DE3011592A1 - Verfahren zum entfernen von schwefeldioxid aus rauchgas - Google Patents

Verfahren zum entfernen von schwefeldioxid aus rauchgas

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/501—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/48—Sulfur dioxide; Sulfurous acid
    • C01B17/50—Preparation of sulfur dioxide
    • C01B17/60—Isolation of sulfur dioxide from gases

Description

DIPL.-CHEM. JOACHIM DnHSSLER PATENTANWALT
TALSTRASSE 28, 3620 HOFGEISMAR 4
11592
17. März 1980 1524/80 Dr/kü
Research-Cottrell, Somerville New Jersey 08876 - USA
"Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxid aus Rauchgas"
0300U/06Q6
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- /IO -
3011532
Technisches Sachgebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Doppelkreislaufsystem zum Entfernen von Schwefeldioxid aus Rauchgas, das den Verbrauch an Frischwasser im Sinn eines geringen Verbrauchs optimiert, wobei die Suspensionskonzentration für eine wirkungsvolle SO2-Wäsche und die Kühlung der Rauchgase kontrolliert wird.
Bisheriger Kenntnisstand
Die Wäsche von Kesselrauchgasen mit Suspensionen von Kalkstein (CaCO3) oder gebrannten Kalksteinprodukten, wie Branntkalk und Kalkhydrat als Absorptionsmittel, ist eine bekannte Methode, um Schwefeldioxid (SO2) aus diesen Verbrennungsabgasen zu entfernen. Die gebräuchlichen Anlagen verbrauchen im Betrieb jedoch beträchtliche Mengen an Frischwasser. Da Wasser von geeigneter Qualität oft nur in beschränkten Mengen zur Verfügung steht, ist es notwendig, ein Wasch-System zu entwickeln, das nur möglichst kleine Mengen guten Frischwassers oder wiederverwendeten Wassers verbraucht.
In Rauchgasentschwefelungsanlagen wird Frischwasser benötigt, um zwei Arten von Wasserverlusten zu kompensieren:
1. Verdampfungsverluste, die beim Sättigen der einströmenden Gase mit Wasserdampf entstehen und
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2. Wasserverluste, die bei der Ausscheidung von
Feststoffen, wie beispielsweise unreagierte Kalkprodukte sowie Hydrate von Calciumsulfit bzw. -sulfat, entstehen.
Der Gesamtfrischwasserbedarf der Anlage kann nur gesenkt werden, indem diese Wasserverluste reduziert werden.
Allgemein gelangt Frischwasser auf mehreren Wegen ins SchwefeIdioxid-Abscheidungssystem:
^O 1. Wasser, das in Form einer Suspension mit Absorptionsmittel eingeführt wird;
2. Wasser von Suspensionspumpendichtungen;
3. Waschwasser zum Abspülen von Feststoffablagerungen, die sich auf den Tropfenabscheidern bilden;
4. Quencherwasser, das hauptsächlich die Verdampfungsverluste kompensiert.
Das meiste Frischwasser, das zugeführt werden muß, ist entweder Tropfenabscheider-Waschwasser oder Quencherwasser. Das Tropfenabscheider-Waschwasser muß von ziemlieh hoher Güte sein, d.h. geringer Feststoffgehalt und wenig Verunreinigungen, um nicht zu den Feststoffablagerungen beizutragen, die es ja entfernen soll. Sein Feststoffgehalt und pH-Wert muß sich innerhalb bestimmter Grenzen halten. Andererseits kann das anfallende Quencherwasser von erheblich geringerer Qualität sein.
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Al
Nach einem' bereits bekannten Verfahren werden die Prozeßwasserverluste (d.h. Prozeßfrischwasserbedarf) dadurch vermindert, daß die Gaswäsche im geschlossenen Kreislauf betrieben wird. Beim geschlossenen Kreislauf wird die vom Gaswasch-System ausgeschiedene Suspension teilweise entwässert. Hieraus werden zwei neue Ströme erhalten: Einen mit hohem Feststoffgehalt, der zur Deponie geht und einen, der aus Wasser geringer Qualität besteht, das in die Gaswaschanlage zurückgeleitet wird.
Dieses Kreislauf-Verfahren kann den Gesamtfrischwasserbedarf um bis zu 50 % reduzieren. Jedoch muß dabei beachtet werden, daß das im Kreislauf geführte Wasser an Sulfaten gesättigt ist, was zu Verkrustungen in der Rauchgasentschwefelungsani age führt. Außerdem werden Verunreinigungen, vor allem korrosive Chloride innerhalb der Entschwefelungsanlage im geschlossenen Kreislauf aufkonzentriert. Diese Verunreinigungen erzwingen die Anwendung seltener, teuerer Baustählte und schliessen oft die Anwendung eines geschlossenen Einfachkreislaufsystems in einer Entschefelungsanlage aus. Ferner müssen die Betriebsbedingungen innerhalb gewisser Grenzen gehalten werden, um eine gute Absorptionswirkung und Kontrolle über Anbackungen bei einer calciurahaltigen Waschlösung zu erreichen.
