DE3603365A1

DE3603365A1 - Verfahren zur gleichzeitigen behandlung von so(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts), so(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts) und staub

Info

Publication number: DE3603365A1
Application number: DE19863603365
Authority: DE
Inventors: Susumu Hiroshima Okino; Masakazu Onizuka; Taku Tokio/Tokyo Shimizu; Naoharu Shinoda; Atsushi Tatani
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1985-02-05
Filing date: 1986-01-31
Publication date: 1986-08-07
Also published as: GB2171090B; US4696804A; GB8602768D0; JPS61178022A; DK163868B; GB2171090A; DK163868C; DK53686A; DE3603365C2; DK53686D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Behandlung von S0„, SO, und Staub gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

\ ') Gegenwärtig wird vorzugsweise zur Entschwefelung von Abgas der sogenannte Naßkalkprozeß angewendet, wobei hier zu Entschwefelung des Abgases CaCO, oder Ca(OH) als Absorptionsmittel benutzt wird, um S0„ im Abgas in Calciumsulfit und Calciumsulfat (Gips) zu 1Π überführen. Derartige Anlagen sind im einzelnen beispielsweise beschrieben in der vorläufigen japanischen Patentanmeldung Nr.: 63 117/1982 und anderen Veröffentlichungen.

1'j Im folgenden soll nun Bezug genommen werden auf eine Abgas-Entschwefelungsanlage, die das Naßkalkverfahren benutzt und die im industriellen Maßstab verwendet worden ist. Diese ist in Figur 2 dargestellt.

_Λ Abgas 1, das beispielsweise von einem kohlebefeuerten

Kessel kommt, wird beispielsweise in einer Entstickungsvorrichtung, einem Lufterhitzer und einem Trockenstaubsammler behandelt, und das Abgas 1, das sowohl Staub, der durch den Trockenstaubabscheider hindurchgegangen ist, wie auch SO, und S0„ enthält, wird dann dem Absorp-

2*> tionsturm 2 zugeführt.

Im unteren Bereich des Absorptionsturmes 2 ist ein Tank 3 vorgesehen, der eine Aufschlämmung aufnimmt, in der

" Ca Iciumkomponpnten suspendiert sind, und ferner ist ein Rührer 4 vorgesehen in dem Tank 3, der die Aufschlämmung umrührt, um dadurch ein Abscheiden von festen Stoffen zu vermeiden.

Die Aufschlämmung, in der die Calciumverbindung suspendiert ist, wird dem oberen Bereich des Turmes 2 durch eine Zirkulationspumpe 5 zugeführt und dann in den Turm

2 eingesprüht, wobei es dann abwärts fließt und so in Kontakt mit dem Abgas gebracht wird und schließlich in den Tank 3 zurückgelangt. Das Abgas, aus dem S0„ entfernt worden ist, und zwar durch den Kontakt mit der Aufschlämmung, wird als gereinigtes Gas 7 durch einen Dunstabscheider 6 abgeführt.

Die Aufschlämmung aus CaCO, und Ca(OH),, wird in den Tank

3 geleitet, und zwar über die Leitung 8, und diese Aufschlämmung, die Calciumsulfit enthält, das durch die SO„-Absorption entstanden ist, wird dem Oxidationsturm 10 über die Leitung 9 zugeführt.

In dem Oxidationsturm 10 wird Luft 12 durch einen Luftblasenerzeuger 11, der am Boden des Turmes 10 angeordnet ist, eingeblasen und durch die Leitung 13 wird Schwefelsäure in den Turm eingeblasen, so daß das Calciumsulfit oxidiert wird zu Gips und das nicht umgesetzte CaCO, oder Ca(0H)„ wird ebenfalls in Gips umgewandelt. Die Gips-Aufschlämmung gelangt aus dem Oxidationsturm 10 in einen Eindicker 15 über die Leitung 14 und die auf diese Weise konzentrierte Gips-Aufschlämmung wird dann einem Zentrifugalabscheider 19 über die Leitung 16, einem Tank 17 und einer Pumpe 18 zugeführt. In dem Abscheider 19 wird Gips 20 gebildet und das Filtrat wird an den Tank 21 weitergeleitet und gelangt dann zurück zum Eindicker 15 über die Pumpe 22 durch die Leitung 23.

Die im Eindicker 15 vorhandene überstehende Lösung wird in den Tank 25 über die Leitung 24 geleitet und wird

dann teilweise z.B. zur Regulation des Absorptionsmittel in der Abgas-Entschwefelungs-Anlage benutzt, während gleichzeitig die überschüssige Lösung abgeführt

wird.
',

Entsprechend diesem in Figur 2 dargestellten Verfahren wird der Staub (der durch den Trockenstaubabscheider) mit dem Abgas 1 hindurchgegangen ist, durch die Absorptionslosung aufgenommen und ist schließlich im Gips 20 enthalten, so daß dies zwangsläufig die Qualität des Gipses beeinträchtigt. Um den Staub aus dem Abgas zu entfernen muß ein Kühlstaub-Entfernungsturm vorgesehen sein, und zwar stromaufwärts von dem Absorptionsturm. Ein derartiges System ist in der Praxis weitverbreitet und bspw. in der japanischen Veröffentlichung 10 838/1977 und 12 026/1976 beschrieben.

