DE2518079A1

DE2518079A1 - Verfahren zum entziehen hoher saeuregaskonzentrationen aus abgasen

Info

Publication number: DE2518079A1
Application number: DE19752518079
Authority: DE
Inventors: Aaron Joseph Teller
Original assignee: Teller Environmental Systems Inc
Current assignee: Teller Environmental Systems Inc
Priority date: 1974-04-25
Filing date: 1975-04-23
Publication date: 1975-11-13
Also published as: US3969482A; US3995005A; NL7504918A; JPS50139075A

Description

PATENTANWÄLTE

Dr. ph«. G. B. HAGEN DipL-Phyg. W. KALKOFF

8000 MÜNCHEN 71 (Solin)

Franz-Hals-Straße 21 2518079

Tel. (0 89) 796213/795431 ^V

TS 3481 München, 16. April I975

K. /SR

TELLER ENVIRONMENTAL SYSTEMS, INC.

295 Fifth Avenue

New York, N.Y. 10016, U.S.A.

Verfahren zum Entziehen hoher Säuregaskonzentrationen aus Abgasen Priorität: 25. April 1974; V.ST.A.; Nr. 463 651

Die Probleme, die bei der Emission von industriellen Abgasen enthaltend einen hohen Anteil von toxischen Substanzen in die Atmosphäre entstehen, sind längst erkannt worden. Säuregase wie Schwefeldioxide, Stickstoffoxide und Halogenwasserstoffe sind besonders häufige und unerwünschte Komponenten von industriellen Abgasen. Beim Ablassen in die Atmosphäre kondensieren derartige Gase auf Wassertropfen und bilden starke Säuren; und solche Tropfen können, wenn sie vom Wind weitergetragen werden, erhebliche Korrosion an Metallteilen und Maschinen hervorrufen, und zwar sogar viele Kilometer von dem Emissionsort entfernt. In derartigen Gebieten ist eine direkte Gefahr für das Leben von Tieren und Pflanzen'festgestellt worden. Demzufolge haben lokale Verordnungen und nationale Bestimmungen in den Vereinigten Staaten von Amerika und in verschiedenen anderen Ländern zunehmend strengere Grenzwerte für den zulässigen Säuregasgehalt von Abgasen gesetzt. Es sind verschiedene Methoden zur Berücksichtigung dieser Situation bekannt geworden; jedoch ist keine Methode vollkommen erfolgreich gewesen bei der Behandlung des dreifachen Problems, große Volumina von heißen Abgasen zu behandeln, welche relativ hohe Säuregaskonzentrationen aufweisen, den Säuregasgehalt auf einen annehmbaren Wert zu reduzieren und trotzdem eine wirtschaftliche Arbeitsweise zu erzielen.

Bayerische Vereinsbank München 823101
Postscheck 54782-809

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entziehen im wesentlichen sämtlicher Säuregase aus einem Abgasstrom, welcher relativ hohe Anfangskonzentrationen von Säuregasen enthält, und zwar dadurch, daß der G-asstrom mit einer wässrigen Lösung oder Aufschlämmung einer basischen Substanz gelöscht wird. Im wesentlichen reagiert die basische Substanz mit den Säuregasen in der Weise, daß ein Salz gebildet wird, und zwar unter solchen Bedingungen, daß das Salz als trockenes Reaktionsprodukt übrig bleibt. Das Salz kann wiedergewonnen werden und als Nebenprodukt verkauft werden, und der G-asstrom kann weiter behandelt werden zwecks Entziehung der restlichen Säuregase und der Partikel.

Es ist seit langem bekannt, Gasströme durch Kontakt mit einem festen sorbierenden Material zu reinigen, welches dazu imstande ist, selektiv mit den Verunreinigungen des Gasstromes zu reagieren und/oder diese physikalisch zu sorbieren. Gemäß der US-PS 853 559 werden z.B. Feuchtigkeit und andere Verunreinigungen wie Kohlensäure (COp) aus Luft dadurch entfernt, daß Kalkpulver (CaO) in den Gasstrom eingestäubt wird. Die US-PS 1 221 505 gibt die Lehre, eine Wolke von suspendiertem hydriertem Kalk Ca(OH)₂ hinzuzufügen, um Chlor (CIp) aus einem Gasstrom zu entfernen. Die US-PS 's 1577 534 und 1 957 251 offenbaren weitere Variationen desselben Prozesses. Die US-PS 2 378 155 gibt die Lehre, sorbierende Tonerde so zu behandeln, daß deren Sorptionseigenschaften modifiziert werden. Sorbierend wirkende Stoffe werden häufig in Form von Filtereinsätzen oder Betten aus kornförmigem Material verwendet, wie den US-PS's 2 391 116, 2 526 776 und 3 197 942 zu entnehmen ist. Jedoch sind mit solchen Verfahrensweisen viele Schwierigkeiten verbunden. Gepackte Sorptionstürme der bisher benutzten Art waren in ihrer Anwendung auf die Verarbeitung relativ geringer Mengen von gasförmigen Stoffen beschränkt. Größere Volumina konnten durch die feststehenden Filterbettürme nicht wirksam verarbeitet werden wegen des großen Druckabfalls, der entlang der Packung auftritt. Der Bedarf an großen Energie-

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mengen zum Treiben des Gases durch die Betten macht derartige Verfahren unwirtschaftlich, wenn das verunreinigende Gas in Konzentrationen unter etwa 400 ppm anwesend ist. Ferner haben aus festen Filterbetten bestehende Türme bekanntermaßen das Problem, einen Durchbruchspunkt zu zeigen, d.h., das aus sorbierendem Material bestehende Bett wird allmählich gesättigt, bis der Wirkungsgrad an einem bestimmten Punkt rapide abfällt. In diesem Stadium tritt ein Durchbruch der Verunreinigungen auf, und die Verunreinigungen entweichen, bis das System abgeschaltet und ausgewechselt wird oder der Gasstrom zu einem frisch gepackten Turm geleitet wird. Dies ist praktisch eine diskontinuierliche Arbeitsweise. Die ernsten Probleme des Druckabfalls, des Durchbruchpunktes und der diskontinuierlichen Arbeitsweise fanden sich auch bei mit "verflüssigten" Betten arbeitenden Methoden, wie bei der in der US-PS 3 723 598 beschriebenen Methode, bei der die kornförmigen sorbierenden Stoffe in einem Bett von dem eintretenden verunreinigten Gasstrom derart aufgewirbelt werden, daß die aufgewirbelte Masse die Neigung hat, sich wie eine Flüssigkeit zu verhalten.

Die US-PS 2 919 174 offenbart ein Verfahren zum Entfernen von Fluorid-Verunreinigungen aus Gasströmen, wobei die hohen Druckabfälle und die Durchbruchsρunkte der obenerwähnten bekannten Methoden vermieden werden. Bei diesem Verfahren wird fein zerteiltes Kalziumkarbonat (CaCO,) oder andere basische Alkalioder Erdalkalisalze in dem Fluoride als Verunreinigungen enthaltenden Gasstrom dispergiert und der Partikel bela dene Gasstrom in ein Sackfilter geleitet, wo man eine durchlässige Schicht alkalischer Substanz sich aufbauen läßt. Jedoch ist dieses Verfahren in anderer Hinsicht deswegen nachteilig, weil es auf alkalische Substanzen begrenzt ist, die mit Fluorid-Gasen im trockenen Zustand reagieren. Ferner erfordert dieser Prozess, daß sich auf der Innenfläche des Filters eine Schicht aus alkalischer Substanz aufbaut, bevor das Filter wirksam wird.

