DE2720686A1

DE2720686A1 - Verfahren und anlage zum entschwefeln von rauchgasen und/oder trocknungsbrueden

Info

Publication number: DE2720686A1
Application number: DE19772720686
Authority: DE
Inventors: Rudolf Spandau
Original assignee: ZUCKERFABRIK BRUEHL AG
Current assignee: Zuckerfabrik Bruehl Ag 5040 Bruehl De
Priority date: 1977-05-07
Filing date: 1977-05-07
Publication date: 1978-11-09
Also published as: ATA309978A; IT7822943A0; FR2389403A1; CH643151A5; DK175378A; GB1600764A; AT370638B; FR2389403B1; NL7804891A; IT1096257B; BE866791A; SE7804986L; SE437474B

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · Gf-RD «HJLt ER · O. GHOSS-! · F. POLLMEIER

4. Mai 1977 f-ni 72 688

Zuckerfabrik Brühl Aktiengesellschaft, Bergerstraße 57, 5040 Brühl / Köln

Verfahren und Anlage zum Entschwefeln von Rauchgasen und/oder Trocknungsbrüden

In Industriebetrieben, wie bspw. Zuckerfabriken, die für ihren Produktionsablauf neben einer Wärme- und Antriebskraftversorgung auch noch Dampf benötigen, werden in der Regel eigene Wärmekraftwerke betrieben, in denen zur Erzeugung der verschiedenen Energiearten große Mengen von Brennstoffen unter Rauchgasbildung verfeuert werden.

Insbesondere dann, wenn als Brennstoff Heizöl S oder Braunkohlenteer-Heizöle benutzt werden, die naturgemäß einen Schwefelgehalt von mehr als 1,7 Gewichtsprozente aufweisen, geht bei der Verbrennung der Schwefel eine Verbindung mit Sauerstoff ein, und es bildet sich somit der Säurerest der schwefligen Säure (SO₂), welcher mit den Rauchgasen über den Kamin der Atmosphäre zugeführt wird.

Zur Verminderung der Umweltbelastung durch den Säurerest der schwefligen Säure wird daher heute vielfach zur Auflage gemacht, nur noch Heizöle einzusetzen, die höchstens einen Schwefelgehalt von einem Gewichtsprozent aufweisen.

Als Heizöle mit einem derart geringen Schwefelgehalt können in Frage kommen das aus Erdöl gewonnene Heizöl EL oder die Steinkohlenteer-Heizöle L und M. Es ist zwar auch möglich, Heizöl S mit einem Schwefelgehalt von höchstens einem Gewichtsprozent herzustellen, jedoch bereitet die Beschaffung eines Heizöles S dieser Art beträchtliche Schwierigkeiten, weil die Raffinerien nicht in der Lage sind, genügende Mengen dieses öltyps zu liefern.

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Abgesehen davon weisen alle oben erwähnten schwefelarmen Heizöle einen wesentlich höheren Gestehungspreis als das normale Heizöl S auf, so daß die Betreiber der Wärmekraftwerke die bestehenden Auflagen bezüglich der verminderten Umweltbelastung durch den Säurerest der schwefligen Säure (SOp) nur durch einen beträchtlich erhöhten Kostenaufwand erfüllen können. So kommt bspw. auf die bundesdeutsche Zukkerindustrie bei Erfüllung dieser Auflagen eine jährliche Kostenmehrbelastung von mindestens 12 Mill. DM zu.

Zweck der Erfindung ist es, beim Betrieb von Wärmekraftwerken die Umweltbelastung mit dem Säurerest der schwefligen Säure (SOp) ohne wesentlich erhöhten Kostenaufwand zu vermindern. Es liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, durch die der Anteil des Säurerestes der schwefligen Säure in den Rauchgasen von Wärmekraftwerken und/oder in den Trocknungsbrüden von Zuckerfabriken auf ein Mindestmaß verringert wird.

