DE3733319A1 - Verfahren zur entfernung von schwefeldioxid aus rauchgasen - Google Patents
Verfahren zur entfernung von schwefeldioxid aus rauchgasenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von
Schwefeldioxid aus Rauchgasen, insbesondere aus Kraft
werksabgasen, unter Verwendung einer wäßrigen Ammoniak
lösung als Absorptionsflüssigkeit.
In jüngster Zeit sind eine Vielzahl von Verfahren be
kannt geworden, die dem Zweck dienen, die Umweltbelastung,
die durch den Auswurf von Schwefeldioxid aus kohle- oder
ölbefeuerten Kraftwerks- oder sonstigen Anlagen hervorge
rufen wird, durch geeignete Maßnahmen zu verringern.
In diesem Zusammenhang ist auch bereits vorgeschlagen
worden, das Schwefeldioxid aus derartigen Rauchgasen
durch eine Wäsche mit einer wäßrigen Ammoniaklösung als
Absorptionsflüssigkeit zu entfernen. Hierbei laufen im
wesentlichen folgende Reaktionen ab:
SO₂ + NH₃ + H₂O → NH₄HSO₃
NH₄HSO₃ + NH₃ → (NH₄)₂SO₃
(NH₄)₂SO₃ + SO₂ + H₂O → 2 NH₄HSO₃
(NH₄)₂SO₃ + ½ O₂ → (NH₄)₂SO₄
HCL + NH₃ → NH₄CL
HF + NH₃ → NH₄F
NH₄HSO₃ + NH₃ → (NH₄)₂SO₃
(NH₄)₂SO₃ + SO₂ + H₂O → 2 NH₄HSO₃
(NH₄)₂SO₃ + ½ O₂ → (NH₄)₂SO₄
HCL + NH₃ → NH₄CL
HF + NH₃ → NH₄F
Obwohl dieses Verfahren im Bezug auf die SO₂-Abscheidung
voll zufriedenstellend arbeitet und gleichzeitig als
verkaufsfähiges Nebenprodukt ein Ammoniumsulfat liefert,
das als Düngemittel verwertet werden kann, haben sich
beim großtechnischen Einsatz des Verfahrens Probleme
ergeben. Diese Probleme bestanden vor allem darin, daß
in diesem Falle am Kamin hinter der Rauchgaswäsche eine
deutliche Aerosolbildung zu erkennen war. Da diese Aero
sole in Form eines sog. weißen Rauches ebenfalls eine
Umweltbelästigung darstellen, muß durch entsprechende
Maßnahmen für deren Abscheidung gesorgt werden. Zwar
gelingt es durch den Einbau von speziellen Filtern,
diese Aerosole abzuscheiden. Dies stellt jedoch keine
befriedigende Lösung des Problems dar, weil einerseits
der Einbau eines hierfür geeigneten Filtersystems er
hebliche Investitions- und Betriebskosten verursacht
und andererseits durch hohe Druckverluste im Filter
die Durchsatzleistung der Anlage in unerwünschtem Maße
begrenzt wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das
Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu
verbessern, daß die Bildung von Aerosolen von vornher
ein während des Waschprozesses vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das zu behandelnde Rauchgas nach Abkühlung bis auf eine
Temperatur von 70 bis 90°C einer Wasserwäsche unter
worfen wird, worauf das Gas von unten nach oben durch
einen mit der Absorptionsflüssigkeit beaufschlagten
dreistufigen Gegenstromwascher geleitet wird, in dessen
Waschstufen der pH-Wert der umlaufenden Absorptionsflüssig
keit wie folgt eingestellt wird:
unterste Waschstufe: pH 3,5-5
mittlere Waschstufe: pH 5-6,5 und
oberste Waschstufe: pH 2-3,5.
mittlere Waschstufe: pH 5-6,5 und
oberste Waschstufe: pH 2-3,5.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht also eine Behand
lung des Rauchgases in mehreren Stufen vor. Hierbei wird
der Behandlung mit der als Absorptionsflüssigkeit für
das SO₂ dienenden wäßrigen Ammoniaklösung zunächst eine
Wasserwäsche vorgeschaltet. Es hat sich nämlich gezeigt,
daß in Abhängigkeit von den eingesetzten Brennstoffen,
insbesondere in Abhängigkeit von den eingesetzten Kohle
sorten, das Rauchgas einen so hohen Gehalt an Chlorid-
und Fluoridionen sowie an SO₃ enthalten kann, daß dadurch
die Aerosolbildung begünstigt wird. Durch die vorgeschaltete
Wasserwäsche gelingt es, diese Bestandteile soweit aus
dem Gas zu entfernen, daß die Aerosolbildung durch diese
Bestandteile nicht mehr gefördert wird. So beträgt bei
spielsweise der Gehalt an Chloridionen im Gas nach der
Wasserwäsche nur noch weniger als 15 ppm. Bei der Wasser
wäsche wird mit einer Waschwassertemperatur von 45 bis
60°C gearbeitet, so daß das behandelte Gas, das mit
einer Temperatur von 70 bis 90°C in den Wascher geleitet
wird, gleichzeitig eine entsprechende Abkühlung und
Sättigung erfährt.