25 Kurzfassung der Erfindung
Es wurde nun gefunden, daß die Quenchersuspensionskonzentration kontrolliert werden und der Frischwasser· bedarf erniedrigt werden kann, wenn das rezirkulierte
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Wasser des Entwässerungssystems und die Ströme hohen und niedrigen Feststoffgehaltes des Absorbersystems gezielt genutzt werden. Der Doppelkreislauf-Prozeß der Erfindung trennt das Hauptabsorbersystem einschließlich des für Anbackungen und Korrosion anfälligen Tropfenabscheiders, von der Verdampfungszone des Prozesses. Das ganze im Kreislauf geführte Wasser wird in den Verdampfungs-Quencher-Kreislauf geschickt, keines dagegen zu dem Kreislauf, der die Tropfenabscheider und
10 die Hauptabsorptionszonen enthält. Jedoch kann bei
wechselnder S02-Zufuhr das zum Quencherkreislauf rezirkulierte Wasser im über- oder Unterschuß vorhanden sein und die Massenbilanz der Verdampfung im Quencherkreislauf nicht erfüllen, Um dieses Ungleichgewicht auszugleichen, ist es notwendig, eine Trennungsvorrichtung und Durchflußkontrolle zwischen den Kreisläufen zu haben, um den notwendigen Wasserzufluß zum Quencher-Kreislauf so aufrechtzuerhalten, daß der Absorberkreislauf im Betriebsgleichgewicht verbleibt.
Normalerweise sollte die Suspensionszusammensetzung so geregelt werden, daß im Quencherkreislauf über 3 % der beiden Reaktionsprodukte Calciumsulfit und Calciumsulfat vorliegen. Ferner muß das cal ciumha-1 tige Absorptionsmittel oberhalb eines Minimalgehalts vorliegen, um eine wirksame Entschwefelung zu bewirken, üblicherweise bewegt sich der Feststoffgehalt im Absorber zwischen 6 % bis 14 %.
Der Zweifachkreislauf erlaubt schließlich einen völlig offenen Kreislaufbetrieb der Tropfenabscheider und Hauptabsorptionszonen, wobei die Benutzung verunreinigten rezirkulierten Wassers vermieden wird und der
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Gebrauch von zusätzlichem Waschwasser für die Tropfenabscheider besonders vergrößert ist. Indem kein rezirkuliertes Wasser in diesen Zonen zugelassen ist, werden Verkrustungen, Anbackungen und unkontrollierte Auskristallisation, die den störungsfreien Dauerbetrieb der Entschwefelungsanlage nachteilig beeinflussen, vermieden. Diese Maßnahme erlaubt es außerdem, weniger aufwendige Materialien für die Anlageteile zu verwenden, welche ansonsten benötigt wurden, um den Angriff gelöster Chemikalien, wie Chloride, standzuhalten.
Die Verwendung von rezirkuliertem Wasser aus den Entwässerungseinrichtungen im zweiten Kreislauf, der Quencherzone, ermöglicht es, die Gesamtanlage als geschlossenen Kreislauf zu betreiben, so daß alles vorhandene Wasser ausgenützt wird, anstatt es zu verwerfen.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Als Beispiel wird die Erfindung anhand der Schema-Zeichnungen im folgenden eingehender beschrieben, wobei
Zeichnung 1 ein vereinfachtes Fließchema der Anlage ist,
20 Zeichnung 2 ist ein Einblick in einen Mehrstufen-Quencher-Absorberturm.
Bezugnehmend auf Zeichnung 1 bezeichnet 10 allgemein einen Teil der Erfindung, der den Mehrstufen-Quencher-Absorberturm 12 einschließt, der eingehender bei der Besprechung der Zeichnung 2 behandelt wird. Dieser Turm 12 umfaßt einen Quencher 14 und einen Absorber 16.
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Die Pfeile 18a, b und c bezeichnen jeweils den Gasstrom zum Quencher 14, vom Quencher 14 zum Absorber 16 und den S02-befreiten Rauchgasstrom aus dem Absorber 16.
Ander Hauptkomponenten des Systems umfassen den Absorbertank 20, den Quenchertank 22, das Entwässerungssystem 24, eine Absorbertrennvorrichtung 26, die Pumpen 28, 30 und 32, die jeweils eine Pumpenwasserdichtung 34a, b und c für die entsprechenden oben genannten Pumpen besitzen.
Die Hauptleitungen der Anlage für Suspensionen sind:
Leitung 36 vom Absorbertank 20 zur Pumpe 28; Leitung verbindet die primäre Absorberzufuhrleitung vom Pumpe zum Absorber 16; die sekJndäre Absorberzufuhrleitung 40 geht vom Absorbertank 20 zur Pumpe 30; die sekundäre Absorberzufuhrleitung 42 geht von Pumpe 30 zum Absorber 16; die Leitung 44 verbindet eine Abzweigung von Leitung von der sekundären Absorberzufuhr zur Absorbertrennvorrichtung 26; Leitung 46 vom Absorber 16 zum Absorbertank 20; die Tropfenabscheiderwaschwasserleitung 48 zum Mehrstuf en-Quencher-Absorberturm 12; die Leitung 50 ist die Reaktandenzufuhrleitung zum Absorbertank 20; die Überlaufleitung 52 führt von der Absorbertrennvorrichtung zum Absorbertank 20; die AbI aufleitung 54 kommt von der Absorbertrennvorrichtung· 26; die Absorber 20 Oberlaufleitung entspricht einer Quenchertankzufuhrleitung 56; die Leitung 58 vom Quenchertank 22 zur Pumpe 32; die Leitung 60 verbindet die Quencherzufuhrleitung von Pumpe 32 zum Quencher 14; die Quencherabflußleitung 62 vom Quencher 14 geht zum Quenchertank 22; die
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Leitung 64 verbindet den Ablauf vom Quenchertank 22 mit dem Entwässerungssystem 24; die Leitung 66 geht vom Entwässerungssystem 24 zum Quenchertank 22 und die Leitung 68 verbindet das Entwässerungssystem 24 zur Entwässerungsausblasleitung.
Eingehend auf Zeichnung 2, hat der Mehrstufen-Quencher Absorberturm 12 eine senkrechte Umhüllung 70 mit einer Rauchgaseinlaßöffnung 72 am unteren Ende und oben eine Rauchgasauslaßöffnung 73 für das SO2-befreite Rauchgas Unterhalb der Rauchgaseinlaßöffnung 72 befindet sich ein Sumpf oder Quenchertank 74 (=22), der mit einem allgemein 76 bezeichneten Rührwerk versehen ist.
