DE3008794A1 - Verfahren zum regenerieren eines verbrauchten adsorbers - Google Patents
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Description
Hg sv ι1 In u u f ϊ r χ e ώ
Anmelder: Sumitomo sjss&mmmmßwmisxmmmwr.xm, ltd
No. 2-1, Ohtemachi 2-chome,
Japan
Verfahren zum Regenerieren eines verbrauchten Adsorbers
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-/-
3QQ8794
<f
Verfahren zum Regenerieren eines verbrauchten Adsorbers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren eines verbrauchten Adsorbers, der insbesondere für die
Trockenentschwefelung eines Schwefeloxide enthaltenden Abgases benutzt worden ist, durch Erwärmung des im
Adsorber enthaltenen, kohlenstoffhaltigen Adsorbens in einer Inertgasatmosphäre.
Für die Trockenentschwefelung der Abgase von stationären Gaserzeugern sind inder Praxis Verfahren angewandt worden,
bei denen ein kohlenstoffhaltiges Adsorbens verwendet und in einem Fließbett (Wirbelschicht) mit den
Abgasen in Berührung gebracht wird. Bei einem solchen Verfahren wird zeitweilig Ammoniak in das Fließbett
eingeführt, um die Entschwefelungswirkung der Aktivkohle zu verbessern und/oder um gleichzeitig eine Denitrierung
zu erzielen. In jedem Fall wird bei den genannten Trockenentschwefelungsverfahren
im allgemeinen das kohlenstoffhaltige Adsorbens zu einem passenden Zeitpunkt regeneriert,
um seine Adsorptionsleistung wiederherzustellen, da das Adsorbens bei der Kontaktierung mit Abgasen allmählich
deaktiviert wird; das regenerierte Adsorbens kann dann erneut für die Kontaktierung mit Abgasen benutzt
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werden.
Bei den bisherigen Verfahren zum Regenerieren eines verbrauchten,
kohlenstoffhaltigen Adsorbens wird letzteres in einer Inertgasatmosphäre erwärmt. Die bekannten Regenerationsverfahren
lassen sich dabei in zwei Arten unterteilen, nämlich einmal Prozesse, bei denen Inertgas selbst
als Erwärmungsmedium benutzt wird, und zum anderen in Prozesse, bei denen Sand als Erwärmungsmedium benutzt
wird. Bei den zuerst genannten wird ein Querstrom-Fließbettregenerator benutzt, in welchem ein erwärmtes Inertgas
in unmittelbarer Berührung mit einem Fließbett bzw. einer Wirbelschicht des verbrauchten Adsorbens gebracht
wird. Bei den zweitgenannten Prozessen werden erwärmte Sandteilchen getrennt mit dem verbrauchten Adsorbens in
einer Inertgasatmosphäre vermischt, wobei zur Regenerierung des verbrauchten Adsorbens hohe Temperaturen im Bereich
von 500 - 650 C erforderlich sind. Die zuerst genannte Art ist demgegenüber darin vorteilhaft, daß vergleichsweise
niedrige Temperaturen von 300 - 400° C für die Regenerierung des verbrauchten Adsorbens ausreichen, weil
das als Erwärmungsmedium benutzte Inertgas auch als Spülgas wirkt.
Unabhängig davon ist der zuerst genannte Prozeß auch
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deshalb nachteilig, weil sich bei der Verwendung eines Querstrom-Fließbetts selbstverständlich ein Temperaturgefälle
einstellt. Wenn die Temperatur im unteren Temperaturbereich (in der oberen Zone) des Fließbetts unter
den Taupunkt eines desorbierten, korrosiv wirkenden Gases abfällt, besteht nicht nur die Möglichkeit für
eine Korrosion im Regenerator, sondern auch für die Klumpenbildung des Kondensats des desorbierten Gases
an den Aktivkohleteilchen. Bei Anwendung des Querstrom-Fließbetts müssen außerdem besondere Maßnahmen zum Schutz
der Heizeinrichtungen und Leitungen vor dem Angriff des
korrodierenden Gases getroffen werden, das aus der Aktivkohle desorbiert und vom Inertgas mitgeführt wird.
