DE2645384A1

DE2645384A1 - Verfahren zur herstellung von gereinigtem schwefeloxiddampf

Info

Publication number: DE2645384A1
Application number: DE19762645384
Authority: DE
Inventors: James Theodore Forbes
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1975-10-14
Filing date: 1976-10-08
Publication date: 1977-04-21
Also published as: US4041131A

Description

Priorität: v.14.Oktober 1975 in USA Serial No.: 621 701

Es gibt einen ständig steigenden Bedarf an Energie in allen Teilen der Welt. Eines der Probleme, das mit der Gewinnung von Energie verbunden ist, ist die daraus resultierende Bildung von umweltverschmutzenden Stoffen. Einer der hauptsächlichen umweltverschmutzenden Stoffe ist Schwefel, der in unterschiedlichen Konzentrationen in Kohle und Öl vorhanden ist.

Es wurden viele Versuche unternommen, Schwefel aus öl über eine Hydroraffinierung und ähnliche Methoden zu entfernen. Diese Techniken arbeiten gut, solange das öl nicht einen zu hohen Gehalt an Metall und feinteiligen Stoffen enthält, die die Hydroraffinierung komplizieren. Anstrengungen, Kohle zu entschwefeln, sind

Postscheck: Frankfurt/Main

' Wiesbaden, Konto-Nr. 276807

bis heute nicht in gewerblichem Maßstab erprobt. Der bevorzugte Weg, Schwefelverunreinigungen aus einigen Schwerölen und den meisten Kohlearten zu entfernen _f besteht darin, den Brennstoff zu verbrennen und die Schwefeloxide aus dem Rauchgas zu entfernen .

Viele Verfahren sind bekannt für die Entfernung von Schwefeloxiden aus Rauchgasen. Eine der interessantesten Methoden, die für die gewerbliche Entfernung von Schwefeloxiden aus Rauchgasen vorgeschlagen wurden, ist das Shell-Rauchgasentschwefelungsverfahren (SFGD-Verfahren). In diesem Verfahren wird ein trockenes Akzeptormaterial verwendet, um Schwefeloxide aus Rauchgas herauszufangen. Das Akzeptormaterial wird periodisch mit einem Regeneriergas regeneriert, gewöhnlich mit einem Gas, das 50 % oder mehr H„ enthält, und es werden relativ konzentrierte Schwefeloxide in dem Abgas der Regenerierung gewonnen. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß das Akzeptormaterial trocken ist, so daß die Komplikationen und Abgabeprobleme, die mit feuchten Gaswäschersystemen verbunden sind, vermieden werden. Einige Konstruktionen von SFGD-Reaktoren sehen einen parallelen Durchgang von Rauchgas entlang der Oberfläche des Akzeptormaterials vor. Dies vermeidet eine Verstopfung des Akzeptors mit feinteiligen Stoffen.

Der Nettoeffekt des SFGD-Verfahrens besteht darin, sehr verdünnte Schwefeloxide, hauptsächlich SO^, in einem Sauerstoff und feinteilige Stoffe enthaltenden Strom zu nehmen und einen relativ stärker konzentrierten Strom von S0₂~Gas in einer sauer-

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stoffreien Atmosphäre zu produzieren. Typische S0₂~Konzentrationen in Rauchgasen können im Bereich von einigen ppm bis zu 1 Volumenprozent liegen. Diese Gase werden bei der Regenerierung der Akzeptormaterialien konzentriert und gewonnen und produzieren so ein Regeneriergas, das etwa 2 bis 10 Volumenprozent SO₂ enthält. Wenn man das bevorzugte Regenerationsmaterial, nämlich Wasserstoff, verwendet, kann die Konzentration an SO₂ bis zu etwa 10 % mit sehr reinem Wasserstoff sein. Wasserstoff, wie er in Raffenerien produziert wird und nur etwa 50 Mol-% Wasserstoff enthält, kann auch verwendet werden, und in diesen Fällen enthält das Abgas der Regeneration nur etwa 2 bis 5 Mol-% SO₂. Dieses SO₂ ist noch ziemlich verdünnt und nicht allgemein eine annehmbare Beschickung für eine Clauss-Anlage, die SO₂ in Schwefel umwandelt. Um die Reinheit des SO₂ zu erhöhen und auch die Schwankungen der S0₂-Konzentration, welche durch das für das Akzeptormaterial verwendete cyclische Regenerierverfahren verursacht wird, auf ein Minimum herabzusetzen, wird ein Absorber-Ausstreifer verwendet, um konzentriertes SO₂ zu produzieren.

Leider muß man die cyclische Natur der Regenerierung noch in dem Abstromabsorber-Ausstreifer vorsehen, der verwendet wird, um das Abgas der Regenerierung zu reinigen.