In Zeichnung 2 wird die Quencherzone allgemein 14, die Absorberzone allgemein 16 genannt. Die Quencherzone 14 umfaßt eine Vielzahl von Rohren 80, die an Leitung 60, von der Pumpe 32 her, angeschlossen sind. Jedes dieser Rohre 80 hat viele Sprühvorrichtungen 82. In einer bevorzugten Ausführungsform einer solchen Anlage fließen im Quencher 14 die Rauchgase wirbelartig langsam nach oben, nachdem sie tangential bei 72 eingeleitet wurden. Die Rückflußleitung 62, die in Zeichnung 1 erscheint, ist die durch die Erdanziehung bewirkte Rückkehr der Waschflüssigkeit von den Rohren 80 in den Quenchertank 22, Zwischen der Quencherzone 14 und der Absorberzone 16
25 befindet sich eine schüsselartige Gas-Flüssigkeits-
Trennvorrichtung 84. Diese Trennvorrichtung 84 sammelt sowohldas Wasser der Tropfenabscheider als auch die Absorbersuspension und leitet sie über die Leitung 46
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zurUck zum Absorbertank. Oberhalb dieser schlüsselartigen Trennvorrichtung 84 befinden sich viele Rohre 86 bzw. 86a, die jeweils mit den Leitungen 42 und 38 verbunden sind, die die primären und sekundären Absorberzufuhrleitungen darstellen. Beide Rohrleitungen 86 und 86a sind mit einer Vielzahl von Sprühvorrichtungen 88 versehen und zwischen den Rohren 86 und 86a ist eine dicht gepackte Schicht 90. Oberhalb der oberen Rohrleitung 86a ist der untere Tropfenabscheider 92 und obere Tropfenabscheider 94. Waschwasser wird dem unteren Tropfenabscheider durch Rohre 96 mit Sprühvorrichtungen 98 zugeführt. Der obere Tropfenabscheider 94 ist ebenfalls mit einer Waschvorrichtung mit Rohren 100 und Sprühvorrichtungen 102 versehen.
Die Absorbertrennvorrichtung 26 und das Entwässerungssystem 24 aus der Zeichnung 1 können funktionsmäßig von Hydrozyklonen, Eindickern, Zentrifugen oder Vakuumfiltern ausgeführt werden.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen umfaßt das Doppelkreislaufsystem einen Quencherkreislauf A, in dem praktisch alle Verdampfungsverluste stattfinden und einen Absorberkreislauf B (der auch die Tropfenabscheider 92 und 94 umfaßt), wobei das Gas zuerst durch den Quencherkreislauf, dann durch den Absorberkreislauf geleitet wird. Der Absorptionsmittelfluß wird im Gegenstrom zum Gasfluß geführt. Der Absorptionsmittelfluß geht zuerst durch den Absorberkreislauf. Feststoffe werden auf folgende Weise aus dem System entfernt: Feststoffe der Reaktion zwischen dem calciumhaltigen Absorptionsmittel
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und Schwefeldioxid als auch etwas unreagiertes Absorptionsmittel werden aus dem Absorbertank 20 vom Absorberkreislauf B dem Quencherkreislauf A zusammen mit etwas Wasser mit nahezu konstanter Zusammensetzung durch die Leitung 56 zugeführt. Suspension wird dem Kreislauf A ebenfalls über die Leitung 44, die Absorbertrennvorrichtung 26 und Leitung 54 zugeführt.Die Feststoffe werden dann durch den Quencherkreisi auf A zirkuliert, wo weitere Reaktionsprodukte gebildet werden und die Konzentration des unreagierten Absorptionsmittels abnimmt. Die Feststoffe werden dann vom Quencher dem Entwässerungssystem 24 zugeleitet und enden schließlich auf der Deponie.
Frischwasser wird dem Absorberkreislauf auf folgende Arten zugeführt:
1. Wasser durch Absorptionsmittelsuspensionszufuhr-1 ei tung 50
2. Wasser in geringer Menge von den Suspensionspumpendichtungen 34a und b
20 3. als Tropfenabscheiderwaschwasser bei 48. Frischwasser kommt in den Quencherkreislauf als:
1. reines Wasser in geringen Mengen von den Suspensionspumpendichtungen 34a und Rührwerksdichtungen 34d
2. Wasser, das im Quencherkreislauf zirkuliert von 66, das hauptsächlich die Verdampfungsverluste ersetzt
und
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3. Wasser, das vom Absorberkreislauf überläuft mit seinen Feststoffen durch die Leitung 56'.
Falls das zum Prozeliablauf erforderliche Wasser im Quencher gleich der Menge des aus dem SuIfitschlammentwässerungssystem und dem Absorberkreis-Überlauf gewonnenen Wassers ist, so ist die beste Ausnutzung des Wassers erreicht. Jedoch steht der Quencher-Prozeßwasserbedarf in direkter Verbindung mit dem Volumen und der SO2-Konzentration des behandelten Rauchgases. Deshalb gibt es auch nur eine exakte Schwefeldioxidkonzentration für ein bestimmtes behandeltes Gasvolumen, bei dem die Prozeßerfordernisse für Quencherfrischwasser im Gleichgewicht sind mit dem Wasser, das im Prozeß im Kreislauf geführt wird. Daraus folgt, daß es viele Betriebsbedingungen gibt, wo das rezirkulierte Wasser entweder im Überschuß vorhanden ist oder fehlt, um den Quencherwasserbedarf zu erfüllen. Für die Betriebsfälle, wo das rezirkulierte Wasser den Quencherwasserbedarf überschreitet, muß die Feststoffkonzentration, die den Absorberkreislauf ver-
20 läßt, gesteigert werden.
