DE4142813A1 - Regenerative removal of sulphur@ from process gases - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rege nerativen Entschwefelung von Prozeßgasen mittels einer Umlaufmasse, in welchem Verfahren schwefelhal tige Gase mit einem eine Wirbelschicht bildenden, partikelförmigen Absorptionsmittel in Berührung ge bracht und zur Bindung des Schwefels an das Absor bens zusammen mit dem Absorptionsmittel durch eine Reaktionszone geleitet werden und das Absorbens, das Schwefel gebunden hat, vom Prozeßgas getrennt wird, das zur Weiterbehandlung geleitet wird, wonach das Absorbens, das Schwefel gebunden hat, zum Trennen des Schwefels vom Absorbens zur Regenerierung geleitet wird, der vom Absorbens getrennte Schwefel zur Wei terbehandlung geleitet wird und das entschwefelte Absorbens wieder in Berührung mit dem Prozeßgas ge bracht wird.The invention relates to a method for brisk Native desulphurization of process gases using a circulating mass, in which process low-sulfur gases with a fluidized bed particulate absorbent in contact brings and to bind the sulfur to the absorber bens together with the absorbent through a Reaction zone and the absorbent that Has bound sulfur, is separated from the process gas, which is directed to further processing, after which the Absorbent that has bound sulfur to separate the Sulfur directed from the absorbent to regeneration the sulfur separated from the absorbent becomes white Therapy is conducted and the desulfurized Absorbent again in contact with the process gas is brought.
Weiter betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einem Entschwefelungsreaktor, der eine Wirbel schichtkammer, in der eine aus einem partikelförmigen Absorbens bestehende Wirbelschicht sich befindet und in die ein Prozeßgas geleitet wird, eine Reaktorkam mer oberhalb der Wirbelschichtkammer, Trennungsmittel im Oberteil der Reaktorkammer zum Trennen des Absor bens, das Schwefel gebunden hat, vom Prozeßgas, einen Ableitungskanal zum Ableiten des Prozeßgases, einen Regenerierreaktor, wenigstens einen Förderkanal zum Leiten des Absorbens, das Schwefel gebunden hat, in den Regenerierreaktor, einen Kanal zum Ableiten des Regeneriergases und des getrennten Schwefels aus dem Regenerierreaktor und einen Rückkanal zum Zurückbrin gen des Absorbens aus dem Unterteil des Regenerier reaktors in die Wirbelschicht aufweist. The invention further relates to an arrangement with a desulfurization reactor that has a vortex layer chamber in which one is made of a particulate Absorbent existing fluid bed is and into which a process gas is fed, a reactor mer above the fluidized bed chamber, separating agent in the upper part of the reactor chamber to separate the absorber of the process gas, one that has bound sulfur Discharge channel for discharging the process gas, one Regeneration reactor, at least one delivery channel to Directing the absorbent that has bound sulfur into the regeneration reactor, a channel for discharging the Regeneration gas and the separated sulfur from the Regeneration reactor and a return channel to bring it back absorbing from the bottom of the regeneration reactor in the fluidized bed.
Das zentrale Problem mit auf direkter Bindung von Schwefel, z. B. an Calcium, basierenden Entschwe felungsverfahren besteht darin, daß eine große Menge Abfall entsteht. Weil dazu die wasserlöslichen Ver bindungen der entstehenden Abfälle ein Risiko für das Grundwasser von Schüttorten bilden, ist es klar, daß in einer langen Zeitspanne Verfahren entwickelt wer den müssen, die die entstehende Abfallmenge mini mieren.The central problem with direct ties of sulfur, e.g. B. calcium-based decongestants felungsverfahren is that a large amount Waste arises. Because the water-soluble ver binding of the waste generated creates a risk for the Form groundwater from dump sites, it is clear that processes developed over a long period of time the need to minimize the amount of waste generated lubricate.