Weiterhin ist ein Verfahren zum Regenerieren von verbrauchten, kohlenstoffhaltigen Adsorbentien mittels eines
Gegenstrom-Fließbetts oder einer -Wirbelschicht bekannt, bei dem ebenfalls ein Inertgas als Erwärmungsmedium benutzt
wird. Bei diesem Verfahren wird ein erwärmtes Inertgas relativ zu einem abwärts strömenden oder rieselnden
Fließbett aus verbrauchtem Adsorbens unter Kontaktierung des letzteren in Aufwärtsrichtung geleitet; dieses Verfahren
ist insofern vorteilhaft, als damit ein ausgezeichneter thermischer Wirkungsgrad erzielt werden kann.
Nachteilig ist daran jedoch, daß die zur Durchführung des
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Verfahrens erforderliche Vorrichtung eine relativ große Querschnittsfläche besitzen muß, weil die Strömungsgeschwindigkeit
des Gasstroms herabgesetzt werden muß, um ein Verstreuen der ziemlich feinen Adsorbensteilchen zu
verhindern. Außerdem kann sich bei diesem Verfahren das Problem einer Taukondensation ergeben, da die Auslaßöffnung
für das Heizgas in der Wirbelschicht gleichzeitig die Einlaßöffnung für das verbrauchte Adsorbens darstellt,
so daß infolgedessen auch die Gastemperatur verringert wird. Aus den genannten Gründen wird dieses Verfahren
in der Praxis nicht allgemein angewandt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bisherigen Regenerationsverfahren auftretenden Nachteile
und Probleme zu vermeiden. Insbesondere bezweckt die Erfindung, ein Verfahren zum Regenerieren eines verbrauchten,
kohlenstoffhaltigen Adsorbenz zu schaffen, bei dem das verbrauchte Adsorbenz unter Verwendung eines normalen
Heizgases als Erwärmungsmedium indirekt erwärmt und ein Inertgas ausschließlich als Spülgas benutzt wird.
Diese Aufgabe wird durch die in den beiliegenden Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Regenerieren eines
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verbrauchten Adsorbers, der für die Trockenentschwefelung benutzt worden ist, durch Erwärmung desselben in einer
Inertgasatmosphäre, weist folgende Schritte auf:
- das Inertgas wird mit dem verbrauchten, kohlenstoffhaltigen Adsorbens vermischt,
- das erhaltene Gemisch wird in einer Strömung bzw. Rieselung in Abwärtsrichtung in eine Heizzone eingeführt,
- das Gemisch wird in der Heizzone zum Wärmeaustausch mit einem Heizgas indirekt kontaktiert und dabei auf
Regenerierungstemperatur erwärmt, wobei neben der Regenerierung des verbrauchten Adsorbens auch die
desorbierten Stoffe ausgetrieben v/erden,
- das die desorbierten Stoffe mitführende bzw. ausspülende Inertgas wird anschließend vom Adsorbens
getrennt.
Der in der Beschreibung benutzte Ausdruck "Inertgas" bezieht sich auf ein im wesentlichen sauerstofffreies
Gas, das auch bei Kontaktierung mit Aktivkohle bei der Regenerierungstemperatur im Bereich von
300 - 400° C keinerlei chemische Reaktion, wie Oxydation, herbeiführt. Ein solches Inertgas wird beispielsweise
durch Verbrennung von Flüssiggas (LPG) erhalten. Das erfindungsgemäß aufbereitete kohlenstoffhaltige Adsorbens
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kann beispielsweise Aktivkohle, aktivierte Holzkohle oder Halbkoks sein. Der benutzte Ausdruck "Heiz- oder
Erwärmungsgas" bezieht sich auf ein Gas, welches die Temperatur der Aktivkohle durch indirekte Kontaktierung
mit dieser auf die Regenerierungstemperatur zu erhöhen vermag.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen
erläutert. Es zeigen die Figuren 1 und 2 Fließdiagramme bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Figur
2 zeigt insbesondere ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein zusätzliches Inertgas in der Nähe eines Rektifikators
in einer Trennzone zugeführt wird und ein Kühler unter der Trennzone angeordnet ist.
Bei dem Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen wird ein Inertgas mit verbrauchter Aktivkohle (Adsorbens) vermischt.