Dies erfolgt mit Hilfe üblicher Kontrollmethoden an der Absorbertrennvorrichtung 26, die den höher konzentrierten Feststoffstrom im Bereich einer Feststoffdichte von 10 % - 50 % durch die Leitung 54 der Leitung 56, durch die Suspension fließt, zumischt. Dagegen wird der Strom niedriger Feststoffdichte, im Bereich von 3 1 - 10 % durch Leitung 52 zurück in den Absorbertank 20 geleitet. Der Absorberkreislauf wird dann als offener Kreislauf betrieben, der eine Suspension mit hohem Feststoffgehalt an den Quencherkreisi auf abgibt. Natürlich ergeben beide
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Kreisläufe, als gesamtes gesehen, ein geschlossenes Kreislaufsystem.
Für diejenigen Betriebsbedingungen, wo das rezirkulierte Wasser in geringerer Menge anfällt als der Quencher-Wasserbedarf beträgt, ist es wünschenswert, die Wassermenge zu steigern oder den Feststoffgehalt im Absorberablauf zu vermindern, indem man den niedrig konzentrierten Feststoffstrom, der von der Absorbertrennvorrichtung kommt, der Absorbertank Ablaufleitung 56' zumischt. Gleichzeitig kann dem Absorberkreislauf Wasser als Tropfenabscheiderwaschwasser zugegeben werden, und zwar soviel, um den Gesamtfrischwasserbedarf zu erfüllen.
Wie oben beschrieben, ist es erforderlich, die Wassermenge zu variieren, die den Absorberkreislauf mit seinen Feststoffen verläßt, d.h. die Konzentration der Suspension mu3 verändert werden, ohne die Feststoff- und chemischen Gleichgewichte des Absorberkreislaufs zu beeinflussen. Dies wird durch die Absorbertrennvorrichtung 26 und käufliche Kontrol1 vorrichtungen erreicht. Diese Vorrichtung behandelt einen Teil der Absorberkreislaufsuspension und erzeugt zwei Ströme: einen hochkonzentrierten Feststoffstrom und einen niedrig konzentrierten Feststoffstrom. Jeder einzelne oder beide Ströme können durch eine oder mehrere Leitungen 54 mit einer entsprechenden Menge unbehandelter Absorberkreislaufsuspension 56 kombiniert werden und ergeben einen Strom 56', der die erwünschte Suspensionskonzentration enthält, die in den Quenchertank 22 fließt.
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Mit dieser Problemlösung ist ein weiter Bereich an Feststoffgehalten im Absorber-Ablaufstrom erzielbar.
Für die Betriebsbedingungen (Fall 1 und Z) mit hohen Schwefelgehalten, wird der hochkonzentrierte Feststoffstrom von der Absorbertrennvorrichtung mit der Absorbertank-Ablaufsuspension 56 gemischt, um die Konzentration zu steigern und das begleitende Wasser zu reduzieren. Für die Betriebsbedingung (Fall 3) bei niedrigem Schwefelgehalt, wird die Suspensionskonzentration reduziert und der Wassergehalt erhöht.
Weil die Betriebsbedingungen der Anlage sich ständig ändern (z.B. Belastung und S0:, -Gehal t) , ändern sich auch die BiIdungsgeschwindigkeiten an Feststoffen im Absorberkreislauf und damit auch der Wasserbedarf, der dem Quencherkreislauf zugeführt wird. Damit das Absorbersystem auf die Prozeßerfordernisse in bezug auf das Waser-Feststoffverhältnis ansprechen kann, wird ein Prozeß-Signal verwendet. Dieses Signal bezieht sich auf den S02-Massenfluß in den Absorberturm, die Dichte der Absorbersuspension, oder jede andere Prozeßvariable, die sich bei wechselndem SO;, -Massenf luß ändert, und somit die erforderliche Konzentration der Suspension einstellt, die vom Absorberkreislauf in den Quenchertank gelangt. Dieses Signal wird einem Kontrol1 instrument (nicht gezeigt) eingegeben, das die Feststoffkonzentration des Ablaufs in den Quenchertank auf dem gewünschten Niveau hält. Deshalb kann der Quencherkreislauf mit Hilfe dieses Kontrol1 instruments die unter sämtlichen Prozeßbedingungen erforderliche Menge Wasser vom Absorber-
30 kreislauf erhalten.
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3Q11582 TX
- να -
Die folgenden Beispiele, genannt FaIlI, 2 und 3, für einen Gasstrom mit hohem, mittlerem und niedrigem SC^-Gehalt werden die vorliegende Erfindung weiter erläutern.
Ein Vergleich der drei Fälle zeigt, daß der benötigte Feststoffgehalt des Stroms 56' - Suspensionszufuhr zum Quencher vom Absorber - steigt mit wachsender S02-Zufuhr (hier in ppm SO2 des eintretenden Gasstroms ausgedrückt). Der Feststoffgehalt des Stroms 56' steigt folgendermaßen an: 8,54 % bei 750 ppm SO2, 15,34 % bei 1500 ppm SO2 und 25,33 % bei 3000 ppm SO2. Da für alle gewählten Fälle der Absorbertank 10 % Feststoffgehalt aufweist, muß sich bei allen Fällen, wo der Feststoffgehalt des Stroms 56' 40 % ist, der Absorbertank Oberlauf Strom 56 mit einem
15 höher konzentrierten Strom verbinden, um Strom 56' zu
erzeugen. Dementsprechend wird irnFall 3 ein 5 %iger Feststoffstrom von der Absorbertrennvorrichtung mit Strom 56 zusammengeführt, um den Strom 56' zu ergeben: im Fall 1 und 2 wird ein 40 %iger Feststoffstrom von der Absorbertrenn-Vorrichtung mit Strom 56 zusammengeführt, um den Strom 56' zu ergeben. Die Absorbertrennvorrichtung erlaubt, nach beiden Weisen zu verfahren, je nachdem wie es erforderlich ist. Das S02-Massenflußsignal 110 bestimmt die jeweilige Verfahrensweise. Die Bereiche der Feststoffgehalte in den
