DE3136529C2

DE3136529C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung von Abgasen

Info

Publication number: DE3136529C2
Application number: DE19813136529
Authority: DE
Inventors: Tadaharu Ashiya Hyogo Itoh
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1980-10-28
Filing date: 1981-09-15
Publication date: 1986-07-31
Also published as: JPS597493B2; NL8104596A; DE3136529A1; JPS5775123A

Abstract

Bei der feuchten Entschwefelung von Abgasen durch Auswaschen des Gases in einem Absorptionsturm mit Hilfe einer eine Kalziumverbindung enthaltenden Lösung, wodurch ein entschwefeltes Gas mitreißender Nebel erhalten und der Nebel vom Gas mit Hilfe einer Nebelentfernungseinrichtung entfernt wird, die Elemente enthält, auf die der Nebel aufprallt und von denen er gesammelt wird, werden die Elemente der Nebelentfernungseinrichtung periodisch gewaschen, so daß während des Waschens der mitausgewaschene Nebel nach außerhalb des Absorptionsturmes befördert und, wenn die Elemente nicht gewaschen werden, der gesammelte Nebel in den Absorptionsturm zurückgeführt wird.

Description

tionsturm zurückgeführt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet daß man während des Waschens der Nebelentfernungseinrichtung die Gesamtmenge oder einen Teil des den abgefangenen Nebel enthaltenden Abwassers aus dem Verfahrenssystem entfernt oder in den Kühl- und Staubentfernungstuim leitet

Auf diese Weise wird ohne den Zusatz von ergänzenden Mengen an Magnesiumverbindungen (beispielsweise Magnesiumhydroxid Mg(OHj) oder von Natriumoder Ammoniumverbindungen oder dergleichen oder selbst in dem Falle, wenn ergänzende Mengen dieser Verbindungen zugesetzt werden, nur unter Zusatz einer sehr geringen Menge davon die Konzentration an Magnesium-, Natrium-, Ammoniumionen oder dergleichen auf einem hohen Wert (von 1 % oder darüber) gehalten und dadurch eine hohe Entschwefelungsleistung bei niedrigen Kosten erzielt

Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des oben angegebenen Verfahrens, enthaltend einen Kühl- und Staubentfernungsturm, einen Absorptionsturm mit einer Absorptionslösung sowie eine Nebelentfernungseinrichtung, ferner eine Waschwasserzuführungsleitung, in der ein Ventil angeordnet und die mit dem oberen oder seitlichen Teil der Nebelentfernungseinrichtung verbunden ist. Die Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Abzugsleitung, die mit dem Boden der Einrichtung zur Nebelentfernung verbunden ist ein Ventil in der Rückführungsleitung sowie ein Ventil in der Abzugsleitung angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert, worin

F i g. 1 ein Fließschema einer bekannten Vorrichtung zur nassen Entschwefelung von Abgasen;

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen der Magnesiumsulfatkonzentration in einer Absorptionslösung und der Sulfitlöslichkeit;

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen der Konzentration an Mg²⁺-Ionen in einer Absorptionslösung und dem Entschwefelungsgrad;

F i g. 4 ein vereinfachtes Fließschema für eine Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie

F i g. 5 ein vereinfachtes Fließschema für eine weitere Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Ausführangsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, darstellen.

Bekanntes Entschwefelungsverfahren

Zunächst werden unter Bezugnahme auf die F i g. 1 das oben beschriebene Kalk/Gips- und Kalkstein/Gips-Verfahren beschrieben.

Unbehandeltes Abgas strömt in einen Kühl- und Staubentfernungsturm 1 und wird durch eine umlaufende Flüssigkeit gekühlt, die durch eine Rückführungsleitung 2 strömt und in den Kühl- und Staubentfernungsturm 1 eingesprüht wird. Gleichzeitig werden Verunreinigungen, wie Staub, die in dem Abgas enthalten sind, entfernt. Der Abgas, das auf diese Weise gekühlt und gereinigt worden ist, strömt aus dem Kühl- und Staubentfernungsturm 1 durch eine Einrichtung 3 zur Nebelentfernung und anschließend in einen Absorptionsturm 4, wo das in dem Abgas enthaltene SOx durch eine Absorptionslösung entfernt wird, die durch eine Absorptionslösungs-Rückführungsleitung 5 geleitet und in den Absorptionsturm 4 eingesprüht wird. Die Absorptionslösung enthält Kalziumkarbonat Kalziumsulfit und andere Salze. Das auf diese Weise behandelte Abgas verläßt den Absorptionsturm 4 durch das Oberteil und wird durch eine Einrichtung 6 zur Nebelentfernung geleitet in der der Nebel der Absorptionslösung im Abgas abgefangen wird, wonach das behandelte Abgas zu einem Schornstein 7 geleitet und in die Atmosphäre entlassen wird.
Die oben erwähnte Absorptionslösung wird zwischen den Absorptionsturm 4 und einen Rückführungstank 8 durch Rückführungsleitung 5 im Kreis geführt. Währenddessen absorbiert die Absorptionslösung das SOx aus dem Abgas innerhalb des Absorptionsturms 4 und wird im Rückführungstank 8 einer Neutralisierung mit Kalziurakarbonat unterzogen, das durch eine Leitung 10 für eine Kalziumkarbonataufschlämmung zugeführt wird Das Kalziumsulfit (CaSOa) in einer der Menge an in dem Absorptionsturm 4 absorbierten SOx entsprechenden Menge enthaltende Absorptionslösung wird

