DE4104873A1

DE4104873A1 - Verfahren zur herstellung von gasreinigerformmassen

Info

Publication number: DE4104873A1
Application number: DE19914104873
Authority: DE
Inventors: Gert Goell; Joachim Schmidt
Original assignee: FORSCH AUFBEREITUNG
Current assignee: FORSCH AUFBEREITUNG
Priority date: 1991-02-18
Filing date: 1991-02-18
Publication date: 1992-08-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gasreinigerformmassen, bei dem als Ausgangsmasse Fe(OH)₃haltiger Wasserwerksschlamm verwendet wird. Diese Gasreinigerformmassen finden für die trockene Abscheidung von Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen kleinerer und mittlerer Anfallmengen Anwendung, insbesondere aus methanreichen Biogasen, die bei der anaeroben Gärung von kommunalen, industriellen und landwirtschaftlichen Abwässern bzw. Schlämmen entstehen und einer energetischen Nutzung zugeführt werden.

Darüber hinaus können alle unter Niederdruck anfallenden schwefelwasserstoffhaltigen Gemische, Brenn- und Nutzgase sowie Abgase der Energiewirtschaft und chemischen Industrie mit dieser Gasreinigungsformmasse gereinigt werden.

Es ist bekannt, Schwefelwasserstoff aus Gasen zu entfernen, indem diese durch Gasreinigungsmasse, bestehend aus Eisenoxiden bzw. -hydroxiden, vermischt mit Auflockerungsmitteln, geleitet werden. Die Reinigungsmasse bindet den Schwefelwasserstoff chemisch als Eisensulfid und ist mit Luft bzw. Sauerstoff, der dem Rohgas proportional zu dessen Menge und H₂S-Gehalt zugemischt wird, regenerierbar, wobei sich Eisenoxid und elementarer Schwefel bilden, der in den Poren der Masse eingelagert wird. Die Masse kann solange verwendet werden, bis der fortschreitende Anreicherungsgrad des Schwefels deren Wiederbelebung nicht mehr zuläßt. Als aktive Massen dienen Raseneisenerz, Lux sowie Wasserwerksmassen. Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, als Entschwefelungsmasse mechanisch oder thermisch aktivierte Kiesabbrände einzusetzen (DD-PS 21 712, DD-PS 29 361 und DD-PS 35 940).

Gegenüber der bekannten Ausführungsform des Verfahrens, diese Gasreinigungsmassen in lockerer Schüttung auf Horden in Flach- oder Turmreinigern anzuordnen, ist es vorteilhaft, geformte Gasreinigungsmassen im bewegten Bett einzusetzen (DE-PSD 8 25 871).

Eine bekannte technische Lösung dieser Art ist der "Gastechnik-Prozeß" (s. z. B. GB-PS 4 33 823 und GB-PS 6 83 432 sowie DE-PS 11 40 662). Bei diesem Verfahren erfolgt die Entschwefelung in einem oder mehreren hintereinandergeschalteten einbautenfreien Türmen, die mit der granulierten Reinigungsmasse gefüllt sind. Durch kontinuierlichen Abzug von verbrauchter Masse und Wiederaufgabe eines äquivalenten Teils an regenerierter bzw. Frischmasse wird ein dem Gasstrom entgegengerichteter Granulatumlauf erzeugt, der variabel ist und der gasseitigen Belastung der Anlage angeglichen werden kann. Die Verwendung eines geformten Einsatzproduktes sowie das Umlaufprinzip vermeiden die Nachteile des Hordenreinigungsverfahrens, indem durch günstige kinetische und strömungstechnische Bedingungen ein hoher spezifischer Gasdurchsatz bei kontinuierlicher Betriebsführung und hohem Mechanisierungsgrad erreicht wird. Die Bewegung des Massebettes vermeidet dessen Verhärtung und damit die für das Hordenreinigungsverfahren typischen und sehr erheblichen Arbeitserschwernisse beim Austrag der verbrauchten Masse. Die Apparatedimensionen und damit der Bau- und Investitionsaufwand verringern sich beträchtlich.

