DE3217979A1 - Verfahren zur reinigung von fluoridhaltigen rauchgasen durch nassabsorbtion - Google Patents

Verfahren zur reinigung von fluoridhaltigen rauchgasen durch nassabsorbtion

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DE3217979A1
DE3217979A1 DE19823217979 DE3217979A DE3217979A1 DE 3217979 A1 DE3217979 A1 DE 3217979A1 DE 19823217979 DE19823217979 DE 19823217979 DE 3217979 A DE3217979 A DE 3217979A DE 3217979 A1 DE3217979 A1 DE 3217979A1
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Werner Dipl.-Ing. 5431 Bilkheim Sturm
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Steuler Industriewerke GmbH
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Steuler Industriewerke GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
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    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
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    • B01D53/50Sulfur oxides
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Description

  • Verfahren zur Reinigung von fluoridhaltigen Rauchgasen durch
  • Naßabsorption Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von fluoridhaltigen Rauchgasen durch Naßabsorption, wie sie beispielsweise beim Brennen von Tonerzeugnissen anfallen.
  • Es ist bereits bekannt, den Anteil an Fluorverbindungen im Rauchgas in einem Trockenabsorptionverfahren durch Einblasen von Kalk herabzusetzen. Die Anlagen für ein solches Verfahren erfordern neben hohen Investititionsaufwendungen auch hohe Betriebskosten, und die Ablagerung der zurückbleibenden Reaktionsprodukte ist schwierig.
  • Auch die Behandlung der'Rauchgase mit Wasser oder Natronlauge gestaltete sich schwierig, weil die abgeschiedenen Produkte in besonderen, mehrstufigen Verfahren neutralisiert und entgiftet werden mußten. Ein Naßverfahren mit Kalk zeipte einen schlechten Wirkungsgrad bei hohem Kalkverbrauch, und im ausgeschiedenen Schlamm blieben neben dem Calciumchlorid auch beachtliche Reste von unverbrauchtem Kalk zurück.
  • Ausgehend von bekannten Verfahren zur Abscheidung von Schwefeldioxid aus Rauchgasen zur anschließenden Gewinnung von Calziumsulfat (Gips), bei dem die Rauchgase mit einer Calziumchloridldsung gewaschen und in anschließenden mehrstufigen Verfahren zunächst die ebenfalls ausgesch#iedenen Fluoride entfernt und das Calciumsulfit in einem Reaktor unter Anwendung von Luftsauerstoff in Calciumsulfat umgewandelt wurde, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Fluorverbindungen im Rauchgas unter Vermeidung der anfangs genannten Nachteile und Schwierigkeiten in einem einstufigen Verfahren aus dem Gas auszuscheiden und einwandfrei deponiefähig zu machen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Rauchgas mit einer umlaufenden Calciumchlorid-Lösung von 2-40S gewaschen, dieser Lösung in Abhängigkeit vom pH-Wert Kalkmilch (Calciumoxid, Calciumhydroxid oder Calciumcarbonat) zugemischt und das att geschiedene Calciumfluorid mit weiteren aus dem Rauchgas a- -geschiedenen Feststoffen (Calciumsulfit und -sulfat) mechanisch von der Lösungsflüssigkeit getrennt wird.
  • Bei diesem #instufigen Verfahren werden Absorption, Neutralisation nnd Entgiftung in einem Verfahrensschritt erreicht, wobei die aus dem Verbrennungsprozeß in dem Rauchgas enthaltenen Kohlendioxidbestandteile den Prozeß unabsorbiert durchlaufen und deshalb keine unerwünschten Reaktionsprodukte bilden. Es entsteht auch kein Abwasser, das einer erneuten Aufbereitung bedUrfte, weil die am Schluß des Verfahrens mechanisch von den entstandenen Feststoffen getrennte Lösungsflüssigkeit dem Verfahrensumlauf der Flüssigkeit wieder zugeführt wird.
  • Der anfallende, im wesentlichen aus Calciumfluorid, Calciumsulfit und Calciumsulfat zusammengesetzte stichfeste Schlamm ist unbedenklich zur Ablagerung auf einer Deponie geeignet.
