DE4003370A1 - Gasabsorptionsturm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasabsorptionsturm, wie einen Entschwefelungsturm, der eine gewisse Komponente, wie Schwe­ feldioxid oder Schwefeloxide, aus dem Rauchgas (Abgas) eines Kessels beispielsweise absorbiert oder entfernt.

Ein Kessel, in dem Kohle verbrannt wird, gibt Rauchgase ab, die eine große Menge an Schwefeloxiden, wie SO₂ enthalten. Daher ist es allgemeine Praxis, das Rauchgas durch einen Ent­ schwefelungsturm zu leiten, bevor das Gas zur Umgebung abgege­ ben wird, um Schwefeloxide zu entfernen und eine Umweltbelästi­ gung beispielsweise durch sauren Regen zu vermeiden.

Ein üblicher Entschwefelungsturm, der als ein Absorptionsturm zum Entfernen von Schwefeloxiden wirkt, hat beispielsweise ei­ ne Auslegung, die in der Fig. 6 gezeigt ist, bei der ein Pri­ märentschwefelungsturm und ein Sekundärentschwefelungsturm mit den Bezugsziffern 10 und 20 jeweils bezeichnet sind. Abgas wird zuerst dem Primärentschwefelungsturm 10 zugeleitet, in dem der Großteil der Schwefeloxide entfernt wird. Das Rauch­ gas (Abgas) wird in den Sekundärentschwefelungsturm 20 gelei­ tet, in dem die restlichen Schwefeloxide bis zu einer gewissen Größe entfernt werden.

Der Primärentschwefelungsturm 10 ist im Querschnitt rechteck­ förmig ausgebildet und verläuft in vertikaler Richtung. Der Turm 10 hat eine Rauchgaseinlaßöffnung 11 an einer oberen Stel­ le und eine Rauchgasaustrittsöffnung 13 an einer am weitesten unten liegenden Stelle. Die Austrittsöffnung 13 dient auch als eine Eintrittsöffnung, welche zu dem Sekundärentschwefelungs­ turm 20 führt. Die Austrittsöffnung 13 mündet in den unteren Teil des zweiten Turms 20 und ist mit diesem verbunden. Der erste Turm 10 ist starr und fest mit Fundamenten über einen Stiftträger 19 verbunden. Eine Anzahl von Düsen 12 zum Ver­ sprühen von Absorptionsmitteln ist im Innern des ersten Turms 10 derart angeordnet, daß die Düsen in regelmäßigen Abständen in vertikaler Richtung voneinander angeordnet sind. Die Düsen 12 sind dem Abgasstrom gegenüberliegend angeordnet. Ein Be­ hälter 21 zum Sammeln (Aufnehmen) des Absorptionsmittels ist am Boden des zweiten Turms 20 angebracht. Ein Rohr 16 ver­ läuft von dem Behälter 21 zu den Düsen 12 über ein Rohr 14 und eine Pumpe 15. Eine Aufbereitungsflüssigkeitszufuhrleitung 62 ist in dem Rohr 14 an der Saugseite der Pumpe 15 angeordnet. Ein Auslaßrohr 17 gibt einen Teil des gebrauchten Absorptions­ mittels (absorbierende Flüssigkeit) an die Abwasserbehandlungs­ anlage (nicht gezeigt) ab.

Der zweite Entschwefelungsturm 20 ist im Querschnitt kreisför­ mig ausgelegt und verläuft in vertikaler Richtung. Der untere Teil des Turms 20 ist starr an den Fundamenten über einen Stütz­ träger 35 festgelegt. Der vorstehend genannte Behälter 21 zur Aufnahme der absorbierenden Flüssigkeit ist an dem Boden des zweiten Turms 20 unterhalb der Rauchgasaustrittsöffnung 13 des ersten Turms 10 angebracht. Eine Gas/Flüssig-Trennkammer 22 ist oberhalb des Behälters 21 vorgesehen und ist der Öff­ nung der Rauchgasaustrittsöffnung 13 des ersten Turms 10 zuge­ wandt. Behälter 23 sind über der Kammer 22 vorgesehen, um das Absorptionsmittel aufzunehmen, das von dem Sekundärentschwefe­ lungsteil tropft, der an einer höher gelegenen Stelle vorhan­ den ist. Eine Mehrzahl von Schornsteinen 24, die an ihren un­ teren Enden in die Kammer 22 münden, gehen durch jeden Behäl­ ter 23. Schirme 24 a sind über jedem Schornstein 24 derart an­ gebracht, daß sich Gasaustrittsöffnungen bilden. Jeder Schirm 24 a ist mit kleineren Schornsteinen 24 b ausgerüstet, der eine ähnliche Auslegung wie die Schornsteine 24 hat. Ein Füll­ bett 25 das Harzteilchenmaterialien umfaßt, und das das Gas in Kontakt mit dem Absorptionsmittel bringt, ist oberhalb der Behälter 23 angeordnet. Eine Mehrzahl von Düsen 31 ist oberhalb des Füllbetts 25 vorgesehen, um das Absorptionsmittel zu ver­ sprühen. Ein Abscheider 26 zur Nebelentfernung, wie zur Ent­ fernung von Flüssigkeitstropfen, die vom Gas mitgerissen werden, ist oberhalb der Düsen 31 angebracht. Eine Auslaßöffnung 27 für die Ausgabe des entschwefelten Gases ist an der Oberseite des Turms 20 ausgebildet. Eine Rohrleitung 30 geht durch die Behäl­ ter 23 zu den Düsen 31 über eine Rohrleitung 28 und eine Pumpe 29. Eine Aufbereitungsflüssigkeitszufuhrleitung 32 ist mit der Rohrleitung 28 auf der Saugseite der Pumpe 29 verbunden.