Da·der Absorber-Ausstreifer ein sehr notwendiges Teil einer SFGD-Anlage ist, worin sehr hohe Konzentrationen an SO₂ erforderlich sind, und da die Ausstreifsäule in dem Absorber-Ausstreifer einen wesentlichen Teil des gesamten Anlagenbedarfs

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des SFGD-Verfahrens ausmacht, war das uneffiziente Arbeiten des Absorber-Ausstreifers, das durch cyclische Schwankungen in der Konzentration des Abgases der Regenerierung verursacht wurden, ein wesentliches Problem.

Das SFGD-Verfahren ist natürlich bekannt und bildet keinen Teil der Erfindung. Eine allgemeine Diskussion des SFGD-Verfahrens findet sich in dem Artikel "New Tool Combats SO₂ Emissions", The Oil and Gas Journal, Oktober 29, 1973, Seite Dem durch cyclischen Betrieb des Absorber-Ausstreifers verursachten Problem wurden von den Entwicklern des Verfahrens weitere Studien gewidmet. In der US-PS 3 764 665, auf die hier Bezug genommen wird, ist eine wichtige Verbesserung im Betrieb des Absorber-Ausstreifers beschrieben. Grundsätzlich bestand die Verbesserung darin, eine große Pufferzone zwischen dem Absorber und dem Ausstreifer vorzusehen. Die Funktion der Pufferzone bestand darin, einen großen Haltebehälter zu haben, der die Konzentrationsschwankungen angereicherter Flüssigkeit aus dem Absorber dämpft. Somit kommt zu dem Ausstreifer auf diese Weise ein Strom von fast konstanter Zusammensetzung. Eine andere beschriebene Alternative war die Verwendung einer kleineren Pufferzone mit Veränderung im Fluß der angereicherten Flüssigkeit von der Pufferzone zu dem Ausstreifer auf der Grundlage der S0₂~Konzentration in der angereicherten Flüssigkeit. Der Fluß von angereicherter Flüssigkeit zu dem Ausstreifer wird dabei so eingestellt, daß man die S0₂~Produktion in dem Abgas aus dem Ausstreifer konstant hält.

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Die in dieser Patentschrift vorgeschlagene Verbesserung war damals zwar ein wesentlicher Fortschritt, brachte aber noch keine vollständige Lösung des Problems. Die Verwendung einer sehr großen Pufferzone oder eines sehr großen Haltebehälters bedeutete, daß ein sehr großer Kessel erforderlich war, um eine merkliche Verbesserung des Betriebs zu bekommen. Da die übliche Zeit der Regenerierung des Äkzeptormaterials 30 bis 100 Minuten beträgt, ist der Versuch, eine Pufferzone vorzusehen, analog der Anbringung eines Schwungrades auf einer Einzylindermaschine, die mit 1 U/30 Min. arbeitet. Ein Schwungrad ist in der Lage, Tastimpulse zu dämpfen, doch muß es ein übermäßig großes Schwungrad sein. Ein anderer Nachteil einer Verwendung einer großen Pufferzone besteht darin, daß diese den Ausstreifer zwingt, nach der mittleren H~S-Konzentration zu arbeiten. Somit erfolgt das leichteste Ausstreifen mit den am stärksten angereicherten Lösungen, die das meiste SO₉ enthalten. Die Funktion des Ausstreifers ist die, SO₂ in dem Kopfdampf zu konzentrieren und einen S0₂-freien Strom zu bekommen. Wenn sehr wenig SO₂ in dem Gas vorliegt, das zu dem Absorber überführt wird, ist sehr wenig SO« in der angereicherten Flüssigkeit aus dem Absorber, der Strom ist noch verarmt. Vermischen von Strömen, die angereichert und verarmt an SO₂ sind, führt zu einem wesentlichen Entropieverlust in dem System. Wenn sehr viel SO₂ in dem Gas ist, das zu dem Absorber geführt wird, wird in ähnlicher Weise die angereicherte Flüssigkeit aus dem Absorber eine sehr hohe SO.,-Konzentration haben. Vermischen dieses konzentrierten Stromes mit dem relativ verdünnten Strom in der Pufferzone steigert ebenfalls die Entropie des Systems. - 6 -

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De Alternativlehre in diesem Patent, nämlich das Variieren des Flusses zu dem Ausstreifer um eine konstante S0₂-Produktion zu gewährleisten, hat auch seine Nachteile. Bei dieser Arbeitsweise ist der Fluß zu dem Absorber am geringsten, wenn die SO₀-Konzentration in der absorbierenden Flüssigkeit am höchsten ist. Wenn nicht viel SO₂ in dem Regenerationsabgas vorhanden ist, sind in ähnlicher Weise sehr große Ströme erforderlich, um eine konstante SO„-Produktion in dem Ausstreiferabgas zu halten. Dies führt auch zu großen Strömen an ausgestreifter Flüssigkeit zurück zu dem Absorber, wenn das Erfordernis an ausgestreifter Flüssigkeit in dem Absorber wegen der niedrigen S0₂~Konzentration in dem Gas am niedrigsten ist. Ein anderes Problem, das durch Variieren der Fließgeschwindigkeiten verursacht wird, besteht darin, daß die mechanische Konstruktion des Absorbers wegen der größeren Variation der Fließgeschwindigkeiten, die toleriert werden muß, komplizierter ist.

