DE3507718A1

DE3507718A1 - Verfahren zur reinigung von rauchgasen

Info

Publication number: DE3507718A1
Application number: DE19853507718
Authority: DE
Inventors: Heinrich 6369 Nidderau Quillmann; Axel 6458 Rodenbach Schöneborn
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: SCHOENEBORN, AXEL, 6458 RODENBACH, DE
Priority date: 1985-03-05
Filing date: 1985-03-05
Publication date: 1986-09-11
Also published as: DE3507718C2

Description

Verfahren zum Reinigen von Rauchgasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Rauchgasen aus Feuerungsanlagen durch eine zweistufige Wäsche der Rauchgase, wobei in der ersten Waschstufe mit Lösungen oder Suspensionen von Hydroxiden, Karbonaten und/ oder Hydrogenkarbonaten die Schwefeloxide in Form von Sulfaten und Sulfiten und in der zweiten Waschstufe mit Persulfatlsungen die Stickstoffoxide abgeschieden werden.
Rauchgase aus Feuerungsanlagen enthalten entsprechend dem SchwefelgehaZt des Brennstoffs wechselnde Mengen Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid. Darüber hinaus enthalten die Rauchgase Stickstoffoxide, überwiegend in Form von Stickstoffmonoxid. Diese Stickstoffoxide bilden sich bei den hohen Flammentemperaturen aus elementarem Stickstoff und Sauerstoff und durch die Oxidation von Stickstoffverbindungen in den Brennstoffen.
Die Oxide des Schwefels und des Stickstoffs sind nicht ungefährlich. Ihre Einatmung kann zu Gesundheitsschäden führen.
Die Oxide und die aus ihnen durch Umsatz mit Wasser entstehenden Säuren verursachen beispielsweise Schäden an Flora und Fauna, an Gebäuden, an Kunstwerken, an Industrieanlagen und an Fahrzeugen.
Aus diesen Gründen ist die Entfernung dieser Schadstoffe aus Rauchgasen unbedingt notwendig.
Zur Abscheidung dieser Schadstoffe gibt es eine Reihe von Verfahren, durch die die Oxide des Schwefels und des Stickstoffs teils gemeinsam, teils nacheinander mehr oder weniger vollständig abgeschieden werden können, Bekannte Methoden sind beispielsweise die Wäsche mit Laugen, wie Ammoniak, Natronlauge, Kalkmilch, oder die Chemiesorption an trocknen oder in Wasser suspendierten Karbonaten, wie Kalkstein oder Dolomit.
Da bei diesen Verfahren der Abscheidegrad für Stickstoffmonoxid sehr schlecht ist, wird dieses zuvor oder in einer zweiten Verfahrensstufe durch Oxidation in Stickstoffdioxid überführt, das mit besserem Wirkungsgrad adsorbiert oder ausgewaschen werden kann. Bei der Wäsche bildet sich jedoch in Gegenwart von Wasser stets wieder neues Stickstoffmonoxid nach so daß die Abscheidung der Stickstoffoxide insgesamt unbefriedigend ist. Diese Nachteile lassen sich allerdings durch Zugabe von Wasserstoffperoxid oder anderen Peroxiden vermeiden.
Auch ist es bekannt, Rauchgase durch Auswaschen mit Persulfatlösungen zu reinigen. Vorgeschlagen wurden hierzu verdünnte Lösungen von Natrium- oder Ammoniumpersulfat. Diese Verfahren besitzen bisher jedoch nur wissenschaftliches Interesse, da die Chemikalienkosten für diese Verfahren zu hoch sind.
Die bekannten Verfahren, die mit Kalkstein oder sonstigen Kalziumverbindungen arbeiten, haben den weiteren Nachteil, daß als Reaktionsprodukt Gips entsteht, der nur zum Tei] wirtschaftlich sinnvoll z.B. in der Bauindustrie verwendet werden kann, dessen Hauptmenge jedoch aufwendig beseitigt bzw. deponiert werden muß. Bei anderen Verfahren entstehen zum Teil Reaktionsprodukte, die das Abwasser belasten.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Reinigung von Rauchgasen aus Feuerungsanlagen durch eine zweistufige Wäsche der Rauchgase zu entwickeln, wobei in der ersten Waschstufe mit Lösungen oder Supensionen von Hydroxiden, Karbonaten und/oder Hydrogenkarbonaten die Schwefeloxide in Form von Sulfaten und Sulfiten und in der zweiten Waschstufe mit Persulfatlösungen die Stickstoffoxide abgeschieden werden, mit der Maßgabe, daß eine möglichst quantitative Abscheidung der Schadstoffe auf möglichst kostengünstige Weise erfolgen und ein Reaktionsprodukt entstehen sollte, das weiterverwendet werden kann und weder das Abwasser belastet noch Deponien benötigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Persulfatlösungen der zweiten Waschstufe durch anodische Oxidation der in der ersten Waschstufe in der Waschlösung abgeschiedenen Sulfate und Sulfite hergestellt werden, und daß das überschüssige Persulfat aus der zweiten Waschstufe mit äquivalenten Mengen Sulfit aus der Waschlösung der ersten Waschstufe reduziert wird.