Heute sind auch zahlreiche Verfahren zur Bin dung von Schwefeloxiden bekannt, nach denen die end gültige Bindung als elementarer Schwefel der festen Phase stattfindet. Im Prinzip muß als Zwischenphase aller solcher Prozesse zuerst der Gehalt der Schwe feloxide hoch genug angereichert werden, damit der Herstellungsprozeß des elementaren Schwefels ökono misch rentabel gemacht werden kann. Beim Anreiche rungsprozeß werden die Schwefeloxide zuerst an ein Absorbens mit geeigneten Eigenschaften gebunden, das regeneriert wird, wobei der Schwefel frei wird und ein zur Bindung des Schwefels fähiges Absorbens ent steht. Dabei geschehen die Bindung des Schwefels und die Regenerierung des Absorbens, das Schwefel gebun den hat, in separaten Reaktoren, zwischen denen das Absorbens so versetzt wird, daß das Absorbens, das Schwefel gebunden hat, in den Regenerierreaktor und entsprechend das regenerierte Absorbens in den Schwe felbindungsreaktor gefördert wird, während das gerei nigte Gas aus dem Reaktor und der Schwefel separat aus dem Regenerator entfernt werden. Die Versetzung des Absorbens soll stabil und in der Weise geschehen, daß Gasverbindungen zwischen den Reaktoren in gerin gem Maße vermischt werden.Today there are also numerous procedures for bin of sulfur oxides, according to which the end valid bond as elemental sulfur of the solid Phase takes place. In principle, as an intermediate phase of all such processes first the content of the sweat field oxides are enriched high enough for the Elementary sulfur manufacturing process economically can be made mix profitable. When handing over tion process, the sulfur oxides are first turned on Absorbent bound with suitable properties, that is regenerated, the sulfur being released and an absorbent capable of binding the sulfur stands. The binding of sulfur and regeneration of absorbent, sulfur bound has, in separate reactors, between which the Absorbent is moved so that the absorbent, the Has bound sulfur in the regeneration reactor and accordingly the regenerated absorbent in the sweat Field binding reactor is promoted during the fermentation gas from the reactor and the sulfur separately be removed from the regenerator. The dislocation of the absorbent should be stable and done in a way that gas connections between the reactors in gerin to be mixed according to dimensions.
Gegenwärtig werden auf der Festschicht- und Wirbelschichttechnik basierende Anordnungen zur Aus führung von regenerativen Schwefelbindungsprozessen entwickelt. Weil Temperaturkontrolle bei regenerati ver Entschwefelung sehr wichtig ist, sehen die Mög lichkeiten der Festschichttechnik nicht versprechend aus, weil die Wärmeregelung und die Reaktionskontrol le dabei schwer zu beherrschen sind. Für eine effizi ente Materialförderung wäre es außerdem wichtig, daß ein feingeteiltes Absorbens verwendet werden könnte, was in einem Festschichtreaktor schwer ist. Zum Er reichen einer genügenden Umlaufmasse und Trennungska pazität wird ein ausreichender Raum vorausgesetzt, weshalb die Durchmesser der auf der Wirbelschicht technik basierenden Reaktoren groß werden. Weil die Gasmenge eines Regenerierreaktors jedoch typisch nur 1-3% von dem Gasstrom eines Schwefelbindungsreaktors ist, schließt sich das Problem mit dem zunehmenden Durchmesser primär an den Schwefelbindungsreaktor an.Currently on the fixed layer and Fluid bed technology based arrangements for Aus management of regenerative sulfur binding processes developed. Because temperature control at regenerati desulfurization is very important, see the poss Promising possibilities of the fixed layer technology out because the heat control and the reaction control le are difficult to master. For an efficient material promotion it would also be important that a finely divided absorbent could be used which is difficult in a fixed bed reactor. To the Er sufficient circulation mass and separation box sufficient space is required, which is why the diameter of the fluidized bed technology-based reactors get big. Because the However, the amount of gas in a regeneration reactor is typically only 1-3% of the gas flow from a sulfur binding reactor the problem closes with the increasing Diameter primarily to the sulfur binding reactor.