Die Arbeitsweise des Entschwefelungsturms, der die vorstehend genannte Auslegung hat, wird nachstehend näher erläutert. Rauch­ gas von einem Kessel bei einer Temperatur von 140°C bis 150°C, welches 1000 ppm SO₂ beispielsweise enthält, wird behandelt. Das Rauchgas wird in den Primärentschwefelungsturm 10 über die Abgaseintrittsöffnung 11 des Turms 10 eingeleitet. Das Abgas kommt in Kontakt mit einer Gegenströmung einer absorbierenden und über die Düsen 12 eingesprühten Flüssigkeit während seiner Abwärtsbewegung. Somit wird der Großteil der Schwefeloxide, wie SO₂, die in dem Abgas enthalten sind, entfernt. Zu diesem Zeitpunkt wird auch Staub, wie Flugasche, die in den Abgasen enthalten ist, entfernt, und das Rauchgas wird gekühlt. Wenn das auf diese Weise behandelte Rauchgas die Rauchgasaustritts­ öffnung 13 des Primärentschwefelungsturmes 10 verläßt, beläuft sich die Temperatur auf etwa 60°C, und die Konzentration von SO₂ beträgt etwa 150 ppm beispielsweise. Nachdem das Rauchgas der Primärentschwefelung unterzogen worden ist, wird es in die Gas/Flüssigkeit-Trennkammer 22 in dem Sekundärentschwefelungs­ turm 20 über die Rauchgasaustrittsöffnung 13 eingeleitet. In dieser Kammer wird Flüssigkeit vom Gas abgetrennt. Die Flüs­ sigkeit wird in dem zu unterst liegenden Behälter 21 gesammelt. Das Gas oder Abgas, das durch den Turm 20 nach oben strömt, geht durch die Schornsteine 24, die kleineren Schornsteine 24 b und wird gleichmäßig über den Querschnitt des Turms 20 ver­ teilt. Dann kommt das Gas in das Füllbett 25, das sich an einer höherliegenden Stelle befindet. Im Innern des Füllbetts 25 tritt die absorbierende Flüssigkeit, die über die Düsen 31 ausgesprüht wird, in gleichmäßigen Kontakt mit dem Rauchgas. Als Folge hiervon wird SO₂ aus dem Gas bis zu etwa 40 ppm bei­ spielsweise entfernt. Die absorbierende Flüssigkeit, die durch das Bett 25 geht, tritt in die Behälter 23 ein und bleibt in diesen. Die zu den Düsen 31 über die Rohrleitungen 28 und 30 mittels der Pumpe 29 zurückgeleitete Flüssigkeit kann somit wiederverwendet werden. Die absorbierende Flüssigkeit strömt an den Behältern 23 über und fällt in den unteren Behälter 21 des Primärentschwefelungsteils. Nach der Entfernung von SO₂ aus dem Rauchgas bis zu einem gewissen Wert mittels des Füllstoffs 25 wird das Gas durch den Abscheider 26 zur Dunstentfernung gelei­ tet. Anschließend wird das Gas über die Öffnung 27 ausgegeben.

Die absorbierende Flüssigkeit, die zur Entfernung von SO₂ (Schwe­ feldioxid) eingesetzt wird, kann eine Mischung aus MgSO₃ (Magne­ siumsulfit), Mg(HSO₃)₂ (Magnesiumhydrogensulfit), MgSO₄ (Magne­ siumsulfat) und H₂O (Wasser) sein. SO₂ wird hauptsächlich durch MgSO₃ absorbiert. Mg(OH)₂ (Magnesiumhydroxid) wird der Mischwasserlösung zugegeben. Als ein Beispiel kann eine Misch­ wasserlösung, die eine Konzentration von 5% und einen pH-Wert von 5,2 hat, im Primärentschwefelungsturm 10 eingesetzt werden. Ei­ ne Mischwasserlösung, die eine Konzentration von 1% und einen pH-Wert von 5,0 bis 6,2 hat, kann in dem Sekundärentschwefelungs­ turm 20 eingesetzt werden.

Um einen gewissen Entschwefelungsgrad sicherzustellen, muß die Gasdurchtrittsgeschwindigkeit des Gases, das in den Entschwe­ felungsteilen behandelt wird, insbesondere im Primärentschwe­ felungsteil behandelt wird, auf einem gewissen Wert konstant gehalten werden. Bei der vorstehend beschriebenen, üblichen Ent­ schwefelungsanlage sind der Primärentschwefelungsturm und der Sekundärentschwefelungsturm gesondert vorgesehen, und die ge­ samte Anlage ist insgesamt gesehen groß. Insbesondere wenn ei­ ne große Durchsatzmenge an Abgas, beispielsweise 350 000 Nm³/h behandelt wird, beläuft sich der Querschnitt des Primärentschwe­ felungsturmes 10 auf 2 m mit 4 m. Der Innendurchmesser des Se­ kundärentschwefelungsturms 20 ist etwa 8 m groß. Daher werden sowohl für den Primärentschwefelungsturm als auch für den Se­ kundärentschwefelungsturm solche Türme benötigt, die relativ groß sind. Wenn eine große Rauchgasmenge behandelt wird, sind große und kompliziert ausgelegte Anlagen erforderlich. Auch be­ anspruchen diese Anlagen viel Raum. Häufig gibt es hinsichtlich des Bauraums Beschränkungen. Für den Sekundärentschwefelungs­ turm 20 ist es erforderlich, einen Absorptionsflüssigkeit-Vor­ ratsbehälter 23 vorzusehen, der mit Schornsteinen 24 ausgerüstet ist. Hierdurch wird die Auslegung verkompliziert, und die Kosten verteuern sich.