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"Naßverfahren" gehören zum Stande der Technik, bei denen ein Turm mit einem Füllmaterial und mit einer Flüssigkeit, wie etwa Wasser, vollgepackt wird und ein verunreinigter Gasstrom hindurchgeleitet wird. Das nasse Waschen von Abgasen mit wässrigen Lösungen oder Auf schlämmungen von Mangansulfat, Kalziumbikarbonat, Kalk, Ammoniak und Natriumfulfit-Bisulfit zwecks Entfernung von Schwefeldioxid wird in der US-PS 3 551 093 als nicht praktikabel abgelehnt, wegen der Notwendigkeit des Abkühlens des Abgases unter 100⁰C (Kochpunkt von Wasser), bevor eine Sorption stattfindet. Ferner macht der hohe Druckabfall entlang des gepackten Turmes und die relativ geringe Diffusionsgeschwindigkeit des Gases durch die Flussigkeitsphase dieses Verfahren für die Verarbeitung großer Mengen unpraktikabel.

Weitere kürzlich bekannt gewordene, jedoch nicht vollständig zufriedenstellende Meishoden zur Behandlung von Gasströmen sind in der US-PS 3 505 008, wobei es sich um ein einstufiges Verfahren zur Entfernung von Flugasche und Schwefeldioxid aus Abgasen handelt, und in der DL-PS 6 0996 beschrieben, wobei es sich um Verfahren zum Sorbieren von Säuregasen unter Verwendung eines porösen Glases handelt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Entziehen von Säuregasen aus industriellen Abgasströmen hohen Volumens und mit relativ hoher Anfangskonzentration von Säuregasen zu schaffen. Dabei sollen die Energieanforderungen relativ gering sein und das Verfahren soll im wesentlichen kontinuierlich durchführbar sein. In weiterer Ausbildung der Erfindung soll dabei ein verwertbares Nebenprodukt gewonnen werden. Ferner soll das Verfahren mehrstufig sein, wobei in der ersten Stufe im wesentlichen sämtliche Säuregase aus dem Abgasstrom entfernt werden und das Verfahren zum Entfernen von Säuregasen und Partikeln aus dem Gasstrom dient.

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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Entziehen von Säuregasen aus einem Abgasstrom werden die folgenden Schritte durchgeführt:

a) Der Abgasstrom wird mit einer wässrigen Lösung oder Aufschlämmung einer basischen Substanz gelöscht, die eine basische Reaktion zeigt und dazu geeignet ist, mit den Säuregasen in der Weise zu reagieren, daß der Gasstrom angefeuchtet wird und im wesentlichen sämtliche Säuregase daraus entfernt werden, wobei derartige Reaktionsbedingungen eingehalten-werden, daß ein Reaktionsprodukt in Form eines trockenen Salzes erhalten wird;

b) der gelöschte d-asstrom wird abgeführt;

c) das trockene Salz wird herausgenommen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 - eine teilweise geschnittene perspektivische Ai.-icht der bei dem Verfahren benutzten Reaktionskammer;

Figur 2 - ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des kombinierten Verfahrens, bei dem ein Sackfilter verwendet wird; und

Figur 3 - ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des kombinierten Verfahrens, bei dem ein Naßwäscher verwendet wird.

Figur 1 zeigt die Reaktionskammer, in der die erste Stufe der Säuregasentfernung stattfindet. S1 bezeichnet das verunreinigte Abgas, welches aus einem Ofen, einem Schmelzwerk oder ähnlichem kommt. Die Temperatur des Gases kann in dem Bereich zwischen Zimmertemperatur bis 1050 ⁰C oder höher liegen, wobei Jedoch ein Temperaturbereich zwischen 180⁰C bis 540⁰C die Regel ist. Die Durchflußraten können in dem großen Bereich zwischen nur 1 com pro Minute bis zu mehr als 30 000 cbm pro Minute liegen und werden nur durch die Größe und Bauart der Reaktionstammer begrenzt. Die gasförmigen Verunreinigungen können unterschied-

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lieh sein und hängen von dem betreffenden Arbeitsvorgang ab. Zum Beispiel werden beim Arbeiten mit Aluminium und sekundären Aluminium-Verbindungen große Mengen von Fluorwasserstoff und Siliziumtetrafluorid erzeugt. Verkohlungsvorgänge erzeugen große Mengen von Schwefeldioxid und geringere Mengen von Stickstoffoxiden.Chlorwasserstoff ist ein weiteres Nebenprodukt bei der Sekundär-Aluminium-Verarbeitung sowie bei der Verarbeitung von primärem Aluminium und bei der Veraschung von als Abfallprodukte anfallenden chlorierten Kohlenwasserstoffen.

Der Gasstrom wird üblicherweise auch Partikel enthalten, die aus Staub, unverbrannter Kohle, verschiedenen Metalloxiden wie Kieselsäure, Tonerde,Ferriten usw. bestehen. Bei Raffiniervorgängen können auch Tropfen von Kohlenwasserstoffen und deren Derivaten in dem Abgasstrom enthalten sein.

Der Gasstrom S1 wird in die Reaktionskammer 10 geleitet, wo er mit einer Lösung oder Aufschlämmung einer basischen Substanz L in Kontakt gelangt, d.h., mit einer Verbindung oder Substanz, die in Wasser eine basische Reaktion zeigt. Derartige Substanzen sind vorzugsweise Alkali- und Erdalkalioxide, Hydroxide, Karbonate und Bikarbonate. Insbesondere sind die folgenden Stoffe anwendbar:

NaOH, Na₂CO₃, NaHCO₅, Na₂SO₅J
KOH, K₂CO₅, KHCO₅,K₂SO5;
LiOH, Li₂CO₅, LiHCO₅;
Ca(OH)₂, CaO, CaCO₅;
Mg (OH)₂, MgO, MgCO₅;
Ba(OH)₂, BaO, BaCO₅;
Zn(OH)₂, ZnO, ZnCO₅;
Ni(OH)₂, NiO, NiCO₅;
Cu(OH)₂, CuOH;
Fe(OH)₅, Fe₂O₅, FeCO₅, Fe

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Ferner sind anwendbar die verschiedenen Erze, die eine oder mehrere der vorgenannten Verbindungen enthalten und eine basische Reaktion im Wasser zeigen. Bevorzugte Beispiele für derartige Erze sind Nephelinsyenit und Phonolit.

Alle obenerwähnten Alkali-Verbindungen, wie die von Natrium, Kalium und Lithium sind in Wasser sehr gut löslich und können als wässrige Lösung verwendet werden. Die anderen obengenannten basischen Verbindungen reichen in ihren Eigenschaften von wenig löslich in kaltem Wasser bis praktisch unlöslich. Diese Verbindungen können in fein zerteilter Form als wässrige Aufschlämmungen verwendet werden. Diese Lösungen und 'Auf schlämm ungen werden zwar vorzugsweise etwa bei Umgebungstemperatur verwendet; im Falle eines basischen Stoffes, dessen Löslichkeit an der Grenze liegt, kann es vorteilhaft sein, eine erwärmte Lösung zu verwenden, um den Stoff in Lösung zu halten und dadurch Ve^stopfungsprobleme zu vermeiden, die häufig bei der Verwendung von Aufschlämmungen auftreten. In Fällen, in denen die Gastemperatur unter 4 C liegt, insbesondere wenn die Temperatur unter dem Siedepunkt des Wassers liegt, wird es vorgezogen, die Lösung bzw. die Aufschlämmung zu erwärmen. Zum Beispiel kann durch ein unter Druck stattfindendes Aufheizen die Flüssigkeit s tempera tür auf etwa 550 C angehoben werden, um sicherzustellen, daß in der Reaktionskammer eine genügende Wärme vorhanden ist, um die gesamte Flüssigkeit vollständig und schnell zu verdampfen und ein trockenes salzförmiges Reaktionsprodukt zurückzulassen. Vorzugsweise wird jedoch bei den meisten industriellen Anwendungen so verfahren, daß die von dem Gasstrom selbst gelieferte Wärme ausreicht.In der nachfolgenden Beschreibung wird daher stets von einem heißen Gasstrom ausgegangen. Die Lösung oder Aufschlämmung L wird zwar gemäß Figur 1 der Reaktionskammer 10 von oben zugeführt; es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Lösung bzw. Aufschlämmung durch irgendwelche

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geeigneten Mittel zugegeben werden kann, wie etwa durch eine oder mehrere Sprühdüsen, die an verschiedenen Stellen entlang der Oberseite und den Seitenflächen der Kammer angeordnet sind, um eine bessere Verteilung der Flüssigkeit zu erzielen.

