DE3530079A1 - Verfahren und vorrichtung zur verringerung des so(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-gehalts von rauchgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des SO₂-Gehalts von Rauchgasen, die bei der Verbrennung von Sulfitablaugen anfallen, wobei die Rauchgase nach einer Trockenentstaubung in mehreren Stufen der Kühlung und Absorption unterworfen werden und eine Absorptionssäure gewonnen wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Rauchgasentschwefelung mit mindestens einer Kühleinrichtung, mindestens einer Absorptionseinrichtung, mindestens einer Einrichtung zum Zuführen von unverbrauchtem Absorptionsmittel in mindestens eine Absorptionseinrichtung und mindestens einer Einrichtung zur Gewinnung einer Absorptionssäure.

Bei der Herstellung von Zellstoff nach einem Sulfitverfahren fallen erhebliche Mengen an Ablauge an, die sowohl aus wirtschaftlichen als auch aus Gründen des Umweltschutzes aufgearbeitet werden.

Nach einem bekannten Aufarbeitungsverfahren werden die Ablaugen verbrannt und die entstehenden Rauchgase gereinigt.

Die Hauptbestandteile der Rauchgase sind bei Verwendung einer Magnesium-haltigen Rohsäure als Aufschlußsäure MgO und SO₂, welche nach Aufarbeitung zu Mg(HSO₃)₂ wieder in den Aufschlußkreislauf zurückgeführt werden. Durch diese Zurückführung kann ein Teil der Chemikalien rückgewonnen werden und die Umweltbelastung wird verringert. Der letzte Aspekt gewinnt im Zuge immer strenger werdender Umweltschutzbestimmungen zur Reinhaltung der Luft zunehmend an Bedeutung.

Bei einem bekannten Verfahren werden die bei der Verbrennung der Ablaugen anfallenden Rauchgase zunächst auf eine für die nachfolgende Absorption optimale Temperatur abgekühlt. Zu diesem Zweck werden die Rauchgase in einer geeigneten Einrichtung, z. B. einem Venturiwäscher, im Gleichstrom zu einer Flüssigkeit geführt, die als wärmeaufnehmendes Medium (Wärmeaustauschmedium) fungiert. Bei diesem Medium handelt es sich meistens um Wasser oder Brüdenkondensat aus der Ablaugeneindickung. Das Wasser bzw. Brüdenkondensat nimmt bei der Kühlung neben der Wärme auch etwas SO₂ aus den Rauchgasen auf, so daß eine schwach SO₂-haltige Säure entsteht. Diese wird anschließend, gegebenenfalls nach vorherigem Passieren eines Wärmeaustauschers, zur letzten Absorptionsstufe geleitet, wo die Säure mit einer wässrigen Aufschlämmung eines Absorptionsmittels (meist aus dem bei der Entstaubung anfallenden Aschen der Rauchgase gewonnen) unter Bildung einer Absorptionsmittelsuspension vermischt wird.

Unter erster Absorptionsstufe wird hier und im folgenden die Absorptionsstufe verstanden, in der die Rauchgase zum ersten Mal mit Absorptionsmittel in Berührung kommen. Entsprechend ist die letzte Absorptionsstufe die Stufe, in der die Rauchgase zum letzten Mal in Kontakt mit Absorptionsmittel kommen, bevor die Abgabe an die Umwelt erfolgt.

Die so erhaltene Absorptionsmittelsuspension wird dann von einer Absorptionsstufe zur nächsten im Gegenstrom zu den Rauchgasen aus der Ablaugenverbrennung geführt und entzieht dabei den Rauchgasen den größten Teil des Schwefeldioxids (SO₂). Während die gereinigten Rauchgase nach der letzten Absorptionsstufe üher einen Kamin an die Umwelt abgegeben werden, wird die Absorptionsmittelsuspension nach der ersten Absorptionsstufe als Absorptionssäure abgezogen und nach Aufstärkung mit SO₂ und anschließender Säureklärung als Rohsäure für den Sulfitaufschluß verwendet.