Es wurde nun ein Weg gefunden, einen Betrieb des Absorber-Ausstreifers zu gestatten, bei dem die Produktion von S0„-Gas aus dem Ausstreifer konstant ist und die Flüssigkeitsfließgeschwindigkeiten durch den Absorber und den Ausstreifer ebenfalls konstant sind. Außerdem sind die das S02~Ausstreifen aus der angereicherten Flüssigkeit erforderlichen Anlagen und Vorrichtungen wesentlich weniger, als sie für bekannte Verfahren beschrieben sind. Speziell wird man in die Lage versetzt, den Absorber-Ausstreifer nach dem Verfahren der Erfindung mit nur etwa den halben Anlagenkosten gegenüber dem Stand der Technik zu betreiben.

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Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Produktion eines gereinigten Schwefelcxiddampfstromes durch Ausstreifen von Schwefeloxiden aus einem schwefeloxidhaltigen Absorbensstrom in einem Ausstreifer, worin die Konzentration an Schwefeloxiden in dem Absorbens cyclisch von einem niedrigen Wert (verarmtes Absorbens) zu einem hohen Wert (angereichertes Absorbens) sich verändert und das Absorbens in einer Pufferzone von ausreichendem Volumen bezüglich des Absorbensflusses angesammelt wird, so daß die Schwefeloxidkonzentration des Absorbens in der Pufferzone ungeachtet periodischer Fluktuationen der Schwefeloxidkonzentration im Absorbensstrom im wesentlichen konstant ist, und dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Ersatz für die Pufferzone eine angereichertes Absorbens haltende und eine verarmtes Absorbens haltende Einrichtung vorsieht, zu der angereichertes Absorbens haltenden Einrichtung das angereicherte Absorbens führt, zu der verarmtes Absorbens haltenden Einrichtung das verarmte Absorbens führt und zu dem Ausstreifer^bsorbens aus der angereichertes Absorbens haltenden Einrichtung führt.

Bei einer anderen Ausführungsform liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Entfernung von SO» aus Gasgemischen mit einem festen Akzeptor für SO₂, bei dem der feste Akzeptor periodisch mit einem Regeneriergas regeneriert wird, das ein Regenerationaabgas mit einer periodisch variierenden S0₂~Konzentration produziert, wenigstens ein Teil des Regenerationsabgases in einem Absorber mit einem SO₂-selektiven flüssigen Absorbens behandelt wird, wobei ein im wesentlichen S0₂-freies

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Regenerationsabgas und ein angereichertes Absorbens mit einer periodisch variierenden S0₂~Konzentration produziert werden, dieses Absorbens einer Pufferzone von ausreichendem Volumen bezüglich des Absorbensflusses geführt wird, so daß die SO₂-Konzentration des Absorbens in der Pufferzone während der Regenerationsperiode des festen Akzeptors im wesentlichen konstant bleibt, und angereichertes Absorbens von der Pufferzone abgezogen und zu einer Ausstreifzone geführt wird, worin Erhitzen des angereicherten Absorbens SO₂ daraus austreibt und flüssiges Absorbens regeneriert, und dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man als einen Ersatz für die Pufferzone eine erste Einrichtung unter Ansammlung von Absorbens, das eine relativ hohe Konzentration an SO₂ enthält, und eine zweite Einrichtung unter Ansammlung von Absorbens, das eine relativ niedrige Konzentration an SO₂ enthält, vorsieht und zu der Ausstreifzone wenigstens einen Teil des in der ersten Einrichtung angesammelten Absorbens überführt.

Die Zeichnung zeigt ein Fließschema einer Ausführungsform nach der Erfindung, die bevorzugt ist, wenn Wasser als schwefel-

dioxid-selektives flüssiges Absorbens verwendet wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Regenerationsabgas vorzugsweise zunächst unter Bildung eines Kondensats gekühlt oder abgeschreckt, wonach das gekühlte Abgas mit oder ohne Komprimierung mit einem flüssigen Absorbens behandelt bzw. in Berührung gebracht wird. Das Regenerationsabgas wird gekühlt, um Wasserdampf zu entfernen, welcher gewöhnlich in solchen Ab-

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gasen vorhanden ist. Das Abschrecken oder Kühlen des Gasstromes gestattet, daß der Wasserdampf als Wasser entfernt wird. Wenn das Absorbens Wasser ist, kann das Kondensat mit kühlem komprimiertem Abgas vor der Behandlung mit flüssigem Absorbens vermischt werden. Ein Teil des gebildeten Kondensats kann auch verwendet werden, um das Regenerationsabgas durch Einspritzen in flüssiger Form in das Regenerationsabgas vorzukühlen.