Aufgrund des Kontaktes zwischen dem heißen Gasstrom und der wässrigen Lösung bzw. Aufschlämmung ergibt sich eine ziemlich heftige Reaktion. Das Wasser verdampft unter Abkühlung des Gasstromes, was eine beträchtliche Turbulenz erzeugt und die innige Vermischung zwischen den Säuregasen und der basischen Substanz fördert. Dies führt zu einer fast vollständigen chemischen Reaktion unter Bildung entsprechender Salze. Unter den beschriebenen Bedingungen ist die Reaktion sehr schnell, und die erforderliche Anwesenheitszeit des Gases in der Reaktionskammer erstreckt sich von etwa einer Millisekunde bis zu nicht mehr als 3 Sekunden.

Wenn z.B. Kalkmilch dazu benutzt wird, einen Chlorwasserstoff-Mitigen Gasstrom zu löschen, ist das Reaktionsprodukt Kalziumchlorid (CaCIp). Die Konzentration der basischen Substanz in der wässrigen Lösung bzw. Aufschlämmung und die Menge des heißen Abgases relativ zu der Lösung bzw. Aufschlämmung sind variabel und sollten so gewählt werden, daß sichergestellt ist, daß die basische Substanz in der Reaktionskammer zu jeder Zeit in der ötöchiometrischen äquivalenten Menge oder im Überschuß vorhanden ist und daß zweitens sämtliches Wasser verdampft wird, damit lediglich ein trockenes Salzprodukt übrigbleibt. Man kann z.B. für eine vorgegebene Durchflußrate eines Abgases mit einer bestimmten Konzentration an Säuregasen mit üblichen Mitteln die erforderliche Zuführungsrate an basischer Substanz berechnen, um die stöchiometrische äquivalente Menge oder einen Überschuß über dieselbe zu erhalten. Auf der Grundlage der Durchflußrate und der Temperatur des Abgases kann man auch das Volumen des Wassers oder der wässrigen Lösung berechnen, welches von dem Gasstrom

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aufgeheizt und verdampft werden kann. Stellt man eine gewisse Fehlerbreite zur Berücksichtigung eines ungenügenden ■thermischen Kontaktes in Rechnung, so kann eine geeignete Flüssigkeitsdurchflußrate bestimmt werden. Es wird dann die Konzentration der basischen Substanz in der Lösung bzw. Aufschlämmung bestimmt, die dazu erforderlich ist, die vorher berechnete Zuführungsrate der basischen Substanz zu ergeben. Wenn die Flüssigkeitsdurchflußrate erhöht wird, so daß sie diejenige Rate nicht übersteigt, bei der die Flüssigkeit noch aufgeheizt und vollständig verdampft werden kann, kann die Konzentration der basischen Substanz entsprechend herabgesetzt werden.

Überwiegend sind die so in der Reaktionskammer gebildeten Salspartikel relativ groß und fallen aufgrund der Schwerkraft auf den Kammerboden. Dort kann man sie sich ansammeln lassen und sie periodisch entfernen. Vorzugsweise werden die trockenen Salzpartikel jedoch kontinuierlich aus der Reaktionskammer 10 mit einer geeigneten Vorrichtung 12 entfernt, die am Kammerboden angebracht ist. Eine solche Vorrichtung besteht aus einem Drehventil, wie es von der Prater Industries, Inc. of Chicago, Illinois, hergestellt wird. Einige der feinen Salzpartikel, die in der Reaktionskammer gebildet werden, werden von dem Abgehenden Gasstrom S2 mitgenommen, aus dem sie später in einer nachstehend beschriebenen Weise entfernt werden.

Je nach der Art der Säuregasverunreinigungen kann die basische Substanz entweder rein vom Standpunkt der Erhältlichkeit und der Billigkeit ausgewählt werden oder im Hinblick auf die Erzeugung eines gera de gewünschten Salzes als Nebenprodukt. So kann z.B., wenn die Säuregase überwiegend aus Chlorwasserstoff bestehen und Kalk leicht erhältlich ist, trockenes Kalziumchlorid als Nebenprodukt gebildet werden-und zur Ver-

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wendung als Straßensalz und für ähnliche Enteisungszwecke verkauft werden. Wenn andererseits die Säuregase aus den wertvolleren fluoriden bestehen, kann es z.B. erwünscht sein, eine teurere basische Substanz zu verwenden, um ein Nebenprodukt zu erhalten, welches für speziellere Anwendungen gedacht ist und daher zu einem höheren Preis verkauft werden kann als Straßensalz. In einigen Fällen ist es möglich, die basische Substanz so zu wählen, daß sowohl die basische Substanz als auch die Säuregase leicht von dem trockenen Salz wiedergewonnen werden können. Wenn z.B. eine Aufschlämmung aus Magnesiumoxid oder Magnesiumkarbonat dazu verwendet wird, einen schwefeldioxidhaltigen Gasstrom zu löschen, kann das dabei gebildete Magnesiumsulfid durch übliche thermische Behandlung zersetzt werden und Magnesiumoxid und Schwefeldioxid wiedergewonnen werden. Das Magnesiumoxid kann dann als basische Substanz der Aufschlämmung rückgeführt werden.

Beim Verlassen der Reaktionskammer befindet sich der Gasstrom S2 in der Regel auf einer Temperatur von etwa 4O⁰C bis 120C und ist im wesentlichen frei von Säuregasen. Es wurde gefunden, daß bei Gasströmen, die anfänglich Säuregase in der Größenordnung von 1 000 bis 10 000 ppm enthielten, der hier beschriebene Löschprozess die Wirkung hat, daß etwa 60 bis 95 % des ämitierten Säuregases entfernt werden. Bei vielen Anwendungen kann dieser Terfahrensschritt die einzig erforderliche Behandlung darstellen zur Reduzierung des Säuregasgehaltes auf einen zulässigen Wert, und es kann dieser Schritt mit nachfolgenden üblichen Verarbeitungsschritten kombiniert werden zwecks Entfernung der Partikel vor der Emission des Gases in die Atmosphäre, wie in den nachfolgenden Beispielen gezeigt wird.

Beispiel 1 - Gas von einer Temperatur von 480 C und einer

Strömungsrate von 280 m^/mi*¹ enthaltend 4000 ppm HCL wird

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mit einer zweiprozentigen wässrigen Aufschlämmung von Ca(OH)₂ mit einer Rate von 91 l/min besprüht, was ungefähr der stöchiometrischen Äquivalenzmenge der basischen Substanz entspricht.

Das Abgas verläßt nach dem Kontakt mit der Aufschlämmung die Reaktionskammer mit einer Temperatur von 12O⁰C und enthält 300 ppm HCL. Die Feststoffe werden von dem Gasstrom mit üblichen Mitteln wie Zyklonseparatoren, Feststoff-Filterbetten oder Sackfiltern entfernt. Das Ca(OH)₂ wird während dieses Prozesses in eine Fest stoffmischung aus CaCl₂ und Ca(OH)₂ umgesetzt, wobei 92,5 $ des Kalziums als CaCl₂ erscheint..

Beispiel 2 - Gas einer Temperatur von 480 C und einer Strömungsrate von 280 nr/min enthaltend 3000 ppm SO₂ wird mit einer dreiprozentigen wässrigen Aufschlämmung von HgCO, einer Ströjrfmungsrate von 102 l/min in Kontakt gebracht, was ungefähr der stöchiometrischen Äq.ui valenzmenge der basischen Substanz entspricht.

Das Abgas verläßt nach dem Kontakt mit der Aufschlämmung die Reaktionskammer bei einer Temperatur von 12O⁰C und enthält 200 ppm SOp. Die Feststoffe werden von dem Gasstrom mit üblichen Mitteln wie etwa mit Zyklonseparatoren, Feststoff-Filterbetten oder Sackfiltern entfernt. Das MgCO, wird in eine Feststoffmischung von MgSO,, MgO und MgCO, umgesetzt, wobei etwa 93 i° des Magnesiums als MgSO, erscheinen. Das MgSO, wird zwecks Wiedergewinnung von SOp und MgO in der Weise behandelt, daß es über seinen Z"ersetzungspunkt erhitzt wird. Das SO₂ wird als Gas ausgetrieben und durch übliche Verfahren wieder gewonnen. Die Fest stoffmischung von MgO und MgCO, wird rückgeführt als basisches Material für die Aufschlämmung.