Die Erfindung zielt darauf ab, einen klein bemessenen Absorp­ tionsturm bereitzustellen, bei dem die vorstehend genannten Nachteile überwunden sind, bei dem kein großer Bauraum erfor­ derlich ist, und der sich leicht einbauen läßt.

Ferner soll nach der Erfindung ein Gasabsorptionsturm bereit­ gestellt werden, bei dem eine gewisse Gasdurchsatzmenge zu­ verlässig behandelt werden kann, um gewisse Komponenten des Gases zur Sicherstellung der gewünschten Absorption zu absor­ bieren.

Bei einem Gasabsorptionsturm nach der Erfindung sind ein Pri­ märentschwefelungsabsorptionsteil und ein Sekundärentschwefe­ lungsteil in den unteren und oberen Bereichen jeweils im In­ nern des Turmkörpers vorgesehen. Das Primärabsorptionsteil, das im unteren Bereich vorgesehen ist, weist einen inneren Zy­ linder auf, der im wesentlichen in der Mitte des Turmkörpers angeordnet ist, ferner einen Gasdurchgang, der zwischen dem inneren Zylinder und der Innenwandfläche des Turmkörpers ge­ bildet wird, eine Gaseintrittsöffnung, die in den Gasdurch­ gang mündet, eine Gaseinlaßöffnung, die in der Seitenwand des inneren Zylinders ausgebildet ist, und eine Öffnung in den Zy­ linder, und eine Mehrzahl von Absorptionssprühdüsen auf, die längs der Gasströmung in dem Gasdurchgang angebracht sind, der zu der Gaseinlaßöffnung des inneren Zylinders verläuft. Das Oberteil des inneren Zylinders steht in Verbindung mit dem Se­ kundärabsorptionsteil. Der innere Zylinder hat einen geschlos­ senen, unteren Teil, um einen Behälter zur Aufnahme des Ab­ sorptionsmittels zu bilden, das von dem Sekundärabsorptions­ teil abtropft. Die Gaseinlaßöffnung ist mit dem Gasdurchgang in einem gewissen Abstand von der Gaseinleitungsöffnung in Längs­ richtung des Gasdurchganges verbunden.

Bei dieser Auslegung wird ein Gas, wie ein Rauchgas, von einem Kessel, das gewisse Komponenten, wie Schwefeloxide, enthält, über die Gaseinleitungsöffnung in den Primärabsorptionsteil im unteren Teil des Turmkörpers eingeleitet. Das Gas geht durch den Gasdurchgang, der zwischen dem inneren Zylinder und der In­ nenwandfläche des Turmkörpers gebildet wird. In dem Gasdurch­ gang wird das Gas in Kontakt mit dem Absorptionsmittel gebracht, das über die Düsen ausgesprüht wird, die längs des Gasströmungs­ weges angebracht sind. Das Gas wird gekühlt, Staub wird entfernt, und ein gewisser Prozentsatz von gewissen Komponenten, wie Schwe­ feloxiden, wird absorbiert, d.h. das Gas wird entschwefelt. Da der Gasdurchgang ein ausreichendes Volumen haben kann und da eine gewisse Gasströmungsgeschwindigkeit sichergestellt ist, findet die Primärabsorption zuverlässig statt. Nachdem ein ge­ wisser Prozentsatz der gewissen Komponenten entfernt ist, tritt das Gas in die Gaseinlaßöffnung ein, die in der Seitenwand des inneren Zylinders in einem gewissen Abstand von der Gaseinlei­ tungsöffnung vorgesehen ist. Dann tritt das Gas von dem Ober­ teil des inneren Zylinders aus und wird in den Sekundärabsorp­ tionsteil geleitet, der über dem Zylinder liegt. In diesem Se­ kundärteil wird das Gas einer abschließenden Absorption unter­ worfen. Nachdem gewisse Bestandteile in dem zweiten Absorptions­ teil absorbiert wurden, tropft das Absorptionsmittel in den Be­ hälter, der am Boden der Innenseite des inneren Zylinders an­ gebracht ist.

