DE2741116A1 - Verfahren zur entfernung von schwefeldioxid aus gasen, insbesondere industrieabgasen - Google Patents
Verfahren zur entfernung von schwefeldioxid aus gasen, insbesondere industrieabgasenInfo
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Description
Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Gasen,
insbesondere Industrieabgasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Gasen, insbesondere Industrieabgasen,
bei denen diese mit Ammoniak und/oder ammoniakhaltigen
Lösungen in einer Waschvorrichtung behandelt werden·
Die überwiegende Anzahl der in jüngster Zeit bekanntgewordenen Verfahren dieser Art, die mit Ammoniak arbeiten,
benutzen zur Entfernung des Schwefeldioxids eine Waschlösung, die aus in Wasser gelöstem Ammoniumsulfit und
Ammoniumbisulfit besteht. Das Ammoniumsulfit reagiert dann
mit dem Schwefeldioxid zu Bisulfit nach folgender Gleichung:
(NH4)2S03 + 6O2 + H2O ^2 HH4HSO3 (1)
Der Verbrauch an Ammonium wird dabei z.B. durch Zugabe
von Ammoniumhydroxid ersetzt, das nach folgender Gleichung reagiert:
2 NH4OH + SO2 >(NH4)2SO3 + H3O (2)
Andere Verfahren benutzen zur Entfernung des Schwefeldioxids auch gasförmiges Ammoniak, das in eine Waschkolonne oder vor der Kolonne in das Gas eingespeist wird.
Dabei entsteht dann ebenfalls Sulfit-Bieulfit, das eich
in der Waschlösung wiederfindet. Die Anteile an Ammonium
sulfat sind in diesem Fall meist gering.
Bei einem nicht zum Stande der Technik gehörenden Verfahren, das zur Entfernung des Schwefeldioxids ebenfalls gasförmiges Ammoniak benutzt, wird das Ammoniak in das mit
Hebeltröpfchen durchsetzte, zu behandelnde Gas eing·-
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speist. Dabei wird mit dem im Gas vorhandenen freien Sauerstoff eine weitgehende Oxidation zum Sulfat erzielt.
Diese fieaktion ist temperaturabhängig. Bei niedrigen
Arbeitetemperaturen, z.B. unterhalb 400C, beträgt der
ßulfitanteil noch ca. 20 Gew.-% der insgesamt in der Lösung enthaltenen Salze.
Die Dampfdrucke von Schwefeldioxid und Ammoniak über
einer Sulfit-Bieulfit-Lösung sind, wie aus der Literatur
bekannt ist, von der Temperatur, der Konzentration und dem Verhältnis von S/C abhängig, wobei
S die Gesamtkonzentration von SO^ in der Lösung und
C die Gesamtkonzentration von NH, in der Lösung ist.
Daraus ergibt sich, daß bei den bisher bekanntgewordenen Verfahren nach dem letzten, als solchen zu bezeichnenden
SOp-Vascher, ein beträchtlicher Ammoniakdampfdruck vorliegt,
der, wenn keine besonderen Abscheidevorrichtungen
vorgesehen werden, zu erheblichen, wirtschaftlich nicht vertretbaren Ammoniakverlusten führt.
Eine Beihe bekannter Verfahren benutzt daher eine zusätzliehe
Waschstufe, in der mittels Wasser das Ammoniak und zwangsläufig auch Schwefeldioxid ausgewaschen wird. Wird
das eingebrachte Wasser im Prozeß mittels der fühl baren Wärme des heißen, zu behandelnden Abgases später verdampft,
wirkt es sich durch die Erhöhung des spezifischen Gewichtes, des Taupunktes und der Hasse nachteilig auf
den der Anlage nachgeschalteten Kompressor und auf den Kamin aus. Das benutzte Waschwasser muß in diesem Pail,
um Verschmutzungen und Störungen zu vermeiden, vollständig entmineralisiert werden. Die in der DT-OS 24 31 130
und 25 18 386 bekannten Verfahren benutzten zu diesem
Zweck aufwendige Ionenaustauscheranlagen.
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Es gehört ferner zum Stande der Technik, zum Nachwaschen
des bereits behandelten Gases eine sehr verdünnte Sulfit-Bisulfit-Lösung zu verwenden. Dabei macht man sich die
Tatsache zunutze, daß der Dampfdruck von Ammoniak fast proportional der Konzentration C ist. Das in der DT-OS
24 29 690 beschriebene Verfahren benutzt zu diesem Zweck eine Vaschlösung, deren Salzgehalt unter 0,015 Hol/l
liegt und zusätzlich Waschwasser. Die nach dem Waschvorgang ablaufende beladene Lösung wird in einem Elektrodialysator von den Sulfiten getrennt und kann dann erneut
dem WaschprozeS zugeführt werden.
Beiden Verfahrensarten haftet der Nachteil an, daß für die Aufbereitung der Waschwässer erhebliche Investitionen
notwendig sind und der Vorteil der Taupunkt verschiebungen, der sich durch den Siedeverzug der konzentrierten Salzlösungen ergibt, verlorengeht. Bei Verwendung von konzentrierten Salzlösungen liegt der Taupunkt des die Apparatur verlassenden Gases unter der Gastemperatur.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, die vorstehend aufgezeigten Mängel der bekannten
Verfahren zu vermeiden. Insbesondere sollen Ammoniakverluste sowie aufwendige Verfahren zum Nachwaschen des behandelten Gases soweit wie möglich vermieden werden.
Bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art besteht die Erfindung darin, einen kleinen Teil der umlau
fenden Sulfit und Bisulfit enthaltenden Lösung aus dem Kreislauf abzuziehen, diesen Teilstrom einer Oxidation
mit Sauerstoff, Luft oder einem anderen Oxidationsmittel zur Bildung von Sulfat zu unterziehen und das bereite gewaschene Gas mit dieser oxidierten Lösung nachzubehandeln.
Die Erfindung sieht vor, die oxidierte Lösung auf einen pH-Wert von 4 bis 6, vorzugsweise 4,5 bis 5· einzustellen·
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
daß die oxidierte Lösung 20 bis 50, vorzugsweise 30 bis
4-5 Gew.-% gelöste Ammoniaksalze enthält und der Taupunkt
des aus dem Nachwascher austretenden Gases unterhalb der Gastemperatur liegt.
Da die bei der Oxidation gebildeten Sulfate praktisch keinen Dampfdruck besitzen und der pH-Wert niedrig liegt,
ist eine restlose Entfernung des Ammoniaks aus dem Gas gewährleistet. Die mit Ammoniak beladene Lösung aus dem
Nachwäscher kann in den Kreislauf zurückgeführt werden, so daß sich nach Entfernung der Produktion ein bestimmter
Sulfatspiegel einstellt.
Es ist aber auch möglich, die gesamte oxidierte, sulfathaltige
Vaschlösung als Produktion auszufahren. Dabei hat sich die Verwendung eines Stufenwaschers mit Umlauf zur
Erzielung einer ausreichend großen Berieselungsdichte als zweckmäßig erwiesen. Diese Fahrweise wird dann angewandt,
wenn Ammoniumsulfat gewonnen werden soll.
Auf der Zeichnung ist ein Verfahrensschema für ein beliebigea Gasentschwefelungsverfahren, bei dem Ammoniak zur Entfernung
von Schwefeldioxid benutzt wird, dargestellt.
Das zu behandelnde Gas tritt über die Leitung 1 in den unteren Teil eines Waschers 2 ein und verläßt ihn vom SO2
befreit über die Leitung 3· Die aus dem Sumpf des Wassers 2 ablaufende Lösung wird zum größten Teil über die Leitungen
4, 5 und 6, in die eine Pumpe 7 eingeschaltet ist, auf
den Kopf des Waschers 2 gefahren. Innerhalb des Waschtur-■·■
wird die Ammoniumsulfit und Aamoniumbisulfit enthaltend· Lösung mit dem zu behandelnden Gas in Berührung
gebracht, wobei die Reaktionen entsprechend den Gleichungen (1) und (2) ablaufen. Das Ammoniak kann entweder gasförmig
über die Leitung 8 oder in Form einer Ammonium-
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hydroxidlösung über die Leitung 9 in den Kreislauf gefahren werden.
Ein Teilstrom der aus dem Sumpf der Waschkolonne 2 abgezogenen Lösung) mindestens jedoch eine Menge, die der
minimalen technisch vertretbaren bekannten Berieselungsdichte des gewählten Kolonnentyps entspricht, wird über
die Leitung 10, die Pumpe 11 und die Leitung 12 in den Oxideur 13 eingeleitet. Die Oxidation kann mit Luft, Sauerstoff oder einem anderen Oxidationsmittel erfolgen. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird Luft über den Kompressor 14 und die Leitung 15 in den unteren Abschnitt
des Oxideurs 13 eingeleitet. Der Oxideur kann entweder nach Art eines Waschers oder eines Gasblasenapparates
konstruiert sein.
Während die den Oxideur verlassende Abluft über die Leitung 16 in das zu behandelnde Gas zurückgeführt wird, gelangt die oxidierte Lösung über die Leitung 17, die Pumpe
18, die Leitung 19 und den Kühler 20 sowie die Leitung 21 auf den Kopf eines Nachwaschers 22, in den von unten über
die Leitung 3 das nachzubehandelnde Gas eingefahren wird. Das gereinigte Gas verläßt den Wascher über die Leitung
23 mit einer Temperatur, die über der Taupunkttemperatur
liegt.
Die aus dem Wascher 22 ablaufende Lösung kann entweder als Produktion über die'Leitung 24 abgefahren oder durch
die Leitung 25 in den Kreislauf zurückgeführt werden. Bei der zuletzt genannten Fahrweise kann die Produktion dann
durch die Leitung 26 ausgeschleust werden.
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Claims (4)
1. Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Gasen, insbesondere Industrieabgasen, bei denen diese mit Ammoniak
und/oder ammoniakhaltigen Lösungen in einer Waschvorrichtung
behandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleiner Teil der umlaufenden Sulfit und Bisulfit enthaltenden Lösung aus dem Kreislauf
abgezogen, dieser Teilstrom einer Oxidation mit Sauerstoff, Luft oder einem anderen Oxidationsmittel zur Bildung von
Sulfat unterzogen und das bereits gewaschene Gas mit die- ser oxidierten Lösung nachbehandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierte Lösung auf einen pH-Wert von 4 bis 6, vor
zugsweise 4,3 bis 5» eingestellt wird.
3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierte Lösung 20 bis 50» vorzugs
weise 30 bis 45 Gew.-% gelöste Ammoniaksalze enthält.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3« dadurch gekennzeichnet, daß der Taupunkt des aus dem Nachwascher austretenden Gases unterhalb der Gastemperatur liegt.
5· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus der umlaufenden Lösung ein Teilstrom
abgezogen wird, dessen Mindestmenge der minimalen technisch vertretbaren bekannten Berieselungsdichte des gewählten
Kolonnentyps entspricht.
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