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Verfahren zur Reinigung von fluoridhaltigen Rauchgasen durch
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Naßabsorption Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung
von fluoridhaltigen Rauchgasen durch Naßabsorption, wie sie beispielsweise beim
Brennen von Tonerzeugnissen anfallen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der anfallende, im wesentlichen aus Calciumfluorid, Calciumsulfit
und Calciumsulfat zusammengesetzte stichfeste Schlamm ist unbedenklich zur Ablagerung
auf einer Deponie geeignet.
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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 .
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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.
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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.
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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.
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Für die Abtrennung des Schlammes können auch Schrägklärer, Dekanter
odgl. verwandt werden.
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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.
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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.
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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.
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Der Versuchsaufbau ist bis auf die Schlammbehandlung identisch mit
dem beigefügten Funktionsschema und der Verfahrensbeschreibung.
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Die Pilotversuche dienten darüber hinaus der Ermittlung der für die
Erstellung der Betriobsanlage erforderlichen Daten, wie z.B.
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Strömungsgeschwindigkeit Druckverlust der Absorptionsanlage Wirkungsgrad
bei der Fluorabscheidung optimaler pH-Wcrt der Waschlosung Calciumchlorid-KonzenWration
Füllkorperhöhe Umwälzmenge usw.
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Die Abs-orptionsanlage hatte einen Turmdurchmesser von 600 mm.
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Dadurch war gewährleistet, da.3 praxisnahe Bedingungen an d#r Anlage
vorhanden waren.
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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.
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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.
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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.
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Daher kann gesagt werden, daß dieses Verfahren eine sehr große Betriebssicherheit
für die Reinigung der Rauchgase bietet.
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Die Versuche zeigten ebenfalls, daß keine Schlammablagerungen im Bereich
der Absorptionsanlage während der Versuche stattfanden.
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Die Abtrennung des Schlammes erfolgte durch einfache Sedimentation
durch Zugabe eines Flockungsmittels in einem Behälter. Die Trennung erfolgte dabei
schnell und vollständig.