Die Nachteile dieser herkömmlichen Verfahren bestehen darin, daß zusätzlich die Notwendigkeit zur Anordnung eines Abkühl-Staubentfernungsturmes besteht, damit der Staub nicht in den Gips gelangt. Aus der Figur 2 ist es offensichtlich, daß die Oxidationsstufe bspw., die Fällung und die Konzentration von Gips sowie auch die Wiedergewinnung der überstehenden Flüssigkeit getrennt "> notwendig sind, und darüber hinaus sind sie zusätzlich aufwendig, so daß das ganze Verfahren unwirtschaftlich ist. Ein wesentlicher Nachteil ist aber darin zu sehen, daß eine Ablaufbehandlung notwendig ist, und dies ist der größte Nachteil bei der Naßbehandlung von Abgas.

Da im Abgas Verunreinigungen wie Staub, HCl und ΗΨ enthalten sind, die durch die Absorptionslösung aufgenommen werden und mit der Drainage abgeschieden werden, und zwar über einen anderen Weg als der Gips,

ist eine Abflußbehandlung auf jeden Fall notwendig, obwohl - und dies sei an dieser Stelle erwähnt - dies in vielen Beschreibungen von bestehenden Anlagen nicht erwähnt wird.

Weitere erhebliche Nachteile bei den herkömmlichen Prozessen sind darin zu sehen, daß das im Abgas enthaltene SO, nicht entfernt werden kann, obwohl das S0_ absorbiert und entfernt wird.

SO, entsteht durch die Oxidation eines Teiles des Schwefels bei der Verbrennung. In früheren Jahren wurde oft eine Denitrierung benutzt und bei der sekundären Denitrierungsreaktion wurden 0,5 - 4 % des S0„ oxidiert, so daß dadurch die Menge an SO, anstieg. Daraus folgt, daß das Abgas etwa 5-50 ppm SO, enthält, und zwar in Abhängigkeit von dem Schwefelgehalt des Brennstoffes.

Wenn die Temperatur des Abgases verringert wird durch einen Wärmeaustauscher, bspw. einen Lufterhitzer, dann kondensiert das SO, und des bildet sich Schwefelsäurenebel und dieser lagert sich an dem mitgerissenen Staub an. Die Folge davon ist, daß der Staub sauer ist und zu einer Korrosion im Trockenstaubabscheider führt. Aus dem S0,-Gas, das durch den Trockenabscheider hindurchgeht, wird ein Schwefelsäurenebel, und zwar durch die Temperaturabsenkung in dem Entschwefelungsteil, aber dieser auf diese Weise gebildete Schwefelsäurenebel besteht aus sehr feinen Teilchen. Daher ergibt sich, daß ein Teil dieses Nebels durch den Kamin aus der Anlage abgeführt wird und dies führt zu einem sauren Rauch oder weißen Rauch bzw. es tritt eine Korrosion des Wärmetauschers auf, der der Entschwefelungsanlage nachge-

schaltet ist.

In der Praxis ist daher nunmehr ein Verfahren angewandt worden, bei dem NH, eingeführt wird in das Abgas, das aus dem Auslaß des kohlebefeuerten Austauschers kommt und es bildet sich als Reaktionsprodukt (nachfolgend als NH,-SO,-Reaktionsprodukt bezeichnet) aus SO, und NH, wie bspw. saures Ammoniumsulfat (NH.HSO.) oder Ammoniumsulfat (NH.)„SO. und das auf diese Weise erzeugte NH,-SO,-Reaktionsprodukt wird in einem Staubsammler stromabwärts aufgefangen CMitsubishi Heavy Industries Technical Bulletin* Vol. 10, No. 5, 1973, Seite 211 218).

"> Wenn jedoch dieses Verfahren dazu benutzt wird SO, aus einem Abgas zu entfernen, das eine große Staubmenge enthält, bspw. wenn es aus einem kohlebefeuerten Kessel kommt, dann ergeben sich die folgenden Nachteile.

2tt Sowohl das Reaktionsprodukt NH,-SO, wie auch der Staub werden in dem Staubabscheider gesammelt und die Behandlung des Staubes, der einen großen Anteil dieses NH,-SO,Reaktionsproduktes enthält, wird schwierig.

2b Daher wird der Staub, der von einem derartigen kohlebefeuerten Kessel ausgestoßen wird effektiver dazu benutzt, Flugaschezement zu erzeugen oder es wird für die Wiedergewinnung zurückgestellt, aber im ersten Fall wird durch das Mischen mit Wasser ein NH,Geruch erzeugt, während im zweiten Fall der NH,-Geruch und eine Abgabe in das Grundwasser auftreten kann, und in diesem Fall

problematisch wird.

Handelt es sich um Abgas von einem schwerölbefeuerten Kessel, wie er jetzt in Gebrauch kommt, dann ist die Staubmenge geringer als bei dem Abgas aus einem kohlebefeuerten Kessel und auf diese Weise ist die Behandlung des Staubes, der das NH,-SO,-Reaktionsprodukt enthält, relativ einfach. Enthält das Abgas jedoch eine große Staubmenge, dann wird die Behandlung des Staubes,

1Π wie vorstehend erwähnt, schwierig.

Kann bei der Behandlung von Abgas aus einem kohlebefeuerten Kessel NH, nicht benutzt werden, dann lagert sich der Schwefelsäurenebel an den gesammelten

\b Staub an, und zwar im Trockenstaubabscheider, wie vorstehend beschrieben, so daß die effektive Benutzbarkeit des Staubes beeinträchtigt wird. Aus all dem ergibt sich also, daß die Behandlung von Abgas, das Staub und SO, sowie zusätzlich S0„ enthält, bisher mit keinem rationellen Verfahren möglich geworden ist.