aus dem Rückführungstank 8 durch eine Überführungsleitung 11 in einen Oxidationsturm 12 geleitet. In diesem Oxidationsturm 12 wird das Kalziumsulfit durch mit Hilfe eines Luftgebläses 12 eingeblasene Luft oxidiert und somit zu Gips umgewandelt. Außerdem wird das in der Absorptionslösung enthaltene nicht umgesetzte Kalziumkarbonat im Oxidationsturm 12 mit Schwefelsäure, die durch eine Versorgungsleitung 14 in den Oxidationsturin geleitet wird, zu Gips umgewandelt.
Somit wird in dem Oxidationsturm 12 eine Gipsauf-

schlämmung gebildet die durch ein Überlaufrohr 15 in einen Eindickapparat 16 (Sedimentierungs- und Konzentrierungstank) strömt, in dem die Aufschlämmungskonzentration auf einen bestimmten Wert erhöht und somit eingestellt wird.

Danach wird die eingedickte Aufschlämmung durch eine Beschickungsleitung 17 vom Boden der Eindickeinrichtung 16 zu einem Zentrifugalabscheider 18 geführt, wo sie in Gipskuchen und Filtrat aufgetrennt wird. Der Zentrifugalabscheider 18 besitzt einen Ablaß 20 für den Gipskuchen an seinem Boden sowie einen Filtratabzug 21.

Das auf diese Weise in dem Zentrifugalabscheider 18 abgetrennte Filtrat wird zusammen mit einer Überlaufflüssigkeit des Eindickungsapparates 16 durch eine

Überführungsleitung 22 in den oben beschriebenen Rückführungstank 8 zurückgeführt. Ein Teil dieses Gemisches aus dem Filtrat und der Überlaufflüssigkeit wird als Abwasser durch eine Abwasserabflußleitung 23 aus dem System entfernt. Ein weiterer Teil dieses Gemisches wird in einen Kalziumkarbonat-Aufschlämmungstank 23 geleitet um in Pulverform durch eine Kalziumkarbonat-Versorgungsleitung 24 zugeführtes Kalziumkarbonat in eine Aufschlämmung zu überführen.
Bei dem genannten Kühl- und Staubentfernungsturm 1 ist es erforderlich, eine bestimmte Menge an zirkulierender Flüssigkeit als Abwasser durch eine Abwasserabzugsleitung 26 am Boden des Turmes aus dem System zu entfernen, um eine Anreicherung von Verunreinigungen, wie beispielsweise von Staub, der zuvor in dem Abgas enthalten und in dem Kühl- und Staubentfernungsturm 1 aufgefangen worden war, in der zirkulierenden Flüssigkeit zu verhindern. Einerseits wird, um das Wasser, das in Form dieses Abwassers aus dem System entfernt wird, wie das Wasser, das in dem Kühl- und Staubentfernungsturm 1 in das Abgas hineinverdampft zu ersetzen, ein Teil Frischwasser durch eine Frischwasserversorgungsleitung 27 in den Kühl- und Staubentfernungsturm 1 eingeleitet. Ein weiterer Teil

Frischwasser wird im Waschwasser der Nebelentfernungseinrichtung 3 zugeführt und danach dem Kühl- und Staubentfernungsturm 1.

Andererseits wird die Nebelentfernungseinrichtung 6, die nach dem Absorptionsturm 4 vorgesehen ist, durch eine Waschwasserversorgungsleitung 28 mit Frischwasser versorgt. Nachdem die Bestandteile der Nebelentfernungsvorrichtung 6 gewaschen worden sind, wird das verbrauchte Waschwasser zusammen mit dem Absorptionslösungsnebel, der in der Einrichtung zur Nebelentfernung abgefangen worden ist, durch eine Rückführungsleitung 33 für abgezogenen Nebel entfernt und strömt in den Absorptionsturm 4. Das meiste Wasser, das in das Verfahrenssystem des Absorptionsturms 4 und danach eingeleitet wird, besteht aus diesem Waschwasser der Nebelentfernungseinrichtung 6, und der Rest kann aus solchem Wasser bestehen, das sich aus Pumpenabdichtungswasser und Gipswaschwasser zusammensetzt, das zum Waschen von Gips in dem Zentrifugalabscheider 18 je nach Bedarf verwendet wird.

Da das Abgas, das in den Absorptionsturm 4 strömt, nicht in der Lage ist, Wasser zu verdampfen, führt fast sämtliches Wasser, das dem Verfahrenssystem zugeführt wird, mit der Ausnahme einer geringen Wassermenge, die an dem Gips anhaftet und aus dem System ausgebracht wird, oder die in dem Oxidationsturm 12 verdampft, zu Wasser, das als Abwasser aus dem System entfernt wird. Es ist somit erforderlich, Abwasser in einer Menge zu entfernen, die praktisch derjenigen des Waschwassers der Nebelentfernungseinrichtung 6 entspricht.