Außer Wasser können auch andere geeignete flüssige Absorbentien verwendet werden. Diese sollten eine hohe Selektivität für Schwefeldioxid und eine hohe Absorptionskapazität besitzen. Vorzugsweise sollten sie eine niedrige Selektivität für Kohlendioxid haben. Gute Absorbentien müssen auch leicht regenerierbar sein, und zwar entweder durch Erhitzen oder durch Veränderung im Druck. Einfaches Erhitzen von Absorbens zu seiner Regenerierung ist bevorzugt. Beispiele bevorzugter Absorbentien sind etwa N-ifethy!pyrrolidon, Dimethylanilin, SuIfolan, SuIfonel (d.h. ein Gemisch von Sulfolan, Aminen und Wasser) und dergleichen .

Das absorbierte Schwefeldiodix wird aus dem Absorbens durch Erhitzen in einer Ausstreifzone ausgetrieben. Wenn Wasser das Absorbens ist, kann ein direktes Einspritzen von Wasserdampf in die Säule Wärme und Dampf zum Ausstreifen liefern. Wenn Wasser nicht das Absorbens ist, dann sollte irgendeine indirekte Form des Wärmeaustausches verwendet werden.

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Das Verfahren nach der Erfindung wird in der Weise durchgeführt, daß die Flüssigkeit aus dem Absorber zu einen Haltebehälter für angereicherte Absorberflüssigkeit geschickt wird, wenn, und nur wenn eine wesentliche SO„-Konzentration in der absorbierenden Flüssigkeit vorliegt. In jenen Betriebsperioden, in denen wenig SO₂ in der absorbierenden Flüssigkeit absorbiert ist, wird die Flüssigkeit aus dem Absorber zu einem Behälter für verarmtes Absorbens geschickt. Die Bestimmung, ob Flüssigkeit von dem Absorber entweder zu dem Behälter für angereichertes oder verarmtes Absorbens geschickt v/erden sollte, kann entweder auf Grund tatsächlicher Analyse in einer Eigenschaft der den Absorber verlassenden Flüssigkeit, wie beispielsweise der SCU-Konzentration, durchgeführt v/erden, oder sie kann auf Grund einer Analyse eines in das Verfahren eintretenden Stromes erfolgen, wie auf Grund der SO₂-Konzentration des Regenerationsabgases. Der pH-Wert der Absorbensflüssigkeit kann auch verwendet werden, doch ist er kein bevorzugtes Kontrollschema, da nur eine sehr geringe Veränderung im pH-Wert auftritt und diese Ströme alle zu konzentriert sind, um den pH-Wert eine sehr wirkungsvolle Kontrollvariable sein zu lassen. Alternativ kann der Betrieb mit der Regenerierfolge synchronisiert werden. Wenn eine typische Regenerierung 1 Stunde dauert, wäre es somit möglich, durch örtliches Testen zu bestimmen, daß 2 Minuten nach Beginn der Regerierfolge eine wesentliche SO~-Konzentration im Regenerationsabgas auftritt. Dies produziert wesentliche S02~Konzentrationen in Flüssigkeit aus dem Absorber innerhalb 5 Minuten nach Beginn der Regenerierung, so daß 5 Minuten nach Beginn einer Regenerierung Flüssigkeit aus dem Absorber zu

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dem Behälter für angereichertes Absorbens geschickt wird. 35 Minuten nach Beginn der Regenerierung wird nur eine sehr geringe SO^-Konzentration erzeugt, und an diesem Punkt wird somit Flüssigkeit von dem Absorber zu dem Behälter für verarmtes Absorbens geschickt.

Die Flüssigkeit zu dem Absorber sollte flüssig aus dem Ausstreifer ausgestreift werden. Die Flüssigkeit aus dem Behälter für verarmtes Absorbens kann auch verwendet werden, doch ist diese nicht ganz so wirksam wie ausgestreifte Flüssigkeit. Wenn mehrere absorbierende Ströme verwendet werden, sollte die ausgestreifte Flüssigkeit der oberste Strom oder reines Absorbens sein. Der Flüssigkeitsfluß zu dem Absorber kann konstant sein oder alternativ kann er etwas gesteigert werden, wenn die SC>2"Konzentration des Regenerationsgases ansteigt. Jede dieser Arbeitsweisen ist günstiger zur Herabsetzung von SO^-Emissionen als die Arbeitsweise gemäß der US-PS 3 764 665, bei der der Fluß zu dem Ausstreifer und dem Absorber abnimmt, wenn die SO₂ ^-Konzentration ansteigt.