Das herkömmliche Naßkalk-/Gips-Entschwefelungsverfahren weist im übrigen die folgenden Nachteile auf:

2b 1. Das Beiprodukt Gips ist durch Staubverunreinigung verunreinigt.

2. Um ein staubfreies Beiprodukt Gips zu erhalten, muß ein Kühlstaub-Entfernungsturm vorgesehen sein,

3. im Zuge der Absorption von S0„ muß getrennt ein weiterer Schritt, nämlich die Oxidation, vorgesehen sein

mit einer Fällung und Konzentration des Gipses und einer Wiedergewinnung der überstehenden Flüssigkeit.

4. Es ist eine Behandlung des Abflusses notwendig, der ^l> Verunreinigungen aus dem Abgas und dgl. enthält, und schließlich

b. das im Abgas enthaltene 50, wird in einen Schwefelsäurenebel umgewandelt, der aus feinen Partikeln besteht, lü durch die Absenkung der Gastemperatur in der Entschwefelungsanlage, und ein derartig entstandener Nebel kann nicht entfernt werden.

Als Ergebnis ist daher festzustellen, daß der Nebel zu '> einem sauren oder weißen Rauch führt und zu einer Korrosion des verwendeten Materials. Darüber hinaus lagert sich der Schwefelsäurenebel auch an den Staub an, und zwar im Trockenstaubsammler, der stromaufwärts der Entschwefelungsanlage vorgesehen ist, und dadurch wird die effektive Benutzung des Staubes erschwert.

Beim Versuch, die oben beschriebenen Nachteile auszuräumen, wurden intensive Versuche durchgeführt, und zwar hinsichtlich der Reaktion von CaCO, oder Ca(OH)₂

2b Kristallen mit S0„, der Oxidationsreaktion vom Calciumsulfit, das durch Absorption von S0„ entstanden ist und schließlich der Abscheidungsrate von Staub und Gips, und hieraus wurde das erfindungsgemäße Verfahren entw ickelt.

Zusammenfassend ergibt sich, daß die vorliegende Erfindung nicht davon ausgeht, ein Verfahren in einem Prozeß zu benutzen, sondern es wird die SO_-Absorption, die

Oxidation, die Fällung und die Konzentration des Gipses sowie die Abtrennung des Staubes und die Wiedergewinnung der überstehenden Flüssigkeit in einem Verfahren im Absorptionsturm und einem Tank im Absorptionsturm durch- b geführt. Charakterisiert ist die Erfindung im wesentlichen dadurch, daß die Aufschlämmung, die hauptsächlich Gipspartikel enthält und eine Aufschlämmung, die hauptsächlich Staub enthält, separat aus dem Absorptionslösungstank entnommen werden. Dies

IU bedeutet, daß die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von Abgas offenbart, das S0„, SQ, und Staub enthält, wobei der Gips und der Staub separat gewonnen werden, und im einzelnen enthält das Verfahren den Zusatz eines Alkali zu der Aufschlämmung, die hauptsächlich Staub enthält, um daraus eine alkalische Staubauf schlämmung zu bilden, Einsprühen der auf diese Weise gebildeten alkalischen Staubaufschlämmung in ein Hochtemperaturabgas auf der Stromaufwärtsseite eines Trockenstaubkollektors, um daraus trockene Festteilchen zu bilden, in denen das SO, aus dem Abgas enthalten ist und schließlich Führen des Abgases durch einen Trockenstaubsammler, so daß die trockenen Feststoffe in dem Staub gesammelt werden.

5> Der feine Staub, der durch den Trockenstaubabscheider hindurchgeht, wird in eine Staubaufschlämmung umgewandelt und dann zur Trocknung verdampft, so daß als Ergebnis die feinen Partikel des Staubes agglomerieren zu größeren Körnern. Diese größeren Körner aus Staub werden dann dem Trockenstaubsammler zugeführt und durch diesen nunmehr entfernt. Auf diese Weise ergibt sich erfindungsgemäß der sehr große Vorteil, daß sowohl eine Bindung, wie auch eine Neutralisation des SO, gleichzei-

tig bewerkstelligt wird. Schließlich kann der Ausfluß der Entschwefelungsanlage sehr gut benutzt werden für die Bindung und die Neutralisation des SO,, so daß das Verfahren einer herkömmlichen

'> Abgas-Entschwefelung sehr vereinfacht werden kann. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß sich mit diesem Verfahren ein staubfreies Nebenprodukt, Gips, erhalten läßt.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen erläutert werden, wobei

Figur 1 ein Flußschema einer Ausführung der Erfindung

zeigt,

I'> Figur 2 eine schematische Ansicht einer Entschwefelungseinrichtung nach dem Naßkalkverfahren,
wie sie im industriellen Maßstab bekannt ist
und

Figur 3 ein Gleichgewichtsdiagramm, das die Zusammen-2Π hänge zwischen dem Taupunkt des Schwefelsäure

nebels und der Konzentration an SO,-Gas zeigt.

Zunächst soll die Erfindung nun beschrieben werden anhand der Figur 1.