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Aufgrund der immer strenger werdenden Bestimmungen wird es jedoch im allgemeinen notwendig sein, den Gehalt an Säuregasen in dem Abgas zusätzlich, zu der Partikelentfernung zu reduzieren. Häufig ist es auch erwünscht, den Feuchtegehalt des Gasstromes vor der mechanischen Filtration oder dem Ablassen des Gases in die Atmosphäre zu reduzieren, da die Kombination von Wasserdampf und restlichen Säuregasen in hohem Maße korrodierend wirkt. Diese und weitere Ziele werden dadurch erreicht, daß die in der Reaküonskammer 10 durchgeführte Verfahrensstufe mit einer oder mehreren nachfolgenden Stufen, wie sie nachstehend beschrieben werden, kombiniert wird.

Sorptionsprozess

Eine Maßnahme zur Erreichung der obenerwähnten Ziele ist die Verwendung eines partikelförmigen Stoffes, der dazu geeignet ist, die restlichen Säuregase und die Feuchtigkeit aus dem Gasstrom zu sorbieren, und ferner werden Maßnahmen zum nachfolgenden Entfernen des partikelförmigen Stoffes getroffen. Gemäß Figur 2, in der diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, wird der aus der Reaktionskammer 10 kommende Gasstrom S2 stromabwärts über eine Leitung H zu einem Mischbereich 20 geleitet, der in gestrichelten Umrißlinien angedeutet ist, wo ein partikelförmig er Stoff, der die restlichen Säuregase zu sorbieren vermag, in den Gasstrom eingeblasen oder auf andere Weise eingeführt wird.

Der vorgenannte "Bereich" muß nicht notwendigerweise eine genau definierte Struktur haben. Der partikelförmige Stoff kann in den Gasstrom eingeblasen oder auf andere Weise eingeführt werden an einer oder mehreren Stellen entlang der Leitung H stromabwärts von der Reaktionskammer 10 in einer zum Sorbieren der restlichen Säuregase ausreichenden Menge.

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Bevorzugt wird der partikelförmige Stoff in der Weise hinzugegeben, daß er allmählich von einem Behälter 22 aus in eine Zuleitung 24 geführt wird und dann mit über eine Zuleitung zugeführter Luft gemischt wird, so daß die Partikel in dem Luftstrom suspendiert werden. Dieser gemischte Partikel-Luft-Strom wird dann über die Leitung 26 in die verengte Stelle eines Venturi-Rohres 27 eingeführt, welches sich in der Leitung 14 befindet.

Für diesen Prozess werden als sorptiv wirkende Stoffe Nephelinsyenit und Phonolit besonders bevorzugt, lie Verwendung von Nephelinsyenit zur Sorption geringer Restgase aus einem Abgasstrom großen Volumens wird in größeren Einzelheiten in US-PS's 3 721 066 und 3 808 774 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird. Die US-PS 3 808 774, die sich auf die Aktivierung des Nephelinsyenit durch Wasser an Ort und Stelle bezieht, ist dabei besonders zu beachten.

Im einzelnen beschreibt die US-PS 3 808 774 ein Verfahren zum Entziehen von Säuregasbestandteilen in der Größenordnung von 100 bis 500 ppm aus einem heißen Abgasstrom mittels der folgenden Schritte:

1. Löschen des gasstromes mit Wasser zwecks Abkühlung und Befeuchtung desselben j

2. Einführen von partikelförmigem Nephelin-Syenit mit einer Partikelgröße von etwa 5 bis 20 yu in den Gasstrom zwecks Sorption sowohl von Feuchtigkeit als auch von Säuregasen aus dem Gasstrom;

3. Führen des mit den Nephelinsyenit-Partikeln geladenen Gasstromes in ein Sackfilter zwecks Entfernung der Partikel zusammen mit der Feuchtigkeit und den darauf sorbierten Säuregasen.

Wie schon erwähnt, hat der die Reaktionskammer 10 verlassende

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Gasstrom S2 üblicherweise eine Temperatur von etwa 39° C bis 120 ⁰C und ist angefeuchtet. Der Restgehalt an Säuregas ist in der Größenordnung von 100 bis 500 ppm. Der Gasstrom ist somit ideal zur Durchführung des vorerwähnten Prozesses geeignet. Dementsprechend ist der feuchte Gasstrom in der Weise wirksam, daß er das partikelförmige Nephelinsyen.it anfeuchtet und dadurch in dem Sinne aktiviert, daß die selektive Sorption der Säuregase gefördert wird. Die Aktivierung und die Sorption erfolgen recht schnell und sind im Idealfall zu der Zeit vollendet, in der der Gasstrom und die darin mitgeführten Syenitpartikel die Vorrichtung zum Abtrennen der Partikel erreichen. Die Aktivie rungs rate des Nephelinsyenits Mt mindestens teilweise von der relativen Feuchtigkeit des Gasstromes abhängig, und bei einer relativen Feuchtigkeit von

0 bis 30 io oder höher liegt die Aktivie rung szeit in der Größenordnung von 1 Millisekunde. Die Aktivierungszeit wird zwar bei höheren relativen Feuchtigkeiten noch weiter reduziert; für gewöhnlich wird aber bei dem Sorptionsprozess die Wassermenge, die in den Gasstrom in der Kammer 10 eingeführt wird, so bemessen, daß die relative Feuchtigkeit des Gasstromes S2 50 io nicht übersteigt. Der Grund hierfür besteht darin, daß bei höheren relativen Feuchtigkeiten die in dem Gasstrom mitgeführten Partikel dazu neigen, sich entlang des Strömungsweges und insbesondere in dem Sackfilter zusammenzuballen. Sobald die Nephelinsyenit-Partikel aktiviert sind, sorbieren sie die Säuregase aus dem Gasstrom in etwa 0,01 bis 3,0 Sekunden.

Dieses Verfahren hat sich bei der Entfernung von Säuregasen, die in Konzentrationen von etwa 100 bis 500 ppm vorhanden sind, als sehr ökonomisch und als zu 95 bis 99 # wirksam erwiesen. Weil dieser Sorptionsprozess im wesentlichen ein Oberflächen-Phänomen ist, wird nur ein vergleichsweise geringer Teil des gesamten Partikelstoffes in der Größenordnung

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von 7 bis 15 Gewichtsprozent aktiv benutzt, und es ist nicht ökonomisch, einen solchen Prozess bei höheren Säuregaskonzentrationen zu verwenden. Die Tatsache, daß nur 7 bis 15 Gewichtsprozent des Partikelstoffes für die Sorption der Säuregase verfügbar sind, muß in Rechnung gestellt werden bei der Berechnung der Zugaberate des partikelförmigen Stoffes, die zur Schaffung einer ungefähren stöchiometrischen Äquivalenzmenge erforderlich ist, wobei die Rechnung auf der Konzentration der Säuregase und der Durchflußrate des Gasstromes beruht. Indem man jedoch die Verfahrensstufe der Löschreaktion vorschaltet, bei der im wesentlichen die gesamte basische Substanz dafür ausgenutzt wird, den größten Anteil der Säuregase zu entfernen, wird die selektivere und mit höherem Wirkungsgrad arbeitende Sorptionsstufe, die zum Entfernen der Restbestandteile an Säuregas eingesetzt wird, wirtschaftlich. Der Gesamtwirkungsgrad der ersten Stufe, nämlich des Löschprozesses in der Reaktionskammer, und der zweiten Stufe, nämlich der Einführung des partikelförmigen Nephelinsyenits oder ähnlichen Stoffes, beträgt im Hinblick auf die Herabsetzung der Säuregasemission 99,9$·