Das Regenerationsabgas wird vorzugsweise mit dem flüssigen Absorbens bei einer niedrigen Temperatur behandelt, um ein maximales Einfangen von SO₂ zu fördern. Die Temperatur sollte nicht zu niedrig sein,- da dies hohe Kosten für das Wiedererhitzen dieser Flüssigkeit verursachen würde, wenn letztere in den Ausstreifer eintritt. Geeignete Absorptionstemperaturen liegen im Bereich zwischen 10 und 60 C, vorzugsweise zwischen

25 und 50°C.

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Der während der Absorptionsstufe angewendete Druck liegt allgemein zwischen 1 und 10 atm absolut, vorzugsweise zwischen 1,3 und etwa 6,5 atm. Höhere Drücke fördern das Einfangen von SC>2 aus dem Gas, doch machen sie auch etwas teurere Kessel, die diesem Druck widerstehen, und etwas größere Pumpkosten erforderlich.

Das Akzeptormaterial, das zum Einfangen des SO~-Gases aus dem Rauchgas verwendet wird, ist nicht ein kritischer Teil der vorliegenden Erfindung. Es wird angenommen, daß alle festen Akzeptormaterialien, die einer cyclischen Regenerierung unterliegen, zur Durchführung der vorliegenden Erfindung von Vorteil sind. Das beste derzeit bekannte Material besteht aus Kupferoxid auf einem Tonerdeträger. Der Vorteil dieses Materials besteht darin, daß es mit Schwefeldioxiden bei 300 bis 500°C, d.h. bei Temperaturen, die bei Rauchgasen auftreten, reagiert und auch bei etwa dergleichen Temperatur regeneriert werden kann. Das verwendete Regeneriergas ist vorzugsweise Wasserstoff oder ein Gemisch von Wasserstoff und anderen Gasen. Oftmals ist Wasserstoff im Gemisch mit leichten Kohlenwasserstoffen, wie Methan und Äthan, vorhanden und wird als solches aus Wirtschaftlichkeitsgründen verwendet. Wasserdampf wird häufig zu dem Regeneriergas zugesetzt, um eine Temperaturkontrolle zu bekommen und ein Verkoken des Katalysators infolge der Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen in dem Reduktionsgas auf ein Minimum herabzusetzen.

Das von dem Ausstreifer der vorliegenden Erfindung produzierte SO₂ ^-GaS ist gewöhnlich reiner als 90 Mol-%. Es kann als solches

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verwendet oder einer weiteren Behandlung zur Umwandlung in Schwefel unterzogen v/erden. Eine übliche Behandlung zur Umwandlung von SO₉ in Schwefel ist die, einen Teil oder das gesamte Gas zu H₉S zu reduzieren. In der Clauss-Anlage werden das H₉S und SO₉ unter Bildung von elementarem Schwefel umgewandelt, doch sind Einzelheiten des Clauss-Verfahrens allgemein bekannt, so daß eine weitere Diskussion hierüber nicht erforderlich ist.

Nachfolgend wird das Verfahren nach der Erfindung an Hand der Zeichnung weiter erläutert.

Die gezeigte Ausführungsform ist besonders brauchbar, wenn Wasser das Absorbens ist. Die verschiedenen Wasserdampferzeugungs- und Wärmegewinnungssysteme sind wahlweise gezeigt. Im allgemeinen machen Anlagen mit großem Maßstab höher entwickelte Wärmegewinnungssysteme attraktiv, während Anlagen kleinen Maßstabes nicht die Kapitalkosten für eine verbesserte Wärmerückgewinnung verkraften können.

Zur Erleichterung des Verständnisses der Zeichnung wird jeder numerierte Strom seinerseits beschrieben. Die Zusammensetzung und Bedingungen eines jeden Stromes sind in den beigefügten Tabellen gezeigt. Die Tabellen sind in zwei Teile unterteilt, ein Teil zeigt den Betrieb einige Minuten in der Regenerierphase (SCU-angereicherte Phase), und der andere Teil zeigt den Betrieb am Ende des Regenerierzyklus (SC^-verarmte Phase). Der Fluß der Ströme ist natürlich nicht konstant auf einem dieser Werte, doch repräsentieren sie die Art der Ströme, die während

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der cyclischen Regenerierung des Akzeptormaterials auftreten. So liegt die SO^-Konzentration im Bereich von 0 bis etwa 8 Mol-% bei dem ankommenden Gas.