Bei dem neuartigen Gasabsorptionsturm liegt der Primärabsorptions­ teil an einer Stelle, die der Stelle entspricht, an der die Gas/ Flüssig-Trennkammer 22 des üblichen Absorptionsturms (Entschwe­ felungsturms) liegt. Aus diesem Grunde vereinfacht sich die ge­ samte Auslegung der Anlage insgesamt. Die Schornsteine bzw. Schlote 24 des üblichen Absorptionsturms brauchen nicht vorgese­ hen zu sein. Auch entfallen die Absorptionsflüssigkeitsaufnahme­ behälter 23, welche eine gewisse Höhe benötigen. Daher läßt sich die Höhe der Anlage reduzieren, und die Anlage kann klein aus­ gelegt werden. Ferner kann der einzige Turm alleine eine große Abgasmenge gemäß voranstehender Beschreibung behandeln, die beispielsweise in der Größenordnung von 350 000 Nm³/h beträgt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung erge­ ben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Aus­ führungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht eines Entschwefelungs­ turms nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Vertikalschnittansicht eines weiteren Ent­ schwefelungsturms nach der Erfindung,

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Vertikalschnittansicht der Hauptteile eines weiteren Entschwefelungsturms nach der Erfindung, wobei der Turm mit einer Gasdispersionseinrich­ tung ausgerüstet ist, und

Fig. 6 eine Vertikalschnittansicht eines üblichen Ent­ schwefelungsturmes.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist ein Entschwefelungs­ turm nach der Erfindung gezeigt. Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung eines Absorptionsturms, mittels dem eine Ent­ schwefelung vorgenommen wird. Gas wird von einem Kessel abge­ geben. Gewisse Komponenten des Abgases, welche absorbiert wer­ den sollten, sind Schwefeloxide, wie Schwefeldioxid.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Entschwefelungsturm insge­ samt mit 40 bezeichnet und hat die Form eines zylindrischen Turms. Der Turm hat einen unteren Teil, der starr auf Funda­ menten mit Hilfe von Stützträgern 41 befestigt ist. Ein Pri­ märentschwefelungsteil oder ein Primärabsorptionsteil 50 wird in einem unteren Teil des Turms 40 gebildet. Ein Sekundärent­ schwefelungsteil oder ein Sekundärabsorptionsteil 60 wird ober­ halb des Primärteils 50 gebildet. Ein Abscheider 26 liegt ober­ halb des Sekundärentschwefelungsteils 60. Eine Abgasauslaßöff­ nung 27 ist im Oberteil des Turms vorgesehen.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein innerer Zylinder 51, der ei­ nen kreisförmigen Querschnitt hat, koaxial zu dem Körper 40 des Turms im Primärentschwefelungsteil 50 angeordnet. Der Zylinder 51 hat eine gewisse Höhe. Das obere Ende der Wand des Zylinders 51 ist fest an der inneren Wand des Körpers 40 des Turms mit Hilfe eines Trennelements 51 a angebracht, das die Form eines ge­ stürzten, kegelstumpfförmigen Teils annimmt. Der Zylinder 51 hat einen geschlossenen, unteren Abschnitt 51 b, der einen Behäl­ ter 51 c zur Aufnahme (Bereitstellung) des Absorptionsmittels bildet. Das Oberteil des inneren Zylinders 51 ist offen und steht in Verbindung mit dem Sekundärentschwefelungsteil 60. Rauchgasdurchgänge 52, die eine gewisse Höhe und einen kreis­ förmigen Querschnitt haben, sind zwischen dem inneren Zylinder 51 und der Wandfläche des Turmkörpers 40 ausgebildet. Eine Ab­ gaseinleitungsöffnung 53 ist in der Seitenwand des Turmkörpers 40 ausgebildet und liegt den Durchgängen 52 gegenüber. Eine Abgaseinleitungsleitung 54 ist mit der Zufuhröffnung 53 ver­ bunden.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, verzweigt sich die Rauchgaseinlei­ tungsöffnung 53 in ringförmige Durchgänge 52, die den inneren Zylinder 51 umgeben. Eine Rauchgaseinlaßöffnung 55 für Rauch­ gas, das durch die ringförmigen Durchgänge 52 gegangen ist, und das einer Primärentschwefelung oder Absorption ausgesetzt war, ist in der Seitenwand des inneren Zylinders 51 an einer höher­ liegenden Stelle ausgebildet. Die Einlaßöffnung 55 liegt der Abgaseinleitungsöffnung 53 in einem gewissen Abstand von der Öffnung 53 entfernt gegenüber. Die ringförmigen Durchgänge 52 enden beide in der Einlaßöffnung 55, die eine gewisse Höhe und eine gewisse Breite hat. Wie in der Draufsicht in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine Anzahl von Sätzen von Absorptionsmittelsprühdüsen 12 in einem Abstand voneinander längs des Gasströmungsweges vorgesehen. Bei dem dargestellten spezifischen Beispiel sind drei Sätze von Düsen 12 in jedem Durchgang 52 angebracht. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist jeder Satz von Düsen 12 eine Mehr­ zahl von Düsen auf, die in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. Bei dem speziell dargestellten Beispiel weist jeder Satz von Düsen 12 fünf Düsen 5, die in unterschiedlichen Höhen lie­ gen. Die Düsen 12 sind derart angebracht, daß sie dem Rauchgas­ strom zugewandt sind. Ein Behälter 57 zur Aufnahme des Absorp­ tionsmittels wird zwischen dem unteren Teil 51 b des inneren Zy­ linders 51 und dem Boden des Turmkörpers 40 gebildet. Ein Rohr 14 ist mit dem Boden des Behälters 57 verbunden. Ein Rohr 16 ist mit dem Rohr 14 über eine Pumpe 15 verbunden und in zwei Düsen 12 unterteilt. Eine Aufbereitungsflüssigkeitszufuhr­ rohrleitung 62 ist mit dem Rohr 14 auf der Saugseite der Pumpe 15 verbunden. Eine Austrittsöffnung 17 zur Ausgabe der gebrauch­ ten Absorptionsflüssigkeit ist mit der Rohrleitung 16 verbunden.