Die Aufstärkung mit SO₂ ist notwendig, um den pH-Wert der Absorptionssäure unter 3,7 zu senken. Bei pH-Werten von mehr als 3,7 treten nämlich bei der anschließenden Säureklärung hohe Verluste an MgO und S auf. Daher ist es wünschenswert, den pH-Wert der bei der Absorption gewonnenen Absorptionssäure so niedrig wie möglich zu halten, um den Verbrauch an SO₂ bei der Aufstärkung zu verringern. Auf der anderen Seite muß darauf geachtet werden, daß der SO₂-Gehalt der nach erfolgter Absorption an die Umwelt abgegebenen Rauchgase nicht höher ist als gesetzlich zulässig, insbesondere unter Berücksichtigung der verschärften gesetzlichen Bestimmungen zur Luftreinhaltung. Beide Ziele können dadurch erreicht werden, daß man den SO₂-Absorptionsgrad erhöht, d. h. den bei der Verbrennung anfallenden Rauchgasen einen höheren Anteil des darin enthaltenen SO₂ entzieht.

Dies ist bei den bisher bekannten Verfahren jedoch nur durch einen entsprechenden apparativen Mehraufwand (zusätzliche Absorptionsstufen) zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das ohne apparativen Mehraufwand einen höheren SO₂-Absorptionsgrad und damit eine geringere Belastung der Umwelt ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe liegt darin, den SO₂-Verbrauch bei der Aufstärkung der nach der Absorption gewonnenen Absorptionssäure zu verringern.

Schließlich ist es auch eine Aufgabe der Erfindung, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.

Erfindungsgemäß werden die vorstehenden Aufgaben gelöst mit einem Verfahren zur Verringerung des SO₂-Gehalts von Rauchgasen, die bei der Verbrennung von Sulfitablaugen anfallen, wobei die Rauchgase nach einer Trockenentstaubung in mehreren Stufen der Kühlung und Absorption unterworfen werden und eine Absorptionssäure gewonnen wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man bereits in der ersten Stufe ein Absorptionsmittel einsetzt und die Absorptionssäure in dieser Stufe gewinnt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Verbesserung des SO₂-Absorptionsgrads und gleichzeitig eine Verringerung des SO₂-Gehalts der nach der Absorption abgelassenen Rauchgase ohne zusätzliche Absorptionseinrichtung erreicht. Dies hat seine Ursache darin, daß die Kühlstufe praktisch als zusätzliche Absorptionsstufe genutzt wird. Nach der kombinierten Kühlungs/Absorptionsstufe wird in dieser Stufe die sogenannte Absorptionssäure gewonnen. Diese enthält als Hauptbestandteil Bisulfit und, abhängig von den Reaktionsbedingungen, mehr oder weniger große Mengen an Sulfat, hingegen, wenn überhaupt, sehr geringe Mengen an Monosulfit.

Die erfindungsgemäß erhaltene Absorptionssäure unterscheidet sich von den nach den herkömmlichen Verfahren gewonnenen Absorptionssäuren durch ihren infolge eines stark erniedrigten Gehalts an Monosulfit niedrigeren pH-Wert (unter der Vorraussetzung, daß bei dem herkömmlichen Verfahren nicht mehr reine Absorptionsstufen verwendet werden als im erfindungsgemäßen Verfahren). Dies ist auf die erhöhte SO₂- Absorption im erfindungsgemäßen Verfahren zurückzuführen.

Die verstärkte Absorption von SO₂ führt nämlich zu einer stärkeren Umwandlung von Monosulfit in Bisulfit und damit zu einer Erniedrigung des pH-Werts der Absorptionssäure.