Das Abgas aus einem kohlebefeuerten Kessel 88 wird über die Leitung 90 in eine Denitrierungsanlage 91 überführt, in der das NO aus dem Abgas entfernt wird. Einschließlich des in.der Denitrierungsanlage 91 gebildeten SO, ist die Konzentration an SO,-Gas in dem Abgas in der Leitung 92 in einem Bereich von 5 bis 50 ppm. Dieses Abgas wird dann zu einem Lufterhitzer geführt, in dem es

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von 300 - 400° C auf 130 - 180° abgekühlt wird, um entsprechende Wärme zu gewinnen. Daraus folgt, daß in dem Lufterhitzer 94 ein Teil des SO, kondensiert am Taupunkt und daß hierdurch ein Schwefelsäurenebel '> entsteht. Aus der Figur 3, die die Zusammenhänge zwischen dem Taupunkt des Schwefelsäurenebels und der Konzentration an SO,-Gas aufzeigt, ergibt sich, daß dann, wenn die Temperatur des Gases hoch ist, kein Taupunkt erreicht wird, auch wenn die Konzentration an SO, hoch ist. Daher verbleibt das meiste S0-,-Gas in dem Abgas am Auslaß des Lufterhitzers 94.

Der Schwefelsäurenebel, der am Taupunkt kondensiert ist, lagert sich an den Staub um, so daß dieser sauer wird und zu einer Korrosion des Materials der Abgasbehandlungsanlage führt sowie auch der stromabwärts gelegenen Leitungen.

Um diese Korrosion zu verhindern wird eine alkalische 2Π Aufschlämmung, die nachfolgend beschrieben werden soll, durch wenigstens eine der Sprühdüsen 96, 93, 89 eingesprüht, um das SO,-Gas zu entfernen und den Schwefelsäurenebel zu neutralisieren und zu verfestigen. Wird die Alkali-Aufschlämmung durch diese Sprühdüsen 89, 93, 96 eingesprüht, dann steigt die Alkalität des Staubes an, so daß auch wenn die Schwefelsäurenebel sich stromabwärts an den Staub anlagern die Säuerung des Staubes vorteilhaft unterbunden werden kann.

Anschließend verläßt das Abgas den Lufterhitzer 94 und wird über die Leitung 95 einem Trockenstaubsammler 98 zugeführt, in dem der größte Teil des Staubes aus dem

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Abgas entfernt wird. Die Konzentration des Staubes im Abgas liegt bei etwa 10 g/m N am Einlaß des Trockenstaubsammlers 98 und bei etwa 500 mg/m N am Auslaß dieses Trockenstaubsammlers.

Anschließend wird das Abgas über die Leitung 99 in den Wärmetauscher 100 eingeführt, in dem es von etwa 140° C auf etwa 80° C abgekühlt wird, um Wärme zu gewinnen. Bei herkömmlichen Prozessen wird bei dieser Stufe SO, in

1Π Schwefelsäurenebel verwandelt und die Korrosion des Materials sowie die Entstehung von saurem Rauch oder weißem Rauch findet in Verbindung damit statt. Bei der vorliegenden Erfindung jedoch wurde das SO, neutralisiert und gebunden sowie mit dem Staub gesammelt in den Trockenstaubabscheider 98, so daß diese Beeinträchtigungen nicht entstehen können.

Anschließend wird das Abgas, das etwa 500 mg/cm N Staub enthält und etwa 1500 ppm S0„ dem Absorptionsturm 102 durch die Leitung 101 zugeführt.

Figur 1 zeigt, daß das Abgas in Berührung mit einer Absorptionsauf schlämmung gebracht wird, und zwar in der Weise, die als Parallelfluß bekannt ist, aber es ist auch möglich in einem Gegenfluß Gas/Flüssigkeit wie im in Figur 2 gezeigten Verfahren durchzuführen. Im unteren Teil des Absorptionsturmes 102 ist ein Tank 103 vorgesehen zur Aufnahme der Aufschlämmung, in der Calciumverbindungen gelöst sind. Wie sich aus der Figur 1 ergibt wird die Aufschlämmung in dem Tank 103 durch

^}0 Trennplatten 122 und 123 getrennt, wobei diese Platten auch entbehrlich sind. Insbesondere in dem Fall, wenn die Teilerplatten vorgesehen sind, dann wird die Aufschlämmung durch den Rührer 104 umgerührt, um eine

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Ausfällung von Festteilchen zu verhindern. Sind diese Platten nicht vorhanden, dann können Luftblasen die Aufschlämmung umrühren und auf diese Weise kann die Umrühreinrichtung entbehrlich sein.
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Die Aufschlämmung, in der die Calciumverbindungen suspendiert sind, wird dem oberen Teil des Turmes 102 durch eine Zirkulationspumpe 105 zugeführt und dort in den Turm 102 eingesprüht. Während sie abwärts fließt, kommt sie in Kontakt mit dem Abgas und gelangt schließlich in den Tank 103 zurück.

Das Abgas, aus dem SO« durch den Kontakt mit der Aufschlämmung entfernt worden ist, wird dem Wärmetauscher 100 über den Nebelabscheider 106 und die Leitung 107 zugeführt, und nachdem die Temperatur angehoben worden ist, wird es als gereinigtes Gas in die Atmosphäre abgegeben. Das gereinigte Gas in der Leitung

107 enthält etwa 100 ppm oder weniger S0„ und 50 mg/m
oder weniger Staub, wobei dies zeigt, daß S0„ und Staub

durch die Absorptionsflüssigkeit entfernt worden sind. Gleichzeitig sind HCl und HT, die in einigen Zehntel ppm in dem Abgas enthalten sind, durch die Absorptionsaufschlämmung entfernt worden.
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In den Tank 103 wird über eine Pulverzuführungsleitung

108 pulverförmiges CaCO-, oder Ca(OH)₉ zugeführt in Abstimmung mit der Menge an zu absorbierendem SO₉. CaCO, oder Ca(OH)₉ ..dient als Absorptionsmittel, das dem Tank 103 auch in Form einer Aufschlämmung suspendiert in Wasser zugeführt werden kann.