Ein Füllbett 25, das Harzteilchen umfaßt und mit einer Anzahl von Düsen 31 zum Aufsprühen des Absorptionsmittels versehen ist, ist in dem Sekundärentschwefelungsteil 60 derart vorgesehen, daß es über dem Primärentschwefelungsteil 50 liegt. Die Düsen 31 sind über die obere Fläche des Füllbetts 25 verteilt angeordnet. Die Düsen 31 sind mit einem Behälter 51 c über eine Rohrleitung 30, eine Pumpe 29 und eine Rohrleitung 28 verbunden, wobei der Behälter 51 c am Boden des inneren Zylinders 51 angebracht ist. Eine Aufbereitungsflüssigkeitszufuhrleitung 32 ist in dem Rohr 28 auf der Saugseite der Pumpe 29 angebracht.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des Entschwefelungsturms nä­ her erläutert, dessen Auslegung zuvor beschrieben wurde. Das Rauchgas von dem Kessel hat eine Temperatur von etwa 140°C bis etwa 150°C und enthält etwa 1000 ppm Schwefeldioxid (SO₂). Das Gas wird in den Primärentschwefelungsteil 50 über die Rauch­ gaszufuhrleitung 54 und die Rauchgaszufuhröffnung 53 eingelei­ tet. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird dann das Gas in zwei Strö­ me um den inneren Zylinder 51 mit Hilfe des Zylinders aufge­ teilt und zu der Gaseinlaßöffnung 55 geleitet, die in dem obe­ ren Wandteil des Zylinders 51 auf der gegenüberliegenden Seite der Zufuhröffnung 53 vorgesehen ist. Zwischenzeitlich wird ei­ ne absorbierende Flüssigkeit gegen die Rauchgasströme über zahlreiche Düsen 12 in den ringförmigen Durchgängen 52 mit Hil­ fe der Pumpe 29 gesprüht. Die absorbierende Flüssigkeit ist eine Mischwasserlösung der vorstehend genannten Zusammensetzung. Schwefeldioxid (SO₂), das in dem Rauchgas enthalten ist, wird beispielsweise auch bis zu etwa 150 ppm reduziert. Auch Staub, wie Flugasche, wird von dem Rauchgas entfernt, und das Gas wird auf etwa 60°C gekühlt. Die absorbierende Flüssigkeit (Absorp­ tionsmittel) fällt in den Behälter 57, in der es mit einem gewissen Pegel steht. Ein Flüssigkeitspegelstandsmesser (nicht gezeigt) ist in dem Behälter 57 vorgesehen, um den Flüssig­ keitspegelstand in dem Behälter 57 festzustellen. Die gebrauch­ te, absorbierende Flüssigkeit wird über das Auslaßrohr 17 ab­ gegeben, um den detektierten Pegelstand konstant zu halten. Es ist möglich, daß die ringförmigen Durchgänge 52 eine gewünsch­ te Breite, Höhe und eine Umfangslänge haben, und auf diese Weise wird ein ausreichendes Volumen sichergestellt. Da das Gas, das in den Entschwefelungsturm 40 eingeleitet wird, durch die ring­ förmigen Durchgänge 52 aufgeteilt wird, läßt sich die Durchfluß­ menge bzw. die Durchflußgeschwindigkeit des Gases im Primär­ entschwefelungsteil 50 absenken, wenn eine große Rauchgasmenge behandelt wird. Eine gewisse Gasdurchflußströmung (eine tat­ sächliche Geschwindigkeit beläuft sich auf etwa 15 bis 20 m/s beispielsweise) ist erforderlich, um die gewünschte Entschwefe­ lungswirkung (Absorption) zu erzielen. Beispielsweise kann eine Entschwefelung bei einem gegebenen Wirkungsgrad nach Maßgabe ei­ ner vorgegebenen Gasdurchflußgeschwindigkeit vorgenommen wer­ den. Da die Gasdurchflußgeschwindigkeit im Innern der Gasdurch­ gänge 52 sich reduzieren läßt, läßt sich ein Druckverlust in dem Primärentschwefelungsteil 50 verhindern. Nebelteilchen der absorbierenden Flüssigkeit, die in die Gasdurchgänge 52 gesprüht werden, werden in diesen Durchgängen separiert und lassen sich leicht zu dem Behälter 57 zurückleiten. Daher läßt sich die Ne­ belmenge, die zu dem Sekundärentschwefelungsteil 60 mitgerissen wird, reduzieren.