  • Das Verfahren läßt sich unter Anwendung eines einstufigen Gaswaschturms mit waschflüssigkeitbeaufschlagten Füllkörpern und von unten, oberhalb des Spiegels des Waschflüssigkeitssumpfes eingeblasenem Rauchgas, das bei Eintritt mit Waschflüssigkeit sprühgekühlt wird, in einer Einrichtung durchrllhren, die einen dem Waschflüssigkeitssumpf im Gaswaschturm vorgeordneten Xalkmilchbehälter mit Dosiervorrichtung, eine zwischen den Waschflüssigkeitssumpf und die Dosiervorrichtung geschaltete pH-Wert-Meßeinrichtung und einen dem Waschflüssigkeitssumpf nachgeordneten Hydrozyklon mit Schlammbehälter und Filterpresse aufweist, wobei, wie die Erfindung weiter vorsieht, eine im Gaswaschturm, oberhalb der die Füllkörperschicht beaufschlagenden Waschflüssigkeits-Sprühvorrichtung im Querschnitt des Gasaustrittskanals angeordnete Frischwassersprühvorrichtung eine Nachwaschstufe bildet, die z.B. den in der Absorptionszone des Gaswaschturms gebildeten Chlorwasserstoff absorbiert .
  • Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausfthrungsbeispiels näher erläutert: Die Rauchgase werden von dem Ventilator 1 angesaugt und in den Gaswaschturm 2 gefördert. Dieser Gaswaschturm 2 weist einen Auflagerost 2a mit der lose auf diesen aufgelegten Füllkörperschicht 2b auf. Die Rauchgase gelangen durch den Einblasstutzen la in die unterhalb des Auflagerostes 2a befindliche Einblaszone des Gaswaschturmes 2 und werden beim Eintritt durch eine Düse 3 mit Waschflüssigkeit beaufschlagt, um die Gastemperatur durch Verdunstungskühlung schnell herabzusetzen. Die DUse 3 ist über eine Leitung 3a und eine Absperreinrichtung 3b mit der Druckseite einer Pumpe 4 verbunden, die Waschflüssigkeit aus dem Waschflüssigkeitssumpf 2c des Gaswaschturms 2 fördert und diese über eine Leitung 5a einer weiteren über der FU körperschicht 2b angeordneten Sprühdüse 5 zuleitet, die die Füllkörperschicht 2b mit Waschflüssigkeit beaufschlagt. Die Rauchgase werden in der durch die Füllkörperschicht und die darüber angeordnete Sprühdüse 5 gebildeten Waschzone gewaschen und in einer anschließenden Nachwaschzone, die durch eine oberhalb der Sprühdüse 5 angeordnete Sprühdüse 6, die Uber eine Leitung 6a und eine Absperrvorrichtung 6b mit der Frischwasserzufuhr verbunden ist, mit Frischwasser beaufschlagt, das evtl. auch in den vorhergehenden Zonen gebildeten Chlorwasserstoff absorbiert. Die gereinigte Abluft gelangt anschließend über den Kamin 2d in die Atmosphäre. Mitgerissene Flüssigkeitspartikel werden durch einen im Turmoberteil 2f angeordneten Tropfenabscheider 7 ausgeschieden. Die bereits erwähnte Pumpe 4 bewirkt während dieses Waschvorgangs die ständige Umwälzung der aus dem Waschflüssigkeitssumpf 2c abgezogenen und über die Sprühdüse 5 auf die F5llkörperschicht 2b aufgebrachten Waschflüssigkeit. Die Verdampfungsverluste werden durch das Einbringen von Frischwasser über die Sprühdüse 6 ausgeglichen.