Eine bevorzugte Maßnahme zum Separieren des Gasstromes von dem darin mitgeführten partikelförmigen Stoff ist die Verwendung eines Sackfilters 30, wie es in der schon erwähnten US-PS 3 808 774 beschrieben wird. Die Tatsache, daß restliche Säuregase und eine gewisse Feuchtigkeit aus dem Gasstrom aufgrund der Sorption an dem partikelförmigen Stoff entfernt werden, und zwar vor dem Erreichen des Sackfilters, bedeutet, daß die Korrosion des Filters minimal gehalten wird. Die Herabsetzung der Feuchtigkeit in dem Gasstrom ist ebenfalls dafür wesentlich, die Nebelbildung in der Nähe des Gasauslasses herabzusetzen. Ferner entfernt das Sackfilter 30 nicht nur das partikelförmige Nephelinsyenit oder das ähnliche Material mitsamt der Feuchtigkeit und den Säuregasen, die darauf sorbiert sind, sondern entfernt

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auch die raitgeführten Salzpartikel, die aus der ersten Behandlungsstufe stammen, sowie andere Partikel, die anfänglich in dem Abgas vorhanden waren. Beim Verlassen des Sackfilters 30 ist daher der abgehende Gasstrom S4 im wesentlichen so aufbereitet, daß er in die Atmosphäre abgelassen werden kann.

Wie schon erwähnt, kann das Sfephelinsyenit, Phonolit oder ähnliche Material, welches bei dem Sorptionsprozess verwendet wird, auch als basische Substanz bei der die Löschreak-

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tion enthaltenden Verfahrenstufe verwendet werden. Die Verwendung von Nephelinsyenit, Phonolit oder einem ähnlichen natürlichen Erz als basische Substanz in der ersten Verfahrensstufe sowie als sorbierender Stoff in der zweiten Verfahrensstufe ist insbesondere wirkungsvoll bei Anwendung in der glasverarbeitenden Industrie. Das als Nebenprodukt aus der ersten Stufe anfallende Salz und der die sorbierten Säuregase tragende und in dem Sackfilter gesammelte partikelförmige Stoff können kombiniert werden und direkt in die Glasherstellungsöfen rückgeführt werden. Die hohe Temperatur in den Öfen fördert die Zersetzung des Erz-Säuregas-Reaktionsproduktes und regeneriert dadurch das Erz und die Säure als Rohmaterialien für die Glasherstellung.

3 - Im Sinne einer Kombination des Löschprozesses

in der Reaktionkammer und des Sorptionsprozesses wurde ein Abgasstrom aus einem Veraschungsofen der genannten kombinierten Behandlung unterworfen. Der Abgasstrom S1 enthielt etwa 12 200 ppm HOL und etwa 2 170 ppm SO₂ bei einer Temperatur von 1 320 ⁰C Der Gasstrom wurde in eine Reaktionskammer eingeführt, wo er mit einer etwa 3prozentigen wässrigen Aufschlämmung einer im wesentlichen aus Kalk bestehenden basischen Substanz gelöscht wurde. Etwa 95 °/° der Säuregase wurden auf diese Weise aus dem Gasstrom entfernt. Zu dem die Reaktionskammer verlassenden Gasstrom S2 wurde

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ein zusätzlicher Luftstrom hizugefügt, der eine Suspension von feinverteilten Nephelinsyenit-Partikeln enthielt. Nach dem Mischen wurde der die Nephelinsyenit-Partikel enthaltende Gasstrom S3 in ein Sackfilter geleitet, der das Gas von den mitgeführten Partikeln trennte. Der das Sackfilter verlassende Gasstrom S4 war zu mehr als 99$ von den Säuregasen befreit, wenn man von den anfänglich in dem Gasstrom S1 vorhandenen Säuregasmengen ausgeht. Diese Ergebnisse werden durch die nachstehende Tabelle 1 wiedergegeben.

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TABELLE 1

Daten des Gases	Gasstrom	S1	S2	Re akt io nskamme r	S3	S4
Strömungsrate(m /min)	6982	3260		3730	3764
Temp.(Trockenthermo - meter C)	1320	118	104	104
Taupunkt (⁰G)	41	82	78	78
Gewicht (kg/std.; trocken)	85965	85965	119921	119921
HGL (kg/std.)	1452	73	-	0,24
(ppm.)	12200	281	-	2
SO₂(kg/std.)	454	45,4	-	40
(ppm.)	2170	100	-	85
Partikel (KÖrner/m )	-	-	-	^.0,18

Aufschlämmung: 874 l/min bei 21° C;

etwa 3$ige wässrige Kalkmilch (1579 kg CaO/std.) Erhaltene Feststoffe: 2097 kg CaCl₂/std.;

867 kg CaSO,/std.

164 kg CaO/std.

Misohbereich

Partikel: Nephelinsyenit in Luft;

etwa 680 kg/std. Nephelinsyenit Zusätzlicher Luftstrom: 480 nr/min; 33960 kg/std. trocken; Temp. = 21 °C (trockenthermometer) ; Taupunkt = 16 ⁰C.

Sackfilter

Erhaltene Peststoffe: etwa 900 kg/std.

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Naßreinigungsprozess

Figur 3 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform eines kombinierten Verfahrens zum Herabsetzen des Säuregasgehaltes eines Abgasstromes. Dabei wird ein mit querströmender Flüssigkeit arbeitender Wäscher dazu benutzt, den die Reaktionskammer 10 verlassenden Gasstrom S2 weiter zu behandeln. Derartige bei dem hier beschriebenen Verfahren besonders geeignete Prozesse werden in der US-PS 3 324 630 beschrieben.

Wie schon erwähnt, hat der die Reaktionskammer 10 verlassende Gasstrom S2 in der Regel eine Temperatur von etwa 65 bis 120 ⁰C und ist teilweise befeuchtet. Diese Bedingungen sind ideal geeignet für die "NucleusBildung" bei den obenerwähnten Prozessen. Der Begriff "Nucleus-Bildung" wird dabei dazu verwendet, den Vorgang zu beschreiben, bei dem die effektive Größe sehr kleiner Partikel gesteigert wird aufgrund der kombinierten Effekte der Kondensation von Feuchtigkeit und der inelastischen Stöße mit anderen Partikeln.

Der Gasstrom S2 gelangt über die Leitung 14 zu dem Eingang des Venturi-Rohres 101 des Wäschers, wo er weiter angefeuchtet wird mittels eines Wassersprühers 102, während er in die enge Stelle 103 des Venturi-Rohres eintritt. Ein Stift 104, der im Querschnitt im wesentlichen rautenförmig ist, kann in die enge Stelle 103 des Venturi-Rohres gesetzt werden und hat sich zur Verbesserung des Wirkungsgrades bei der Wiedergewinnung als wertvoll erwiesen. Insbesondere wurde gefunden, daß die Verwendung eines Venturi-Rohres mit einem rautenförmigen Stift die Entfernung von Partikeln mittlerer Größe im Bereich von 1 bis 4 /U in dieser Stufe des Prozesses fördert. Die Entfernung von Partikeln im Größenbereich von 1 bis 4 /U in dieser Verfahrensstufe dürfte das Ergebnis einer beginnenden Nucleias-Bildung sein, und diese Partikel entfernen sich aus dem Gasstrom entweder aufgrund ihrer Schwere oder dadurch, daß sie auf den rautenförmigen Stift aufprallen und von dort durch den Wassersprühnebel weggewaschen werden. Diese Partikel

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werden von der überschüssigen Flüssigkeit, welche mittels des Sprühnebels eingeführt worden ist, durch geeignete Mittel wie etwa das Siebfilter 107 getrennt, welches unterhalb des Venturi-Rohres angeordnet ist und von welchem die Partikel entweder kontinuierlich oder periodisch entfernt werden. Die überschüssige Flüssigkeit . fließt durch das Siebfilter 107 zu dem Sammeltank 108 zwecks Rückführung ab.