In der ersten Stufe wird das Rauchgas beispielsweise mit einer wässerigen Ammoniaklösung gewaschen. Hierbei werden Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid zu Ammoniumsulfit und Ammoniumsulfat umgesetzt. Das im Rauchgas ebenfalls vorhandene Stickstoffmonoxid wird dagegen praktisch nicht umgesetzt, so daß die ablaufende Waschlösung weitgehend frei von Ammoniumnitrit und Ammoniumnitrat ist. Sie kann daher ganz oder teilweise, gegebenenfalls nach vorheriger Aufkonzentrierung und/oder Überführung der Sulfite durch Oxic dation mit Luft in die Sulfate, direkt zur Herstellung einer Ammoniumpersulfatldsung durch anodische Oxidation verwendet werden, die dann in der zweiten Waschstufe in an sich bekannter Weise zur Entfernung der Stickstoffoxide eingesetzt wird.
Bei dieser anodischen Oxidation wird gleichzeitig das gesamte im Ablauf aus der ersten Waschstufe enthaltende Ammoniumsulfit in Ammoniumsulfat umgewandelt.
Die aus der zweiten Waschstufe ablaufende verbrauchte Waschlösung wird zur Herstellung von Düngesalz, bestehend aus Ammoniumnitrat und Ammoniumsulfat, verwendet. Da die aufzuarbeitende Waschlösung aus der zweiten Waschstufe im Normalfall überschüssiges Persulfat enthält, wird dieses mit Ammoniumsulfit reduziert. Hierzu wird ein äquivalenter Teil der aus der ersten Waschstufe ablaufenden Waschlösung abgezweigt und nicht der Elektrolyse zugeführt, sondern dem Ablauf aus der zweiten Waschstufe zugesetzt. Durch diese Vorgehensweise ist es auf einfache Art möglich, die Stickstoffoxide mit einem praktisch beliebigen Persulfatüberschuß in der zweiten Waschstufe zu behandeln, damit hohe Abscheidegrade erzielt werden.
Durch Abzweigen von Waschlösung aus der ersten Waschstufe lassen sich Düngesalze mit unterschiedlichem Nitratgehalt herstellen. Die abgezweigte Waschlösung selbst läßt sich zu Ammoniumsulfat aufarbeiten, das ebenfalls als Düngemittel Verwendung finden kann.
Die Rauchgaswäsche kann beispielsweise in Füllkbrper oder in Bodenkolonnen, in Venturi-, Strahl- oder Wirbelwä.schern, oder in Rotationszerstäubern erfolgen. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Rauchgase über Tiefbettfaserfilter zu leiten, die mit der Waschlösung besprüht werden. Anstatt von Faserfiltern ist auch der Einsatz entsprechender Partikeltiefbettfilter möglich. Der Einsatz solcher T§efbettfilter ist insbesondere für die Entfernung der Stickstoffoxide vorteilhaft, da die aus der ersten Waschstufe kommenden Gase weitgehend frei sind von Stoffen, die solche Filter verstopfen könnten.
Den Persulfatlösungen können gegebenenfalls Katalysatoren zugesetzt werden, die die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen.
Mit den erfindungsgemäßen Verfahren der Rauchgaswäsche erzielt man hohe Wirkungsgrade ohne großen finanziellen und technischen Aufwand, wobei als Reaktionsprodukt ein Salzgemisch erhalten wird, das als Düngemittel verwendet werden kann.
Obwohl aus Gründen derWirtschaftlichkeit vorzugsweise mit Ammoniak gearbeitet wird, um die Schadstoffe aus den Rauchgasen zu binden, ist es in gleicher Weise mit gleich gutem Erfolg möglich, mit Natronlauge oder Kalilauge zu arbeiten.
Auch können statt der Laugen die entsprechenden Karbonate oder Hydrogenkarbonate eingesetzt werden.
In der schematischen Darstellung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Das aus einer Feuerungsanlage stammende Rauchgas wird im ersten Wäscher (i) mit Ammoniak gewaschen und geht zu einem zweiten Abscheider (2). Der Ablauf aus dem ersten Wäscher (i) wird in einem Konzentrator (3) eingeengt und in einem Elektrolyseur (4) anodisch oxidiert. Die so erhaltene Persulfatlösung wird als Waschlösung im Abscheider (2) eingesetzt. Die hier verbrauchte Waschlösung wird abgezogen und in einem zweiten Konzentrator (5) eingedampft. Zur Reduktion von Persulfatresten werden stöchiometrische Ammoniumsulfitmengen aus dem Ablauf des ersten Wäschers (i) in den Konzentrator (5) eingespeist.
Man erhält dann ein Gemisch aus Ammoniumsulfat und Ammoniumnitrat, das als Düngemittel eingesetzt werden kann.

Claims

Verfahren zur Reinigung von Rauchgasen Patentanspruch: Verfahren zur Reinigung von Rauchgasen aus Feuerungsanlagen durch eine zweistufige Wäsche der Rauchgase, wobei in der ersten Waschstufe mit Lösungen oder Suspensionen von Hydroxiden, Karbonaten und/oder Hydrogenkarbonaten die Schwefeloxide in Form von Sulfaten und Sulfiten und in der zweiten Waschstufe mit Persulfatlösungen die Stickstoffoxide abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Persuifatiösungen der zweiten Waschstufe durch enodische Oxidation der in der ersten Waschstufe in der lTaseh lösung abgeschiedenen Sulfate und Sulfite hergestellt werden, und daß das überschüssige Persulfat aus der zweiten Waschstufe mit #e#uivalenten Mengen Sulfit aus der Waschlösung der ersten Waschstufe reduziert wird.