DE3701660A1

DE3701660A1 - Process for desulphurising exhaust gases and apparatus for carrying out this process

Info

Publication number: DE3701660A1
Application number: DE19873701660
Authority: DE
Inventors: Jiri Dr Ing Sedlacek; Jiri Mostecky; Vladimir Dipl Ing Jara
Original assignee: Vysoka Skola Chemicko Technologicka V Praze
Current assignee: Vysoka Skola Chemicko Technologicka V Praze
Priority date: 1987-01-21
Filing date: 1987-01-21
Publication date: 1988-08-04

Abstract

The process for desulphurising exhaust gases, using hydrated magnesium oxide with thermal regeneration of the resulting product, proceeds in such a way that a 5 to 10% strength suspension of the hydrated magnesium oxide is atomised in the exhaust gases at the rate of 0.6 to 1 kg of MgO per 1 kg of sulphur dioxide into the exhaust gas stream at a temperature of 120 to 200@C and the exhaust gases are separated off from the magnesium sulphite formed in this manner before introduction into the stack (8). The apparatus for carrying out the process according to the invention comprises an atomising absorber (1) which is connected via a line (2) to a reservoir (3) for the hydrated magnesium oxide, the atomising absorber (1) being connected via a flue gas duct (4) to the separator (5) of the solid fly dust and the separator being connected by a flue line (6) via a final fan (7) to the stack (8). The process according to the invention for desulphurising exhaust gases and the apparatus for carrying out this process can be used in heating systems and municipal heating and power stations. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung von Abgasen und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for desulfurization of exhaust gases and a device for performing this Procedure.

Die gegenwärtig benutzten Entschwefelungsmethoden be ruhen überwiegend auf der Verwendung von Kalkstein und Kalk. Derzeit wird auch die Verwendung der Magnesit wäsche untersucht. Die Nachteile der kalkhaltigen Roh stoffe liegen in dem nicht cyclischen Betrieb und in Problemen mit dem Vertrieb des Calciumsulfats oder mit der Entsorgung der Reaktionsprodukte und des Schlammes. Die Magnesit-Methoden werden vorwiegend in cyclischer Durchführung angewandt. Der Nachteil der nassen Wäsche liegt in der schwierigen Eindickung und Entwässerung des Magnesiumsulfits. Es gibt ferner Probleme mit der Trock nung vor der thermischen Regenerierung des Magnesiumoxids. Negativ wirkt sich schließlich die Oxidation in der Absorptionslösung aus, wodurch etwa 10 bis 25 Gew.-% des aufgefangenen Schwefeldioxids in die Sulfatform verwan delt werden.The desulfurization methods currently in use rest mainly on the use of limestone and Lime. Currently the use of magnesite is also used laundry examined. The disadvantages of calcareous raw substances are in the non-cyclic operation and in Problems with the distribution of calcium sulfate or with the disposal of the reaction products and the sludge. The magnesite methods are predominantly cyclic Implementation applied. The disadvantage of wet laundry lies in the difficult thickening and drainage of the Magnesium sulfite. There are also problems with drying before thermal regeneration of the magnesium oxide. Finally, the oxidation in the has a negative effect Absorbent solution, whereby about 10 to 25 wt .-% of captured sulfur dioxide into the sulfate form be delt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die obenerwähnten Probleme zu bereinigen. Diese Aufgabe wird, wie aus den vorstehen den Ansprüchen ersichtlich, gelöst, und zwar durch ein Verfahren zur Entschwefelung von Abgasen, unter Verwen dung von hydratisiertem Magnesiumoxid mit thermischer Re generierung des Produktes, sowie eine Vorrichtung zur Durch führung dieses Verfahrens. Das Prinzip dieses Verfahrens liegt darin, daß man in den Abgasstrom mit einer Tempera tur von 120 bis 200°C eine 5- bis 20%ige Suspension des hydratisierten Magnesiumoxids in einer Menge von 0,6 bis 1 kg Magnesiumoxid auf 1 kg Schwefeldioxid in den Abgasen zerstäubt und von dem auf diese Weise gebildeten Magnesium sulfit die Abgase vor dem Einleiten in den Kamin abtrennt. The object of the invention is to solve the problems mentioned above to clean. This task will be as outlined above the claims, solved, by a Process for the desulphurization of exhaust gases, using Formation of hydrated magnesium oxide with thermal re generation of the product, as well as a device for through implementation of this procedure. The principle of this procedure is that one in the exhaust gas flow with a tempera tur from 120 to 200 ° C a 5 to 20% suspension of hydrated magnesium oxide in an amount of 0.6 to 1 kg magnesium oxide to 1 kg sulfur dioxide in the exhaust gases atomized and from the magnesium formed in this way sulfite separates the exhaust gases before they enter the chimney.