Der niedrige pH-Wert der erfindungsgemäß erhaltenen Absorptionssäure wirkt sich günstig auf den SO₂-Verbrauch bei der Aufstärkung derselben aus. Wie bereits erwähnt, muß der pH-Wert der Absorptionssäure unter 3,7 gesenkt werden, damit bei der anschließenden Säureklärung die Verluste an Chemikalien nicht zu hoch werden. Die zur Erreichung eines pH-Werts von 3,7 oder darunter erforderliche Menge an SO₂ ist aber um so geringer, je niedriger der pH-Wert der aufzustärkenden Absorptionssäure ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß der SO₂-Gehalt der Rauchgase, die über eine Kamin an die Umwelt abgegeben werden, gegenüber den Rauchgasen, die in herkömmlichen Verfahren (d. h. ohne kombinierte Kühlung/Absorption) erhalten werden, deutlich verringert ist. Dies hat zum einen seine Ursache darin, daß durch die Kombination Kühlung und Absorption praktisch eine zusätzliche Absorptionsstufe erhalten wird, zum anderen darin, daß auch der Wirkungsgrad der einzelnen Absorptionsstufen selbst gegenüber herkömmlichen Verfahren verbessert ist.

Der Wirkungsgrad eines Absorptionsvorgangs hängt von den Konzentrationsunterschieden des absorbierenden Stoffes im abgebenden und im aufnehmenden Medium ab. Je größer dieser Konzentrationsunterschied ist, desto größer ist auch die Triebkraft für den Absorptionsvorgang und damit dessen Wirkungsgrad. Beim herkömmlichen Verfahren wird in die letzte absorptionsstufe bereits eine schwach SO₂-haltige Säure eingeführt, die aus der Kühlstufe erhalten wurde. Damit sind jedoch die Triebkraft und der Wirkungsgrad der SO₂-Absorption dieser letzten Absorptionsstufe geringer als beim erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem ein fast SO₂-freies Absorptionsmittel in der letzten Absorptionsstufe eingesetzt wird. Als direkte Folge ist der SO₂-Gehalt der nach der letzten Absorptionsstufe an die Luft abgegebenen Rauchgase gegenüber den herkömmlichen Verfahren verringert. Dies ist besonders angesichts der ständig strenger werdenden Luftreinhaltungsvorschriften von großer Bedeutung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Absorptionsmittel in einer oder mehreren Stufen umgewälzt, wobei in jedem Fall in der ersten Stufe eine Umwälzung erfolgt. Durch die Umwälzung in der ersten Stufe wird neben der Absorption von SO₂ gleichzeitig eine Abkühlung der Rauchgase erreicht, so daß die Zuführung von Wasser und/oder Brüdenkondensat zur Kühlung entfällt.

Durch die Umwälzung in mehreren Stufen wird eine Verlängerung der Kontaktzeit des Absorptionsmittels mit den Rauchgasen und damit eine bessere Absorption erreicht.

Vorzugsweise wird bei der Umwälzung in den einzelnen Stufen unverbrauchtes Absorptionsmittel zugegeben, wodurch eine teilweise Regenerierung des Absorptionsmittels erreicht wird. Die Steuerung der Zugabe erfolgt in Abhängigkeit von der SO₂-Beladung des Absorptionsmittels, die durch Messung einer geeigneten Regelgröße, wie z. B. dem pH-Wert des umgewälzten Absorptionsmittels, verfolgt wird.

Die bei der Zugabe von unverbrauchtem Absorptionsmittel ablaufenden Vorgänge lassen sich am Beispiel von Mg(OH)₂, dem bevorzugt verwendeten Absorptionsmittel, wie folgt erläutern.