  • Die Zugabe der Kalkmilch erfolgt aus einem Kalkmilchtank 8 mit Umwälzpumpe 10 unter Anwendung eines Rührwerks 9 über die Leitungen 10a und lOb mit den Absperreinrichtungen 10c und lOd. Dosiert wird diese Zugabe mithilfe einer pH-Regeleinrichtung 11, die die als Magnetventil ausgebildete Absperreinrichtung lOc steuert. Eine Uberdosierung der Kalkmilch wird durch ein auf das Magnetventil einwirkendes Zeitrelais verhindert.
  • Ein mit Schlamm angereicherter Teilstrom der Waschflüssigkeit im Waschflüssigkeitssumpf 2c gelangt über eine Leitung 12a, eine Förderpumpe 12, die Leitung 12b mit Absperreinrichtung 12c zu dem Hydrozyklon 13, von dem aus der Schlamm über eine Leitung 14a in den Schlammbehälter 14 und die Waschflüssigkeit über eine Leitung 16 zurück in den Waschflüssigkeitssumpf 2c gelangen. Die im Schlammbehälter 14 aufstehenden Reste von Waschflüssigkeit gelangen über eine Leitung 14b ebenfalls zurück in den Waschflüssigkeitssumpf 2c.
  • Für die Abtrennung des Schlammes können auch Schrägklärer, Dekanter odgl. verwandt werden.
  • Dem Schlammbehälter 14#nachgeordnet ist über eine Forderpumpe 17,eine Absperreinrichtung 17a und eine Leitung 17b, eine Kammerfilterpresse 18. Das Filtrat und das zur Spülung des Filterkuchens verwendete Spülwasser wtrd Xbenfalls aus dem Sammelbehälter 19 mit Rührwerk 20 über eine Pumpe 21 und Leitung 21a in den Waschflüssigkeitskreislauf zurückgeleitet.
  • Es empfiehlt sich, an der Einblasstufe eine (nicht dargestellte) Temperaturmeßeinrichtung anzuordnen, die bei Überschreitung einer festgelegten Temperatur, die z.B. durch den Ausfall der Umwälzpumpe überschritten werden kann, das Abschalten des Ventilators 1 veranlaßt und ein Alarmsignal absetzt. Das Verfahren läuft wie folgt ab: Bei der Absorption von Fluoriden, wie z.B. Fluorwasserstoff bei der Anwesenheit von Calcium-Ionen in der Waschlösung wird im sauren Bereich, praktisch unabhängig vom pH-Wert, unlösliches Calciumfluorid gebildet. Daher wird bei diesem Verfahren eine 2-#O%ige Calciumchloridlösung verwendet.
  • Die ablaufenden Reaktion,en stellen sich wie folgt dar: Für die Versuche wurde dem Rauchgaskamin ein Teilstrom mit einem Ventilator entnommen und dabei durch die Pilotanlage gesaugt.
  • Der Versuchsaufbau ist bis auf die Schlammbehandlung identisch mit dem beigefügten Funktionsschema und der Verfahrensbeschreibung.
  • Die Pilotversuche dienten darüber hinaus der Ermittlung der für die Erstellung der Betriobsanlage erforderlichen Daten, wie z.B.
  • Strömungsgeschwindigkeit Druckverlust der Absorptionsanlage Wirkungsgrad bei der Fluorabscheidung optimaler pH-Wcrt der Waschlosung Calciumchlorid-KonzenWration Füllkorperhöhe Umwälzmenge usw.
  • Die Abs-orptionsanlage hatte einen Turmdurchmesser von 600 mm.
  • Dadurch war gewährleistet, da.3 praxisnahe Bedingungen an d#r Anlage vorhanden waren.
  • Betriebsdaten: Anhand der durchgeführten Versuche ergeben sich folgende Betriebsdaten f.Lir eine nach diesem Verfahren zu erstellende Anlage: strömungsgeschwindigkeit im Turm : 1,5 - 4>5 m/s Temperatur I. Turmeingang maximal : 300 Grad C II. Turmausgang maximal : 75 Grad C Umwälzmenge : 12 m3 / 2h pH-Wert der Absorptionslösung : 1 - 5 Schlammgehalt der Lösung : 10 - 100 ml/l Calciulnchlorid-Conzentration : 2 - 40 % Fullkörperhöhe : 0,1 - 1 m Druclcverlust d. Absorptionsturmes: 20 - 150 mm WS Wirkungsgrad I. Fluorabscheidung : - 95 % II. Schwefeldioxid-Abscheidung : - 60 % Eine Untersuchung des Schlammes zeigte, daß neben der fast 100 zeigen Fluorabscheidung auch das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid unter Bildung von Calciumsulfit bzw. Calciumsulfat zum Teil abgeschieden wird.