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Das Calciumsulfit, das durch die Absorption vom SO₉ mit dem Absorptionsmittel gebildet worden ist, kann oxidiert werden, und zwar mit dem Sauerstoff, der in dem Abgas enthalten ist, so daß eine Umwandlung in Gipskristalle S erfolgt, weil die Aufschlämmung sauer gehalten wird in dem Parallelfluß Gas/Flüssigkeit der Kontaktzone. Da jedoch nach wie vor Sulfit enthalten ist, wird Luft durch eine Luftdüse 109 zugeführt, um die Oxidation zu beschleunigen und die Bildung von Gips zu bewirken.

In der Absorptionslösung in dem Tank 103 enthält die Aufschlämmung hauptsächlich Gipskristalle und den Staub, der durch die Absorptionslösung aufgenommen wurde. Bei diesem Staub in dem Tank 103 handelt es sich um Staub, ') der durch die vorstehend erwähnte Trockenstaubsammeleinrichtung nicht zurückgehalten worden ist, d.h. er besteht aus feinen Partikeln, die einen sehr geringen Durchmesser von weniger als einem \im aufweisen. Dies steht im Gegensatz zu den Gipskörnern, die etwa einen Durchmesser von 50 μπι besitzen, so daß die erstgenannten unterschiedlich in ihren physikalischne Eigenschaften wie bspw. der Absetzungsrate oder dgl. sind. Die vorliegende Erfindung nutzt nun diese physikalischen Unterschiede aus durch eine Abtrennung der

2b Aufschlämmung, die hauptsächlich Gipskörner enthält und der Aufschlämmung, die im wesentlichen den Staub enthält. Hierzu wird die Aufschlämmung durch einen Auslaß 110 und eine Pumpe 119 einem Separator 111 zugeführt, in dem ein Gipskuchen erhalten werden kann,

Hl aber es hat sich gezeigt, daß dann, wenn ein Filtertuch geeigneter Art ausgewählt wird und auch die Zuführungsgeschwindigkeit der Aufschlämmung in geeigneter Weise eingestellt wird, daß dann die

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Aufschlämmung, die hauptsächlich den Staub in feinen Partikeln enthält, über die Leitung 113 abgezogen werden kann, so daß ein Gipskuchen 112 erhalten wird, der kaum Staub enthält. In der Leitung 113 befindet sich jedoch b zusätzlich zu dem Staub Gips, und es hat sich gezeigt, daß die Konzentration dieses Gipses in der Praxis kaum eingestellt werden kann. Die vorliegende Erfindung nutzt die Differenzen der Absetzungsrate von Staub und Gips aus, und damit ergibt sich eine Möglichkeit, eine IU Aufschlämmung abzuziehen, die hauptsächlich den Staub enthält, und zwar durch die Leitung 117.

Die Teileinrichtung 114 ist so angeordnet, daß sie sich von der Oberfläche der Aufschlämmung in dem Tank 103 in Richtung zum Boden dieses Tanks erstreckt, so daß auf diese Weise eine Flüssigkeitskammer 115 gebildet wird, die von der Aufschlämmung getrennt ist, die umgerührt wird. Das untere Ende der Trennung 114 ist offen, so daß die Aufschlämmung, die durch den Umrührer 103 gerührt wird und die Lösung in der Abtrennung 114 ausgetauscht werden können. Wie sich weiter aus der Figur 1 ergibt, ist eine Sperre 116 vorgesehen, so daß die Aufschlämmung, die hauptsächlich Staub enthält, in der Flüssigkeitskammer 115 nicht durch die Turbulenzen der

2b umgerührten Flüssigkeit zerstört wird. Die Aufschlämmung, die hauptsächlich den Staub enthält, und die sich in der Flüssigkeitskammer 115 befindet, wird anschließend durch den Auslaß 117 und eine Pumpe 118 abgezogen. Die Aufschlämmung, die durch die Leitung 113 zurückkommt, wird in die Flüssigkeitskammer 115 im unteren Bereich in Abwärtsrichtung eingeführt, so daß hierdurch ein Aufsteigen der Gipskristalle verhindert wird. In der Schrägplatte 120 ist eine Auslaßöffnung 110

vorgesehen, wobei diese Schrägplatte den Boden der Flüssigkeitskammer 115 bildet, an dem sich die Gipskristalle niederschlagen und konzentrieren. Durch diese Schräplatte 120 wird die Konzentration der Gips- '> kristalle in der Aufschlämmung, die durch die Pumpe 119 abgezogen werden, erhöht, wobei gleichzeitig eine gesonderte Energie für die Beförderung der Flüssigkeit eingespart werden kann. Auf der anderen Seite enthält die Aufschlämmung, die durch die Pumpe 118 abgeführt

K) wird, hauptsächlich den Staub, und in dieser Aufschlämmung befinden sich ebenso gelöste Komponenten wie bspw. HCl und HF in Form von Cl~- und F~-Ionen aus dem Abgas. Cs ist überflüssig zu sagen, daß dann, wenn eine gesättigte Lösung erreicht worden ist, die