Frisches Mg(OH)₂ nimmt beim Kontakt mit den Rauchgasen SO₂ auf, wobei nach

Mg(OH)₂ + 2 SO₂ → Mg(HSO₃)₂

eine Lösung von Magnesiumbilsulfit entsteht. Dabei sinkt der pH-Wert des Absorptionsmittels und damit dessen Absorptionsfähigkeit. Durch Zugabe von frischem Mg(OH)₂ bei der Umwälzung in den einzelnen Stufen läuft folgende Reaktion ab:

Mg(HSO₃)₂ + Mg(OH)₂) → 2 MgSO₃ + 2 H₂O

d. h. es entsteht Monosulfit, was mit einem Anstieg des pH- Werts und damit einer Steigerung des Absorptionsvermögens verbunden ist. Das nach der letzten Gleichung gebildete MgSO₃ reagiert mit dem SO₂ in den Rauchgasen wieder unter Bildung von Magnesiumbisulfit nach

MgSO₃ + H₂O + SO₂ → Mg(HSO₃)₂

was wiederum ein Absinken des pH-Werts zur Folge hat.

Vorzugsweise wird die Mg(OH)₂-Zugabe bei der Umwälzung so gesteuert, daß der pH-Wert des umgewälzten Absorptionsmittels in der ersten Stufe unter 5,0 gehalten wird. Dies hat den Vorteil, daß die abgezogene Absorptionssäure einen entsprechend niedrigen pH-Wert aufweist, und der SO₂-Verbrauch bei der Aufstärkung deutlich verringert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Rauchgase und das Absorptionsmittel im Gegenstrom geführt. Dies bedeutet, daß nur in der letzten Absorptionsstufe ein hoher Verbrauch an unverbrauchtem Absorptionsmittel aus der jeweils nachfolgenden Stufe verwendet wird. In der ersten Absorptionsstufe wird also das aus der zweiten Stufe erhaltene Absorptionsmittel, in der zweiten Absorptionsstufe das aus der dritten Absorptionsstufe erhaltene Absorptionsmittel usw. eingesetzt. Wie bereits erwähnt, wird vorzugsweise bei der Umwälzung des Absorptionsmittels unverbrauchtes Absorptionsmittel zugegeben.

Das Absorptionsmittel kann grundsätzlich in jeder Form eingesetzt werden. bevorzugt wird es jedoch als Suspension verwendet. Die Absorptionsmittelsuspension kann durch direkte Suspendierung des Absorptionsmittels in einer Flüssigkeit oder auf jede andere bekannte Art hergestellt werden. Bevorzugt verwendet man jedoch eine Aufschlämmung des Absorptionsmittels und mischt diese mit einer geeigneten Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser und/oder Brüdenkondensat.

Die Mischung der Absorptionsmittelaufschlämmung mit dem Wasser und/oder Brüdenkondensat kann vor oder nach der Einleitung in eine Absorptionsstufe erfolgen, bevorzugt führt man jedoch die Aufschlämmung und das Wasser und/oder Brüdenkondensat getrennt der letzten Absorptionsstufe zu und mischt die beiden Komponenten anschließend.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Absorptionsmittel Mg(OH)₂ verwendet, grundsätzlich sind jedoch alle Absorptionsmittel geeignet, die SO₂ absorbieren, wie z. B. andere Erdalkalihydroxide oder Alkalihydroxide.

Bei der Verwendung von Mg(OH)₂) als Absorptionsmittel verwendet man bevorzugt Rauchgase aus einer Magnesiumsulfit- Ablaugenverbrennung, da dann das Mg(OH)₂) direkt durch Hydratisierung der bei der Entstaubung der Rauchgase anfallenden Aschen gewonnen werden kann.

Die Zahl der zur Absorption verwendeten Absorptionsstufen wird durch den gewünschten Grad der SO₂-Absorption festgelegt, wobei die gesetzlichen Vorschriften zur Luftreinhaltung beachtet werden müssen. In jedem Fall sind die erfindungsgemäßen Vorteile bei Kombination von Absorption und Kühlung in einer Stufe zu erzielen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Rauchgasentschwefelung weist mindestens eine Kühleinrichtung, mindestens eine Absorptionseinrichtung, mindestens eine Einrichtung zum Zuführen von unverbrauchtem Absorptionsmittel in mindestens eine Absorptionseinrichtung und mindestens eine Einrichtung zur Gewinnung einer Absorptionssäure auf, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Gewinnung der Absorptionssäure in der Kühleinrichtung vorgesehen ist und daß eine Einrichtung zum Transport von Absorptionsmittel in die Kühleinrichtung angeordnet ist.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird bei gleichem apparativem Aufwand wie nach dem Stande der Technik eine Erhöhung des SO₂-Absorptionsgrads und eine Senkung des SO₂-Gehalts der an die Umwelt abgegebenen Rauchgase erreicht.