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zustande zubringen, mittels deren die obenerwähnten Nachteile vermieden werden können. Das erfindungsgemäße Verfah ren ist dadurch gekennzeichnet, daß das vom Prozeßgas getrennte Absorbens, das Schwefel gebunden hat, abge kühlt wird, bevor es zum Regeln der Temperatur sowohl der Umlaufmasse als auch des Reaktors zur Regenerie rung geleitet wird.The object of the present invention is to achieve this based on a method and an order bring, by means of which the disadvantages mentioned above can be avoided. The inventive method Ren is characterized in that the process gas separate absorbent, which has bound sulfur, abge is cooled before it both regulates the temperature the circulating mass and the reactor for regeneration tion is conducted.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch ge kennzeichnet, daß die Reaktorkammer eine kleinere Querfläche in der Gasströmungsrichtung hat als die Wirbelschichtkammer, und daß in dem das Absorbens, das Schwefel gebunden hat, in den Regenerierreaktor leitenden Förderkanal ein Wärmeübertrager zum Regeln der Temperatur des Absorbens und somit der Tempera turen des ganzen Reaktors vorgesehen ist.The arrangement according to the invention is thereby ge indicates that the reactor chamber is a smaller one Has cross-sectional area in the gas flow direction than that Fluidized bed chamber and that in which the absorbent, the sulfur has bound in the regeneration reactor conductive conveyor channel a heat exchanger for control the temperature of the absorbent and thus the tempera structures of the entire reactor is provided.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren findet die Schwefelbindung somit in einem Umlaufmassenreaktor statt, wobei es möglich ist, ein feingeteiltes Absor bens, wie zum Beispiel Metalloxide oder vorzugsweise irgendein Legierungsmetalloxid, wie Zinkferritoxid (⌀ 0,05-0,3 mm), und eine mäßige Gasgeschwindigkeit (3-6 m/s) zu verwenden, wobei der Durchmesser des Schwefelbindungsreaktors nicht unmäßig groß wird. Bei Verwendung einer blasenbildenden Wirbelschichttechnik wäre es notwendig, die Gasgeschwindigkeit bei der be züglichen Absorbensgröße auf eine Geschwindigkeit unter 0,5 m/s zu beschränken. Der Gasstrom des Rege nerierreaktors ist typisch nur 1-3% von dem Gasstrom des Schwefelbindungsreaktors, weshalb der Durchmesser des Regenerierreaktors nicht groß wird, obgleich die Gasgeschwindigkeit dabei auf den Bereich der blasen bildenden Wirbelschicht beschränkt wird, d. h. auf die Geschwindigkeit von etwa 1 m/s.In the method according to the invention Sulfur binding in a circulating mass reactor instead, where it is possible to use a finely divided absorber bens, such as metal oxides or preferably any alloy metal oxide, such as zinc ferrite oxide (⌀ 0.05-0.3 mm), and a moderate gas velocity (3-6 m / s) to be used, the diameter of the Sulfur binding reactor does not become excessively large. At Using a bubble-forming fluidized bed technique it would be necessary to change the gas velocity at the be rapid absorbent size at a speed limit below 0.5 m / s. The Rege's gas flow nerierreactor is typically only 1-3% of the gas stream of the sulfur binding reactor, which is why the diameter of the regeneration reactor does not become large, although the Gas speed on the area of the bubbles forming fluidized bed is restricted, d. H. on the Speed of about 1 m / s.
Eine Stabilisierung der Temperatur des Schwe felbindungsreaktors geschieht nach der wesentlichen Idee der Erfindung durch Anbringen von Kühlflächen hauptsächlich im Rück- oder Umlaufkanal der Umlauf masse, wobei ein durch einen Kühler fließender Fest stoffstrom und somit die Leistung des Kühlers je nach dem zu behandelnden Gasstrom automatisch geregelt werden. Wenn es nötig ist, kann die Temperatur dazu durch Verwendung eines separaten Umlaufgasstroms zum Regeln der Leistung des Kühlers kontrolliert werden.A stabilization of the temperature of the sweat field binding reactor happens after the essential Idea of the invention by attaching cooling surfaces the circulation mainly in the return or circulation channel mass, being a festival flowing through a cooler material flow and thus the performance of the cooler depending on automatically regulates the gas flow to be treated will. If necessary, the temperature can be added by using a separate recycle gas stream to Rules of the performance of the cooler can be checked.