] ') Gipskomponenten auch in Lösung gehen. In früheren Tagen hat man, um eine derartige Ansammlung von Verunreinigungen zu vermeiden, diese aus dem System abgeführt und daher ist eine Abflußbehandlung notwendig gewesen, um eine sekundäre Umweltverschmutzung zu verhindern. Bei der vorliegenden Erfindung jedoch wird das Entschwefelungsmittel wie bspw. Ca(0H)„ oder CaCO, in der Aufschlämmung benutzt, die hauptsächlich den Staub enthält oder alternativ ein Alkali wie Na-CO, oder NaOH, das durch die Zuführungsleitung 124 zugeführt und in das

2b Hochtemperaturgas mit 130 - 180° C durch Sprühdüsen 96 in der Leitung 95 eingesprüht wird. Durch dieses Sprühverfahren wird das SO,-Gas im Abgas entfernt und der Schwefelsäurenebel neutralisiert, um ein festes trockenes Material zu erhalten, das hauptsächlich den Staub enthält. Dieses trockene feste Material besteht im wesentlichen aus feinem Staub, der durch den Trockenstaubsammler 98 hindurchgegangen ist, aber da der

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durch die Verdampfung getrocknete Staub ein größeres Korn aufweist, kann er anschließend durch den Trockenstaubsammler 98 abgetrennt werden. Dieser Vorteil läßt sich durch die vorliegende Erfindung erreichen, b und daraus ergibt sich, daß dadurch, daß der feine Staub, der allein durch den Trockenstaubabscheider nicht herausgetrennt werden kann, durch die Kombination des Sammlers mit der Naßabgas-Entschwefelung möglich ist, wobei auf diese Weise der Trockenstaubsammler wesentlich

ID wirtschaftlicher arbeitet als bei herkömmlichen Fällen. Weitere besondere Vorteile der vorliegneden Erfindung sind darin zu sehen, daß es möglich ist, SO, und die Neutralisation sowie Fixierung der Schwefelsäurenebel zu erreichen, so daß auf diese Weise eine Abflußbehandlung,

\b wie sie bei herkömmlichen Methoden notwendig ist, vermieden werden kann.

Die alkalische Aufschlämmung, die im wesentlichen hauptsächlich den Staub enthält, wird in das Hochtemperaturgas eingesprüht, und zwar durch selektive Benutzung von Sprühdüsen 93, 89 abweichend von den vorstehend erwähnten Sprühdüsen 96 in Abhängigkeit von der SO,-Konzentration im Abgas. Dies bedeutet, um den größten Teil des SO,-Gases auf den Taupunkt zu bringen

2b in dem Lufterhitzer 94, wird die Aufschlämmung durch die Sprühdüse 93 gesprüht und die Temperatur des Abgases am Auslaß des Lufterhitzers 94 wird abgesenkt auf einen Wert, auf dem kaum noch SO,-Gas in dem Abgas enthalten ist.

Um zu verhindern, daß eine Korrosion durch die niedrige Alkalität des Staubes auftritt sowie durch die Anlagerung der Schwefelsäurenebel an den Staub kann die Sprühdüse 89 zusammen mit der Sprühdüse 93 benutzt

werden. Bei der Naßabgas-Entschwefelung kann das Wasser und/oder das Dichtungswasser für die Pumpen durch eine Waschdüse 120 geführt werden, so daß ein Verstopfen des Gasdurchlasses durch eine Adhäsion oder Ablagerung von b Calciumverbindungskristallen in dem Nebel, der in dem Abscheider 106 abgetrennt wird, vermieden wird, und auf diese Weise wird eine große Menge des Wassers hierin benutzt. Da das benutzte Wasser zur Erzielung einer Turbulenz in der Aufschlämmung im Tank 103 benutzt wird, wird es als überschüssiger Ablauf abgezogen. Im Fall, daß dieser Überschuß zu groß ist, kann es in die Sprühdüsen 89, 93, 96 eingeführt werden, um auf diese Weise die Sprühtrocknungsbehandlung vorzunehmen. Das Alkali kann durch die Leitung 194 in einer Menge

I¹' zugeführt werden, die notwendig ist, um die Schwefelsäurenebel zu neutralisieren.

Die Sprühdüse 89 wird benutzt, wenn bspw. ein Nebenreaktionsprodukt wie ein S„0--Ion, das bei hoher Temperatur aufgeschlossen werden kann, behandelt wird, und diese Düse 89 wird dann nicht benutzt, wenn im Gegenteil zu dem Obigen Komponenten wie Cl oder F behandelt werden sollen, die sich in diesem System aufgrund der hohen Temperatur sammeln. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, in

'Ib diesen Fällen die Sprühdüsen 96 und/oder 93 zu benutzen.

Beispiele

Die Erfindung wurde ausgeführt unter Benutzung einer Vorrichtung oder Anlage gemäß Figur 1.

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Der Tank 103 zum Sammeln der Aufschlämmung, die Gipskristalle enthielt, hatte eine Querschnittsgröße won 2000 χ 2000 mm und eine Tiefe von 2000 mm. Die Aufschlämmung wurde im oberen Teil eines Absorberturmes 102 eingesprüht, und zwar mit einer Durchflußmenge von 60 m /Std. mittels einer Zirkulationspumpe 105, wobei der Absorptionsturm 102 mit einem Gitter versehen war.

