennstoffes und anschließendes Abkühlen des 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 zum Hochofen, aus dem das Abgas herstammt, zurückgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der im Hochofen zu verbrennende Ruß mindestens einem Teil der Brennstoffzuspeisung des Hochofens zugeführt wird.

10. Verfahren nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Verbrennungskammer eine unvollständige Verbrennung eines Brennstoffs mit Sauerstoff oder Luft und Dampf durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Ansprüche bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptteil des Rußes und/ oder der Asche zusammen mii dem unverbrannien Kohlenstoff mittels eines Zyklons von dem bei der unvollständigen Verbrennung erhaltenen Gas abgetrennt wird und daß im Gas verbliebener Ruß ausgewaschen wird.

12. Verfahren nach Ansprüche bis 11, dadurch gekennzeichnet, aaß mindestens ein Teil des bei der unvollständigen Verbrennung entstandenen Kohlenmonoxids mit Wasser zu Kohlendioxid umgewandelt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem schwefeldioxidhakigcn Regenerierabgas elementarer Schwefel gewonnen wird.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 13, welche zwei oder mehrere mit Akzeptor gefüllte Reaktoren (23, 24), eine Hauptabgasleitung (25) zur Zuspeisung des aus einem Hochofens slammeiiden Kbgases mit einem Gebläse (26), die sich in gesonderte zu den Reaktoren (23, 24) führende Abgaseiniaßleitungen (33, 34) verzweigt, Ventile (35, 36 bzw. 39, 40) aufweisende Abgasauslaßleitungen (37, 38), die von den Reaktoren (23,24) zu einem Schornstein führen, und gesonderte Einlaß- und Auslaßieitungssysteme (41, 42 bzw. 45, 46) mit Ventilen (43,44 bzw. 47,48) für das reduzierende Gas, die mit den Reaktoren (23, 24) verbunden sind, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage auch Zirkulationsleitungen (49, 50 bzw. 51) zwischen den Abgaseinlaßleitungen (33,34) bzw. den Abgasauslaßleitungen (37, 38) an Stellen aufweist, die von den Reaktoren (23,24) her gesehen, unmittelbar außerhalb der Ventile (35, 36 bzw. 39, 40) in den Abgaseinlaß- und Abgasauslaßleitungen (33,34 bzw. 37,38) gelegen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulationsleitung (49, 50) zwischen den Abgaseinlaßleitungen (33, 34) außerdem mit der Hauptabgasleitung (25) am Ansaugende des Gebläses (26) verbunden ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulationsleitung (51) /wischen den Abgasauslaßleitungen (37,38) Einrichtungen zum Eindüscn von Dampf aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Akzeptor in den Reaktoren (23, 24) in Akzcptorkammcrn vorliegt, die benachbart zu leeren, vom Abgaseinlaß zum Abgasauslaß

jedes Reaktors (23,24) führenden Gaskanälen angeordnet sind, und daß die Akzeptorkammern durch gasdurchlässige Wände von den Gaskanälen getrenntsind.

Es ist an sich bekannt. Schwefeldioxid aus einem Sauerstoff enthaltenden Industrieabgas dadurch zu entfernen, daß das Abgas bei einer Temperatur von 200 bis 600⁰C durch einen ersten mit gesonderten, jeweils mit Ventilen versehenen Ein- und Auslaßleitungen für das Abgas bzw. ein reduzierendes Gas ausgestatteten Reaktor geleitet wird und dabei an einem Kupfer und/oder Kupferoxid auf einem hitzebesiändipen Trägermaterial enthaltenden Akzeptor entlangstreichi, wonach der beladene Akzeptor in diesem Reaktor durch Oberleiten eines mindestens Wasserstoff und ein Verdünnungsgas enthaltenden reduzierenden Gases bei Temperaturen von 200 bis 600° regeneriert wird Während dieser Regenerierungsphase wird das Abgas durch einen zweiten, Kupfer und/oder Kupferoxid als Akzeptor enthaltenden Reaktor geleitet.

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

In der Regenerierungsphase des beladenen Akzeptors sind die Ventile der Ein- und Auslaßleitungen für das reduzierende Gas des betreffenden Reaktors geöffnet und die Ventile der Ein- und Auslaßleitungen des betreffenden Reaktors für das Abgas geschlossen.