Die Lösung dieses Problems kann nach der Erfindung auf einfache Weise durch Verwendung des bei der Saftreinigung für die Zucker-, insbesondere Rübenzuckerproduktion als Abfallprodukt entstehenden Calciumcarbonate CaCO₅,)-Schlammes zum Entschwefeln der während des Betriebes von Heizkraftwerken anfallenden Rauchgases und/oder der bei der Zuckerproduktion auftretenden Trocknungsbrüden erreicht werden.

Während des Verfahrensablaufs der Zuckerproduktion gelangt der in einer Extraktionsanlage erzeugte Rohsaft zunächst in die Vorkalkung, welche bspw. mit der Apparatur von BRIEGHEL-MULLER durchgeführt werden kann. In diese Apparatur wird der Rohsaft mit Hilfe gebrannten Kalkes nach und nach in eine schwachbasische Lösung mit einem pH-Wert von 10.8 bis 11,0 übergeführt. Diese schwachbasische Lösung bildet dann den Vorkalkungssaft, welcher in die kalte Hauptkalkung fließt, wo ihm eine größere Menge gebrannter Kalk (CaO bzw. Ca(0H)2),

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zugeführt wird, bis die Gesamtmenge gebrannten Kalkes etwa 2 % des Rübengewichtes beträgt. Anschließend wird der Hauptkalkungssaft auf 90 bis 95° C angewärmt und gelangt in ein Aufenthaltsgefäß der sogenannten heißen Hauptkalkung. Von dort gelangt dann der Hauptkalkungssaft in das Carbonatationsgefäß der ersten Carbonatation, wo das beim Brennen des Kalksteins (CaCO,) abgespaltene Kohlensäuregas (CO₂) in den Saft geblasen wird. Bei der Temperatur von 90° C verbindet sich das noch freie Calciumoxid (CaO) wieder mit der Kohlensäure (CO₀) zu Calciumcarbonat-Schlamm (CaCO,).

In einem Dekanteur setzt sich dann der Dickschlamm ab und wird mittels Vakuumdrehfilter in Filtrat und fast entzukkerten Schlamm getrennt. Der Dickschlamm kann selbstverständlich auch in einem Eindickfilter oder dergl. abgeschieden werden. Während das Piltrat zwecks weiterer Reinigung zur zweiten Carbonatation geführt wird, kommt normalerweise der Calciumcarbonat-Dickschlamm (CaCO^) als Abfallprodukt zu einer Deponie. Nach der Erfindung wird jedoch dieser bei der ersten Carbonatation anfallende Calciumcarbonat-Dickschlamm zum Entschwefeln der während des Betriebs von Heizkraftwerken anfallenden Rauchgase und/oder der während der Zuckerproduktion anfallenden Trocknungsbrüden weiterverwendet .

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Entschwefeln von Rauchgasen und/oder Trocknungsbrüden unter Verwendung des Abfallproduktes ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, daß der Calciumcarbonate CaCO, )-Schlamm mit Wasser verdünnt und dann zur Auslösung einer Reaktion mit dem Säurerest der schwefligen Säure (SOp) großflächig in die Rauchgase und/ oder Brüden dispergiert wird.

Nach einem weiteren verfahrenstechnischen Erfindungsmerkmal wird der in der Reaktion entstehende Calciumsulfid-(CaSO,)-Schlamm in ein Konzentrat und eine weniger konzentrierte Dispersion getrennt und dann wird das Konzentrat deponiert,

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während die Dispersion zur erneuten Reaktion auf die Rauchgase und/oder Brüden zur Einwirkung gebracht wird.

Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, daß dem Konzentrat des Calciumsulfid-(CaSO₃,)-Schlammes das Wasser entzogen und dieses dann dem Calciumcarbonat-(CaCO₅. )-Schlamm zur Verdünnung zugeführt wird.

