DE3925984C2 - - Google Patents

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DE3925984C2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/50Sulfur oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01DSEPARATION
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    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/52Hydrogen sulfide
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung von SO2 oder SO2 und H2S enthaltendem heißem Abgas, insbesondere von Abgas, das bei der Herstellung von Bariumverbindungen durch Reduktion von Schwerspat anfällt.
Aus DE-OS 35 44 937 ist ein Verfahren zur Entschwefelung von SO2 und H2S enthaltendem Abgas aus z.B. der Schwerspatreduktion bekannt, wobei das auf Temperaturen kleiner 100°C gekühlte Abgas mit einer wäßrigen Suspension von z.B. Bariumcarbonat behandelt und das SO2 als Bariumsulfit ausgefällt wird. Letzteres wird in den Prozeß der Sulfat-Reduktionsstufe rückgeführt.
In dem aus EP-OS 2 20 075 bekannten Verfahren der Oxidation von in heißen Abgasen enthaltenen oxidierbaren Komponenten wird Chlor in den Gasstrom eingeführt. Der Gasstrom mit einer Temperatur von mehr als 100°C enthält neben Wassermolekülen als oxidierbare Gase, z.B. SO2 und/oder H2S. Die oxidierten Gaskomponenten werden mittels Calciumionen als CaSO4 ausgefällt.
Die vorbekannten Verfahren weisen in der technischen Praxis Nachteile auf, sei es, daß bei niedrigen Reaktionstemperaturen das Erreichen geringer Rest- bzw. Endgehalte an SO2 im gereinigten Abgas nicht in allen Fällen gelingt, sei es, daß bei Abgastemperaturen über 100 und bis zu 650°C die Oxidation mit Chlorgas erhebliche Werkstoffprobleme an den Absorptionsvorrichtungen verursacht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der vorbekannten Verfahren zu vermeiden und ein einfach durchzuführendes und wirtschaftliches Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid oder Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff aus Abgasen bereitzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Entschwefelung von SO2 oder SO2 und H2S enthaltendem heißem Abgas, wobei das Abgas einer oxidativen Behandlung mit Chlorgas unterzogen wird und die oxidierten Komponenten aus dem Gasgemisch abgetrennt werden. Ein Verfahren der genannten Art wird gemäß der Erfindung in der Weise ausgestaltet, daß
  • a) das Abgas auf eine Temperatur unterhalb 100°C gekühlt wird,
  • b) das gekühlte Abgas zusammen mit einer dem SO2-Gehalt oder dem SO2-H2S-Gehalt äquivalenten Menge Chlorgas in einer aus statischen Mischelementen bestehenden Intensivmischstrecke zur Reaktion gebracht wird und
  • c) die oxidierten Komponenten des Abgases durch Absorption in flüssigem Medium aus dem Abgas entfernt werden.
Es ist für das Verfahren der Erfindung wesentlich, daß das üblicherweise aus Anlagen heiß und mit einer Temperatur von etwa 650°C anfallende Abgas zunächst auf eine Temperatur unterhalb 100°C gekühlt und dann mit dem reaktiven Chlorgas in intensiver Durchmischung zur Reaktion gebracht wird.
Im allgemeinen ist es zweckmäßig, das Abgas auf eine Temperatur von 10 bis 50°C zu kühlen. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden Temperaturen von 25 bis 35°C eingestellt.
Eine intensive Durchmischung der oxidierten gasförmigen Komponenten wird dadurch bewirkt, daß die gasförmigen Reaktanten durch eine Mischstrecke geleitet werden, in der sich geeignete, wirbelbildende Einbauten befinden. Derartige Einrichtungen sind als sogenannte Static-Mischer bekannt. Die intensive Durchmischung der gasförmigen Reaktanten ist gerade bei niedrigen Reaktionstemperaturen eine wesentliche Voraussetzung für eine praktisch vollständig verlaufende Oxidation des Schwefeldioxids und des Schwefelwasserstoffs, wobei im letzteren Fall neben Schwefeltrioxid noch Chlorwasserstoff entsteht. Das aus der Abgasbehandlung austretende Abgas hat einen Gehalt von weniger als 200 mg SO2/m3 und weniger als 2,5 mg H2S/m3.
Das SO3/HCl-Gasgemisch wird einem flüssigen Absorptionsmedium zugeführt. Im Falle von Bariumchloridlösung als flüssiges Absorptionsmedium werden die entstandenen Reaktionsprodukte SO3 und HCl ausgefällt (BaSO4) bzw. absorbiert (HCl). Im Falle von konzentrierter Schwefelsäure als Absorptionsmedium kann die Absorption des SO3/HCl-Gasgemisches auch mit 96%iger H2SO4 erfolgen. Dabei wird, wie in einer Anlage zur Herstellung von Schwefelsäure üblich, das SO3 bis zu einer Schwefelsäurekonzentration von 99% absorbiert. Der als Nebenprodukt im Abgas enthaltene Chlorwasserstoff passiert die konzentrierte Schwefelsäure unverändert und wird in einem Folgeschritt zu reiner, ca. 30%iger wäßriger Chlorwasserstoffsäure kondensiert.
Die gewonnene Salzsäure kann, wenn das behandelte Abgas beispielsweise einer Anlage zur Reduktion von Schwerspat entstammt, zweckmäßig zur Behandlung des Rückstandes verwendet werden, der bei der Heißlaugung des Schwerspat-Reduktionsproduktes (black ash) darin verbleibt. Mit der Säurebehandlung wird das verbliebene Barium gelöst und eine BaCl2-Lösung gewonnen, die als Absorptionslösung in den Prozeß rezirkuliert werden kann.
Abgase, die Schwefeldioxid oder Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff in den unterschiedlichsten Mengen enthalten, fallen in zahlreichen industriellen Verfahren an, beispielsweise Abgase von sulfidische oder sulfatische Erze oder Rohstoffe verarbeitenden Betrieben, ferner Abgase von Betrieben, die titanhaltige Erze aufschließen oder die TiO2-Pigmente herstellen, Abgase aus Kalzinationsprozessen, bei denen SO2 oder SO2 und H2S als Spaltprodukte einer Reaktion entstehen, Abgase aus schwefelhaltige Kohle verbrennenden Prozessen, insbesondere Abgase, die bei der reduktiven Verarbeitung von Schwerspat zu rohem Bariumsulfid entstehen.
Die Erfindung weist Vorteile auf. Die praktisch vollständige Oxidation der Abgase mit Chlorgas bei Temperaturen unterhalb 100°C hat den Vorteil, daß keine Aufheizung des flüssigen Absorptionsmediums durch das heiße Abgas während der Absorption stattfindet. Mit dem Wegfall einer Aufheizung entfallen auch die hohen Anforderungen an die Korrosionsfestigkeit des Werkstoffs der Absorptionsapparaturen. Ferner wird eine Brüdenbildung in der Abluft und die Bildung saurer Kondensate vermieden. Schließlich entsteht bei der intensiven Durchmischung der auf einer Temperatur unterhalb 100°C befindlichen gasförmigen Reaktanten unter Verwendung von statischen Mischern nur ein geringer Druckverlust.
Die Erfindung wird anhand des nachstehenden Beispiels näher und beispielhaft erläutert.
Beispiel
In einer Absorptionsanlage entsprechend der Figur der Abbildung wurde ein SO2-haltiges Abgas entstammend einer Anlage zur Schwerspatreduktion behandelt. Das etwa 650°C heiße Abgas wurde auf eine Temperatur von 25°C gekühlt und in diesen Abgasstrom, der 16,3 g SO2/m3 enthielt, wurde Chlorgas in solcher Menge eingespeist, daß der Gesamtgasstrom 18,1 g Cl2/m3 enthielt. Der Gesamtgasstrom durchlief die Apparatur in einer Menge von 21,9 m3/h. Die Einspeisung des Chlors in den Abgasstrom und die Durchmischung erfolgte in einer aus statischen Mischelementen bestehenden Intensivmischstrecke. Der Druckverlust im statischen Mischer betrug etwa 60 mbar bei 20°C. Der chlorhaltige Abgasstrom wurde anschließend von unten in eine Füllkörpersäule eingeleitet und als Absorptionsflüssigkeit eine Bariumchloridlösung mit 80,1 g BaCl2/l entgegengeschickt. Der Zufluß an frischer Absorptionslösung betrug 18 l/h. Das ausgefällte Bariumsulfat wurde am Boden der Füllkörpersäule abgezogen. Das Reingas enthielt nach der Auswaschung noch 180 mg SO2/m3. Der Restgehalt an Chlor betrug weniger als 0,1 ppm.