Wegen der großen, insbesondere bei Hochöfen anfallenden Abgasmengen weisen die betreffenden einen ziemlich großen Durchmesser auf. Demgemäß müssen auch Ventile mit einem entsprechend großen Durchmesser verwendet werden. Diese Ventile können eine gewisse örtliche Leckage aufweisen, wodurch sich besondere Schwierigkeiten aufgrund des nachstehend erläuterten Sachverhaltes ergeben:

Da bei der Regenerierung des beladenen Akzeptors das reduzierende Gas auf der Reaktorstite der Ventile in die Ein- und Auslaßleitiingen für das Abgas einströmt, wird zwar gegebenenfalls über Leckstellen in die Reaktorseiten dieser Leitungen einströmendes Abgas durch die Spülwirkung sofort entrernt. Da aber andererseits während der Regenerierung das Abgas in den vom Reaktor abgewandten Seiten der geschlossenen Ventile der Ein- und Auslaßleitungen für das Abgas stehen bleibt, kann es zur Bildung eines explosiven Gemisches in diesen Totenden der Abgaseinlaß- bzw. Abgasauslaßleitung des betreffenden Reaktors kommen, wenn eine Leckage von reduzierendem Gas stattfindet.

Dieses technische Problem läßt sich auch nicht mittels des in der JA-Veröffentlichung 25 843-1971 beschriebenen Verfahrens lösen, gemäß welchem ein Schwefelwasserstoff enthaltendes Gas in einer 3 Reaktoren enthaltenden Anlage entschwefelt wird, wobei der Schwefel direkt in den Poren der als Akzeptorsubstan/. dienenden Aktivkohle niedergeschlagen und anschließend mit vorerhitztem Stickstoff in der Regencrierungtphase ausgetrieben wird. Es werden dabei immer 2 Reaktoren gleichzeitig beladen bzw. mit Stickstoff regeneriert. Beisnielsweise befinden sich die Reaktoren I und 2 in der Beladungsphase und der Reaktor 3 in der Regenerierphase.

Bei Übertragung dieser Arbeitsweise auf die Entschwefelung von SO2 enthaltenden Industrieabgasen und Verwendung eines reduzierenden Regeneriergases würden sich aber die gleichen Schwierigkeiten in bezug auf die Bildung eines explosionsfähigen Gemisches ergeben, wie vorstehend erläutert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Gefahr zu ίο 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 Schwefeldioxid aus einem 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. reduzierende Gas ausgestatteten Reaktor geleitet wird und dabei an einem Kupfer und/oder Kupferoxyd aui t'.inem hitzebeständigen Trägermaterial enthaltenden Akzeptor entlangstreicht, wonach der beladene Akzeptor in diesem Reaktor durch Überleiten eines mindestens Wasserstoff und ein Verdünnungsgas enthaltenden reduzierenden Gases bei T emperaturen 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, des 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 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 Reaktors für das Abgas geleitet wird.

Die erfindungsgemäße Arbeitsweise stellt sicher, daß sich bt'. einer gegebenenfalls auftretenden Leckage der Abgasventile die Wasserstoffkonzentration im abgasgefüllten Teil der Abgasleitungen nicht kontinuierlich aufbauen kann, da der durch die Ventile eindringende Wasserstoff beim erfindungsgemäßen Verfahre» kontinuierlich entfernt wird.

Obwohl es möglich ist, die Abgasleitungen mit Dampf oder einem inerten Gas zu spülen, v/eist 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 der Abgasen'schwfplungsanlage durch den(das) in den für das Abgas geöffneten Reaktor einströmende Inertgas bzw. einströmenden Damp^f.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß es im Prinzip nicht erforderlich tet, den Abgasstrom nach Abschluß der Regenerierung des Akzeptors im betreffenden Reaktor zu unterbrechen. Es ist auch nicht unbedingt erbo forderlich, die Ein- und/oder Auslaßleitung für das Abgas mit dem entschwefelten Gas auszuspülen. Es isr aber natürlich ratsam, dafür Sorge zu tragen, daß kein nicht entschwefeltes Abgas in die Atmosphäre abgeleitet wird.

t>; Die gesonderten Ein- und Auslaßleitungen der verschiedenen Reaktoren können Abzweigungen einer gewöhnlichen Abgas-Zuführungsleitung bzw. einer gewöhnlichen Abgas-Ableitung sein und müssen in diesem