Der turbulente Gasstrom S5> der zwar abgekühlt ist, sich aber immer noch auf einer Temperatur von über 66 C befindet und der bis nahe zur Sättigung angefeuchtet ist, wird dann durch einen Satz von Prallkörpern 105 geleitet, die kontinuierlich mittels eines Satzes von Wasserdüsen 106 gewaschen werden. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt eine Nucleus-Bildung unter den Partikeln unterhalb einer Größe von etwa 1 /U, und einige dieser Partikel werden aus dem Gasstrom in dieser Verfahrensstufe entfernt, und zwar entweder aufgrund ihrer Schwere oder dadurch, daß sie auf die Prallkörper aufprallen und von dort von dem Wassersprühnebel herausgewäseheη werden. Das Waschwasser gelangt zum Boden der Vorrichtung über das Siebfilter 107» welches die Trennung der Partikel und der Flüssigkeit voneinander bewirkt, in den Sammeltank 108. Eine Pumpe 109 wird dazu benutzt, das Waschwasser rückzuführen, und die Partikel auf dem Siebfilter 107 werden entweder kontinuierlich oder periodisch von demselben entfernt.

Der von der Prallkörperanordnung ausgehende turbulente Gasstrom S6 ist mit Wasserdampf gesättigt bei einer Temperatur von mindestens etwa 66 ⁰C. die Nucleis-Bildung der Teilchen ist vollständig zu dem Zeitpunkt, in dem der Gasstrom das erste Rieselbett 111 erreicht. Das Gas wird dann zusammen mit den mitgeführten, einer Nucleos-Bildung unterworfenen Partikeln in einer im wesentlichen horizontalen Bahn durch das Rieselbett 111 geführt, welches aus einem geeigneten Füllmaterial 112 gebildet ist und in dem das Gas in Querströmungskontakt mit einer Riese !flüssigkeit gelangt, wie etwa Wasser, welches kontinuierlich

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aus viasserdüsen 113 auf das Rieselbett gesprüht wird. Figur zeigt zwar einen Wäscher mit zwei Rieselbetten 111 und 126; die Anzahl der Betten und deren Größe ist jedoch nicht kritisch und kann den Anforderungen desjeweiligen Falles entsprechend gewählt werden. Zum Beispiel können bei der hier gegebenen Beschreibung der Behandlung eines Gasstromes, der als Verunreinigungen sowohl Fluoride als auch Schwefeloxide enthält, zwei Rieselbetten 111 und 126 in Serie angeordnet werden, um die Säuregasverunreinigungen einzeln in der hier beschriebenen Weise zu entfernen. Eine Abflußzone 119 ist zwischen den beiden Rieselbetten vorgesehen, um ein Abtröpfeln der mitgeführten Flüssigkeitstropfen aus dem das Rieselbett 111 verlassenden Gasstrom S7 zu gestatten vor dessen Eintritt in das Rieselbett 126. Die in Figur 3 gezeigten Betten sind unter einem Winkel von 15 gegen die Vertikale in der Richtung geneigt, in der sich das Gas bewegt. Eine solche Bauweise hilft, eine "Kanalbildung" des durch die Packung strömenden Gases zu verhindern, und sorgt somit für einen gründlichen Querströmungskontakt. Die Waschflüssigkeit wird zusammen mit den darin mitgeführten Partikeln zum Boden der beiden Rieselbetten durch ein Stützgitter 114 geführt, welches von solcher Maschenweite ist, daß das Packungsmaterial 112 getragen wird, während die Partikel hindurchgelangen, und gelangen von dort in die Sammel- und Abset^kammern 1*5 und 122, die so angeordnet sind, daß sie ein Überströmen von der Kammer 122 zu der Kammer 115 gestatten. Pumpen 116 und 132 werden dazu benutzt, die jeweiligen Waschflüssigkeiten zurückzuführen, und die Partikel werden periodisch oder kontinuierlich aus den Sammel- und Absetzkanunern 115 und 122 entfernt. Man kann auch eine einzige Sammelkammer vorsehen, welche an die Stelle der Kammern 108, 115 und 122 tritt, und diese einzelne Kammer kann von einer einzigen Pumpe versorgt werden. Ein ähnliches Ergebnis wird erreicht, wenn man, wie in Figur 3 gezeigt wird, die Kammern 108, 115 und 122 so anordnet, daß ein Überströmen raöglich ist.

Anstelle von Wasser können die Waschflüssigkeiten auch milde

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Alkali-Lösungen oder Aufschlämmungen enthalten, wie etwa eine 0,05 bis 10 gewichtsprozentige wässrige Lösung von Natriumhydroxid oder Natriumkarbonat oder einer Kalkaufschlämmung. Die Alkali-LöBungen und die Aufschlämmungen sind besonders nützlich bei der Entfernung von restlichen Säuregasen. Bei Verwendung der beiden Rieselbetten Hintereinander, wobei das erste Rieselbett 111 mit einer milden Alkali-Lösung gewaschen wird, derart, daß der pH-Wert unter etwa 6 gehalten wird, wenn die Säuregase absorbiert werden, und wobei das zweite Rieselbett 126 mit einer stärkeren Alkali-Lösung gewaschen wird, derart, daß der pH-Wert der zweiten Rieselflüssigkeit zwischen 6 und 13 liegt, kann vorzugsweise Hydrogenfluorid in dem ersten-Rieselbett und Schwefeldioxid in dem zweiten Rieselbett entfernt werden. Weil etwas Waschflüssigkeit unvermeidbarer Weise durch Verdampfung oder Mitführung in den Rieseibetten verloren geht, ist es gewöhnlich notwendig, das Flüssigkeitsrückfuhrsystem über die Leitungen 118 und 134 mit Nachfüllflüssigkeit zu versorgen. Der so behandelte abgehende Gasstrom S8 ist nach Verlassen des zweiten Rieselbettes 126 mit Wasserdampf gesättigt und befindet sich auf einer Temperatur von etwa 66° C oder höher und ist im wesentlichen frei von Partikeln, die größer sind als etwa 0,10 /U.

Vorzugsweise wird nach dem Verlassen des Rieselbettes 126 der Gasstrom S8 durch eine zweite offene Ablußzone 128 geleitet, um ein Abtropfen von mitgeführten Flüssigkeitstropfen zu ermöglichen, worauf der Gasstrom durch eine Entnebeiungskammer 130 gelangt. Die Entnebelungskammer 130 ist mit irgendeinem geeigneten Material vollgepackt, vorzugsweise mit demselben Material 112, welches zum Packen der Rieselbetten verwendet wird, und dient dazu, den Flüssigkeitsgehalt des abgehenden Gasstromes S9 herabzusetzen, um eine Nebelbildung am Auslaß möglichst gering zu halten.

Es ist oft bequem, gemäß Figur 3 das rückgeführte Wasser für das Prallkörper-System 105, 106 und das Wasser für das Venturi-

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System 101,102 miteinander zu verbinden. Anstelle von Wasser kann sowohl für den Löschprozess im Venturi-System als auch für das Abwaschen der Prallkörper ei'ne milde Alkali-Lösung verwendet werden, wie sie oben als verwendbar für die Rieselflüssigkeit beschrieben wurde, um die Säuregasverunreinigungen herabzusetzen, und dies wird bevorzugterweise in der Weise erreicht, daß, wie oben beschrieben wurden, eine einzige Sammel- und Absetzkammer anstelle der Kammern 108, 115 und 122 verwendet wird oder die Kammern so angeordnet werden, daß ein Überströmen zwischen ihnen stattfinden aknn.