Regenerationsabgas wird über Leitung 1 zu dem Wasserdampfgenerator 101 geführt. Wasser wird dem Wasserdampfgeneratpr 101 über Leitung 25 zugegeben, während produzierter Wasserdampf über Leitung 26 abgezogen wird. Dieser Strom hat eine Temperatur von 399 C (750 F), was hoch genug ist, um brauchbaren Wasserdampf zu erzeugen, was die Angabe des Wasserdampfgenerators in der Zeichnung zeigt. Ein Wasserdampfgenerator ist nicht erforderlich, doch ist er hoch erwünscht, um die Wärme in diesem Strom wiederζugewinnen. Leitung 2 führt gekühltes Gas von dem Wasserdampfgenerator 1 zu der Abkühlsäule 102. Die Abkühlsäule 102 kühlt rasch das heiße Gas und kondensiert Wasserdampf in dem Regenerationsgas. Diese Stufe konzentriert nicht nur das SO₂ durch Entfernung des Wasserdampf Verdünnungsmittels, sondern macht den Strom durch Kühlen auch weniger korrodierend. Es wäre möglich, auch einen Wärmeaustauscher oder einen Kühlrippen-Ventilatorkühler an Stelle des Kühlturmes 102 zu verwenden, doch wären die ersten in dem Wärmeaustauscher gebildeten Tropfen von Wasser und S0„ extrem korrodierend. Es ist auch schwierig, genügend Wärmeaustauscherfläche vorzusehen, um diesen Strom schnell auf eine niedrige Temperatur abzukühlen. Demnach ist ein Abkühlturm der billigste und beste Weg, den Strom zu kühlen. Diese Abkühlsäule kann so konstruiert sein, daß sie entweder im Gegenstrom oder Gleich-

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strom arbeitet. Die Leitung 3 entfernt nichtkondensiertes Gas, das die Masse des in das System eintretenden SO₂ enthält, am Kopf des Abkühlturmes 102 und führt es in den Absorber 103. Wasser tritt in den Abkühlturm 102 über Leitungen 4 und 5 ein. Die Leitung 4 gibt einen Wasserfluß zu der Spitze des Abkühlturmes, während die Leitung 5 einen Abkühlstrom auf niedriger Höhe zuführt. Am Boden des Abkühlturmes 102 gesammelte Flüssigkeit wird über Leitung 6 entfernt, geht durch den Kühler 108 und wird dann über Leitung 7 zur Lagerung₍ gewöhnlich in einem Lagerbehälter für verarmtes Absorbens 104 entfernt. Wasser wird von dem Behälter 104 für verarmtes Absorbens abgezogen und über Leitung 28 zu den Leitungen 4 und 5, die oben diskutiert wurden, geschickt, um den Abkühlbedarf zu decken. Wasser aus dem Behälter 104 für verarmtes Absorbens wird ebenfalls über Leitungen 28, 8 und 10 in den Absorber 103 an einer mittleren Stelle desselben geführt. Leitung 9, die die Leitungen 5 und 10 miteinander verbindet, liefert eine Konzentrationskontrolle für das Absorbens in dem Behälter 104 für verarmtes Absorbens.

Das meiste von dem verarmten Absorbens tritt an der Spitze des Absorbers 103 über Leitung 11 ein. Der Rest tritt an einem mittleren Abschnitt des Absorbers 103 über Leitung 10 ein. Nicht in dem Absorber Iu3 absorbiertes Material wird über Leitung 12 entfernt und vorzugsweise zu dem das Rauchgas liefernden Ofen geschickt, so daß irgendwelche restlichen Schwefelverbindungen wieder absorbiert werden können.

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Angereicherte Flüssigkeit aus dem Zibsorber 103 wird über Leitung 13 entfernt und über die Leitungen 14 und 16 zu dem Behälter 104 mit verarmtem Absorbens oder über Leitung 15 zu dem Behälter 105 mit angereichertem Absorbens befördert. Angereichertes Absorbens, Wasser mit darin gelösten S0~- Mengen verläßt den Kessel 105 über Leitung 17 und wird dem oberen Teil des Ausstreifers 106 zugeführt. Etwas angereicherte Flüssigkeit wird über die Leitungen 18 und 19 mit heißer abgestreifter Flüssigkeit mit dem Wärmeaustauscher 110 wärmeausgetauscht und in der Mitte des Ausstreifers 106 eingespritzt. S0₂-angereichertes Gas wird über Leitung 20 aus dem Absorber 106 gewonnen. Der Wärmeeingang, der zum Ausstreifen erforderlich ist, wird dem Wärmeaustauscher 108 mit kondensierendem Wasserdampf in Leitung 27 zugeführt, /vusgestreifte Flüssigkeit vom Boden des Ausstreifers 106 wird über Leitung gewonnen, mit der Beschickung zu der Ausstreifkolonne in dem Wärmeaustauscher 110 wärmeausgetauscht und einem Kühlrippen-Ventilatorkühler 109 über Leitung 22 zugeführt. Nach der Reinigungskühlung in dem Kühlrippengebläsekühler wird ausgestreifte Flüssigkeit über Leitung 23 entfernt und entweder zur Lagerung über Leitung 24 geschickt oder über Leitung 11 zu dem Absorber zurückgeführt. Bei dieser Ausfuhrungsform erfolgt die Regelung des Flusses vom Boden des Absorbers 103 entweder zu dem Behälter 104 mit verarmtem Absorbens oder zu dem Behälter 105 mit angereichertem Absorbens mit Hilfe einer SG^-Analysatorkontrolleinrichtung. Wenn eine große Menge an SO« in dem Regenerationsgas vorliegt, dann öffnet sich das Ventil 50, schließt sich das Ventil 52 und fließt die angereicherte Lösung über Leitungen