In dem oben beschriebenen Absorptionsturm 4 finden eine Absorptionsreaktion, wie sie durch die folgende Gleichung 1 wiedergegeben wird, sowie eine Umsetzung gemäß der folgenden Gleichung 2 statt. Diese Gleichungen 1 und 2 beziehen sich auf den beispielsweise angegebenen FaSl, in dem Kalziumkarbonat als Absorptionsmittel verwendet wird.

SO₂ + CaSO₃ + H₂O — Ca(HSO₃J₂

CaCO₃ + Ca(HSO₃)₂ — 2 CaSO₃ + H₂O + CO₂

Es ist bekannt, daß in diesem Fall mit steigender Konzentration an Sulfitionen (SO₃ ²-) in der Absorptionslösung die Absorptionsleistung ansteigt und daß außerdem mit steigender Konzentration an Hydrogensulfit Ionen (HSO₃-) das Ausmaß der Umsetzung gemäß Gleichung (2) ansteigt

Außerdem ist bekannt, daß bei Zugabe von Magnesium in Form von Magnesiumsulfat MgSÜ4 zur Absorptionslösung die Konzentration an Sulfitionen und Hydrogensulfitionen in der Absorptionslösung rasch ansteigen, wie in F i g. 2 dargesteiiL Als Grund dafür kann angesehen werden, daß zufolge der Anwesenheit von Kationen (Mg²⁺) hoher Löslichkeit die Konzentrationen der entsprechenden Anionen (SO₃ ²- und HSO3-) ebenfalls ansteigt. Demzufolge wird mit steigender Konzentration des Magnesiumgehaltes in der Absorptionslösung die Entschwefelungsleistung, wie in F i g. 3 dargestellt, stark verbessert

Außerdem sind der Druckverlust des Abgases im Absorptionsturm und das Verhältnis von Flüssigkeit zu Gas zur Erzielung desselben Entschwefelungsgrades im Falle einer hohen Magnesiumkonzentration in der Absorptionslösung niedriger als im Falle einer niedrigen Magnesiumkonzentration. Anstatt Magnesium können der Absorptionslösung auch Natrium- oder Ammoniumionen zugesetzt werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen wie im Falle des Zusatzes von Magnesiumionen.

Günstigerweise ist eine bestimmte Menge an Magnesium im Kalziumkarbonat als Verunreinigung enthalten. Dieser Magnesiumgehalt liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 0,2 bis 1,0% (als Magnesiumoxid MgO). Diese geringe Menge Magnesium, die gemeinsam mit dem Kalziumkarbonat zur Verfügung steht, wird im Absorptionsturm 4 mit SOx zu Magnesiumsulfit MgSO₃ bzw. Magnesiumhydrogensulfit Mg(SHO₃J₂ gebunden, die in dem Oxidationsturm 12 zu Magnesiumsulfat MgSO4 oxidiert werden. Dieses Magnesiumsulfat löst sich anschließend im Filtrat, und ein Teil davon wird durch das Verfahrenssystem zurückgeführt. Gleichzeitig wird ein anderer Teil des gelösten Magnesiumsulfats mit dem Abwasser, das durch die Abwasserabzugsleitung 23 strömt, vermischt und aus dem System ausgebracht.

Daher wird die Magnesiumkonzentration im Verfahrenssystem durch den Magnesiumgehalt im Kalziumkarbonat und die Menge an Abwasser bestimmt, die durch die Abwasserabzugsleitung 23 abgeführt wird; doch da die Menge an abgezogenem Wasser gewöhnlich groß ist, ist es schwierig, die Magnesiumkonzentration (als Magnesiumsulfat) in der Absorptionslösung innerhalb des Verfahrenssystems bei einem Wert von 2000 ppm oder darüber zu halten.

Somit ist beim herkömmlichen Verfahren zur Entschwefelung von Abgasen die Entschwefelungsleistung der Absorptionslösung niedrig, und, obwohl sie durch Erhöhung der Magnesiumsulfatkonzentration in der Absorptionslösung erhöht werden kann, ist der Verlust an Magnesium groß, da die Menge an Abwasser groß ist Um daher die Magnesiumsulfatkonzentration in der Absorptionslösung auf einem konstanten Wert zu halten, muß eine beträchtliche Menge an Magnesium, beispielsweise in Form von Magnesiumhydroxid Mg(OH)₂ von außen zugeführt werden. Eine derartige Maßnahme führt zu hohen Kosten.