Claims (6)

1. Verfahren zur Entschwefelung von SO2 oder SO2 und H2S enthaltendem heißem Abgas, wobei das Abgas einer oxidativen Behandlung mit Chlorgas unterzogen wird und die oxidierten Komponenten aus dem Gasgemisch abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) das Abgas auf eine Temperatur unterhalb 100°C gekühlt wird,
  • b) das gekühlte Abgas zusammen mit einer dem SO2-Gehalt oder dem SO2- und H2S-Gehalt äquivalenten Mengen Chlorgas in einer aus statischen Mischelementen bestehenden Intensivmischstrecke zur Reaktion gebracht wird und
  • c) die oxidierten Komponenten des Abgases durch Absorption in flüssigem Medium aus dem Abgas entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas auf eine Temperatur von 10 bis 50, vorzugsweise 25 bis 35°C, gekühlt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium eine Bariumchloridlösung ist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium 96%ige Schwefelsäure ist.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Abgas aus Anlagen der Schwerspatreduktion behandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Bariumchlorid-Absorptionslösung ausgefällte Bariumsulfat abgetrennt und in die Stufe der Schwerspatreduktion rückgeführt wird.
DE3925984A 1989-08-05 1989-08-05 Verfahren zur entschwefelung von schwefeldioxid oder schwefeldioxid und schwefelwasserstoff enthaltendem abgas Granted DE3925984A1 (de)

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