Das Prinzip der Vorrichtung zur Durchführung des er findungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß sie aus einem Zerstäubungsabsorber besteht, der mittels einer Leitung mit einem Vorratsbehälter für die Suspension des hydra tisierten Magnesiumoxids verbunden ist, wobei der Zer stäubungsabsorber mittels eines Rauchkanals an den Ab scheider des festen Flugstaubs und derselbe mittels ei ner Abzugsleitung über einen Endventilator an den Kamin angeschlossen ist.The principle of the device for performing it inventive method is that it from a Atomization absorber exists by means of a line with a reservoir for the suspension of the hydra tized magnesium oxide is connected, the Zer dust absorber by means of a smoke duct at the ab Solid air dust separator and the same by means of egg Extractor line to the chimney via an exhaust fan connected.

Den Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung stellt die Bildung eines trockenen, schüttba ren Produktes dar, das sich leicht durch Trocknung von eventuellen Resten des kristallographisch gebundenen Was sers befreien läßt, oder das sich gegebenenfalls direkt thermisch zersetzen läßt. Ebenfalls vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Tatsache, daß infol ge der kurzen Dauer des Kontaktes der Reaktionssuspension und ferner auch des Reaktionsproduktes mit den behandel ten Abgasen nur eine durchaus unwesentliche Oxidation des Magnesiumsulfits in das Sulfat erfolgt. Während der Entschwefelung findet auch die Bindung der übrigen saue ren Abgaskomponenten, vor allem der Halogene, statt. Aus den letztgenannten entsteht in erster Linie das Magnesium chlorid, das eine Verlangsamung der Wasserverdunstung aus der Reaktionssuspension begünstigt. Hierdurch wird die Reaktionszeit verlängert und der Ausnutzungsgrad des Mag nesiumoxids erhöht. Das bei der Reaktion gebildete Magne siumsulfit, abgetrennt in einer geeigneten Vorrichtung, am besten in einem Tuchfilter, wird zur thermischen Regene rierung in einen speziellen Betrieb transportiert, vorzugs weise in eine Fertigungsstelle für Schwefelsäure, welche zentral das Material aus mehreren Entschwefelungsanlagen verarbeitet. Auch bei der erfindungsgemäßen Entschwefelung entsteht ein Produkt, das man zur Regenerierung transpor tieren muß. Hinsichtlich der höheren Reaktivität des Magnesiumoxids und auch seines niedrigeren Molekularge wichtes ist die Menge des Produktes ungefähr um ¹/₃ bis ¹/₂ kleiner als bei einem analogen bekannten Prinzip, wo bei als Einspritzsubstanz Kalkhydrat verwandt wird.The main advantage of the method and the device according to the invention is the formation of a dry, pourable product which can easily be freed of any residues of the crystallographically bound water by drying, or which can optionally be thermally decomposed directly. Another advantage of the process according to the invention is the fact that, as a result of the short duration of contact of the reaction suspension and also of the reaction product with the treated exhaust gases, oxidation of the magnesium sulfite into the sulfate is only insignificant. During the desulfurization, the other acidic exhaust gas components, especially the halogens, are also bound. The latter primarily produces magnesium chloride, which favors a slowdown in water evaporation from the reaction suspension. As a result, the reaction time is extended and the degree of utilization of the magnesium oxide is increased. The magnesium sulfite formed in the reaction, separated in a suitable device, preferably in a cloth filter, is transported to a special company for thermal regeneration, preferably to a manufacturing facility for sulfuric acid, which processes the material from several desulfurization plants centrally. Also in the desulfurization according to the invention, a product is formed which must be transported for regeneration. Wichtes with respect to the higher reactivity of the magnesium oxide and its lower Molekularge the amount of product is approximately by ¹ / _3W to ^_1/2 smaller than that of an analogous known principle, where at lime hydrate is used as the injection substance.