Endlich wird nach der Erfindung in verfahrenstechnischer Hinsicht noch vorgeschlagen, daß der nach der Carbonatation abgeschiedene Calciumcarbonat-( CaCO-, )-Schlamm zur Rauchgas- und/oder Brüdenentschwefelung benutzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft einsetzbar in der Zuckerindustrie, weil dort der Calciumcarbonat-(CaCO₅,)-Schlamm bei der Saftreinigung unmittelbar zur Verfügung steht. Es läßt sich aber auch zur Rauchgasentschwefelung bei anderen Wärmekraftwerken einsetzen, sofern die Möglichkeit gegeben ist, den als Abfallprodukt anfallenden Calciumcarbonat-(CaCO₇.)-Schlamm in genügender Menge zu beschaffen und/oder zu lagern.

Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens verwandelt sich ein gewisser Anteil des Calciumcarbonates (CaCO^) in Calciumsulfid (CaSO₇), wobei der schädliche Säurerest der schwefligen Säure (S0~) gegen unschädliches Kohlendioxyd (CO₂) ausgetauscht wird.

Eine erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist in der Hauptsache gekennzeichnet durch einen zwischen die Kesselhaus- und/oder Trocknungsabgasleitungen sowie den Kamin eingeschalteten Reaktionsturm, der mit dem Schlammabzug des Dekanteurs oder dergl. der Carbonatation in Verbindung steht und dem ein Abtropfgehäuse zur Trennung des Rauch- bzw. Brüdengases von Schlamm und Wasser nachgeordnet ist.

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Damit eine großflächige Dispersion des Calciumcarbonat-(CaCO₂)-Schlammes in die Rauchgase auf einfache Weise ermöglicht wird, ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, daß zwischen den Schlammabzug des Dekanteurs oder dergl. der Carbonatation und den Reaktionsturm ein Vakuumdrehfilter oder dergl. und ein wiederum seinem Schlammabzug nachgeordnetes Rührwerk eingeschaltet ist, wobei das Rührwerk eine Wassereinspeisung aufweist.

Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß dem Abtropfgehäuse des Reaktionsturms ein Dekanteur oder dergl. nachgeordnet ist, der einerseits einen Dickschlammabzug und andererseits einen Dispersionsabgang aufweist, wobei der Dispersionsabgang in den Reaktionsturm zurückgeführt ist, während der Dickschlammabzug in ein nachgeordnetes Vakuumdrehfilter oder in Kammerpressen mündet. Schließlich kann nach der Erfindung dieses Vakuumdrehfilter oder dergl. einen Deponieschlammabzug und einen Wasserablauf aufweisen, wobei der Wasserablauf wiederum mit der Wassereinspeisung des Rührwerks verbunden ist.

An Hand einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nunmehr im einzelnen beschrieben werden.

Bei der Zuckerproduktion wird der in einer Extraktionsanlage, z. B. aus Rübenschnitzeln erzeugte Rohsaft, zunächst einer sogenannten Vorkalkung 1 zugeführt, die bspw. mit der Apparatur nach BRIEGHEL-MÜLLER arbeiten kann. Dort wird der Rohsaft durch Zufuhr einer geringen Menge Calciumoxid (CaO) bzw. Calciumhydroxid (Ca(0H)2) nach und nach in eine basische Lösung mit einem pH-Wert von 10,8 bis 11,0 übergeführt. Dieser Vorkalkungssaft fließt dann der kalten Hauptkalkung 2 zu, wo eine größere Menge Calciumoxyd (CaO bzw. Ca(0H)2) in Form von gebranntem Kalk bzw. Kalkmilch zugeführt wird. Das Calciumoxyd wird durch Brennen von Kalkstein in einem Kalkofen 3 gewonnen, wobei in diesem Kohlensäuregas (CO₂) abgespalten wird.