25 Strom wird in Tabelle 1 fortgesetzt.
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- K-Zh
Ströme in den Fällen 1 und 2 ·» ο ι <* r λ <·*
18a einströmendes Gas
18b Gas (in der Entschwefelungsanlage)
18c ausströmendes Gas
50 Absorptionsmittel zufuhr
34c Primärabsorber Pumpendichtwasser
34b Sekundärabsorber Pumpendichtwasser
48 Tropfenabscheider Waschwasser
38 Primäre Absorptionsmittelzufuhr
42 Sekundäre Absorptionsmittelzufuhr
44 Absorbertrennvorrichtungzufuhr
52 Absorbertrennvorrichtungüberlauf
54 Absorbertrennvorrichtungabi auf
56 AbsorbertankÜberlauf
15 56' Suspensionszufuhr vom Absorber zum Quencher
34a Quencherpumpendichtwasser
66 Wasser vom Klärbecken (Deponie)
60 QuencherSuspensionszufuhr
64 Ablauf ins Entwässerungssystem
68 Ablauf in Kanalisation
EL Verdampfungsverluste
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Research-Cottrell 1c· i „
1 Absorberturm Wirkungsgrad * 90,00 % Quencher Wirkungsgrad = 30,00 %
Absorber Wirkungsgrad = 85,71 %
2 Absorptionsmittel Ausnutzung = 95,00 %
3 Kalkstein Reinheit * 95,00 %
4 Es wird keine Flugasche von den Suspensionsströmen aufgenommen.
5 Erzwungene Oxidation im Quencher zu 95 MoI-J! Gips
6 Ein Strom mit 80 % Feststoffen gelangt zur Deponie (vollständig geschlossener Kreislauf).
Fall 1
Hoher Schwefelgehalt (3.000 ppm) feucht
Absorberzufuhr zum Quencher * 25,33 % Feststoffe
Fall 2
Mittlerer Schwefel gehalt (1.500 ppm) feucht
Absorberzufuhr zum Quencher * 15,34 % Feststoffe
Fall 3
Niedriger Schwefel gehalt (750 ppm) feucht 20 Absorberzufuhr zum Quencher ■ 8,53 % Feststoffe
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Research-Cottrell
GASSTRÖME
HT (TJi i^
Fall 1
kq/h kq Mol/h einströmendes Gas - 18a Dichte 0,881 kg/m3
547.676 19.560 ppm Temp. 138 0C
N2 134.650 3.060 767.000 Druck 14,9 mm Hg
CO2 24.482 765 120.000 MG 29,348
O2 4.897 77 30.000 Durchflußmenge 235 967 1/sec
SO2 36.722 2.040 3.000
Η,Ο 80.000
total 748.427 25.502 1.000.000
gesättigtes Gas - 18b
kg/h kg Mol/h ppm Dichte 1,132 kg/m3
N2 547.676 19 .560 730.447 Temp. 52 0C
COj 135.660 3 ,083 115.135 Druck 9,3 mm Hg
O2 22.446 701 26.188 MG ,. 58,757
SO2 3.423 53,5 2.000 Durchflußmenge 188 774 1/sec
H2O 60.847 3 .380 126.230
total 770.057 26 .778,5 1.000.000
entweichendes Gas - 18c
kq/h kq/Mol/h ppm Dichte 1,123 kg/m3
N2 547.676 19.560 732.423 Temp. 52 eC
COj 137.680 3.129 117.161 Druck 5,6 mm Hg
O2 20.130 629 23.558 MG 28,71
SOj 490 7,65 287 Durchflußmenge 189 694 1/sec
H2O 60.847 3.380 126.571
total 766.823 26.705,65 1.000.000
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Fluss igke1tsströme
kg/h kg/h kg/h FaI kg/h T1 1 kg/h kg/h l/min. % ppm >
CaCO3 CaSO3.1/2H2O CaSO..2H2O Inertstoffe Wasser Total Total Feststoffe Chlorid
Strom 7.248 0 0 381 14.170 21.799 288 35 1.000
Nr. 0 0 0 0 2.268 2.268 37, 8 0 1.000 .
50 0 0 0 0 1.134 1.134 18, 9 0 1.000
34c 0 0 0 0 10.347 10.347 170 0 1.000
o34b 124.175 229.258 61.473 17.821 .894.544 4.327.271 68.135 10 1.023
ω 48 51.739 95.524 25.614 7.425 .622.727 1.803.029 28.390 10 1.023
O
O 38		 3.754 6.930 1.858 539 3 117.735 130.816 2.060 10 1.023
Σ« 1.609 2.970 796 231 1 106.522 112.128 1.817 5 1.023 ω
ο 44 2.145 3.960 1.062 308 11.213 18.688 242 40 1.023 2
513 947 254 73 16.089 17.876 272 10 1.023 ■t ψ\
οο54 2.658 4.907 1.316 382 27.301 36.564 515 25,33 1.023 to
56 0 0 0 0 ' 1.701 1.701 28, 4 0 9.525 üv
56' 0 0 0 0 67.380 67.380 1.124 0 9.525
34a 10.804 13.238 335.399 11.371 .101.266 2.472.078 37.850 15 9.52 5
66 362 444 11.251 382 70.490 82.929 1.268 . 15 9.525
60 362 444 11.251 382 2 3,110 15.549 144 80 9.525
64 0 0 0 0 24.124 24.124 401 0 0
68
EL
Research-Cottrell
1524/80
- *€Γ -
Fall 2
einströmendes Gas - 18a
kq/h kg Mol/h ppm Dichte 0,876 kg/m3
N2 545.516 19.483 767.000 Temp. 138 0C
CO2 134.118 3.048 120.000 Druck 14,9 mm Hg
O2 24.385 762 30.000 MG 29,279
SO2 2.439 38 1.500 Durchflußmenge 235 967 1/sec
H2O 37.264 2.070 81.000
total 743.720 25.401 1.000.000
gesättigtes Gas - 18b
kq/h kg Mol/h ppm Dichte 1,129 kg/m3
N2 545.516 19.483 728.460 Temp. 52 0C
CO2 134.621 3.059 114.394 Druck 9,3 mm Hg
O2 23.884 746 27.899 MG 28,696
SO2 1.707 26,7 • 997 Durchflußmenge 188 774 1/sec
H2O 61.743 3.430 128.250
total 767.471 26.745 1.000.000
entweichendes Gas - 18c
kg/h kq/Mol/h ppm Dichte 1,123 kg/m3
N2 545.516 19.483 728.499 Temp. 52 0C
CO2 135.627 3.083 115.267 Druck 5,6 mm Hg
O2 23.823 744 27.833 MG 28,618
SO2 244 3,8 • 142 Durchflußmenge 189 694 1/sec.