Nach der Beendigung der Primärentschwefelung in den beiden ring­ förmigen Durchgängen 52 werden die beiden Rauchgasströme an der Gaseinlaßöffnung 55 zusammengeführt. Dann tritt das Gas in den inneren Zylinder 51 ein, strömt in dem Zylinder 51 nach oben und geht an dem Trennteil 51 a vorbei. Das Gas wird in den oberen Sekundärentschwefelungsteil 60 eingeleitet und in das Füllbett 25 eingeführt. In dem Sekundärentschwefelungsteil 60 wird das Gas vom Innern des inneren Zylinders 51, der in der Mitte des Turm­ körpers 40 liegt, nach oben geleitet, und somit strömt das Gas im wesentlichen gleichmäßig über den Querschnitt des Turms hin­ weg. Es ist nicht erforderlich, das Gas durch das Vorsehen von mehreren Schornsteinen 24, 24 b wie bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik zu verteilen oder zu homogenisieren. Im In­ nern des Füllbetts 25 wird das Gas wirksam in Kontakt mit der Mischwasserlösung mit der vorstehend genannten Zusammensetzung gebracht. Die Lösung wird über die Düsen 31 ausgesprüht, die oberhalb des Füllbetts 25 vorgesehen sind, und hierzu arbeitet die Pumpe 29. Auf diese Weise wird die abschließende Entschwe­ felung bewirkt. Wenn das Gas durch das Füllbett 25 geht, wird das Schwefeldioxid (SO₂) in dem Rauchgas bis auf etwa 40 ppm beispielsweise absorbiert. Anschließend geht das Gas durch den Abscheider 26, in dem Nebel entfernt wird. Dann wird das Gas über die zu oberst liegende Rauchgasauslaßöffnung 27 ausgege­ ben. Die absorbierende Flüssigkeit, die von dem Füllbett 25 abtropft, tritt in den inneren Zylinder 51 ein und wird zugleich hierbei durch das Trennteil 51 a geführt, das die Form eine ge­ stürzten Kegelstumpfes hat, d.h. der Durchmesser des Trennteils nimmt in Richtung nach oben zu. Dann bleibt die Flüssigkeit in dem Behälter 51 c, der sich am Boden des Zylinders 52 befindet.

Bei diesem angegebenen Beispiel wird der Behälter 51 c an dem Boden der Innenseite des Zylinders 51 gebildet, und daher ist es nicht erforderlich, einen gesonderten Behälter 23 im Turm wie bei der üblichen Anlage vorzusehen. Die Höhe des Turms läßt sich daher entsprechend reduzieren. Da etwas Flüssigkeit, die sich in dem Behälter 51 c befindet, über die Gaseinlaßöff­ nung 55 und in den Behälter 57 nach unten strömt, bleibt der Flüssigkeitsspiegel konstant. Die absorbierende Flüssigkeit in dem Behälter 51 c wird zu den Düsen 31 über die Rohrleitung 28, die Pumpe 29 und die Rohrleitung 30 zur Wiederverwendung der Flüssigkeit zurückgeleitet. Magnesiumhydroxid (Mg(OH)₂) wird in entsprechender Weise über die Rohrleitungen 32 und 62 zu­ geleitet. Die in dem Primärentschwefelungsteil 50 und in dem Sekundärentschwefelungsteil 60 gebrauchte absorbierende Flüs­ sigkeit ist eine Mischwasserlösung, welche aus MgSO₃, Mg(HSO₃)₂, MgSO₄ und H₂O besteht, wie dies voranstehend angegeben ist. S-o₂ wird im wesentlichen durch MgSO₃ absorbiert. Die Entschwe­ felung oder Absorption erfolgt über folgende Reaktionen:

Mg(OH)₂ (Aufbereitungsflüssigkeit)+SO₂+H₂O → MgSO₃+H₂O
MgSO₃+SO₂+H₂O → Mg(HSO₃)₂
MgSO₃+½ O₂ → MgSO₄

Als ein Beispiel wird eine Mischwasserlösung, die eine Konzen­ tration von 5% und einen pH-Wert von 5,2 hat, in den Primärent­ schwefelungsteil 50 eingesetzt, während eine Mischwasserlösung, die eine Konzentration von 1% und einen pH-Wert von 5,9 bis 6,2 hat, in den Sekundärentschwefelungsteil 60 eingesetzt wird. Eine pH-Meßeinrichtung (nicht gezeigt) ist in der Rohrleitung 16 oberhalb der Düsen 12 des Primärentschwefelungsteils 50 ange­ ordnet. Eine weitere pH-Meßeinrichtung (nicht gezeigt) ist in der Rohrleitung 30 vorgesehen, die oberhalb der Düsen 31 des Sekundärentschwefelungsteils 60 liegt. Die Öffnung der Stell­ ventile (nicht gezeigt), die in den Aufbereitungsflüssigkeits­ zufuhrrohrleitungen 62 und 32 vorgesehen sind, wird nach Maß­ gabe der pH-Werte gesteuert, die mittels der pH-Meßeinrichtungen erfaßt werden.

Da der Entschwefelungsturm auf die vorstehend beschriebene Weise ausgelegt ist, kann der Turm alleine eine große Abgasmenge wie zuvor beschrieben von beispielsweise 350 000 Nm³/h behandeln, wenn der Innendurchmesser 8 m beträgt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 ist ein weiterer Entschwe­ felungsturm nach der Erfindung gezeigt. Gleiche oder ähnliche Teile wie bei der voranstehend beschriebenen Ausbildungsform sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Diese voranstehend bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 erläuterten Teile werden nachstehend nicht nochmals näher beschrieben.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, hat der Primärentschwefelungsteil 50 einen Gasdurchgang 72, der in Form eines einzigen, ringför­ migen Durchganges ausgebildet ist. Eine Gaseinleitungsöffnung 70 ist derart vorgesehen, daß sie tangential zu dem ringförmi­ gen Durchgang 70 verläuft. Eine Gaseinlaßöffnung 73, die in Verbindung mit dem Sekundärentschwefelungsteil 60 ist, ist in der Seitenwand des inneren Zylinders 51 auf derselben Höhe wie die Gaseinleitungsöffnung 70 ausgebildet.