Zur Formgebung der Reinigungsmasse sind Verfahren der Pelletierung und/oder Sinterung unter Beifügung von Bindemitteln und ggf. von Porenbildnern vorgeschlagen worden (s. z. B. GB-PS 4 06 495 und GP-PS 4 00 387). Es ist auch bekannt, daß durch Pelletierung von mechanisch und/oder thermisch aktivierten Kiesabbränden mit Zementzusatz als Bindemittel im technischen Maßstab ein Granulat erzeugt werden kann, das den mechanischen und strömungstechnischen Anforderungen der Entschwefelung in Turmreinigungsanlagen entspricht. Der spezielle Einsatz von aktivierten Kiesabbränden ist verfahrenstechnisch sehr aufwendig und damit ökonomisch uneffektiv.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, in dem durch bestimmte aufbereitungstechnische Prozesse aus geeigneten Sekundärrohstoffen, eine geformte Reinigungsmase hergestellt wird, die bei genügender Aufnahmefähigkeit und Aktivität gegenüber Schwefelwasserstoff den mechanischen und strömungstechnischen Anforderungen des Einsatzes in einer Gasreinigungsanlage, z. B. einer Turmumlauf-Entschwefelungsanlage, entspricht.

Im einzelnen muß die Sorptionsmasse nachfolgende Anforderungen erfüllen:

Korngrößenzusammensetzung: 5 . . . 20 mm
Druckfestigkeit: <100 N
Porosität: <50%
Aufnahmefähigkeit für H₂S: <20 Masse-%

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine spezielle Aufbereitungstechnologie entwickelt wurde, die aus einer Kombination zerkleinerungs-, klassier-, misch- und agglomerationstechnischer Prozesse besteht und folgende Verfahrensstufen beinhaltet:

- Pralltrocknung mit innerer Klassierung
- Mischprozeß in Trogmischern
- Formgebung durch Aufbaugranulierung

Als geeigneter Sekundärrohstoff wurde hochfeuchter Fe(OH)₃-haltiger Wasserwerksschlamm (Fe(OH)₃-Gehalt: mindestens 80%; Aufgabefeuchte zwischen 30 . . . 50%, obere Korngröße des Aufgabegutes/Filterkuchen: <30 mm) gefunden, der in einer Mahltrocknungs-Klassierstufe mit Schlagpralltrockner und innerer Klassierung verarbeitet wird. Dabei entsteht ein mechanisch ausgetragener Grobgutanteil und ein mit dem Heißgas ausgetragener, klassierter Feingutanteil mit der für die Pelletierung mindestens geforderten Feinheit von 80 Masse-% < 300 µm.

Das Sichterfeingut wird zur Verbesserung der Festigkeit der Formkörper mit einem festen oder flüssigen Bindemittel, gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, mit Zement, intensiv gemischt. Der optimale Bindemittelanteil beträgt etwa 3 . . . 8 Masse-%, bevorzugt 5 Masse-%. Als Mischaggregate werden kontinuierlich arbeitende Trogmischer verwendet.

Das gemischte Sichterfeingut wird zur Erzeugung von Formkörpern einem Agglomerationsprozeß unterzogen. Erfindungsgemäß wird dies durch Aufbaugranulierung auf einem Pelletierteller erreicht, weil die auf der Kapillarwirkung von Flüssigkeiten beruhende Pelletierung sich besonders gut zur Herstellung von Formkörpern mit hoher Porosität eignet. Zur Erzielung einer hohen Pelletfestigkeit sind Pelletierteller mit einem Durchmesser von 1,6 m einzusetzen.

Für die Aufbaugranulierung auf Pelletiertellern spielt die während der Agglomeration zugegebene Wassermenge eine prozeßbestimmende Rolle. Im erfindungsgemäßen Falle beträgt die spezifische Wasserzugabe 0,25-0,35 l/kg, bevorzugt 0,3 l/kg Feststoff.

Der Pelletierprozeß verläuft unter den der Erfindung zugrundeliegenden Bedingungen besonders günstig bei einer Tellerdrehzahl von n = 0,72 . . . 0,78 n_krit, vorzugsweise 0,75 n_krit, und einem Tellerneigungswinkel von 48 . . . 52°, vorzugsweise 50°, ab.