_ds versteht sich, dai3 die Ansammlung von löslichen Salzen in der verwendeten Löschflüssigkeit, der Prallkörper-Waschflüssigkeit und der Rieselflüssigkeit dazu nötigt, einen Teil dieser rezirkulierten Flüssigkeitsströme entweder kontinuierlich oder periodisch abzuziehen und durch frische Nachfüllflüssigkeit zu ersetzen. Die von den Rieselbetten 111 und 126, von dem Venturi-Rohr 101 und von den Prallkörpern 105 abfließenden Flüssigkeiten haben in der Regel eine Temperatur von etwa 38 ⁰C oder höher und enthalten gelöste Salze, die aus der Reaktionskammer 10 stammen, sowie Salze, die durch die Reaktion der basichen Substanz in den Rieselbetten mit den restlichen Säuregasen gebildet worden sind. Die Verwendung von Rieselbetten zur Entfernung von löslichen Partikeln war bisher sehr erschwert durch die Schwierigkeit, die heiße verunreinigte Waschflüssigkeit zu beseitigen. Umwel/tbeStimmungen betreffend die Beseitigung von löslichen Salzen sind besonders einschneidend, und es gibt keine wirtschaftlich tragbare Anwendung derartiger verdünnter Sölzlösungen.

Diese Schwierigkeit wird nun durch die Maßnahme überwunden, den abgezogenen Anteil der verwendeten Rieselflüssigkeit als Trägerflüssigkeit für die basische Substanz in der ersten Verfahrensstufe zu rezirkulieren. Die im Venturi-Rohr verwen-

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dete Löschflüssigkeit, die Prallkörpe rwaschf lüs sigkeii; und die Eieselflüssigkeit werden nach der Trennung von irgendwelchen Feststoffen mittels einer Pumpe 109 zu der Leitung 44 gepumpt und von dort in die Mischkammer 40, wo sie gemischt werden entweder mit der geeigneten Menge von trockener basischer Substanz oder mit einer konzentrierten Lösung oder Aufschlämmung der basischen Substanz in solchen Mengen, daß sich die gewünschte Konzentration an basischer Substanz in der basischen Salzlösung zwecks Zuführung zu der Reaktionskammer ergibt. Es können ferner eine Ablaßleitung 50 und ein Ventil 52 vorgesehen werden, um etwas von der verwendeten Rieselflüssigkeit abzulassen, wenn deren Menge größer werden sollte als die Flüssigkeitsmenge, die in der Reaktionskammer verdampft werden kann. Diese Verfahrensweise des Rezirkulierens eines Teils der abfließenden Rieselflüssigkeit zu den Rieselbetten und eines zweiten Teils zu der Reaktionskammer kann dazu verwendet werden, die Menge an gelösten Salzen in der abfließenden Rieselflüssigkeit auf jeden gewünschten Wert zu konzentrieren. Im Endeffekt rezirkuliert diese Verfahrensweise die feinen Salzpartikel, welche ursprünglich von der Reaktionskammer aus von dem Gasstrom mitgeführt werden und von zusätzlichem Salz ergänzt werden, welches bei der Neutralisierung restlicher Säuregase gebildet worden ist, und erhöht damit die Menge des in trockenem wirtschaftlich verwertbarem Zustand wiedergewonnenen Salzes. Diese Verfahrensweise überwindet auch die Schwierigkeit, die verwendete Rieserlüssigkeit zu beseitigen. Somit ist der abgehende Gasstrom S9» ähnlich wie der Gasstrom S4 in Figur 2 bei der vorherbeschriebenen Verfahrensweise, im wesentlichen frei von Säuregasen und Partikeln und kann in die Atmosphäre abgelassen werden.

Um die Kombination des Löschproszesses in der Reaktionskammer und des Waschprozesses zu demonstrieren, wurde ein von einem Veraschungsofen kommender Abgasstrom dieser kombinierten Be-

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handlung unterworfen. Der Abgasstrom S1 enthielt 12 200 ppm HCL und etwa 2 170 ppm SO₂ bei einer Temperatur von 1 320 ⁰C Der Gasstrom wurde in eine Reaktionskammer eingeführt, wo er gelöscht wurde mit einer etwa 2,18 gewichtsprozentigen wässrigen Kalkaufschlämmung (CaO). Etwa 95 % des Hydrogenchlorids wurde aus dem Gasstrom in dieser Weise entfernt. Andererseits wurden nur etwa 10 $ des Schwefeldioxids aus dem Gasstrom in dieser Verfahrensstufe entfernt. Dies beruht darauf, daß die Kalk-Zugaberate zu der Reaktionskammer absichtlich auf etwa 110$ der Menge begrenzt wurde, die der stöchiometrisch äquivalenten Menge entsprechend der Zugaberate von Chlorwasserstoff entsprach. Aufgrund der größeren Löslichkeit von Chlorwasserstoff in Wasser und aufgrund der Tatsache,daß die Reaktionsgeschwindigkeit für Chlorwasserstoff etwa sechsmal so groß ist wie die für Schwefeldioxid bei den jeweiligen Konzentrationen in dem Gasstrom, wird die Entfernung von Schwefeldioxid aus dem Gasstrom in dieser V_erfa hr ens stuf e dadurch sehr gering gehalten, während ein nur geringer Einfluß auf den Wirkungsgrad der Entfernung des Chlorwasserstoffs sich ergibt. In dieser Weise war es möglich, als Nebenprodukt Kalziumchlorid aus der Reaktionskammer zu erhalten, welches 90$ig rein war mit einer minimalen Verunreinigung durch Kalziumsulfat. Eine/solche Verfahrensweise ist wirtschaftlich durchführbar, weil die Konzentration des SO₂ in dem Veraschungsgas genügend niedrig ist, so daß man sich zur Entfernung desselben einzig auf die zweite Stufe, nämlich den Waschprozess, stützen kann.

Der die Reaktionskammer verlassende Gasstrom S2 wurde dann in eine Querströmung - Rieselanlage geleitet, wo er weiter bis zur Sättigung angefeuchtet wurde, und es wurde eine genügende Turbulenz erzeugt, um die Nucleos-Bildung bei den Teilchen vor dem Erreichen der Rieselbetten zu fördern. Die Rieselbetten bestanden aus 2 Betten, die dazu ausgebildet waren,

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getrennt das restliche HCl und das restliche SO₂ wiederzugewinnen. Das erste Bett wurde mit einer Rieselflüssigkeit gewaschen, die aus einer 0,O8$igen wässrigen Aufschlämmung von Ca(OH)₂ bestand, so daß die abfließende Rieselflüssigkeit einen pH-Wert von nicht mehr a Is 6 aufwies. Dadurch, daß ein niedriger pH-Wert von etwa 6 eingehalten wurde, wurde in dem ersten Rieselbett nur HCl aus dem Gasstrom entfernt. Der Gasstrom wurde dann in das zweite Rieselbett geleitet, welches mit einer etwa 3$igen wässrigen Lösung von NaOH gewaschen wurde, so daß die verwendete Rieselflüssigkeit einen pH-Wert von mehr als 6 hatte, vorzugsweise zwischen 8 und 10. Dadurch, daß in dem zweiten Rieselbett ein höherer pH-Wert eingehalten wurde, wurde praktisch alles SOp aus dem Gasstrom entfernt. Der Gasstrom S8 wurde nach dem Verlassen des zweiten Rieselbettes durch eine Abflußzone und durch einen Entneble r geleitet. Der Gasstrom S9> der die Abflußzone verließ, war zu besser als 99$ von Säuregasen befreit bezogen auf die anfänglich in dem Gasstrom S1 vorhandenen Mengen.

Die von dem ersten Rieselbett abfließende*Flüssigkeit, wel- *Riesel ehe Ca(OH)p und CaCIp enthielt, wurde teilweise zu der Mischkammer rezirkuliert, wo zusätzlich Kalk hinzugegeben wurde, und wurde als basische Aufschlämmung zum Löschen des Gasstromes S1 verwendet, während der restliche Teil mit zusätzlichem Kalk ergänzt wurde und zu dem ersten Rieselbett rezirkuliert wurde. Die von dem zweiten Rieselbett abfließende Rieselflüssigkeit, die NaOH und Na₂SO₅ enthielt, wurde mit Kalk gemischt, um CaSO-, auszufällen und eine Ätzlauge zum Rezirkulieren zu dem zweiten Rieselbett zu erhalten.

Diese Ergebnisse werden durch die nachstehende Tabelle 2 dargestellt.