Im Anschluß an die Wasserwäsche wird das zu behandelnde
Rauchgas in die unterste Stufe des dreistufigen Gegen
stromwaschers eingeleitet, der mit der als Absorptions
flüssigkeit für das SO₂ dienenden wäßrigen Ammoniak
lösung beaufschlagt wird. Da zu diesem Zeitpunkt der
SO₂-Gehalt im Gas am höchsten ist, wird in dieser Stufe
der pH-Wert relativ niedrig gehalten. Hierbei wird ein
großer Anteil des SO₂ aus dem Gas ausgewaschen, weshalb
man diese Stufe als SO₂-Grobabscheidestufe bezeichnen
kann. Anschließend gelangt das Gas in die mittlere
Stufe des Gegenstromwaschers, in der der SO₂-Gehalt des
Gases bis auf den gewünschten Endwert von maximal 70 ppm
reduziert wird. Da der SO₂-Gehalt des in diese
Stufe eintretenden Gases bereits erheblich kleiner ist
als in der untersten Stufe, kann hier zur Verbesserung
des Absorptionsgrades der pH-Wert der umlaufenden Ab
sorptionsflüssigkeit entsprechend angehoben werden.
Diese Stufe kann deshalb als SO₂-Endabscheidestufe be
zeichnet werden. Das auf diese Weise von den Komponenten
SO₂, SO₃, Cl und F sowie vom Staub weitgehend befreite
Gas wird schließlich in die oberste Stufe des Gegenstrom
waschers eingeleitet, in der das im Gas vorhandene Ammoniak
bis auf einen Restgehalt von maximal 20 ppm ausgewaschen
wird. Zu diesem Zweck wird der pH-Wert der in dieser
Stufe umlaufenden Absorptionsflüssigkeit durch Schwefel
säurezugabe bis auf pH 2-3,5 abgesenkt.
Bei Anwendung der vorstehend beschriebenen mehrstufigen
Arbeitsweise gelingt es, die Aerosolbildung von vorn
herein zu vermeiden, ohne daß die Leistungsfähigkeit
des Verfahrens dadurch beeinträchtigt wird.
Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergeben sich aus den vorliegenden Unteransprüchen sowie
der nachfolgenden Verfahrensbeschreibung, in der das
Verfahren an Hand des in der Abbildung dargestellten
Fließschemas weiter erläutert wird.
Hierbei wird das zu behandelnde Rauchgas über die Lei
tung 1 zunächst in Wascher 2 eingeleitet, in dem es von
oben mit Wasser berieselt wird. Die Waschwassertemperatur
wird dabei im Bereich zwischen 45 und 60°C gehalten,
wobei die Sättigungstemperatur des Gases die jeweilige
Waschwassertemperatur bestimmt. Die Aufgabe des Wasch
wassers erfolgt über die Berieselungseinrichtung 3,
die im Oberteil des Waschers 2 angeordnet ist. Das um
laufende Wasser wird über Leitung 4 aus dem Wascher ab
gezogen und in den Vorlagebehälter 5 eingeleitet. Aus
dem Vorlagebehälter 5 wird das erforderliche Wasser
durch Pumpe 6 über die Leitung 7 zur Berieselungsein
richtung 3 zurückgepumpt. Das von den Chlorid- und Fluorid
ionen sowie vom SO₃ und Staub befreite Gas wird über
die Leitung 8 aus dem Wascher 2 abgezogen und in die
unterste Waschstufe des dreistufigen Gegenstromwaschers
9 eingeleitet. In diesem sind die einzelnen Waschstufen
durch die gasdurchlässigen aber flüssigkeitsundurchläs
sigen Böden 10 voneinander getrennt. Jede Waschstufe
ist dabei mit einer Berieselungseinrichtung 11 für die
umlaufende Absorptionsflüssigkeit sowie mit darunter
liegenden Einbauten 12, z. B. in Form von Streckmetall
paketen oder sonstigen Füllkörpern, versehen.