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13 und 15 zu äem Behälter 105 für angereichertes Absorbens. Wenn die S0₂~Konzentration in der angereicherten Flüssigkeit von dem Absorber unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, dann schließt sich das Ventil 50, öffnet sich das Ventil 51 und fließt angereicherte Flüssigkeit über die Leitungen 13,

14 und 16 in den Behälter 104 für verarmtes Absorbens. Der Fluß zu dem Abkühlturm 102 wird vorzugsweise konstantgehalten, da das ankommende Gas immer heiß ist und immer die Möglichkeit des Vorhandenseins einiger Spuren von SO₂ besteht, so daß es erwünscht ist, diesen Strom abzuschrecken und abzukühlen.

Der Spiegel in dem Behälter 104 wird durch Zuführung von verarmtem Absorbens zu dem Absorber 103 geregelt, wenn der Spiegel in dem Behälter 104 zu hoch wird. Der Spiegel in dem Behälter

105 wird nicht konstantgehalten, sondern man läßt ihn schwanken. Der Behälter 105 sammelt und entläßt periodisch Absorbens, welches hohe Konzentrationen an SO₂ enthält. Somit werden Schwankungen in der S0₂~Konzentration in dem ankommenden Gasstrom als steigender und fallender Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter 105 ausgeglichen. Dies gestattet den Betrieb des Ausstreifers 106 mit einem konstanten Flüssigkeitsfluß von fast konstanter Zusammensetzung.

Die bekannten Verfahren haben fast identische Fließströme, doch sind die Kessel 104 und 105 in einem einzigen Kessel vereinigt, was ein viel größeres Gesamtvolumen mit sich bringt als die Summe der Volumina der Behälter 104 und 105. Wenn die Behälter 104 und 105 vereinigt wurden, müßte der Ausstreifer

106 etwas größer sein und würde das Doppelte an Einrichtungen

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-α,

wie der Ausstreifer der vorliegenden Erfindung verbrauchen. Der Grund für diese wesentliche Einsparung an Anlagekosten besteht darin, daß der Ausstreifer nach der vorliegenden Erfindung mit einem konstanten Fluß relativ konzentrierter angereicherter Flüssigkeit arbeitet und nicht mit einem reagierenden Fluß relativ verdünntem Absorbens.

Die Einsparungen an Anlagen betragen etwa 50 %, wenn man nur den /ibsorber-Ausstreiferabschnitt betrachtet. Die Einsparungen an Anlagen in dem Gesamtverfahren sind noch bedeutsamer. Ein SFGD-Verfahren, das nach der vorliegenden Erfindung arbeitet, erfordert nur etwa 85 % der Ausrüstungen, die bei dem SGFD-Verfahren erforderlich sine, das ohne die Vorteile der vorliegenden Erfindung arbeitet.

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Tabelle I

SO^-angereicherte Phase

Druck "
Strom psig Temp, F MMBTU/HR H-

Mol/hr Methan Äthan Propan n~ CO₉

^H2°

gesamt lbs/hr

1	ο	6.	750
2		5.	350
3	OO	5.	130
4	—»	30.	115
5		30.·	115
6		40.	190
7 8	1 CD	30. 30.	' 115 115
9		30.	115
10	cn	30.	115
11		30.	115
12		5.	120
13		30.	129
14		30.	129
15		5.	129
16		5.	115
17		40.	129
18		40.	129
19		30.	210
20		5.	130
21		50.	235
22		0.	210
23	30.	115
24	30.	115
25	175.	80
26	150.	365
27	250.	407
28	30.	115

21.21

17.68

0.66

5.58

28.17

11.92

6.67

0.0

6.67

10.12

0.37

19.60

5.87

13.73

17.79

9.45

4, 9,

,28 ,28 0.24 34.73 29.72 10.91 0.80 0.06 • 3.59 18.77 17.82

2.2
2.2.

2.2

0.0
0.0
0.0

0.0 46.0 0.0 46.0 0.0 46.0

2.2

0.0

0.0 46.0

0.1

0.1
0.0

.1
.1

0.0
77.9

0.3
77.6

0.5
53.4
24.2
24.2
77.4

0.2
0.0

0.3

792.7

18.0

5632.0

12038.7

6732.6

0.0

6732.6

10221.6

6.1

16966.1

5931.3

11034.

17970.

7596,

3438.

9.8

11025.0

803.4

175.7

886.0

17996.6

.1
,6
.1
,1

935.7

161.0

5632,

12038.9

6732.7

0.0

.1 .1

6732.7

10221.7

71.4

17043.9

5931.6

11112.3

17970.6

7650.0

34 62.3

3462.