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TABELLE 2 Werte des Gases

Gasstrom S1 S2 S9

Strömungsrate (m /min)	6	983	3 260	Reaktionskammer	3 027
Temp.(Trgckenthermometer	1	320	120	83
Taupunkt (° C)		41	82	83
Gewicht (kg/std) (trocken)	90	047	90 047	90 047
HCl (kg/std.)	1	450	73	0,45
(ppm.)	12	200	610	CVJ
SO₂ (kg/std.)		454	^-408	40
(ppm.)	2	170	^1 167	100
Partikel (Körner/m )		-	-	0,35

Losch-Aufschlammung: 871 l/min

*--ν2,18 °/o wässrige Kalkauf schlämmung (CaO) Gewonnene Salze: 2097 kg CaCl₂/std.

7* 87 kg CaSO^/std. ^109 kg CaO/std.

Mischkammer

Rezfkulierte Rieselflüssigkeit: 871 l/min enthaltend 33kg CaO/std, Zusätzlicher Kalk (CaO): 1130 kg/std.

Rieselbetten

1. Rieselbett: 379 l/min 0,08 ⁰Jo wässrige Aufschlämmung von CaO

2. Rieselbett: 984 l/min 3 $ige wässrige Lösung von NaOH

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Die Kosten für die alternativ wählbaren Behandlungsprozesse für den die Reaktionskammer verlassenden G.sstrom liegen in gleicher Größenordnung, und die Auswahl zwischen den beiden Prozessen wird im allgemeinen von anderen !Faktoren abhängen. In einigen Fällen wird eine Kombination des Sorptionsprozesses und des Waschprozesses geboten sein. Das beschriebene kombinierte Verfahren ist flexibel und ohne weiteres an irgeneinen industriellen Vorgang anpaßbar, bei dem große Mengen an säuregashaltigen Abgasen erzeugt werden. Ja nach der Natur der Säuregase kann die basische Substanz für den Löschprozess in der Reaktionskammer im Hinblick darauf gewählt werden, daß ein bestimmtes Salz als verkaufsfähiges Nebenprodukt gebildet wird oder die basische Substanz zwecks Rückführung regeneriert wird. Mischungen von 2 oder mehr basischen Substanzen können ebenfalls in der ersten Verfahrensstufe verwendet werden, um eine Mischung von Säuregasen aus einem gemeinsamen Abgasstrom zu entfernen. Die basische Substanz für die erste Verfahrensstufe kann dieselbe sein wie der partikelförmige Stoff, der in der zweiten Verfahrensstufe für den Sorptionsprozess verwendet wird. In gleicher Weise kann die basische Substanz für die erste Stufe dieselbe sein wie oder eine andere sein als die basische Substanz, welche in der Rieselflüssigkeit in dem alternativ wählbaren Waschprozess der zweiten Verfahrensstufe enthalten ist.

Der Löschvorgang in der Reaktionskammer stellt für sich allein für die Entfernung großer Säuregasmengen eine beträchtliche Verbesserung gegenüber den bekannten Prozessen dar. Vor allem ist dabei die Tatsache zu beachten, daß keiner der bekannten Prozesse ein trockenes, zur Verpackung fertiges Salz ergibt. Anstatt eine schmutzige und schwierig zu beseitigende Salzlösung zu hinterlassen, resultiert das erfindungsgemäße Verfahren in einem wirtschaftlich wertvollen Nebenprodukt. Ferner sind die bekannten Verjähren nicht dazu geeignet, große

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Mengen von heißen Abgasen zu verarbeiten. Die bekannten Gegenstrom-Rieseltürme ergeben hohe Druckverluste und benötigen entsprechend hohe Mengen an dnergie. rfenn ferner der zu behandelnde Gasstrom nicht vorher auf weniger als den Siedepunkt der Flüssigkeit abgekühlt wird, ergibt sich Verdampfung und eine unergiebige Wirkungsweise. Der Löschreaktionsschritt gemäß dem eri'indungsgemäßen Verfahren vermeidet alle diese Schwierigkeiten der bekannten Verfahren.

Ferner besteht eine gegenseitige Wechselwirkung zwischen dem Löschreaktionsschritt und dem nachfolgenden Behandlungsprozess zur Entfernung der Partikel und der restlichen Säuregase, was bei den bekannten Verfahren nicht möglich ist. Der Löschrekationsschritt entfernt nicht nur den größten Teil der Säuregasverunreinigungen, sondern bereitet den Gasstrom auch in idealer Weise für die weitere Behandlung vor, wobei diese weitere Behandlung der Sorptionsprozess oder der tfaschprosess sein können. Schließlich ist die beim Waschprozess anfallende Flüssigkeit ideal zur Verwendung als Trägerflüssigkeit für die basische Substanz bei dem Löschreaktionssciiritt, da die genannte Flüssigkeit ungenutzte basische Substanz, eine gewisse Wärme und zusätzliches Salz zuführt.

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Claims

TS 3481 - 30 - Patentansprüche

1. Verfahren zum Entfernen von Säuregasen aus einem Abgasstrom, wobei der Abgasstrom mit einer wässrigen Lösung oder Aufsciilämmung einer zur Reaktion mit den Säuregasen fähigen basischen Substanz unter Entfernung des größten Teils der Säuregase und unter Eildung eines trockenen Salzes als Reaktionsprodukt abgeschreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschreckung des Abgasstromes mit der wässrigen Lösung oder Aufschlämmung in der Weise erfolgt, daß der Gasstrom dabei angefeuchtet wird, und d.aß der angefeuchtete und von dem größten Teil der Säuregase befreite Gasstrom in Kontakt mit einem partikelförmigen zum Sorbieren von restlichen Säuregasen geeigneten Stoff gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der partikelförmige sorbierende Stoff aus Nephelinsyenit oder aus Phonolit besteht und daß der verbrauchte sorbierende Stoff von dem Gasstrom mittels eines Sackfilters getrennt wird.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der abgetrennte verbrauchte sorbierende Stoff zu der wässrigen Lösung oder Aufschlämmung hinzugefügt wird und mindestens einen Teil der basischen Substanz bildet.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3? dadurch gekennzeichnet, daß der partikelförmige Stoff stromaufwärts von dem Sackfilter in den Strömungsweg des angefeuchteten Gases eingeblasen wird.

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TS 3481 -V-

5· Verfahren zum Entfernen von Säuregasen aus einem Abgasstrom, wobei der Abgasstrom mit einer wässrigen Lösung oder Aufschlämmung einer zur Reaktion mit den Säuregasen fälligen basischen Substanz unter Entfernung des größten Teils der Säuregase und unter Bildung eines trockenen Salzes als Reakticnsprodukt abgeschreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschreckung des Abgasstromes mit der wässrigen Lösung oder Aufschlämmung in der Weise erfolgt, daß der Gasstrom dabei angefeuchtet wird, daß der angefeuchtete und von dem größten Teil der Säuregase befreite Gasstrom in einem im wesentlichen horizontalen Strömungsweg durch eine mit einem Packungsmaterial angefüllte Hülle hindurchgeführt wird und währenddessen eine Flüssigkeit in einer quer zum Gasstrom verlaufenden Richtung über das Packungsmaterial verteilt wird und dadurch die restlichen Säuregase und Partikel von dem Gasstrom entfernt werden, und daß die Flüssigkeit nach dem Hindurchfließen durch die Packung zusammen mit mitgeführten Feststoffen und gelösten Salzen gesammelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die gesammelte Flüssigkeit mit den mitgeführten Feststoffen und gelösten Salzen zu der wässrigen Lösung oder Aufschlämmung hinzugefügt wird und mindestens einen Teil derselben bildet.

7· Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom vor dem Hindurchtreten durch die mit dem Packungsmaterial gefüllte Hülle im Sinne einer Erhöhung seiner Turbulenz und einer Erhöhung seiner Feuchtigkeit bis zur Sättigung unter im wesentlichen adiabatischen Bedingungen behandelt wird.

ö. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e kennze ichnet , daß mindestens ein Teil der Flüs-

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TS 3481 - 32 -

sigkeit mit den mit geführten Feststoffen und den gelösten Salzen bei im wesentliche-n konstanter Temperatur rezirkuliert wird.

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