Das in die unterste Waschstufe eingeleitete Gas wird
in dieser Stufe mit der als Absorptionsflüssigkeit die
nenden wäßrigen Ammoniaklösung berieselt, deren pH-Wert
erfindungsgemäß 3,5-5 beträgt. Die Einstellung und
Messung dieses pH-Wertes erfolgt im Vorlagebehälter 13.
Zur Einstellung des pH-Wertes können über die Leitung
14 Wasser und über die Leitung 15 Ammoniakwasser in den
Vorlagebehälter 13 eingeleitet werden. Ferner mündet
in diesem die Leitung 16, durch die Teilstrom der in
der obersten Waschstufe umlaufenden Absorptionsflüssig
keit in die unterste Waschstufe zurückgeführt wird.
Durch entsprechende Mischung dieser Flüssigkeitsströme
im Vorlagebehälter 13 wird der gewünschte pH-Wert einge
stellt und die Absorptionsflüssigkeit über die Leitung
17 vermittels der Pumpe 18 der Berieselungseinrichtung
11 der untersten Waschstufe zugeführt. Die über die Ein
bauten 12 ablaufende Absorptionsflüssigkeit kann über
die Leitung 19 aus dem Sumpf des Gegenstromwaschers 9
abgezogen werden und gelangt zurück in den Vorlagebe
hälter 13, so daß der Flüssigkeitskreislauf geschlossen
ist.
Der Vorlagebehälter 20 ist der mittleren Waschstufe
zugeordnet. In ihm erfolgt wiederum die Messung und Ein
stellung des pH-Wertes der in dieser Waschstufe umlaufen
den Absorptionsflüssigkeit, wobei dieser pH-Wert erfin
dungsgemäß 5-6,5 betragen soll. In den Vorlagebehälter
20 können dabei zum Zwecke der pH-Wert-Einstellung über
die Leitung 21 Wasser und über die Leitung 22 Ammoniak
wasser eingeleitet werden. Ferner kann über die Leitung
23 ein Teilstrom der Absorptionsflüssigkeit aus der Lei
tung 17 in den Vorlagebehälter überführt werden. Aus
diesem wird die Absorptionsflüssigkeit über die Leitung
24 abgezogen und durch die Pumpe 25 auf die Berieselungs
einrichtung 11 dieser Waschstufe gepumpt. Die über die
Einbauten 12 ablaufende Absorptionsflüssigkeit sammelt
sich in diesem Fall auf dem Boden 10 und wird über die
Leitung 27 in den Vorlagebehälter 20 zurückgeführt.
Ein Teilstrom der in dieser Waschstufe umlaufenden Ab
sorptionsflüssigkeit wird über die Leitung 26 dichtege
regelt abgezogen und aus dem Verfahren ausgeschleust.
Dieser Teilstrom wird einer im Fließschema nicht darge
stellten Oxidationseinrichtung zugeführt, in der noch
in der Absorptionsflüssigkeit vorhandenes (NH₄)₂SO₃ und
NH₄HSO₃ zu (NH₄)₂SO₄ oxidiert werden. Anschließend wird
aus der Lösung durch Eindampfen und Granulieren ein als
Düngemittel verkaufsfähiges (NH₄)₂SO₄ gewonnen. Um den
durch den Abzug dieses Teilstromes entstandenen Flüssig
keitsverlust teilweise auszugleichen, kann von dem in
der Leitung 7 umlaufenden Waschwasser ein entsprechender
Teilstrom abgezweigt werden und über die Leitung 28 in
den Vorlagebehälter 20 eingeleitet werden.
Der obersten Waschstufe ist der Vorlagebehälter 29 zu
geordnet. Da in dieser Waschstufe im wesentlichen nur
noch Ammoniak aus dem Gas entfernt werden soll, wird
hier mit einer Absorptionsflüssigkeit gearbeitet, deren
pH-Wert erfindungsgemäß bei 2-3,5 liegt. Die Messung
und Einstellung des pH-Wertes erfolgen wiederum im Vor
lagebehälter 29, in den zu diesem Zwecke über die Leitung
30 Wasser und über die Leitung 31 Schwefelsäure einge
leitet werden können. Die Kreislaufführung der Absorptions
flüssigkeit erfolgt auch in dieser Waschstufe in der
weiter oben beschriebenen Art und Weise. Diesem Zwecke
dienen die Leitungen 32 und 33 sowie die Pumpe 34.