Die Menge an Abwasser wird durch die Gesamtwasserbilanz von Absorptionsabschnitt, Oxidationsabschnitt Gipsabtrennungsabschnitt und Beschickungsmaterial-Herstellungsabschnitt des Verfahrenssystems bestimmt Da jedoch der Kühl- und Staubentfernungsturm vor dem Absorptionsturm angeordnet ist, besitzt der Absorptionsturm keine Kapazität zum Wasserverdampfen. Demzufolge ist es erforderlich, aus dem Systern Abwasser in einer Menge zu entfernen, die dem größten Teil des Wassers, das dem System zugeführt wird, entspricht In diesem Falle besteht eine große Menge des Wassers, das in dem System verwendet wird, aus dem Waschwasser der Nebelentfernungseinrichtung, die nach dem Absorptionsturm angeordnet ist. Durch Verminderung der Menge an Waschwasser kann die Menge an Abwasser vermindert werden, jedoch ist diese Maßnahme von Schwierigkeiten begleitet, wie beispielsweise einer begrenzten Wirksamkeit dieser Maßnahme.

Entschwefelungsverfahren gemäß der Erfindung

Bei einer ersten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird, wie in F i g. 4 dargestellt, ein SOx enthaltendes Abgas in einem Kühl- und Staubentfernungsturm 31 gekühlt und von Staub gesäu-

bert. Das auf diese Weise gekühlte und gesäuberte Abgas wird durch eine Nebelentfernungseinrichtung 33 geleitet und anschließend einem Absorptionsturm 34 zugeführt, in dem das im Abgas enthaltene SOx durch eine eine Kalziumverbindung enthaltende Absorptionslösung absorbiert und entfernt wird. Das auf diese Weise behandelte Abgas, das den Oberteil des Absorptionsturms 34 verläßt, wird durch eine weitere Nebelentfernungseinrichtung 36 geleitet, um Nebel aus der Absorptionslösung in dem Abgas abzufangen. Das auf diese Weise behandelte Abgas wird in die Atmosphäre abgelassen.

Die Nebelentfernungseinrichtung 36 wird durch eine Waschwasserzuführleitung 32, die mit dem oberen oder seitlichen Teil der Nebelentfernungseinrichtung verbunden ist, mit Waschwasser versorgt. Den Bodenteil der Nebelentfernungseinrichtung 36 verbindet eine Rückführungsleitung 37 für die Nebelflüssigkeit mit dem unteren Abschnitt des Absorptionsturms 34. Die beschriebenen Teile der Vorrichtung sind im wesentlichen dieselben, wie bei einer bekannten Vorrichtung zur nassen Abgasentschwefelung. Wenngleich in Fig.5 nicht dargestellt, sind in der Vorrichtung ebenfalls wie in der in Fig. 1 erläuterten und oben beschriebenen Vorrichtung Hilfseinrichtungen für den Kühl- und Staubentfernungsturm 31 und den Absorptionsturm 34, wie beispielsweise Rückführungsleitungen, ein Rückführungstank, ein Oxidationsturm, eine Eindickungseinrichtung sowie ein Zentrifugalabscheider ebenfalls vorgesehen.

Die Nebelentfernungseinrichtung 36 kann eine von bekanntem Bau oder Typ sein. Nebelentfernungseinrichtungen können grob in zwei Arten oder Typen eingeteilt werden: Den Typ, bei dem die Momente der Nebelteilchen ausgenutzt werden, um sie gegen eine Abfang- und Sammelfläche, im folgenden als »Element« bezeichnet, stoßen und daran anhaften zu lassen, und dem Typ, bei dem statische Elektrizität verwendet wird, um die Nebelteilchen zu sammeln, d. h. den sogenannten Cottrell-Typ.

Unter den Vertretern des erstgenannten Typs gibt es solche, bei denen die Elemente Prallblech: enthalten, und solche, bei denen die Elemente mit Maschen gefüllte Schichten aufweisen. Bei dem zuletzt genannten Typ ist ebenfalls eine feste Fläche vorhanden, gegen die die Nebelteilchen elektrostatisch prallen gelassen werden, und in der vorliegenden Beschreibung wird diese feste Oberfläche ebenfalls als Element bezeichnet Somit kann die Nebelentfernungseinrichtung unabhängig von ihrem Typ in der Weise definiert werden, daß sie ein Element enthält Eine Nebelentfernungseinrichtung, die sich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eignet, ist eine des oben zuerst genannten Typs, d. h. des Typs, bei dem die Momente der Nebelteilchen ausgenutzt werden, um sie abzufangen und zu sammeln.

Der Nebel der Absorptionslösung, der mit dem Abgas, das den Absorptionsturm 34 verlassen hat, vermischt ist wird durch die Nebelentfernungseinrichtung 36, die stromabwärts vom Absorptionsturm 34 angeordnet ist abgefangen und durch die oben erwähnte Rückführungsleitung 37 für die Nebelflüssigkeit zum unteren Teil des Absorptionsturmes 34 zurückgeführt Die Nebelentfernungseinrichtung 36 besitzt Elemente, die mit frischem Wasser, das durch die oben erwähnte Waschwasserversorgungsleitung 32 zugeführt und durch Sprühdüsen gegen die Elemente gesprüht wird, gewaschen werden. Zum Abstellen des Waschwassers ist die Versorgungsleitung 32 mit einem Ventil 35 ausgerüstet,

das periodisch lediglich während des Waschens der Elemente geöffnet wird.