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Die Gesamtmenge des in der Vorkalkung und der kalten Hauptkalkung zugeführten Calciumoxyds (CaO) beträgt dabei etwa 2 % von dem in die Extraktionsanlage eingesetzten Rübengewicht. Aus der kalten Hauptkalkung wird der Hauptkalkungssaft einem Vorwärmer 4 zugeführt und dort auf 90 bis 95° C angewärmt. Anschließend durchfließt er ein Aufenthaltsgefäß 5 der heißen Hauptkalkung, von wo er wiederum in das Carbonatationsgefäß 6 der ersten Garbonatationsstufe gelangt. In dieses Garbonatationsgefaß 6 wird das im Kalkofen 3 beim Brennen des Kalksteins abgespaltene Kohlensäuregas (COp) in den Hauptkalkungssaft geblasen, so daß sich bei einer Temperatur um 90° C das noch freie Calciumoxid (CaO) wieder in dem Kohlesäuregas (CO₂) zu Calciumcarbonat-Schlamm (CaCO,) verbindet. In einem nachgeschalteten Dekanteur 7 setzen sich die Calcium-Carbonat-Schlammpartikel vom Klarsaft ab, welcher anschließend der zweiten Carbonatationsstufe (nicht dargestellt) zugeführt wird.

Der abgesetzte Dickschlamm aus Calciumcarbonat (CaCO,) gelangt dann in einen Vakuumdrehfilter 8, wo eine Trennung in Filtrat und fast entzuckerten Schlamm stattfindet. Das Filtrat wird wiederum der zweiten Carbonatationsstufe zugeführt, während der Calciumcarbonat-Schlamm in ein Rührwerk 9 gelangt. Diesem Rührwerk 9 wird Wasser (H₂O) zugeführt, so daß eine Aufschlämmung des Calciumcarbonat-Schlammes stattfindet. Dieser verdünnte Calciumcarbonat-Schlamm wird dann einem Reaktionsturm 10 zugeführt, in den andererseits die Kesselhaus- und Trocknungsabgase eingeleitet werden. Im Reaktionsturm 10 findet eine Feinstverteilung des verdünnten Calciumcarbonat-Schlammes statt, so daß dieser den Kesselhaus- und Trocknungsabgasen eine möglichst große Oberfläche bietet. Hierdurch findet eine Reaktion der Kesselhaus- und Trocknungsabgase mit dem Calciumcarbonat-Schlamm statt, dergestalt, daß sich das Calciumcarbonat (CaCO,) in

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Calciumaulfid (CaSO,) verwandelt und dabei das schädliche

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Schwefeldioxyd (SOp) gegen unschädliches Kohlendioxyd (C0~) ausgetauscht wird.

Im Abtropfgehäuse eines dem Reaktionsturm 10 nachgeordneten Dekanteurs 11 wird das vom Schwefeldioxyd (SOp) befreite Rauchgas bzw. Trocknungsbrüde vom Calciumsulfid-(CaSO,)-Schlamm und vom Wasser getrennt und bspw. über einen Ventilator 12 dem Kamin 13 zugeführt.

Im Dekanteur 11 wird das Gemisch aus CaICiUmSuIfId-(CaSO₇.)-Schlamm und Wasser so getrennt, daß eine weniger konzentrierte Dispersion und ein stärker eingedickter Schlamm entsteht. Die weniger konzentrierte Dispersion wird dann durch eine Pumpe 14 in den Reaktionsturm 10 zurückgeführt und nimmt dort erneut an der Reaktion mit dem Rauchgas bzw. der Trocknungsbrüde teil.

Der stärker eingedickte Anteil des Calciumsulfids-(CaSO,)-Schlamms wird einem Vakuumdrehfilter 15 zugeleitet und darin in Deponieschlamm und Wasser getrennt. Das Wasser wird dem Rührwerk 9 zwecks Verdünnung des Calciumcarbonate CaCO,)-Schlamms zugeführt, während eine Pumpe 16 den Deponieschlamm zur Deponie fördert. Dort wird der Calciumsulfidschlamm zusammen mit dem für die Rauchgas- und/oder Trocknungsbrüden-Entschwefelung nicht benötigten Calciumcarbonat-Schlamm in üblicher Weise abgelagert.