Das über die Leitung 8 in den Gegenstromwascher einge
leitete Rauchgas strömt von unten nach oben durch die
einzelnen Waschstufen und wird nach Passieren des Tropfen
abscheiders 35 über die Leitung 36 mit einem SO₂-Gehalt
von maximal 70 ppm abgezogen. Anschließend wird das Gas
mittels eines im Fließschema nicht dargestellten Saug
zugegebläses dem ebenfalls nicht dargestellten Rauchgas
kamin zugeführt. Vor dem Eintritt in den Rauchgaskamin
wird dabei die Gastemperatur durch Wärmetausch auf 80
-100°C angehoben. Beim Austritt des Gases in die At
mosphäre trat keine Aerosolbildung auf. Das heißt, die
Bildung von sog. weißem Rauch am Rauchgaskamin konnte
nicht beobachtet werden.
Die Leitung 37 dient der Prozeßwasserzufuhr zum Vorlage
behälter 5.
Selbstverständlich zeigt das in der Abbildung darge
stellte Fließschema nur die Anlagenteile, die zur Ver
fahrenserläuterung unbedingt erforderlich sind, während
alle Nebeneinrichtungen insbesondere auch alle Meß- und
Regeleinrichtungen nicht dargestellt wurden. In Abweichung
von der im Fließschema dargestellten Verfahrensweise
kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in der Weise
durchgeführt werden, daß der Wascher 2 und der Gegen
stromwascher 9 zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt
werden.
Claims (8)
1. Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus
Rauchgasen, insbesondere aus Kraftwerksabgasen, unter
Verwendung einer wäßrigen Ammoniaklösung als Absorp
tionsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das
zu behandelnde Rauchgas nach Abkühlung bis auf eine
Temperatur von 70 bis 90°C einer Wasserwäsche unter
worfen wird, worauf das Gas von unten nach oben durch
einen mit der Absorptionsflüssigkeit beaufschlagten
dreistufigen Gegenstromwascher geleitet wird, in
dessen Waschstufen der pH-Wert der umlaufenden Ab
sorptionsflüssigkeit wie folgt eingestellt wird:
unterste Waschstufe: pH 3,5-5
mittlere Waschstufe: pH 5-6,5 und
oberste Waschstufe: pH 2-3,5.
unterste Waschstufe: pH 3,5-5
mittlere Waschstufe: pH 5-6,5 und
oberste Waschstufe: pH 2-3,5.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Wasserwäsche des Rauchgases mit einer
Waschwassertemperatur zwischen 45 und 60°C gearbeitet
wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß aus der mittleren Waschstufe des
Gegenstromwaschers ein Teilstrom der dort umlaufenden
Absorptionsflüssigkeit dichtegeregelt abgezogen und
der Weiterverarbeitung in einer Oxidationseinrichtung
zugeführt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß aus der obersten Waschstufe des Gegen
stromwaschers ein Teilstrom der dort umlaufenden
Absorptionsflüssigkeit abgezogen und der Absorptions
flüssigkeit der untersten Waschstufe zugesetzt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß aus dem Wasserkreislauf der vorgeschal
teten Wasserwäsche ein Teilstrom abgezweigt und der
in der mittleren Waschstufe des Gegenstromwaschers
umlaufenden Absorptionsflüssigkeit zugesetzt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wasserwäsche und die dreistufige
Gegenstromwäsche mit wäßriger Ammoniaklösung in einem
gemeinsamen Wascher durchgeführt werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der SO₂-Gehalt des Rauchgases in der
mittleren Waschstufe des Gegenstromwaschers bis auf
einen Endwert von maximal 700 ppm reduziert wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der NH₃-Gehalt des Rauchgases in der
oberen Waschstufe des Gegenstromwaschers bis auf
einen Endwert von maximal 20 ppm reduziert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873733319 DE3733319A1 (de) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | Verfahren zur entfernung von schwefeldioxid aus rauchgasen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873733319 DE3733319A1 (de) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | Verfahren zur entfernung von schwefeldioxid aus rauchgasen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3733319A1 true DE3733319A1 (de) | 1989-04-13 |
DE3733319C2 DE3733319C2 (de) | 1989-09-14 |
Family
ID=6337462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873733319 Granted DE3733319A1 (de) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | Verfahren zur entfernung von schwefeldioxid aus rauchgasen |
Country Status (1)
Country | Link |
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