Nachdem die Elemente auf diese Weise gewaschen worden sind, wird das verbrauchte Waschwasser, das sich am Boden der Nebelentfernungseinrichtung 36 gesammelt hat, wenn es nicht zum Absorptionsturm 34 zurückgeführt, sondern verworfen werden soll, in eine Abzugsleitung 38 für verbrauchtes Waschwasser geleitet, die von der Rückführungsleitung 37 für die Nebelflüssigkeit abzweigt, und in einen Tank 39 für verbrauchtes Waschwasser überführt, aus dem es durch eine Pumpe 40 aus dem System ausgebracht wird.

Um soweit wie möglich das Vermischen des Nebels der Absorptionslösung mit dem Abwasser, das auf diese Weise aus dem System ausgebracht wird, zu verringern, sind ein Ventil 41 für den Abzug der Nebelflüssigkeit und ein Ventil 42 für den Abzug von verbrauchtem Waschwasser in der Rückführungsleitung 37 für den abgezogenen Nebel bzw. der Abzugsleitung 38 für das verbrauchte Waschwasser vorgesehen, und während des Waschens der Elemente der Nebelentfernungseinrichtung 36, d. h., während das Waschwasserzuführungsventil 35 offen ist, ist das Ventil 41 für die Nebelabzugsflüssigkeit geschlossen und das Ventil 42 für den Abzug des gebrauchten Waschwassers offen, wodurch das verbrauchte Waschwasser, das eine geringe Menge an Nebel aus der Absorptionslösung, der von den Elementen mitgerissen wurde, dem Tank 39 für das gebrauchte Waschwasser zugeführt wird.

Wenn andererseits die Elemente nicht gewaschen werden, d. h., wenn das Waschwasserzuführungsventil 35 geschlossen ist, wird das Ventil 41 für den Abzug von Nebelflüssigkeit offen und das Ventil 42 für den Abzug von verbrauchtem Waschwasser geschlossen gehalten, um den Nebel der Absorptionslösung, der auf den Elementen festgehalten worden ist, zum Absorptionsturm 34 zurückzuführen.

Die Zeit, während der die Elemente der Nebelentfernungseinrichtung 36 gewaschen werden, kann kurz und von der Größenordnung von V20 bis V100 der gesamten Betriebszeit sein. Daher wird die Hauptmenge des Nebels der Absorptionslösung, der durch die Elemente abgefangen worden ist, durch die Rückführungsleitung 37 für die Nebeifiüssigkeit zum Absorptionsturm 34 zurückgeführt und lediglich ein sehr geringer Anteil des Nebels zusammen mit dem verbrauchten Waschwasser in den Tank 39 für das gebrauchte Waschwasser geleitet und aus dem System ausgebracht.

In einigen Fällen wird die Gesamtmenge oder ein Teil dieses verbrauchten Waschwassers in den Kühl- und Staubentfernungsturm 31 zurückgeführt Als Waschwasserzuführungsventil 35, Ventil 41 für den Abzug der Nebelflüssigkeit und Ventil 42 zum Abzug des verbrauchten Waschwassers werden normalerweise sogenannte Diaphragmaventile verwendet, die durch Druckluft betätigt werden. Die Versorgung der Ventile mit Druckluft wird durch den Betrieb von elektromagnetischen Ventilen gesteuert

Wie oben beschrieben, wird das Waschen der Elemente der Nebelentfernungseinrichtung 36, die stromabwärts des Absorptionsstroms 34 angeordnet ist periodisch durchgeführt, und lediglich das verbrauchte Waschwasser, das eine geringe Menge an Nebel der Absorptionsflüssigkeit, der auf den Elementen während des Waschens festgehalten worden ist, enthält wird aus der Nebelentfernungseinrichtung 36 dem Tank 39 für das verbrauchte Waschwasser zugeführt um aus dem System ausgebracht zu werden. Aus diesem Grund ist

die Menge an Absorptionslösung, die mit dem Abwasser vermischt wird und das System verläßt, sehr gering. Daher kann auch die Menge an Magnesium, das in der Absorptionslösung enthalten ist, und entfernt wird, auf einem sehr geringen Wert gehalten werden.

Andererseits kann durch auf diese Weise erfolgendes Entfernen des Waschwassers der Nebelentfernungseinrichtung 36 aus dem System, ohne es an andere Stellen, wie beispielsweise den Absorptionsturm 34 zurückzuführen, praktisch ein Gleichgewicht mit dem Wasser erzielt werden, das aus dem System entfernt wird, wie beispielsweise dem Wasser, das an dem Gips anhaftet, da die Wassermenge, die an anderen Stellen als der Nebelentfernungseinrichtung 36 verbraucht wird, gering ist. Demzufolge erübrigt es sich, das Abwasser des Absorptionssystems durch die Abwasserabzugsleitung 23 in der in F i g. 1 dargestellten bekannten Vorrichtung getrennt von dem verbrauchten Waschwasser der Nebelentfernungseinrichtung 36, d. h. dem Abwasser aus der Pumpe 40 für verbrauchtes Waschwasser in der Vorrichtung gemäß F i g. 4, zu entfernen.