Ein Abgas wurde teilweise durch einen Auslaß eines kohlebefeuerten Kessels 88 mit einer Menge von 4000 m N/Std. abgezogen und in den Absorptionsturm 102 durch die Leitung 90, eine Denitrierungsanlage 91 durch die Leitung 92, einen Lufterhitzer 94 durch die Leitung 95 und einen elektrischen Staubabscheider (EP) 98 zum Versuch und einen Wärmetauscher 100 geführt. Die Einstellung erfolgte so, daß die Staubkonzentration im Abgas am Einlaß des EP in einem Bereich von etwa 10 15g/m N lag, so daß der Staubgehalt des Abgases am Auslaß in einem Bereich von etwa 500 mg/m N liegen sollte.

Das Abgas am Einlaß des Absorptionsturmes 102 enthielt 1500 ppm S0„.

Ein Absorptionsmittel, das CaCO^-Pulver enthielt, wurde dem Tank 103 durch die Leitung 108 zugeführt, und zwar in Abstimmung mit der Menge des absorbierten SO₉ und die Strömungsrate des Absorptionsmittels wurde genau kontrolliert, so daß der pH der Aufschlämmung, die zu

5(J versprühen war, am oberen Teil des Absorptionsturmes 102 in einem geeigneten Bereich von 4,5 - 6,0 lag. Im Tank 103 waren Teilerplatten 122 und 123 vorgesehen, um einen

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Volumentanteil der Aufschlämmung in dem Tank abzuteilen in im wesentichen zwei Teile, wobei die zirkulierende Aufschlämmung, die beim Aufnehmen von S0„ absank, in Berührung mit Luftgasen gebracht wurde und dabei in ') Richtung auf die Zirkulationspumpe 105, wie mit Pfeilen angedeutet, bewegt wurde.

Tür die Versuche waren im Tank 103 vier zylinderförmige Trennungen 114 (Länge 1500 mm, Innendurchmesser 100, 200, 300 und 400 mm) mit einem offenen Bodenende angeordnet.

Ein zylindrischer oberer Deckel ist mit der Leitung 117 direkt mit der Saugpumpe 118 verbunden und die aus der

\b Flüssigkeitskammer 115 abgezogene Aufschlämmung wurde geprüft, während die abgesaugte Menge in geeigneter Weise durch die Pumpe 118 eingestellt wurde. Die Konzentration der Feststoffteilchen in der Aufschlämmung, die über die Leitung 117 abgezogen wurde,

2Ü wurde eingestellt auf 0,2 - 3 Gew.?o durch Wechsel innerhalb eines Bereiches von 0,1 - 3 m/Std. der durchschnittlichen Aufstiegsgeschwindigkeit der Aufschlämmung in der Flüssigkeitskammer 115, die durch die zylindrischen Wände 114 definiert bzw. gebildet wurde.

Es stellte sich heraus, und zwar unter Anwendung eines Mikroskopes, daß die Aufschlämmung im wesentlichen sphärischen Staub enthielt, und daß dann, wenn die Aufsteiggeschwindigkeit der Aufschlämmung hoch war, die Menge an gemischten Gipskörnern zunahm. Während der Experimente variierte die Konzentration des im Abgas enthaltenen S0„ in der Leitung 107 mit dem pH der zirku-1 ierendne Aufschlämmung, aber es lag in einem Bereich von 10 - 100 ppm und die Konzentration an Staub betrug

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im Durchschnitt 30 mg/m N. Im stetigen Zustand hatte der durch den Abtrenner 111 gewonnene Gips eine hohe Reinheit von 97 Gew.?o oder mehr bezogen auf das Trockengewicht und es bestätigte sich, daß der Staub selektiv über die Leitung 117 abgezogen werden kann. Während des Verfahrens wurde Luft in den Tank 103 durch die Luftdüsen 109, die in dem Tank angeordnet waren, eingeblasen, und zwar mit einer Zuführungsgeschwindigkeit von 50 - 600 m N/Std., aber bei einer Zuführungsrate von 250 m N/Std. oder mehr erreichte die Konzentration des Sulfits einen unteren Wert von weniger als 1 mmol/1. Im Bereich von weniger als 250 m N/Std. nahm die Konzentration an löslichen schwefligen Ionen auf lmmol/1 oder mehr zu entsprechend der Verringerung der Zuführungsgeschwindigkeit der Luft. Zu dieser Zeit begann der pH-Wert der Absorptionslösung zu fallen und die Auflösungsrate des CaC0-,-Pulvers nahm ab mit dem Ergebnis, daß die Konzentration an nicht umgewandeltem CaCO, zunahm. Aus diesem Grunde war es notwendig, Luft einzublasen, und zwar mit einer Zuführungsgeschwindigkeit von 50 m N/Std. oder mehr.