Die Erfindung und ihre Auswirkungen werden in der Be schreibung des Ausführungsbeispiels und die Anordnung in der Zeichnung näher erläutert, welche die er findungsgemäße Vorrichtung schematisch darstellt.The invention and its effects are described in Be description of the embodiment and the arrangement in the drawing explains which he device schematically represents.

Das Beispiel betrifft die Entschwefelung von Abgasen aus einem Heizkraftwerkkessel mit einer Leistung von 50 MW, wobei das Volumen 130 000 m³ h^-1 Abgas mit einem Gehalt an Schwefeloxid in einem Bereich von 3 bis 5 g m^-3 ausmacht.The example relates to the desulfurization of exhaust gases from a thermal power plant boiler with an output of 50 MW, the volume being 130,000 m ³ h ^{-1 of} exhaust gas with a sulfur oxide content in a range from 3 to 5 gm ^-3 .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus dem Zerstäu bungsabsorber 1 , den ein Zerstäubungstrockner oder auch mehrere kleinere, parallel angeordnete Einheiten bilden. In den genannten Zerstäubungsabsorber 1 führt eine Lei tung 2 , welche an einen Vorratsbehälter 3 für die Suspen sion des hydratisierten Magnesiumoxids angeschlossen ist. Der Zerstäubungsabsorber 1 ist mittels eines Rauchkanals 4 mit einem Industriefilter 5 verbunden, welcher mittels einer Abzugsleitung 6 über einen Endventilator 7 an einen Kamin 8 angeschlossen ist.The device according to the invention consists of the atomizing absorption absorber 1 , which is formed by an atomizing dryer or also several smaller units arranged in parallel. In the aforementioned atomization absorber 1 leads Lei device 2 , which is connected to a reservoir 3 for the Suspen sion of the hydrated magnesium oxide. The atomization absorber 1 is connected by means of a smoke duct 4 to an industrial filter 5 , which is connected to a chimney 8 by means of a discharge line 6 via an end fan 7 .

Die vom Flugstaub in einem elektrostatischen Abscheider unter etwa 200 mg m^-3 befreiten Abgase, mit einer Tempe ratur von 120 bis 200°C, werden in den Zerstäubungsab sorber 1 geführt, wo in dieselben auf die für die Zer stäubungstrockner übliche Weise mittels der Leitung 2 aus dem Vorratsbehälter 3 eine Suspension des hydrati sierten Magnesiumoxids mit einer Konzentration, beispiels weise von 10 Gew.-% MgO, eingespritzt wird, und zwar in einer Menge, welche einem Gewichtsverhältnis von MgO : SO₂, das mindestens 0,6 ausmacht, entspricht. The exhaust gases freed from the fly dust in an electrostatic precipitator under about 200 mg m ^-3 , with a temperature of 120 to 200 ° C, are guided into the atomizer 1 , where they are sprayed in the same way as usual for the atomizer dryer by means of the line 2 a suspension of the hydrated magnesium oxide with a concentration, for example of 10% by weight of MgO, is injected from the storage container 3 , in an amount which is a weight ratio of MgO: SO ₂ , which is at least 0.6, corresponds.

Im vorliegenden Falle bedeutet dies einen Stundenverbrauch der Suspension von etwa 4 m³. Als Ergebnis der Vorgänge im Zerstäubungsabsorber 1 findet eine Verdunstung des Was sers aus der Suspension statt, so daß die Abgase adiaba tisch um 40 bis 50°C abgekühlt werden; durch die Reak tion von Schwefeldioxid mit Magnesiumoxid entsteht Magne siumsulfit als trockenes, pulveriges Produkt, welches aus der wasserfreien Verbindung und dem Trihydrat derselben besteht. Die Abgase, welche das Reaktionsprodukt mitrei ßen, werden durch den Rauchkanal 4 in den Abscheider 5 geführt, vorzugsweise in einen Industriefilter. Hier wird das pulverige Produkt aufgefangen und von hier wird es zum Transport für die Regenerierung disponiert. Die ge reinigten Abgase werden durch die Abzugsleitung 6 über den End-Ventilator 7 und den Kamin 8 in die Atmosphäre abge führt.In the present case, this means an hourly consumption of the suspension of approximately 4 m ³ . As a result of the processes in the atomizing absorber 1 , evaporation of the water takes place from the suspension, so that the exhaust gases are cooled adiaba table by 40 to 50 ° C; The reaction of sulfur dioxide with magnesium oxide creates magnesium sulfite as a dry, powdery product, which consists of the anhydrous compound and its trihydrate. The exhaust gases, which eats the reaction product, are passed through the smoke duct 4 into the separator 5 , preferably into an industrial filter. This is where the powdery product is collected and from here it is dispatched for transport for regeneration. The cleaned exhaust gases are abge leads through the exhaust line 6 via the end fan 7 and the chimney 8 into the atmosphere.