Aus diesem Grund kann trotz der Tatsache, daß die Menge an Abwasser die gleiche ist, wie im Falle des herkömmlichen Verfahrens bzw. der herkömmlichen Vorrichtung, bei dem Verfahren bzw. der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Nettomenge der Absorptionslösung, die aus dem System entfernt wird, im Vergleich zu derjenigen bei dem herkömmlichen Verfahren bzw. der herkömmlichen Vorrichtung beträchtlich verringert werden, und zugleich wird es möglich, die Magnesiumkonzentration in der Absorptionslösung im Vergleich zu derjenigen bei dem herkömmlichen Verfahren stark zu erhöhen.

Die Magnesiumkonzentration in den Absorptionslösungen bei dem herkömmlichen und erfindungsgemäßen Verfahren wurden im Hinblick auf den Fall einer nach dem Kalkstein/Gips-Verfahren arbeitenden Abgasentschwefelungsvorrichtung für eine 250-MW-Kohlekraftwerksanlage in einem Beispiel sowie hinsichtlich des Falles, daß das Waschen der Nebelentfernungseinrichtungen für die Absorptionstürme sowohl beim herkömmlichen, als auch beim erfindungsgemäßen Verfahren in gleicher Weise periodisch durchgeführt wurde, berechnet und miteinander verglichen. Die vorausgesetzten Bedingungen für die Berechnung waren die folgenden:

Verbrauch an Kalziumkarbonat
Magnesiumgehalt in dem als
Ausgangsmaterial

2,0 t/Std

verwendeten Kaliumcarbonat	03 Gew.-%
	(als MgO)
Verworfenes Abwasser
(ausgenommen
Abwasser des Kühlturms)	10 t/Std
In Nebelentfernungs
einrichtung für
Absorptionsturm verbrauchtes
Waschwasser (Mittelwert)	9,5 t/Std
Waschdauer	3 Min
Waschintervall	2Std
Menge an Waschlösungs-Nebel
im Abgas	20g/Nm³

Als Ergebnis der Berechnungen auf der Grundlage der obigen Bedingungen zeigte sich, daß die Magnesiumkonzentration in der Absorptionslösung beim herkömmlichen Verfahren 360 ppm und beim erfindungsgemäßen Verfahren 7600 ppm betrug.

Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, ermöglicht die vorliegende Erfindung die Erhöhung der Magnesiumkonzentration in der Absorptionslösung um eine ungeheuer große Menge, ohne daß Magnesium von außen zugeführt zu werden braucht. Dies führt zu Verringerungen bei den Kosten der Anlage sowie den Betriebskosten, wie oben erwähnt, und ferner zu einer Erhöhung des Entschwefelungsgrades, wie in F i g. 3 dargestellt.

Die Erfindung läßt sich nicht nur auf die oben beschriebene Abgasentschwefelungsvorrichtung für das Kalkstein/Gipsverfahren, sondern auch auf alle anderen Entschwefelungsverfahren und -Vorrichtungen anwenden, bei denen kalziumhaltige Materialien als Absorptionsmittel verwendet werden. Demzufolge läßt sich die Erfindung auch auf ein Verfahren anwenden, bei dem anstelle von Kalkstein Kalk als Quelle für das Absorptionsmittel verwendet wird, sowie auf ein Verfahren, bei dem das Nebenprodukt nicht nur Gips, sondern auch Kalziumsulfit

(CaSO₃ - γ H₂O^

ist, das aus dem System entfernt wird. Außerdem wird in den Fällen, in denen Natrium- oder Ammoniumionen anstelle von Magnesiumionen in der Absorptionslösung enthalten sind, die gleiche Wirksamkeit erzielt wie im Falle von Magnesiumionen. Außer der Ausnutzung des Magnesiums, das als Verunreinigung im Kalziumkarbonat enthalten ist, kann auch ein Kalziumkarbonat verwendet werden, bei dem zuvor Magnesium-, Natriumoder Ammoniumionen zugesetzt worden sind.

Ein weiteres Beispiel für eine Abgasentschwefelungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist in F i g. 5 dargestellt Bei diesem praktischen Beispiel ist die Nebelentfernungseinrichtung 36a für den Absorptionsturm 34a innerhalb des Absorptionsturmes in seinem oberen Teil angeordnet Der Boden der Nebelentfernungseinrichtung 36a ist mit dem unteren Teil des Absorptionsturmes 34a über eine Rückführungsleitung 37 für die abgezogene Nebelflüssigkeit verbunden, die sich in ihrem mittleren Teil außerhalb des Absorptionsturmes 34a befindet und in diesem Außenabschnitt mit einem Ventil 41 für den Abzug von Nebelflüssigkeit versehen ist