Wie insbesondere in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Gaseinlaßöffnung 73 an der Übergangsstelle zwischen der Seitenwand der Innenseite des Gaseinleitungsteils 71 und der Seitenwand des inneren Zylin­ ders 51 ausgebildet. Die Seitenwand der Innenseite der Leitung 71 ist mit der Seitenwand des Zylinders 51 und mit der Wandfläche des Turmkörpers an einer Stelle verbunden, die unter dem Pegel­ stand der Absorptionsflüssigkeit in dem Behälter 57 liegt. So­ mit wird das über die Leitung 71 eingeleitete Gas vollständig von dem Gas getrennt, das über die Einlaßöffnung 73 eintritt, die mit dem Sekundärentschwefelungsteil 60 in Verbindung steht, hindert. Die Absorptionsmittelsprühdüsen 12 sind in regelmäßi­ gen Abständen voneinander vorgesehen und liegen in einem gewis­ sen Bereich, der nahe an der Gaseinleitungsöffnung 70 im Innern des Gasdurchganges 72 vorgesehen ist.

Da der Gasdurchgang 72 auf diese Weise in dem Primärentschwefe­ lungsteil 50 ausgebildet ist, erhält man einen längeren Gas­ durchgang, und das Gas strömt nur durch einen Durchgang. Aus diesem Grunde kommt das Gas häufiger in Kontakt mit dem Ab­ sorptionsmittel, wodurch der Wirkungsgrad bei der Gasabsorp­ tion verbessert wird. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird ein Nebel­ entfernungsbereich ME durch den Gasdurchgang 72 zwischen der Düse 12, die an der am weitesten stromabwärts liegenden Stelle in Richtung der Gasströmung liegt, und der Gaseinlaßöffnung 73 gebildet. Folglich wird Nebel zuverlässig in dem Primärentschwe­ felungsteil 50 entzogen. Hierdurch läßt sich die Nebelmenge re­ duzieren, die zu dem Sekundärentschwefelungsteil 60 mitgeris­ sen wird.

Eine Gasdispersionsvorrichtung 80, die in Fig. 5 gezeigt ist, läßt sich zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Ausbildungsfor­ men der Absorptionstürme vorsehen. Die Vorrichtung 80 disper­ giert das Gas, das in den Sekundärentschwefelungsteil 60 einge­ leitet wurde, nachdem es nach oben aus dem inneren Zylinder 51 ausgetreten ist. Die Vorrichtung 80 ist in dem Raum zwischen dem oberen Ende des Zylinders 51 und dem Füllbett 25 angebracht. Die Gasdispersionsvorrichtung 80 weist untere Platten 81 und obere Platten 82 auf. Jede untere Platte 81 ist mit einer ge­ gebenen Anzahl von Gasdurchgangsöffnungen 81 a versehen, die in regelmäßigen Abständen voneinander vorgesehen sind. Jede obere Platte 82 ist mit einer gegebenen Anzahl von Gasdurch­ gangsöffnungen 82 versehen, die in regelmäßigen Abständen von­ einander vorgesehen sind. Die oberen Platten 82 liegen über den Gasdurchgangsöffnungen 81 a. Das aus dem inneren Zylinder 51 ausgegebene Gas wird auf die Gasdurchgangsöffnungen 81 a in den unteren Platten 81 aufgeteilt, strömt nach oben und geht durch die zahlreichen Gasdurchgangsöffnungen 82 a in den oberen Plat­ ten 82 und zwischen den aufeinanderfolgenden oberen Platten 82 durch. Als Folge hiervon wird das Gas gleichmäßig über den ge­ samten Querschnitt verteilt und das Gas wird gleichförmig dem Füllbett 25 des oberen Sekundärentschwefelungsteils 60 zuge­ leitet. Daher erhält man eine effiziente Entschwefelung oder Absorption in dem Füllbett 25. Die absorbierende Flüssigkeit, die von dem Sekundärentschwefelungsteil 60 herabfällt, geht durch die Gasdurchgangsöffnungen 82 a, 81 a usw. in die Gasdisper­ sionsvorrichtung 80, tropft in den inneren Zylinder 51 und bleibt in dem Behälter 51 c. Auch in diesem Fall entfällt der Absorptions­ flüssigkeitsvorratsbehälter 23 (Fig. 6), der bei der üblichen Vorrichtung vorgesehen ist. Die Höhe des Absorptionsturms läßt sich in entsprechender Weise reduzieren. Hierdurch läßt sich der Turm mit kleineren Abmessungen auslegen.

Bei der voranstehenden Beschreibung ist der Gasabsorptionsturm ein Entschwefelungsturm, der Schwefeloxide von Rauchgas ab­ sorbiert, die von einem Kessel ausgegeben werden. Bei den Schwe­ feloxiden handelt es sich um eine gewisse Komponente der Rauch­ gase bzw. Abgase. Natürlich kann die Erfindung auch allgemein mit einem Absorptionsturm Anwendung finden, der gewisse Kompo­ nenten von anderen Gasarten absorbiert.