Dieses Gemisch wird durch eine Anzahl von Röhren, die im wesentlichen senkrecht bzw. abwärts gerichtet
in einer Erwärmungs- oder Heizzone angeordnet sind, in Abwärtsrichtung geleitet. Außerdem wird ein Heizgas unter
indirekter Erwärmung der in den Röhren befindlichen verbrauchten Aktivkohle in einem aufwärts gerichteten Strom
durch die Heizzone geleitet. Die aus der verbrauchten
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Aktivkohle desorbierbaren Stoffe werden mittels des Inertgases herausgespült· Die desorbierten Stoffe werden
zusammen mit dem Inertgas in eine getrennte, unter der Heizzone angeordnete Trennzone geleitet und von
der Aktivkohle getrennt.
Nachstehend ist die Erfindung in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 näher erläutert. Die z. B. bei der
Trockenentschwefelung verbrauchte Aktivkohle wird über ein oberes Ventil V1 einem Regenerator 1 zugeführt, der
gemäß den Figuren aus einer Speicherzone 2, einer Mischzone 3, einer Heizzone 4 und einer Trennzone 5 besteht.
Die verbrauchte Aktivkohle wird dabei zunächst in der Speicherzone 2 zwischengespeichert. Anschließend wird
die verbrauchte Aktivkohle über Fallröhren 6 in die Mischzone 3 eingeführt und in dieser mit einem Spül-Inertgas
vermischt, das über eine Leitung 7 seitlich in diese Mischzone eingeleitet wird. Das Gemisch aus
Aktivkohle und Inertgas wird dann erwärmt, während beide Komponenten gemeinsam eine Anzahl von praktisch
senkrecht in der Heizzone 4 angeordneten Heizröhren dur ch s trömen.
Da hierbei in der Heizzone 4 ein Erwärmungs- bzw. Heizgas über eine Leitung 9 an die Außenseiten der
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einzelnen Heizrohren 6 herangeführt wird, kommen die
verbrauchte Aktivkohle und das Inertgas innerhalb der Heizrohren 8 in indirekte Wärmeaustauschbeziehung mit
diesem Heizgas, um dadurch auf Regenerationstemperatur erwärmt zu werden. Die hierbei aus der verbrauchten
Aktivkohle desorbierten und freigesetzten Stoffe, wie SC>2 usw. , werden unter der Wirkung des Inertgases von
der Aktivkohle weggespült und treten mit der regenerierten Aktivkohle und dem Inertgas in Abwärtsrichtung in
die Trennzone 5 ein. In der Trennzone 5 werden die desorbierten Stoffe zusammen mit dem Inertgas von der
regenerierten Aktivkohle getrennt und über einen Gasauslaß im oberen Bereich der Trennzone zu einer Leitung
10 abgeführt, während die regenerierte Aktivkohle über ein unteres Ventil V2 aus dem Regenerator ausgetragen
wird. Bei dieser Vorrichtung ist zusätzlich ein Rektifikator
11 vorgesehen.
Figur 2 veranschaulicht ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem zusätzliches Inertgas über eine Leitung 14 in
der Nähe des Rektifikators 11 innerhalb der Trennzone
zugeführt wird und unterhalb der Trennzone 5 ein Kühler 15 zum Kühlen der regenerierten Aktivkohle vorgesehen
ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die desorbierten Stoffe, die korrodierende Gase enthalten, durch das
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zusätzlich eingeführte Inertgas praktisch vollständig von der regenerierten Aktivkohle abgeführt, so daß
keine Gefahr besteht, daß derartige Gase den auf einer Kondensationstemperatur im Bereich von 40-150 C
gehaltenen Kühler erreichen. Diese Anordnung ist somit deshalb vorteilhaft, weil der Kühler 15 aus normalen,
unvergüteten Werkstoffen bestehen kann. Die Menge des zusätzlich eingeleiteten Inertgases liegt vorzugsweise
bei 10 - 30 % der Gesamtmenge an Inertgas.