Aus dem Umstand, daß es sich bei dem Calciumcarbonat-Schlamm um ein Abfallprodukt handelt, welches in größeren Mengen als benötigt anfällt, ergibt sich der Vorteil, daß mit CaCO,-Überschuß gearbeitet werden.kann. Das bedeutet, daß beim Deponie-Schlamm der größere Anteil aus CaCO,-Scnlamm und der kleinere Anteil aus CaSO,-Schlamm besteht.

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Claims

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Patentansprüche

1. Verwendung des bei der Saftreinigung für die Zucker-, insbesondere Eübenzuckerproduktion als Abfallprodukt entstehenden Calciumcarbonat-(GaCO₅,)-Schlammes zum Entschwefeln der während des Betriebes von Heizkraftwerken anfallenden Rauchgase und/oder der Trocknungsbrüden bei der Zukcerproduktion.

2. Verfahren zum Entschwefeln von Rauchgasen und/oder Trocknungsbrüden unter Verwendung des Abfallproduktes nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Calciumcarbonate CaCO, )-Schlamm mit Wasser verdünnt (9) und dann zur Auslösung einer Reaktion mit dem Säurerest der schwefligen Säure (SOp) großflächig

in die Rauchgase und/oder Brüden dispergiert wird (10).

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der in der Reaktion entstehende Galciumsulfid-(CaSO,)-Schlamm in ein Konzentrat und eine weniger konzentrierte Dispersion getrennt wird (11) und dann das Konzentrat deponiert (16), die Dispersion aber zur erneuten Reaktion auf die Rauchgase und/oder Brüden zur Einwirkung gebracht wird (10).

4·. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3> dadurch gekennzeichnet, daß dem Konzentrat des Calciumsulfid-(CaSO,)-Schlammes das Wasser entzogen (15) und dieses dem Calciumcarbonat-(CaCO,)-Schlamm zur Verdünnung zugeführt wird (9).

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ORIGINAL INSPECTED

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5- Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der nach der Carbonatation (6) abgeschiedene Calciumcarbonate CaCCO-Schlamm zur Rauchgas- und/oder Brüdenentschwefelung benutzt wird (10).

6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5» gekennzeichnet durch einen zwischen die Kesselhaus- und Trocknungsabgasleitungen und den Kamin (13) eingeschalteten Reaktionsturm (10), der mit dem Schlammabzug des Dekanteurs (7) oder dergl. der ersten Carbonatationsstufe (6) in Verbindung steht (8, 9) und dem ein Abtropfgehäuse (11) zur Trennung des Rauch- bzw. Brüdengases von Schlamm und Wasser nachgeordnet ist.

7. Anlage nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schlammabzug des Dekanteurs (7) oder dergl. der Carbonatation (6) und den Reaktionsturm (10) ein Vakuumdrehfilter (8) oder Kammerpressen und ein wiederum dessen bzw. deren Schlammabzug nachgeordnetes Rührwerk (9) eingeschaltet ist, wobei das Rührwerk (9) eine Wassereinspeisung aufweist.

8. Anlage nach den Ansprüchen 6 und 7₅
dadurch gekennzeichnet, daß dem Abtropfgehäuse (11) des Reaktionsturms (10) ein Dekanteur oder dergl. nachgeordnet ist, der einerseits einen Dickschlammabzug und andererseits einen Dispersions— abgang aufweist, wobei der Dispersionsabgang in den Reaktionsturm (10) zurückgeführt ist, während der Dickschlammabzug in ein nachgeordnetes Vakuumdrehfilter (15) oder dergl. mündet.

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9. Anlage nach den Ansprüchen 6 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuumdrehfilter (15) oder dergl. einen Deponieschlammabgang und einen Wasserablauf aufweist, wo bei der Wasserablauf mit der Wassereinspeisung des Rührwerkes (9) verbunden ist.

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