H2O 61.743 3.430 128.259
total 766.953 26.743 1.000.000
03GQU/0606
Flüssigkeitsströme
Strom kg/h kg/h kg/h Fall kg/h 2_ kg/h 1/min. % ppm I O
CJl 		Resean
Nr. CaCO3 CaSO3.1/2H2O CaSO4.2H2O Inertstoffe kg/h ■ Total Total Feststoffe Chlorid 4O sr
I
50 3.610 0 0 190 Wasser 10.856 144 35 1.000 I O
O
C+
rf
34c 0 0 0 0 7.056 2.268 37,8 0 1.000 OO -s
ro
34b 0 0 0 0 2.268 1.134 18,9 0 1.000
O 48 0 0 0 0 1.134 15.316 254 0 1.000
Ού
O		 38 110.364 203.783 54.652 15.847 3 15.316 3.846.463 60.565 10 1.012
O
£·»		 42 27.591 50.946 13.663 3.962 .461.817 961.616 15.141 10 1.012
JP* 44
52		 1.075
461		 1.985
851		 533
228		 154
66 '		 865.454 37.467
32.116		 590
522		 10
5		 1.012
1.012
09Oi 54 614 1.134 304 88 33.720
30.510		 5.350 68 40 1.012
co 56 709 1.310 351 107 3.210 24.730 390 10 1.012
56' . 1.324 2.444 655 190 . 22.258 30.080 458 15,34 1.012
34a 0 0 0 0 25.467 1.134 18,9 0 1.000
66 0 0 0 0 1.134 33.557 560 0 16.640
60
64
68
EL		 8.645
181
181
0		 10.599
221
221
0		 268.305
5.603
5,603
0 		9.100 1
190
190
0		 33.557 1.977.662
41.301
7.744
24.479		 30.282
632
72
409		 15
15
80
0		 16.640
16.640
16.640
0
.681.013
35.106
1.549
24.479		 CT
tv
CC
CD
Research-Cottreli '.£,24/80
GASSTRÖME
Fall 2 einströmendes Gas - 18a
gesättigtes Gas - 18b
entweichendes Gas - 18c
kg/h kq Mol/h PPm Dichte 0,876 kg/m3
N2 545.516 19.483 767.000 Temp. 138 0C
CO2 134.118 3.048 120.000 Druck 14,9 mm Hg
O2 24.385 762 30.000 MG 29,237
SO2 1.219 19 750 Durchflußmenge 235 967 1/sec
H2O 37.606 2.089 82.250
total 742.664 25.401 1.000.000
kg/h kg Mol/h ppm Dichte 1,129 kg/m3
N2 545.516 19.483 728.000 Temp. 52 0C
CO2 134.621 3.059 114.323 Druck 9,3 mm Hg
O2 23.806 744 27.797 MG 28,665
SO2 853 13 498 Durchflußmenge 188 774 1/sec
H2O 61.321 3.462 129.374
total 767.117 26.762 1.000.000
kg/h kg Mol/h ppm Dichte 1,121 kg/m3
N2 545.516 19.483 728.664 Temp. 52 0C
CO2 134.872 3.063 114.545 Druck 5,6 mm Hg
O2 23.301 728 27.228 MG 28,654
SO2 122 1,9 71 Durchflußmenge 189 694 1/sec.
H2O 62.321 3.462 129.491
total 766.132 26.738 1.000.000
030044/0606
Flüssigkeitsströme
kg/h kg/h kg/h Fall kg/h 3 kg/h kg/h l/min. 82 % ppm I ω
σ 		Research
CaCO3 CaSO3.1/2H2O CaSO4.2H2O Inertstoffe Wasser Total Total 37, Feststoffe Chlorid I I
O
O
Strom 1.805 O O 95 3.528 5.428 18, 35 1.000 in
40		 C+
Γ+
-5
a>
Nr. O O ■ O O 2.268 2.268 299 ,8 0 1.000 O
50 O O O O 1.134 1.134 60.565 ,9 0 1.000
34c O O O O 17.865 17.865 15.141 0 1.000
34b 110.364 203.783 54.652 15.847 3 .461.817 3.846.463 144 10 1.046
48 27.591 50.946 13.663 3.962 865.454 961.616 129 10 1.046
38 265 491 136 38 , 8.357 9.285 15 10 1.046
42 114 211 56 16 7.561 7.959 303 5 1.046
44 151 279 79 22 796 1.327 432 40 1.046
52 548 1.017 271 78 16.836 19.149 18, 10 1.046
54 662 1.229 327 95 24.795 27.108 0 8,53 1.046
56 O O O O 1.134 1.134 30.282
318		 ,9 0 1.000
56' O O O O 16.778 16.778 38 74 33.468
34a 8.645
90		 10.599
111		 268.305
2.802		 9.100 ■ 1
95		 .681.013
17.553		 1.977.662
20.651		 413 15
15		 33.468
33.468		 cn
ro
--^.