Wie sich aus der voranstehenden Beschreibung ergibt, läßt sich der neuartige Gasabsorptionsturm mit kleinen Abmessungen zur Gasabsorption auslegen. Wenn beispielsweise eine große Gasmen­ ge zu behandeln ist, reicht wenig Raum aus, um den Gasabsorp­ tionsturm zu installieren, und daher läßt er sich leicht ein­ bauen. Der Gasdurchgang, der ein ausreichendes Volumen zwi­ schen dem inneren Zylinder und dem Körper des Turms sicherstellt, läßt sich in dem Primärabsorptionsteil ausbilden. Daher läßt sich eine gewisse Gasdurchflußgeschwindigkeit, die zur Absorp­ tion gewisser Komponenten des Gases erforderlich ist, einstel­ len. Hierzu erhält man in zuverlässiger Weise die gewünschte Absorption.

Gemäß einem weiteren Merkmal nach der Erfindung verzweigt sich der Gasdurchgang an einer Stelle, an der die Gaseinleitungs­ öffnung vorgesehen ist. Die Gaseinlaßöffnung ist in der Seiten­ wand des inneren Zylinders auf der gegenüberliegenden Seite der Gaseinleitungsöffnung ausgebildet. Die unterteilten Gas­ durchgänge werden an der Gaseinlaßöffnung zusammengeführt. Da der Gasdurchgang in zwei Ströme unterteilt wird, läßt sich die Gasströmungsgeschwindigkeit im Primärabsorptionsteil re­ duzieren, wodurch sich der Druckverlust vermindern läßt. Auch kann Nebel leicht von dem Gas abgeschieden werden. Daher läßt sich die Nebelmenge, die zu dem Sekundärabsorptionsteil mitge­ rissen wird, reduzieren.

Gemäß einem weiteren Merkmal nach der Erfindung verläuft die Gaseinführungsöffnung tangential zu dem Gasdurchgang. Die Gas­ einlaßöffnung in der Seitenwand des inneren Zylinders ist auf derselben Seite wie die Gaseinleitungsöffnung ausgebildet. Hierdurch wird ermöglicht, daß der Gasdurchgang in dem Primär­ absorptionsteil verlängert wird. Dies führt dazu, daß das Gas häufiger in Kontakt mit der absorbierenden Flüssigkeit kommt, wodurch sich der Wirkungsgrad verbessern läßt, mit dem das Gas absorbiert wird. Da eine gewisse Länge eines Nebelentfer­ nungsbereiches in wirksamer Weise sichergestellt ist, läßt sich die Nebelmenge reduzieren, die zu dem Sekundärabsorptionsteil mitgerissen wird.

Claims (3)

1. Gasabsorptionsturm zum Absorbieren einer oder mehrerer gewisser Komponenten eines Gases, gekennzeichnet durch:
ein Primärabsorptionsteil (50), welches gewisse Kompo­ nenten absorbiert und in dem Turm (40) vorgesehen ist, wobei das Primärabsorptionsteil (50) an einer tieferliegenden Stelle im Turm (40) sich befindet, und
ein Sekundärabsorptionsteil (60), das gewisse Komponen­ ten absorbiert und in dem Turm (40) vorgesehen ist, wobei das Sekundärabsorptionsteil (60) an einer höherliegenden Stelle in dem Turm (40) vorgesehen ist,
wobei das Primärabsorptionsteil (50) aufweist:
einen inneren Zylinder (51), dessen Oberteil mit dem Sekundärabsorptionsteil (60) verbunden ist, wobei der Zylin­ der (51) ein geschlossenes, unteres Teil (51 b) zur Bildung eines Behälters (51 c) hat, der das Absorptionsmittel aufnimmt, das von dem Sekundärabsorptionsteil (60) abtropft,
einen Gasdurchgang (52, 72), der zwischen dem inneren Zylinder (51) und der Wandfläche des Turms (40) ausgebildet ist,
eine Gaseinleitungsöffnung (53, 73), die in den Gas­ durchgang (52, 72) mündet,
eine Gaseinlaßöffnung (55, 75), die in der Seitenwand des inneren Zylinders (51) derart ausgebildet ist, daß sie in den Zylinder (51) mündet, wobei die Gaseinlaßöffnung (55, 75) mit dem Gasdurchgang (52) in einem gewissen Abstand von der Gaseinleitungsöffnung (53, 73) längs des Gasdurchganges (52, 72) verbunden ist, und
Düsen (12) zum Versprühen einer absorbierenden Flüs­ sigkeit, wobei die Düsen (12) längs des Gasströmungsweges in dem Gasdurchgang (52, 72) angeordnet sind, der zu der Gaseinlaßöffnung (55, 75) geht, welche in den inneren Zylinder (51) mündet.

2. Gasabsorptionsturm nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gasdurchgang (52) sich an einer Stelle ga­ belt, an der die Gaseinleitungsöffnung (53) vorgesehen ist, daß die Gaseinlaßöffnung (55) in der Seitenwand des inneren Zylinders (51) an der gegenüberliegenden Seite der Gasein­ leitungsöffnung (53) ausgebildet ist, und daß die unterteilten Gasdurchgänge (52) an der Gaseinlaßöffnung (55) zusammenge­ führt werden.

3. Gasabsorptionsturm nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gaseinleitungsöffnung (71) tangential zu dem Gasdurchgang (72) verläuft, und daß die Gaseinlaßöffnung (73) in der Seitenwand des inneren Zylinders (51) auf dersel­ ben Seite wie die Gaseinleitungsöffnung (71) ausgebildet ist.