Unter oben angeführten Verhältnissen kann man mit einem Stundenverbrauch von etwa 270 bis 360 kg Magnesiumoxid, berechnet als MgO, rechnen; durch die Reaktion entstehen etwa 750 bis 950 kg Produkt, berechnet als Mg SO₃. Die Temperatur der Abgase wird etwa 30°C über dem Taupunkt liegen und die Abscheidung des Schwefeldioxids wird min destens 90% betragen. Gleichzeitig werden praktisch sämt liche Halogene, beispielsweise Chlor, abgeschieden und der Gehalt an Rest-Flugstaub wird einige Zehner mg.m^-3 ausma chen. Der einzige Abfall ist Wasser von eventuellem Aus waschen von Chlorid- und Sulfatresten aus dem zurückge führten Magnesiumoxid. Die Menge des täglich zur Regene rierung transportierten Produktes bei vorausgesetzter durchschnittlicher Belastung des Kessels von 75% wird in einem Bereich von 14 bis 17 t, berechnet als MgSO₃, liegen.Under the above-mentioned conditions, hourly consumption of approximately 270 to 360 kg of magnesium oxide, calculated as MgO, can be expected; The reaction produces about 750 to 950 kg of product, calculated as Mg SO ₃ . The temperature of the exhaust gases will be about 30 ° C above the dew point and the separation of the sulfur dioxide will be at least 90%. At the same time, practically all halogens, such as chlorine, are separated and the residual flue dust content will be a few tens mg.m ^-3 . The only waste is water from possible washing of chloride and sulfate residues from the recycled magnesium oxide. The amount of the product transported daily for regeneration with a presumed average load on the boiler of 75% will be in a range from 14 to 17 t, calculated as MgSO ₃ .

Das Verfahren zur Entschwefelung von Abgasen und die Vor richtung zur Durchführung dieses Verfahrens lassen sich in denjenigen Heizwerken und städtischen Heizkraftwerken einsetzen, wo die nicht-cyclische Entschwefelung Schwie rigkeiten mit der Entsorgung oder dem Vertrieb des Pro duktes verursacht, und ferner in solchen Anlagen, in wel chen vom Standpunkt der öffentlichen Hygiene aus beson ders hohe Anforderungen an die Abgasreinigung gestellt werden.The procedure for desulfurization of exhaust gases and the pre direction for performing this procedure in those heating plants and municipal heating plants use where the non-cyclic desulfurization Schwie disposal or distribution of the Pro product caused, and also in such facilities, in which from the standpoint of public hygiene placed high demands on exhaust gas cleaning will.

Claims

1. A method for desulfurization of exhaust gases, using Ver hydrated magnesium oxide and with thermal regeneration of the product, characterized in that a 5 to 20% suspension of the hydrated magnesium oxide in the exhaust gas stream at a temperature of 120 to 200 ° C. atomized in an amount of 0.6 to 1 kg of magnesium oxide to 1 kg of sulfur dioxide in the exhaust gases and separates the exhaust gases from the magnesium sulfite formed in this way before they are introduced into the fireplace.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that it consists of an atomization absorber ( 1 ), which is connected by means of a line ( 2 ) with a storage container ( 3 ) for the suspension of the hydrated magnesium oxide, the Atomization absorber ( 1 ) by means of a smoke channel ( 4 ) to the separator ( 5 ) of the solid airborne dust and the same by means of a discharge line ( 6 ) via an end fan ( 7 ) to the chimney ( 8 ) is ruled out.