Darüber hinaus konnte die Konzentration der Gipskörner in dem Tank 103 auf einem geeigneten Wert in einem

2'j Bereich von 1-35 Gew.?o gehalten werden, und zwar durch Einstellung der Zuführungsrate der Aufschlämmung, die durch die Öffnung 110 abgegeben wurde. Schließlich wurde Ca(0H)2 der Aufschlämmung zugesetzt, die im wesentlichen festen Staub enthielt und die über die Leitung 117 durch die Pumpe 118 abgezogen wurde, so daß die Aufschlämmung alkalisch wurde. Danach wurde die alkalische

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Aufschlämmung mittels der Sprühdüsen 96 in die Leitung 95 gesprüht, durch die das Abgas mit einer Temperatur von 170° C strömte. Die Zuführungsgeschwindigkeit der versprühten Aufschlämmung betrug 50 1/Std., die '' Temperaturabsenkung des Abgases betrug etwa 10° C und die Aufschlämmung wurde in Form von trockenen Feststoffen in dem EP 98 gesammelt. Die Konzentration an SO,-Gas in der Leitung 95 betrug 10 ppm, aber nachdem Ca(OH)₉ durch die Leitung 124 zugeführt wurde, und zwar in einer Menge fünfmal soviel wie das enthaltene SO,-Gas, sank die Konzentration an SO, in der Leitung 99 auf 1 ppm oder weniger ab, und es wurde auf diese Weise nachgewiesen, daB das SO, neutralisiert und fixiert wurde zusammen mit dem Staub in dem EP 98.

Anschließend wurde die Aufschlämmung in die Leitung 92 eingesprüht, in der das Abgas mit einer Temperatur von 350° C strömte, und zwar durch die Sprühdüsen 93 anstatt der Sprühdüse 96. In diesem Fall betrug die Konzentration an SO, im Abgas in der Leitung 99 1 pm oder weniger und auch, wenn die Zuführungsgeschwindigkeit von Ca(0H)„, das zugesetzt wurde durch die Leitung 124, sich verringerte, blieb die Konzentration an SO, in der Leitung 99 bei 1 ppm oder weniger. Auch hiermit wurde bestätigt, daß das SO, neutralisiert und fixiert wurde bei einer Zuführungsgeschwindigkeit von Ca(0H)„ äquivalent zum SO,.

Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung kann vorteilen haft ein Kühl- und Staubentfernungsturm eingespart werden sowie ein Oxidationsturm, ein Eindicker, ein Fiitrattank und ein Tank für die überstehende Flüssigkeit, die bei üblichen

Abgas-Entschwefelungsanlagen notwendig ist, und zusätz-

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lieh sind Pumpen, Ventile und entsprechende Meßeinrichtungen für diese Einrichtungen überflüssig. Darüber hinaus ist die Abflußbehandlung, die bei den meisten Verfahren wie bei dem Naßabgasentschwefelungs- b verfahren erhebliche Schwierigkeiten bringt, unnötig, so daß die Behandlung insgesamt sich wesentlich vereinfacht. Da darüber hinaus bei der vorliegenden Erfindung das Beiprodukt Gips und der Staub direkt und getrennt aus dem Absorptionslösungstank entnommen werden kann, wird ein sehr hoch qualitativer Gips erhalten, und da die Aufschlämmung, die den Staub enthält alkalisch gemacht wird und dann in das Abgas gesprüht wird
stromaufwärts des Trockenstaubabscheiders, kann der Staub in feste trockene Teilchen übergeführt werden

\b zusammen mit dem SO, und kann auf diese Weise sehr effektiv durch den Trockenstaubsammler abgeschieden werden.

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Claims

Verfahren zur gleichzeitigen Behandlung von S0„, SO, und Staub Patentansprüche:

1. Verfahren zur gleichzeitigen Behandlung von SO₉, SO, und Staub, wobei das Abgas, das wenigstens S0„, SO, und Staub enthält, zunächst einem Trockenstaubabscheider zugeführt wird, um den größten Teil des Staubes zu "? entfernen und dann zu einer Gasabsorptions-Einrichtung gelangt, wobei darin Calciumhydroxid und/oder Calciumkarbonat als Absorptionsmittel verwendet wird, urn das SO₉ und den Staub zu entfernen, der durch den Trockenstaubabscheider hindurchgegangen ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß in die der Absorptionsein.richtung zugeführte Absorptionslösung Luft eingeblasen wird, um die Absorptionslösung zu oxidieren und darin Gips zu bilden, daß ein Teil der Absorptionslösung in eine Aufschlämmung getrennt wird, die hauptsächlich die Gipskörnchen enthält und in eine Aufschlämmung, die hauptsächlich Staub enthält, daß aus der Aufschlämmung, die hauptsächlich Gipskörnchen enthält, das Beiprodukt Gips hergestellt wird, daß zu der Aufschlämmung, die hauptsächlich

Staub enthält, ein Alkali zugesetzt wird, daß diese Aufschlämmung in das Abgas stromaufwärts des frockenstaubabscheiders eingesprüht wird, daß die Sammlung, Trocknung und Verfestigung des SO, ausgeführt *> wird und daß die entstehenden Festteilchen zusammen mit dem Staub durch den Trockenstaubabscheider abgeschieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

1(1 dadurch gekennzeichnet,

daß das wenigstens S0„, SO, und Staub enthaltende Abgas aus einem kohlebefeuerten Kessel stammt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

[') dadurch gekennzeichnet,

daß das Abgas in den Trockenstaubabscheider durch eine Denitrierungseinrichtung und einen Lufterhitzer eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufschlämmung, die hauptsächlich Staub enthält und zu der ein Alkali zugesetzt worden ist, in das Abgas zwischen dem Lufterhitzer und dem Trockenstaubabscheider

Ti eingesprüht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufschlämmung, die hauptsächlich Staub enthält und der ein Alkali zugesetzt worden ist, in das Abgas zwischen dem Lufterhitzer und der Denitrierungseinrichtung eingesprüht wird.

5^r> - 3 -

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung, die hauptsächlich Staub enthält und der ein Alkali zugesetzt worden ist, in den kohlebefeuerten Kessel eingesprüht wird.