Unter den beschriebenen Bedingungen werden Formkörper erzeugt, die hinsichtlich ihrer stofflichen und physikalischen Eigenschaften den Anforderungen, die an eine effektive Sorptionsmasse zur trockenen Gasentschwefelung gestellt werden, in hohem Maße gerecht werden. Durch die erfindungsgemäße Anwendung der entwickelten Technologie ist der Sekundärrohstoff Wasserwerksmasse überhaupt erst als Sorptionsmasse im Turmumlaufverfahren einsetzbar. Von besonderem Vorteil ist, daß damit eine gegenüber bisher eingesetzten Rohstoffen qualitativ bessere und ständig verfügbare Sorptionsmasse bereitgestellt werden kann.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Beispiel näher erläutert werden.

Die Technologie zur trockenen Aufbereitung des hochfeuchten Wasserwerksschlammes zeigt bei einem stündlichen Durchsatz von 120 bis 200 kg das technologische Verfahrensschema, Fig. 1.

Der einrotorige Pralltrockner 300 × 100 mm, kombiniert mit einem im inneren Kreislauf arbeitenden Jalousiesichter, arbeitete bei folgenden Versuchsbedingungen:

Aufgabekorngröße\|0 . . . 30 mm
Aufgabefeuchte	35%
Rotorumfangsgeschwindigkeit	60 m/s
Spaltweite	2 mm
Gesamtluftmenge	650 m³/h
Heißgastemperatur am Brechereingang	700°C
Jalousie-Stellung am Sichter	steil

Dabei wurden folgende Mahl-Trocknungs-Ergebnisse erreicht:

Durchsatz
160 kg/h
Mechanischer Austrag	∼1%
Feingutaustrag	∼99%
Masseanteil < 0,315 mm im Feingut	15 . . . 20%
Masseanteil < 0,063 mm im Feingut	12%
Endfeuchte Feingut	10%
Temperatur am Pralltrocknerausgang	170°C
Prallraumbeladung	0,25 kg/m³

Der mahlgetrocknete Wasserwerksschlamm mit einer d₈₀-Korngröße von 0,3 mm und einer Feuchte von rund 10% wurde in einem Doppelwellen-Trogmischer mit 5 Masse-% Zement PZ 7/35 ca. 30 min intensiv gemischt. Das Wasserwerksmasse-Zement-Gemisch wurde anschließend auf einem Pelletierteller mit einem Durchmesser von 1,6 m einer Aufbaugranulierung unterzogen. Der Pelletierteller arbeitete mit folgenden Parametern:

Tellerneigung: 50°
Tellerdrehzahl: 22 min^-1
spez. Wasserzugabe: 0,3 l/kg

Die auf diese Weise hergestellten Formkörper weisen folgende Eigenschaften auf:

Pelletgrößenzusammensetzung: 5 . . . 16 mm
d₅₀-Pelletgröße ∼ 9,2 mm
Druckfestigkeit: 135 N
Rohdichte: 1,32 g/cm³
Reindichte: 2,95 g/cm³
Porosität: 55%
Feuchte: 13,6%

Erklärung der Bezugszeichen

1, 4 Aufgabe- oder Zwischenbunker
2 Pralltrockner mit innerer Klassierung
3 Zyklonabscheider
5 Trogmischer
6 Pelletierteller
7 Pellets

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Gasreinigungsformmassen für die trockene Abscheidung von Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen, insbesondere aus Biogasen, bei dem Fe(OH)₃-haltige Wasserwerksschlämme einer Mahltrocknung mit innerer Klassierung, einer anschließenden Vermischung mit Bindemittel und einer abschließenden Aufbaugranulierung unterzogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Mahltrocknungs-Klassierstufe als Pralltrocknung in beheizten Prallmühlen mit innerer Klassierung ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Mahltrocknungs- und Klassierstufe in beheizten Schlägermühlen mit innerer Klassierung durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, das nur mit einer einstufigen Mahltrocknungs- und Klassierstufe ausgeführt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Feingutaustrag der Mahltrocknung mit innerer Klassierung eine d₈₀-Korngröße von 0,3 mm nicht überschreitet und einen maximalen Feuchtegehalt von 12% besitzt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die aus der Mahltrocknung ausgetragene, feinkörnige, rieselfähige Wasserwerksmasse mit 3-8 Masse-% Bindemittel gemischt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Aufbaugranulierung auf einem Pelletierteller mit einem Mindestdurchmesser von 1,6 m, einer Drehzahl von 0,70-0,78 n_krit und einer Tellerneigung von 48 bis 52° erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Mischprozeß in einem Trogmischer stattfindet.

9. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 bei dem der Pralltrockner doppelrotorig ausgeführt ist.