Vorzugsweise sind zwischen den Absorptionseinrichtungen Einrichtungen wie z. B. Leitungen oder Kanäle vorgesehen, in denen die Rauchgase von einer Absorptionseinrichtung zur nächsten weitergeleitet werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind auch Einrichtungen zum Umwälzen des Absorptionsmittels in den einzelnen Absorptionsstufen vorgesehen.

Vorzugsweise sind zwischen den einzelnen Absorptionseinrichtungen Verbindungseinrichtungen wie z. B. Verbindungsleitungen vorgesehen, in denen Absorptionsmittelsuspension von einer Absorptionseinrichtung in eine andere geleitet werden kann.

Vorzugsweise handelt es sich bei den Kühl- und/oder Absorptionseinrichtungen um Venturiwäscher, jedoch sind auch andere Einrichtungen geeignet, in denen die entsprechende Wirkung erzielt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, und

Fig. 2 eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik zeigen.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Fig. 1 beschrieben, wobei Mg(OH)₂ als Absorptionsmittel verwendet wird. Es sei jedoch nochmals darauf hingewiesen, daß jedes andere SO₂-absorbierende Mittel verwendet werden kann.

In Fig. 1 erkennt man einen Venturiwäscher 101, der als kombinierte Kühl-/Absorptionsstufe bzw. -einrichtung verwendet wird, und drei Venturiwäscher, die als Absorptionsstufen bzw. als Absorptionseinrichtungen eingesetzt werden.

Rauchgase aus einer Verbrennungseinrichtung (nicht gezeigt) werden über eine Leitung 105 in den Venturiwäscher 101 und von dort über Leitungen 124-126 in die Venturiwäscher 102-104 geleitet. Über eine Leitung 106 verlassen die gereinigten Rauchgase die Vorrichtung und werden über einen Kamin (nicht gezeigt) an die Umwelt abgegeben.

In den Venturiwäscher 104 wird über eine Leitung 111 Frischwasser oder Brüdenkondensat zur Herstellung der Absorptionsmittelsuspension eingeführt. Im Fall der Verwendung von Brüdenkondensat durchläuft dieses vor einem Zugabeventil 123 einen Wärmeaustauscher 112, in dem dem Brüdenkondensat überschüssige Wärme entzogen wird. Eine Mg(OH)₂-Aufschlämmung gelangt über eine Leitung 115, ein Ventil 119 und eine Pumpe 110 in eine Leitung 130. In diese Leitung 130 fließt auch das über Ventil 123 dem Venturiwäscher 104 zugegebene Frischwasser oder Brüdenkondensat, so daß in der Leitung 130 eine Suspension von Mg(OH)₂) gebildet wird. Die Leitung 130 mündet in eine Düse im oberen Teil des Venturiwäschers 104, durch die die flüssige Absorptionsmittelsuspension nach unten in Strömungsrichtung des über die Leitung 126 einströmenden Rauchgasstroms eingespritzt wird. Die relativen Geschwindigkeiten des Gases und der Flüssigkeit sind so gewählt, daß eine kräftige Turbulenz und eine gute Durchmischung erreicht wird. Je besser die Durchmischung, desto besser ist der Absorptionswirkungsgrad.