  • Die Zusammensetzung des untersuchten Schlammes betrug: ca. 70 » CaF2 ca. 25 % CaSO3 / CaS04 Bei weiteren Versuchen hat sich gezeigt, daß die Absorption und damit die Zusammensetzung des Schlammes bezüglich Schwefeldioxid von dem pH-Wert> Umwalzaenge, Temperatur, usw. mehr oder weniger abhängig ist.
  • Ergebnisse und Diskussion: Bei den Pilotversuchen hat sich gezeigt, daß der Wirkungsgrad für die Fluorabscheidung in einem breiten Spektrum, bezuglich Strömungsgesohwindigkeit, Füllkörperhöhe, Umwalzmenge, pH-Wert, Ablufttemperatur konstant ist.
  • Daher kann gesagt werden, daß dieses Verfahren eine sehr große Betriebssicherheit für die Reinigung der Rauchgase bietet.
  • Die Versuche zeigten ebenfalls, daß keine Schlammablagerungen im Bereich der Absorptionsanlage während der Versuche stattfanden.
  • Die Abtrennung des Schlammes erfolgte durch einfache Sedimentation durch Zugabe eines Flockungsmittels in einem Behälter. Die Trennung erfolgte dabei schnell und vollständig.

Claims (3)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Reinigung von fluoridhaltigen Rauchgasen durch Naßabsorption, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas mit einer umlaufenden Calciumchlorid-Lösung von 2-40% gewaschen, dieser Lösung in Abhängigkeit vom ph-Wert Kalkmilch (Calciumoxid), (Calciumhydroxid oder Calciumcarbonat) zugemischt und das ausgeschiedene Calciumfluorid mit weiteren aus dem Rauchgas ausgeschiedenen Feststoffen (Calciumsulfit und -sulfat) mechanisch von der Lösungsflüssigkeit getrennt wird.
  2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 unter Anwendung eines einstufigen Gaswaschturms mit waschflüssigkeitsbeaufschlagten Füllk8rpern und von unten oberhalb des Spiegels des Waschflüssigkeitssumpfes eingeblasenem Rauchgas, das bei Eintritt mit der Waschflüssigkeit sprühgekühlt wird, g e k e n n z e i c h n e t durch einen dem Waschflüssigkeitssumpf '(2c) vorgeordneten Kalkmilchbehälter mit einer Dosiervorrichtung (lOc) und einer zwischen Waschflüssigkeitssumpf (2c) und der Dosiervorrichtung (lOc) geschalteten pH-Wertmeßeinrichtung sowie einen dem Waschflilssigkeitssumpf (2c) nachgeordneten Hydrozyklon (13) mit Schlammbehälter (14) und Filterpresse (18).
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, g e k e n n z e i c h n e t durch eine im Gaswaschturm (2) oberhalb der die Füllkörperschicht (2b) beaufschlagenden Waschflüssigkeitssprühvorrichtung (5) im Gasaustrittskanal angeordnete Frischwassersprühvorrichtung (6).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4040912A1 (de) * 1990-12-20 1992-07-02 Steinmueller Gmbh L & C Verfahren zur selektiven hf-abtrennung aus einem hf und hcl und gegebenenfalls andere komponenten enthaltenden gas
NL1002364C2 (nl) * 1996-02-16 1997-08-19 Dhv Water Bv Werkwijze voor het reinigen van een fluïdum.
EP3815764A4 (de) * 2018-06-28 2022-03-23 Panasia Co., Ltd. System zur reinigung von abgasreinigungsflüssigkeit und verfahren dafür

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