Das nach dem indirekten Wärmeaustausch mit der verbrauchten Aktivkohle und dem Inertgas in den Heizrohren
über den oberen Bereich der Heizzone aus dem Regenerator entlassene Heizgas wird weiterhin mittels eines in
Leitungen 9 eingeschalteten Umwälzgebläses 12 zu einem Heißwindofen 13 geführt, in diesem auf die erforderliche
Temperatur erwärmt und anschließend über Leitungen 9 zur Heizzone 5 zurückgeführt. Zusätzlich können nicht dargestellte
Puffer oder dgl., wie bei herkömmlichen Röhrenwärmetauschern, auf zweckmäßige Weise an der Außenseite
der Röhren in der Heizzone angeordnet sein. Obgleich bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen die verbrauchte
Aktivkohle durch die Heizrohren geleitet wird, während das Heizgas die Heizrohren außenseitig umspült, kann
die Anordnung auch selbstverständlich so getroffen sein,
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daß das Heizgas die Heizrohren durchströmt, während die
verbrauchte Aktivkohle außerhalb der Heizrohren fließt.
Beim vorstehend beschriebenen Verfahren gemäß der Erfindung wird das verbrauchte kohlenstoffhaltige Adsorbens
bei der Abwärtsströmung durch die Heizzone allmählich
erwärmt, wobei die an ihm adsorbierten Stoffe desorbiert bzw. freigesetzt werden. Diese desorbierten Stoffe werden
durch das sich im Gleichstrom mit dem Adsorbens bewegende Inertgas mitgerissen bzw. ausgetrieben und dabei
zur Hochtemperaturseite hin befördert. Beim erfindungsgemäßen Verfahren besteht also keine Möglichkeit für ein
erneutes Kondensieren dieser desorbierten Stoffe. Da weiterhin beim erfindungsgemäßen Verfahren das kohlenstoffhaltige
Adsorbens und das Erwärmungs- bzw. Heizgas im Gegenstrom strömen, wird ein hervorragender thermischer
Wirkungsgrad erreicht. Da weiterhin keine Möglichkeit für eine unmittelbare Berührung zwischen dem kohlenstoffhaltigen
Adsorbens und dem Heizgas besteht, bietet das erfindungsgemäße Verfahren den zusätzlichen Vorteil, daß
die Strömung des kohlenstoffhaltigen Adsorbens nicht gestört wird und ein normales sauerstoffhaltiges heißes
Gas als Heizgas benutzt werden kann. Darüber hinaus besteht beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Erwärmen eines
verbrauchten kohlenstoffhaltigen Adsorbens durch indirekten
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Wärmeaustausch keinerlei Gefahr dafür, daß sich korrodierende, desorbierte Stoffe mit dem Heizgas vermischen.
Schließlich sind auch keine speziellen Maßnahmen erforderlich, um die Leitungen für die Rückführung des Heizgases
sowie die zugeordneten Ausrüstungen vor Korrosion zu schützen.
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Claims (3)
1. Verfahren zum Regenerieren eines verbrauchten Adsorbers,
der insbesondere für die Trockenentschwefelung eines Schwefeloxide enthaltenden Abgases benutzt worden ist,
durch Erwärmung des im Adsorber enthaltenen, kohlenstoffhaltigen Adsorbens in einer Inertgasatmosphäre,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Inertgas mit dem verbrauchten Adsorbens vermischt wird, daß das erhaltene Gemisch in einer Strömung bzw.
Rieselung in Abwärtsrichtung in eine Heizzone eingeführt wird,
daß das Gemisch in der Heizzone zum Wärmeaustausch mit einem Heizgas indirekt kontaktiert und dabei auf Regenerierungstemperatur
erwärmt wird, wobei neben der Regenerierung des verbrauchten Adsorbens auch die desorbierten
Stoffe ausgetrieben werden, und daß das die desorbierten Stoffe mitführende bzw.
ausspülende Inertgas vom Adsorbens getrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus verbrauchtem kohlenstoffhaltigen
Adsorbens und Inertgas durch eine Anzahl von in der Heizzone angeordneten Heizrohren in Abwärtsrichtung
geleitet wird, während das Heizgas innerhalb der
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Heizzone längs der Außenseiten der Heizrohren in Aufwärtsrichtung strömt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzliches Inertgas in einer Trennzone dem Spülgas zugeführt wird, wenn dieses vom
Adsorben . getrennt wird.
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