Das Flüssigkeits/Gasgemisch aus Absorptionsmittelsuspension und Rauchgas gelangt in einen unteren, konisch zulaufenden Teil (Sammelbehälter) des Venturiwäschers 104. Das Flüssigkeitsniveau in diesem Sammelbehälter wird konstant gehalten, indem über ein Ventil 122 eine solche Menge Absorptionsmittelsuspension in den Venturiwäscher 103 gelangt, wie über die Ventile 123 und 119 zugegeben wird.

Die über ein Ventil 122 in den Venturiwäscher 103 gelangende Absorptionsmittelsuspension enthält Magnesiummonosulfit und Magnesiumbisulfit, welche bei der Absorption von SO₂ aus den Rauchgasen gebildet wurden. Diese Suspension gelangt über den Sammelbehälter des Venturiwäschers 103 in eine Ansaugleitung einer Pumpe 109. Vor der Ansaugseite wird über ein Ventil 118 frische Magnesiumhydroxidaufschlämmung zugesetzt, welches in der Umlaufleitung 129 mit in der Suspension enthaltenem Magnesiumbisulfit unter Bildung von Magnesiummonosulfit reagiert. Diese Reaktion verläuft sehr schnell und ist praktisch abgeschlossen, bevor die Absorptionsmittelsuspension am Ende der Leitung 129 über eine Düse in den Venturiwäscher 103 gelangt.

Die Mg(OH)₂-Zugabe wird zum Beispiel über den pH-Wert der umlaufenden Absorptionsmittelsuspension gesteuert.

Wie im Venturiwäscher 104 wird auch im Venturiwäscher 103 das Niveau der flüssigen Absorptionsmittelsuspension durch Überführen einer dem Zulauf über Ventil 122 entsprechenden Menge über ein Ventil 121 in Venturiwäscher 102 geregelt. Die Vorgänge in den Venturiwäschern 103 und 102 entsprechen den für Venturiwäscher 104 diskutierten, d. h. die zulaufende Absorptionsmittelsuspension läuft über den Sammelbehälter des Venturiwäschers 102 in eine Ansaugleitung einer Pumpe 108. Vor der Ansaugseite der Pumpe 108 wird wiederum Mg(OH)₂-Aufschlämmung zugegeben. Diese Zugabe wird über eine Messung des pH-Werts (nicht gezeigt) nach der Pumpe 108 geregelt. Über ein Ventil 120 wird das Niveau der Absorptionsmittelsuspension im Venturiwäscher 102 konstant gehalten, indem Absorptionsmittelsuspension von Venturiwäscher 102 in den Venturiwäscher 101 geleitet wird.

Im Venturiwäscher 101 laufen die gleichen Vorgänge ab wie für den Venturiwäscher 102 beschrieben. Das Niveau in diesem Venturiwäscher wird jedoch dadurch konstant gehalten, daß aus einer Leitung 127, in der die Absorptionsmittelsuspension umgewälzt wird, über eine Leitung 113 eine der über Ventil 120 zuströmenden Menge entsprechende Menge abgezogen und mit Hilfe einer Pumpe 114 zur Rohsäureherstellung weitergeleitet wird. Die Umwälzung der Absorptionsmittelsuspension in Venturiwäscher 101 bewirkt eine Kühlung der anfallenden Rauchgase auf eine für die Absorption optimale Temperatur. Diese liegt üblicherweise im Bereich zwischen 50 und 70°C.

Insgesamt gesehen läuft die Absorptionsmittelsuspension also im Gegenstrom zu den Rauchgasen, in den einzelnen Venturiwäschern jedoch in gleicher Richtung wie die Rauchgase.