87,

11025,

803.

175,

886.0

17996.9

,3 ,2 ,1 .1 ,1 ,4 ,7 ,7

21337.1

7391.8

101382.3

216709.9

121193.6

183997

2205

310377.A

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Claims

Patentansprüche

\Γ) Verfahren zur Herstellung eines gereinigten Schwefeloxiddampfstromes durch Ausstreifen von Schwefeloxiden aus einem schwefeloxidhaltigen Absorbensstrom in einem Ausstreifer, worin die Schwefeloxidkonzentration im Absorbens cyclisch von einem niedrigen Wert (verarmtes Absorbens) zu einem hohen Wert (angereichertes Absorbens) wechselt, und Ansammlung des Absorbens in einer Pufferzone von ausreichendem Volumen bezüglich des Absorbensflusses, so daß die Schwefeloxidkonzentration des Absorbens in der Pufferzone ungeachtet periodischer Fluktuationen der Schwefeloxidkonzentration im Absorbensstrom im wesentlichen' konstantjgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Ersatz für die Pufferzone eine Auffangeinrichtung für angereichertes Absorbens und eine Auffangeinrichtung für verarmtes Absorbens verwendet wird, daß der Auffangeinrichtung für angereichertes Absorbens das angereicherte Absorbens und der Auffangeinrichtung für verarmtes Absorbens das verarmte Absorbens zugeführt wird und daß dem Ausstreifer Absorbens von der Auffangvorrichtung für angereichertes Absorbens zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Absorbens Wasser verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das angereicherte Absorbens in dem Ausstreifer durch direktes Einspritzen von Wasserdampf ausgestreift wird. _ 22 -

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4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwefeloxidkonzentration durch Messung des SO₂-Gehaltes des Absorbens bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Absorbens nit wenigstens 3 Hol-% SO^ als angereichertes Absorbens verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 zur Entfernung von SO₂ aus Gasgemischen mit einem festen Akzeptor für SO₂, wobei der feste Akzeptor periodisch mit einem Regeneriergas unter Bildung eines Regenerationsabgases mit einer periodisch sich verändernden SO₂-Konzentration regeneriert wird, wenigstens ein Teil des Regenerationsabgases in einem Absorber mit einem SO₂~selektiven flüssigen Absorbens behandelt und dabei ein im wesentlichen S0„-freies Regenerationsabgas und ein angereichertes Absorbens mit einer sich periodisch verändernden SO₂-Konzentration gebildet wird, das Absorbens zu einer Pufferzone mit derartigem Volumen bezüglich des Absorbensflusses, daß die S0₂-Konzentration des Absorbens in der Pufferzone während der Regenerierperiode des festen Akzeptors im wesentlichen konstant$gehalten wird, geführt wird und angereichertes Absorbens aus der Pufferzone abgezogen und zu einer Ausstreifzone überführt wird, worin ein Erhitzen des angereicherten Absorbens SO₂ daraus austreibt und flüssiges Absorbens regeneriert, dadurch gekennzeichnet, daß als Ersatz für die Pufferzone eine erste Einrichtung zur Ansammlung von Absorbens, das eine relativ hohe S0₂~Konzentration enthält, und eine zweite Einrichtung zur Ansammlung von Absorbens, das eine relativ niedrige SO₂-

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Konzentration enthält, vorgesehen ist und zu der Ausstreifzone wenigstens ein Teil des in der ersten Einrichtung angesammelten Absorbens überführt wird,
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Absorbens Wasser verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Regeneriergas ein hochtemperiertes, mit Wasserdampf verdünntes reduzierendes Gas verwendet wird und das Regenerationsabgas auf eine Temperatur gekühlt wird, bei der ein wesentlicher Teil des darin enthaltenen Wasserdampfes vor dem Eintritt in den Absorber kondensiert.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Regenerationsabgas in einem Kühlturm gekühlt wird und die Kühlflüssigkeit Absorbens aus der zweiten Einrichtung umfaßt, die Absorbens mit einer relativ niedrigen S02~Konzentration ansammelt.
10. Verfahren nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Regenerationsabgas mit dem flüssigen Absorbens bei einer Temperatur von 10 bis 60 C unter einem Druck von 1 bis 10 atm in Berührung tritt.
11. Verfahren nach Anspruch 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die SO₂""Konzentration mit einer Stabilisiereinrichtung bestimmt wird.

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12. Verfahren nach Anspruch 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Absorbens rait mindestens 3 Mol-% SO₂ in der ersten Einrichtung angesammelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorbensfluß zu der ersten und zweiten Einrichtung unter Ansammlung von Absorbens mit einem Zeitgeber geregelt wird, der synchron mit der periodischen Regenerierung des festen Akzeptors arbeitet und die Zyklen weiterschaltet.

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