66 90 111 2.802 95 775 3.872 80 33.468 cc
CD
60
64		 O O O O 24.714 24.714 0 0
68
EL
Research-Cottrel1
1 5 ? 4 - 3 ;·
Tabelle 1 ;stoffgehalten 54
Absorber
Trennvor
richtung
Ablauf		 56
Absorber
Tank
überlauf		 561
Suspensions
zufuhr vom
Absorber zum
Quencher
Bereiche an Fes1 52
; Absorber
Trennvor
richtung
Oberlauf		 10-50 5-15 3-50
Strom
Name des Stromes		 3 - 10 40 10 25,33
%-Gehaltsbereich
an Feststoffen		 5 40 10 15,34
Fall 1
(Schwefel reich)		 5
Fall 2
(mittlerer
Schwefel gehalt)
030044/0606

Claims (23)

Research-Cottrell 1524/80 Patentansprüche Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxid aus einem Gasstrom, dadurch gekennzeichnet, daß: a) der Gasstrom zuerst mit einer wässrigen Suspension, die eine alkalisch reagierende Komponente enthält, abgekühlt wi rd; b) diese Flüssigkeit aus dem Quencher in den Quenchertank geleitet wird; c) der abgekühlte Gasstrom mit einer zweiten wässrigen alkalischen Suspension in einem Schwefeldioxid-Absorber gewaschen wird; d) das rezirkulierte Wasser kontrolliert wird und ein hoch- bzw. niedrig-konzentrierter Feststoffstrom aus einer Trennvorrichtung selektiv genutzt wird, wobei 15 man:
1. die wässrige Suspension aus dem Absorber in einen niedrigkonzentrierten Überlaufstrom und einen
hochkonzentrierten Ablaufstrom in einem Fllissig-Fest-Konzentrator auftrennt;
2. den hochkonzentrierten Feststoffstrom der Waschsuspension in den Quenchertank leitet;
3. kontinuierlich einen Teil der Quenchersuspension aus dem Quenchertank entwässert und
030044/0606
ORIGINAL INSFEGTlP
Research-Cottrell 1524/80
-z-
4. die Feststoffe aus der Entwässerungsvorrichtung (3.) entfernt, während man das Wasser zum Quenchertank zurückleitet.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gereinigte Gasstrom durch einen Tropfenabscheider geführt wird; dieser Tropfenabscheider wird mit Wasser gewaschen, welches der Waschflüssigkeit zugemischt wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den niedrig-konzentrierten Feststoffstrom aus Schritt d) einem WaschflUssigkeitstank (=Absorbertank) zuführt und bei Bedarf diesem Tank Wasser oder eine alkalische Verbindung zuleitet.
4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Verbindung Kalk oder Kalkstein
5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt der wässrigen Suspension im Schwefeldioxid Absorber zwischen 6 % bis 14 % gehalten wird.
6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hochkonzentrierte Feststoffstrom aus der Trennvorrichtung einen Bereich an Feststoffgehalten von 10 % bis 50 % umfaßt, während der niedrigkonzentrierte Feststoffstrom einen Bereich an Feststoffgehalten von 3 % bis 10 % umfaßt.
0300U/0608
Research-Cottrell
1 592
7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schritt 4 entfernten Feststoffe hauptsächlich aus Calciumsulfat bestehen.
8. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hochkonzentrierte Feststoffstrom d) hauptsächlich aus Wasser und Calciumkarbonat besteht.
9. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hochkonzentrierte Ablaufstrom hauptsächlich aus Wasser, Calciumsulfit und Calciumsulfat besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:
a) der Gasstrom zuerst mit einer wässrigen Suspension die, calciumhaltige Absorptionsmittel in fester Form enthält, abgekühlt wird;
b) der abgekühlte Gasstrom mit einer zweiten wässrigen Suspension, die calciumhalte Absorptionsmittel in fester Form enthält, gewaschen wird;
c) das calciumhaltige Absorptionsmittel in fester Form der Waschsuspension auf einem vorbestimmten Niveau gehalten wird, und zwar in bezug auf den Schwefeldioxidgehalt im Gasstrom, indem man festes Absorptionsmittel und Wasser entsprechend zugibt;
d) das calciumhaltige Absorptionsmittel in fester Form der Quenchersuspension auf einem vorbestimmten Niveau gehalten wird, und zwar in bezug auf den
J30ÜU/0606
Research-Cottrell 1524/80
3D Vl 592
Schwefeldioxidgehalt im Gasstrom, indem man gezielt aus der Waschsuspension Suspensionsanteile mit höherem oder niedrigerem Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form, als es dem vorbestimmten Niveau entspricht, entzieht und
somit den Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form der Quenchersuspension erhöht oder erniedrigt.
11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Frischwasser und konzentriertes calciumhaltiges Absorptionsmittel in fester Form
der Waschsuspension zugefügt werden und daß zirkulierte Suspension der Waschsuspension entzogen wird und der Quenchersuspension zugeführt wird, um eine Anreicherung löslicher Calciumsalze (Sulfat) in der
Waschsuspension zu vermeiden und um ein offenes Kreislaufsystem zu schaffen.
12. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der erstgenannten Suspension abgezweigt wird, Wasser aus ihr entzogen wird und dieser
erstgenannten Suspension wieder zugeführt wird.
13. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das calciumhaltige Absorptionsmittel in fester Form in der konzentrierten Suspension, die der Waschsuspension zugegeben wird, in einem
25 Bereich von 30 % bis 40 % Feststoffgehalt gehalten wird und das calciumhaltige Absorptionsmittel in fester Form in der aus der zweitgenannten Suspension abgezogener "uspension im Bereich von 5 % bis 15 % gehalten werden.
330044/0808
Research-Cottrell 1524/80
14. Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das ca!ciumhaltige Absorptionsmittel in fester Form in der Quenchersuspension im Bereich von 10 % bis 20 % gehalten werden.
15. Verfahren nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suspension mit einheitlichem Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form kontinuierlich aus der Waschsuspension der Quencher-Suspension zuläuft, um die im Abkühlprozeß verbrauchte Suspension teilweise zu ersetzen.
16. Verfahren nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Quenchersuspension abgezogen und entwässert wird und das gewonnene Wasser der Quenchersuspension wieder zugeführt wird, während die Feststoffe den Prozeß verlassen.
17. Verfahren nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Quenchersuspension und die Waschsuspension jeweils in den getrennten Quencher- bzw. Absorberkreisläufen zirkulieren.
18. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassermenge, die dem Absorberund Quencherkreislauf zugeführt wird, dadurch kontrolliert wird, indem man selektiv Teile des Suspensionsstroms vom Absorberkreislauf abtrennt. Ein Strom hat einen höheren Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form und der zum Absorberkreislauf zurückgeleitete Suspensionsteil strom hat einen niedrigeren Gehalt an Absorptionsmittel in fester
30044/0508
Research-Cottrell 1524/80
Form. Dieser Strom reduziert dabei den Wasserbedarf, der dem Absorberkreislauf zugegeben werden müßte, um den Feststoffgehalt auf dem gewünschten Niveau zu halten und steigert die Wassermengenzufuhr zum Absorberkreislauf, indem Suspensionsteil ströme mit niedrigerem Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form entzogen und Suspensionsteil ströme mit höherem Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form zurückgeführt werden.
19. Verfahren nach Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das ca!ciumhaltige Absorptionsmittel in fester Form der Absorbersuspension zwischen 5 % bis 15 % und der Feststoffgehalt der Quenchersuspension zwischen 10 % bis 20 % gehalten wird.
20. Verfahren nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Wäsche des Gasstroms in einem geschlossenen Gefäß geschieht, in das das Gas unten eintritt und oben entweicht. Die Quenchersuspension wird nahe am Gefäßboden in den Gasstrom gesprüht, während die Absorbersuspension in den Gasstrom nahe am oberen Ende eingesprüht wird,' wobei beide versprühten Suspensionen getrennt aufgefangen werden.
21. Verfahren nach Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in den Gasstrom oberhalb der Absorbersuspension-Einsprühung ins Gefäß eingesprüht wird und sich mit der Absorbersuspension vereinigt.
030044/0608
Research-Cottrell 1524/80
22. Verfahren nach Ansprüchen 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß:
a) der Gasstrom durch ein Gefäß vom Boden zum oberen Ende geleitet wird, in dem sich im
unteren Teil Quenchersprüheinrichtungen, im
mittleren Teil Waschsprüheinrichtungen und im oberen Teil Tropfenabscheidersprüheinrichtungen befinden;
b) der Gasstrom zuerst mit einer wässrigen, calciumhaltige Absorptionsmittel in fester Form
enthaltenen Suspension abgekühlt wird, wobei
die Quenchersuspension in einem ersten getrennten
Kreislaufsystem gesammelt wird;
c) der abgekühlte Gasstrom mit einer zweiten,
wässrigen, ca!ciumhaltigen Absorptionsmittel in
fester Form enthaltenden Suspension gewaschen wird, wobei die Waschsuspension in einem zweiten getrennten Kreislaufsystem gesammelt wird,
d) Frischwasser dem Gasstrom am oberen Gefäßende entgegengesprüht wird, wobei das Wasser mit der
Waschsuspension gesammelt wird;
e) der Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form in der Waschsuspension auf einem vorbestimmten Niveau gehalten wird, das mit dem Schwefeldioxidgehalt des Gasstroms in direkter Beziehung steht
und das erreicht wird durch die erforderliche Zugabe eine*r konzentrierten Suspension an calciumhaltigen Absorptionsmittel in fester Form;
O3O0U/O6O6
Research-Cottrell 15?.Δ/80
f) kontinuierlich ein Teil der zirkulierten Absorbersuspension abgezweigt wird, um die Anhäufung löslicher Calciumsalze im zweiten Kreislaufsystem zu verhindern. Dieser Teilstrom
5 gelangt in den ersten Kreislauf;
g) ein Teilstrom der Quenchersuspension abgezogen wird. Daraus werden die Feststoffe entfernt und das übrige Wasser wird dem ersten Kreislauf zugeführt, was nun zu einem geschlossenen Kreis-
10 laufsystem führt und
h) der Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form in der Quenchersuspension wird auf einem vorbestimmten Niveau bezüglich der Schwefeldioxidkonzentration im Gasstrom gehalten, indem man gezielt Waschsuspensionsteilströme mit höherem oder niedrigerem Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form dem zweiten Kreislaufsystem entzieht und so den Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form in der Quenchersuspension erhöht oder er-
20 niedrigt.
23. Verfahren nach Patentanspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Suspension, die dem zweiten Kreislaufsystem zugeführt wird, einen Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form im Bereich von 30 % bis 40 % enthält, der Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form des zweiten Kreislaufsystems wird innerhalb des Bereichs von 5 % bis 15 % gehalten, während der Gehalt an Absorptionsmittel in fester Form des ersten Kreislaufsystems innerhalb
30 des Bereichs von 10 % bis 20 % gehalten wird.
Q300U/0606
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