Fig. 2 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Rauchgasentschwefelungsvorrichtung. Gleiche Endziffern bedeuten jeweils entsprechende Bauteile wie in Fig. 1.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird Frischwasser oder Brüdenkondensat über eine Leitung 211 in die Ansaugleitung einer Pumpe 207 gefördert. Diese Pumpe wälzt das Frischwasser bzw. Brüdenkondensat über eine Kühleinrichtung 212 in einem Venturiwäscher 201 um. Dieser Venturiwäscher 201 dient praktisch ausschließlich dazu, Rauchgase, die über eine Leitung 205 in den Venturiwäscher 201 gelangen, auf eine für die nachfolgende Absorption optimale Temperatur abzukühlen. Dabei nimmt das umgewälzte Frischwasser bzw. Brüdenkondensat eine geringe Menge Schwefeldioxid (SO₂) auf, so daß eine schwach SO₂-haltige Säure entsteht. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. zum erfindungsgemäßen Verfahren nach Fig. 1 wird dem Venturiwäscher 201 keine bereits SO₂-haltige Absorptionsmittelsuspension zugeführt.

Die bei der Abkühlung der Rauchgase im Venturiwäscher 201 entstehende schwache Säure wird über eine Leitung 2 1 zu einem Venturiwäscher 204 geleitet, wo sie in analoger Weise wie für die Vorrichtung der Fig. 1 bzw. das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, zur Herstellung einer Absorptionsmittelsuspension verwendet wird. Die weiteren Verfahrensschritte entsprechen den für Fig. 1 beschriebenen Schritten.

Die bei der Absorption entstehende Absorptionssäure wird in der in Fig. 2 gezeigten bekannten Vorrichtung jedoch aus dem Venturiwäscher 202, der dem Venturiwäscher 102 in Fig. 1 entspricht, über eine Leitung 213 abgezogen und zur Rohsäureherstellung weitergeleitet. Der Vergleich beider Figuren zeigt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die gleichzeitige Nutzung des Venturiwäschers 101 zur Kühlung und zur Absorption bei gleichem apparativem Aufwand wie in der Vorrichtung nach Fig. 2 eine zusätzliche Absorptionseinrichtung aufweist. Dies hat einen verbesserten SO₂-Absorptionsgrad und eine verringerte Umweltbelastung zur Folge.

Das folgende Beispiel verdeutlicht den besseren Absorptionswirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber einem Verfahren nach dem Stand der Technik.

Beispiel

Die Abgase einer Ablaugenverbrennung wurden in einer Vorrichtung wie in Fig. 1 dargestellt einer Rauchgasentschwefelung unterworfen.

In den einzelnen Venturiwäschern wurden dabei folgende pH-Werte der durchlaufenden Absorptionsmittelsuspension gemessen:

VenturiwäscherpH
1047,8
1036,8
1025,2
1014,8

Die aus dem Venturiwäscher 101 abgezogene Absorptionssäure hatte folgende Zusammensetzung:
Gesamt-SO₂-Gehalt: ∼ 2,5 Gew.%
MgO-Gehalt: ∼ 1,2 Gew.%
Monosulfit-Gehalt: ∼ Gew.%
pH-Wert: 4,9

Die gereinigten Abagse, die über einen Kamin an die Umwelt abgegeben wurden, wiesen einen SO₂-Gehalt von weniger als 300 ppm (parts per million parts) auf.

In einem Kontrollversuch wurden die Abgase in einer Vorrichtung wie in Fig. 2 dargestellt gereinigt.

Die pH-Werte in den Venturiwäschern 202 bis 204 waren wie folgt:

VenturiwäscherpH-Wert
2047,8
2036,8
2025,3

Die aus dem Venturiwäscher 202 abgezogene Absorptionssäure hatte folgende chemische Zusammensetzung:
Gesamt-SO₂-Gehalt: ∼2,5 Gew.%
Gesamt-MgO-Gehalt: ∼1,2 Gew.%
Monosulfit-Gehalt: ∼0,5 Gew.%
pH-Wert: 5,3

Die über einen Kamin an die Umwelt abgegebenen gereinigten Rauchgase hatten einen SO₂-Gehalt von mindestens 500 ppm.