Der Boden der Nebelentfernungseinrichtung ist auch über eine Abzugsleitung für gebrauchtes Waschwasser mit einem Tank für verbrauchtes Waschwasser verbunden, wobei die Abzugsleitung 38 in ihrem außerhalb des Turmes 34a liegenden Abschnitt mit einem Ventil 42 für den Abzug von verbrauchtes Waschwasser versehen ist Die anderen Einzelheiten und Merkmale für Anordnung und Betrieb dieser Vorrichtung sind die gleichen wie bei dem in Fig.4 erläuterten Beispiel. Selbstverständlich umfaßt diese Vorrichtung ebenfalls, wenngleich nicht in F i g. 5 dargestellt, Hilfseinrichtungen, die sich auf den Kühl- und Staubentfernungsturm 31 und den Absorptionsturm 34a beziehen, wie beispielsweise Rückführungsleitungen, einen Rückführungstank, einen Oxidationsturm, eine Eindickungseinrichtung und einen Zentrifugalabscheider, wie dies oben für die Vorrichtung gemäß F i g. 1 beschrieben worden ist

Es ergibt sich somit daß bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung lediglich das Magnesium, das als Verunreinigung in dem als Entschwefelungsmittel verwendeten alkalischen Material auf Kalziumgrundlage, wie beispielsweise Kalziumkarbonat, ent-

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halten ist, verwendet wird, wodurch die Magnesiumkon- ?.entration in der Absorptionslösung ohne Zusatz von Magnesium von außen auf einem hohen Wert gehalten sowie eine hohe Entschwefelungsleistung (SCVAbsorptionsleistung) und eine hohe Alkalineutralisierungsleistung der Absorptionslösung gemäß obiger Gleichung (2) erzielt werden können.

Auch in dem Falle, in dem Magnesium-, Natrium-, Ammoniumionen od. dgl. von außen zugeführt werden, um die Entschwefelungsleistung der Absorptionslösung zu erhöhen, kann die Konzentration an Magnesium-, Natrium-, Ammoniumionen od. dgl. in der Absorptionslösung schon dann auf einem hohen Wert gehalten werden, wenn man nur eine sehr geringe Menge davon zusetzt. Es ergeben sich somit die folgenden Vorteile fast ohne Erhöhung der Kosten in der Ausgangschemikalien:

Die Entschwefelungsleistung, sowie die Alkalineutralisierungsleistung der Absorptionslösung können stark erhöht werden. Zusätzlich zur Verbesserung des Ent-Schwefelungsausmaßes können, da das Flüssigkeit/Gas-Verhältnis des Absorptionsturmes gering gemacht wird, Rückführungspumpen geringer Kapazität verwendet werden; ferner ist, da die Verweilzeit des Absorptionsturmgases verkürzt wird, ein Absorptionsturm geringer Größe ausreichend. Da die Menge an nichtumgesetztem Alkali verringert wird, kann der Verbrauch an Schwefelsäure zur Neutralisierung vermindert werden. Schließlich können verschiedene Teile der Anlage, wie beispielsweise der Rückführungstank, klein gehalten werden. Insgesamt können die Anlagen- und Betriebskosten stark vermindert werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 35

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50

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Claims

1 2 durchgeführt. Es ist bekannt, daß bei diesen Reaktionen Patentansprüche: eine höhere Konzentration an Ionen der schwefeligen Säure (SO32-) zu einer höheren Absorptionsleistung

1. Verfahren zur Entschwefelung von Abgasen, führt und daß außerdem eine höhere Konzentration an bei dem ein Schwefeloxide enthaltendes Abgas 5 Hydrogensulfit-Ionen (HSO3-) zu einer größeren Umdurch einen Kühl- und Staubentfernungsturm, das Wandlung bei der Neutralisierung führt Weiter ist beerhaltene Gas durch einen Absorptionsturm und an- kannt, daß diese Konzentrationen an Sulfit- und Hydroschließend durch eine Nebelentfernungseinrichtung gensulfit-Ionen beträchtlich ansteigen, wenn Magnegeleitet wird, das Waschen der Nebelentferaungs- siumionen in Form von MgSO« der Absorptionslösung einrichtung periodisch durchgeführt und während 10 zugesetzt werden.

der Zeit in der die Nebelentfernungseinrichtung Wenn daher die Konzentration an Magnesiumionen nicht gewaschen wird, der abgefangene Nebel in den in der Absorptionslösung ansteigt, wird die Entschwefe-Absorptionsturm zurückgeführt wird, dadurch lungsleistung stark verbessert Außerdem sind bei demgekenr.zeichnet, daß man während des Wa- selben Entschwefelungsgrad der Druckverlust des Abschens der Nebelentfernungseinrichtung die Ge- is gases beim Absorptionsturm und das Verhältnis von samtmenge oder einen Teil des den abgefangenen Flüssigkeit zu Gas im Falle einer hohen Magnesiumkon-Nebel enthaltenden Abwassers aus dem Verfahrens- zentration in der Absorptionslösung niedriger als im sysiem entfernt oder in den Kühl- und Staubentfer- Falle einer niedrigen Magnesiumkonzentration,
nungsturm leitet Gewöhnlich ist eine geringe Menge an Magnesium