Durch den niedrigeren pH-Wert der erfindungsgemäß erhaltenen Absorptionssäure und dem niedrigeren Rest-SO₂-Gehalt der gereinigten Rauchgase ergibt sich eine erhebliche SO₂-Einsparung durch Verringerung des SO₂-Bedarfs bei der Aufstärkung der Absorptionssäure und verringerte SO₂-Verluste durch die an die Umwelt abgegebenen gereinigten Rauchgase.

In einer ausgeführten Vorrichtung fallen etwa 26 000 Nm³ Rauchgase pro Stunde zur Reinigung an. Daraus errechnet sich folgende SO₂-Einsparung:
SO₂-Gehalt der Rauchgase:
konventionell: 500 ppm, entsprechend 1,43 g/Nm³,
erfindungsgemäß: ≦ωτ300 ppm, entsprechend 0,86 g/Nm³.

Daraus ergibt sich eine Differenz von 0,57 g/Nm³ SO₂, was bei 26 000 Nm³ Durchfluß pro Stunde einer SO₂-Einsparung von 14,82 kg entspricht. Umgerechnet auf den Monat ergibt sich damit bei Dauerbetrieb eine Einsparung von 10,67 t SO₂ pro Monat.

Dieser verringerte SO₂-Bedarf und die erheblich geringere Umweltbelastung stellen einen erheblichen technischen Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik dar. Besonders die verringerte Umweltbelastung ist im Zeitalter ständig steigenden Umweltbewußtseins und strenger werdender Luftreinhaltungsvorschriften von entscheidender Bedeutung.

Claims (14)

1. Verfahren zur Verringerung des SO₂-Gehalts von Rauchgasen, die bei der Verbrennung von Sulfitablaugen anfallen, wobei die Rauchgase nach einer Trockenentstaubung in mehreren Stufen der Kühlung und Absorption unterworfen werden, und eine Absorptionssäure gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man bereits in der ersten Stufe ein Absorptionsmittel einsetzt und die Absorptionssäure in dieser Stufe gewinnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Absorptionsmittel in einer oder mehreren Stufen umwälzt, wobei in der ersten Stufe in jedem Fall eine Umwälzung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Umwälzung ab der zweiten Stufe unverbrauchtes Absorptionsmittel zugibt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert des umgewälzten Absorptionsmittels in der ersten Stufe unter 0,5 hält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Absorptionsmittel und Rauchgase im Gegenstrom führt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Absorptionsmittel in Form einer Suspension einsetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Suspension aus einer Aufschlämmung des Absorptionsmittels und Frischwasser und/oder Brüdenkondensat herstellt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aufschlämmung des Absorptionsmittels und das Frischwasser und/oder Brüdenkondensat getrennt der letzten Absorptionsstufe zuführt und in dieser mischt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als unverbrauchtes Absorptionsmittel Mg(OH)₂ verwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man Rauchgase aus einer Magnesiumsulfit-Ablaugenverbrennung verwendet.

11. Vorrichtung zur Rauchgasentschwefelung mit mindestens einer Kühleinrichtung (101), mindestens einer Absorptionseinrichtung (102, 103, 104), mindestens einer Einrichtung zum Zuführen von unverbrauchtem Absorptionsmittel (115, 117, 118, 119) in mindestens eine Absorptionseinrichtung und mindestens eine Einrichtung (113) zur Gewinnung einer Absorptionssäure, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Gewinnung der Absorptionssäure (113) in der Kühleinrichtung (101) vorgesehen ist, und daß eine Einrichtung (120) zum Transport von Absorptionsmittel in die Kühleinrichtung (101) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Absorptionseinrichtungen Einrichtungen (124, 125, 126) vorgesehen sind, in denen die Rauchgase von einer Absorptionseinrichtung zur nächsten Absorptionseinrichtung geleitet werden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (107, 108, 109, 110, 127, 128, 129, 130) zur Umwälzung von Absorptionsmittel in den Absorptionseinrichtungen vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (120, 121, 122) zur Weiterleitung von Absorptionsmittel von einer Absorptionseinrichtung in eine andere vorgesehen sind.