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, 20 als Verunreinigung in Kalziumkarbonat enthalten, der enthaltend einen Kühl- und Staubentfernungsturm, sich zur Verwendung als Kalziumverbindung in der Abeinen Absorptionsturm mit einer Absorptionslösung sorptionslösung eignet Dieses Magnesium verbindet sowie eine Nebelentfernungseinrichtung, ferner eine sich mit dsm SOx im Absorptionsturm zu Magne-Waschwasserzuführungsleitung, in der ein Ventil an- siumsulfit MgSÜ3 oder Magnesiumhydrogensulfit geordnet und die mit dem oberen oder seitlichen Teil 25 Mg(HSO3)2, die in einem Oxidationsturm in der Vorrichder Nebelentfernungseinrichtung verbunden ist, da- tung zu Magnesiumsulfat MgSO4 oxidiert werden. Diedurch gekennzeichnet, daß eine Abzugsleitung (38), ses Magnesiumsulfat löst sich anschließend in einem FiI-die mit dem Boden der Einrichtung zur Nebelentfer- trat, und ein Teil davon wird durch das Verfahrenssynung (36) verbunden ist, ein Ventil (41) in der Rück- stern zurückgeführt. Ein anderer Teil wird nach dem führungsleitung (37) sowie ein Ventil (42) in der Ab- 30 herkömmlichen Verfahren und in den herkömmlichen zugsleitung (38) angeordnet ist. Vorichtungen als Abwasser aus dem System entfernt.

Wegen der Art des bekannten Verfahrens und der

bekannten Vorrichtung einschließlich der Betriebsweise

und der beträchtlichen Menge an abzuführendem Ab-35 wasser ist es schwierig, die Konzentration an Magnesi-

Die Erfindung betrifft allgemein die Entschwefelung um in Form von Magnesiumsulfat MgSOi in der Ab-

von Abgasen zur Verhinderung der Verschmutzung der sorptionslösung auf einem hohen Wert zu halten, wie im

atmosphärischen Luft und insbesondere Verfahren und einzelnen weiter unten näher beschrieben wird.

Vorrichtungen zur Entschwefelung von Abgasen, bei Demzufolge ist die Entschwefelungsleistung der Ab-

denen Kalziumverbindungen als Absorptionsmittel zum 40 sorptionslösung bei dem herkömmlichen Verfahren und

Absorbieren und Entfernen von in den Abgasen enthal- der herkömmlichen Vorrichtung niedrig. Wenngleich

tenen Schwefeloxiden (die im folgenden als SOx be- diese Leistung durch Erhöhung der Magnesiumsulfat-

zeichnet werden). konzentration in der Absorptionslösung erhöht werden

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Naßverfahren kann, ist der Magnesiumverlust dennoch groß, da eine

und eine Vorrichtung der oben genannten Art, in denen 45 beträchtliche Menge an Abwasser verworfen wird. Die

die Konzentration an einem SOx-absorbierenden Hilfs- Magnesiumsulfatkonzentration kann nur durch die auf-

stoff, der in dem Naßverfahren verwendet wird, wie wendige Maßnahme der Zufuhr einer beträchtlichen

beispielsweise von Magnesium-, Natrium- oder Ammo- Menge an Magnesiumhydroxid Mg(OH)2, beispiels-

niumverbindungen oder dgl. in dem Absorptionsmittel weise von außen, auf einem konstanten Wert gehalten

oder der Absorptionslösung auf einem hohen Wert ge- so werden.

halten wird, um dadurch die Entschwefelungswirkung Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines

stark zu verbessern und darüber hinaus die Kosten für Naßverfahrens zur Entschwefelung von Abgasen, bei

Anlage und Betrieb verringern zu können. dem die Magnesiumkonzentration oder dgl. auf einem

Im allgemeinen sind bisher zur Entfernung von SOx in hohen Wert gehalten wird, um dadurch die Entschwefe-

Abgasen das Kalk/Gips- und das Kalkstein/Gips-Ver- 55 lungsleistung stark zu verbessern und darüber hinaus die

fahren angewandt worden. Bei einem Verfahren dieser Kosten für Anlage und Betrieb verringern zu können.

Art wird, wie weiter unten im einzelnen beschrieben, ein Aufgabe der Erfindung ist weiterhin die Schaffung

SOx enthaltendes Abgas durch einen Kühl- und Staub- einer Vorrichtung zur Durchführung des genannten

entfernungsturm geleitet, um dadurch das Gas zu küh- Verfahrens.

len und feste Verunreinigungen daraus zu entfernen, 60 Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entwonach das Gas durch einen Absorptionsturm geleitet Schwefelung von Abgasen, bei dem ein Schwefeloxide wird, so das SOx durch eine Kalziumverbindung enthal- enthaltendes Abgas durch einen Kühl- und Staubentfertende Absorptionslösung absorbiert und entfernt wird; nungsturm, das erhaltene Gas durch einen Absorptionsanschließend wird das Gas durch eine Nebelentfer- turm und anschließend durch eine Nebelentfernungsnungsvorrichtung geleitet, um dadurch den in dem Gas 65 einrichtung geleitet wird, das Waschen der Nebelentferenthaltenen Nebel der Absorptionslösung abzufangen. nungseinrichtung periodisch durchgeführt und während

In dem oben erwähnten Absorptionsturm werden ei- der Zeit, in der die Nebelentfernungseinrichtung nicht

ne Absorptions- und eine Neutralisationsreaktion gewaschen wird, der abgefangene Nebelinden Absorp-