Wesentlich für die Erfindung ist auch die Art, wie die Feststoffströme zwischen den Reaktoren kon trolliert werden. Dies wird mittels sogenannter Im pulsgeber erledigt, deren Arbeitsprinzip wie folgt ist: am Anfang eines Impulsgebers wird eine pfropfen artige Schicht, d. h. eine Festschichtzone, angeord net, aus deren Unterteil Feststoff pneumatisch, vor zugsweise mittels impulsartiger Gaszuführungen geför dert wird. Ein kontrollierter Umlauf des Feststoffs zwischen dem Schwefelbindungsreaktor und dem Regene rierreaktor wird durch Verbindung des Entschwefe lungsreaktors mittels eines Impulsgebers mit dem Re generierreaktor und umgekehrt zustandegebracht.The nature of the invention is also essential how the solid flows between the reactors con be trolled. This is done using so-called Im pulse generator done, its working principle as follows is: at the beginning of a pulse generator one will graft like layer, d. H. a fixed layer zone, arranged net, from whose lower part solid pneumatic, in front preferably by means of pulsed gas supplies is changed. A controlled circulation of the solid between the sulfur binding reactor and the rain Rierreaktor is by connection of the desulfur tion reactor by means of a pulse generator with the Re generation reactor and vice versa.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigen:In the following the invention is described with reference to the accompanying drawings explained in detail. It demonstrate:
Fig. 1 und 1a einen erfindungsgemäßen Um laufmassenreaktor (KM-Reaktor) schematisch und Fig. 1 and 1a schematically and to run mass reactor according to the invention (KM reactor)
Fig. 2 eine andere Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Umlaufmassenreaktors teilweise aufge schnitten. Fig. 2 partially cut another embodiment of the inventive circulating mass reactor.
Der erfindungsgemäße Umlaufmassenreaktor der Figur weist einen Schwefelbindungsreaktor mit einem Düsenboden 1 auf, durch den ein zu behandelndes Gas und ein eventuelles Umlaufgas in eine Wirbelschicht kammer 2 im Unterteil des Umlaufmassenreaktors gelei tet werden. Der Unterteil des Reaktors, d. h. die Wir belschichtkammer 2, hat vorzugsweise eine größere Querfläche in der Gasströmungsrichtung als eine ei gentliche Reaktorkammer 3 darüber. Dabei ist es mög lich, eine große Partikeldichte im Unterteil auf rechtzuerhalten, ohne daß die Partikeldichte des ganzen Reaktorraums unmäßig erhöht wird. In der ring förmigen Reaktorkammer 3 der Figur wandern die Gase und ein Absorbens als Suspension im Reaktor aufwärts und kommen zu einem Flügelgitter 4 eines Zyklons im Oberteil des Umlaufmassenreaktors, wobei die Flügel als Trennungsmittel und Strömungsleiter fungieren. Hierbei wird die Suspension tangential in eine Zyk lonkammer 5 geleitet, in der die Absorbenspartikel sich vom Gas trennen. Das von den Partikeln gereinig te Gas wird durch einen Ableitungskanal in der Mitte des Zyklons, d. h. durch ein Rohr 6, zur Weiterbehand lung geleitet und die an die Wände des Zyklons ge trennte Partikelmenge fällt in eine Verteilungskammer 7 unterhalb einer Zwischenplatte 21 hinein. Die Auf gabe der Verteilungskammer 7 ist, die umlaufende Par tikelmasse gleichmäßig auf die ganze Querfläche eines vorzugsweise axialsymmetrisch in der Mitte der ring förmigen Reaktorkammer befindlichen Kühlerteils, d. h. eines Wärmeübertragers 9, zu verteilen. Dies wird mittels einer Düsenplatte 8 zustandegebracht, die ge eignet ausgeformt ist. Fig. 1a zeigt schematisch einen Querschnitt des Reaktors an Stelle A-A, aus dem ersichtlich ist, wie der Reaktor ausgeformt ist. Das Arbeitsprinzip des Wärmeübertragers in der Mitte des Reaktors ist rekuperativ. Der Wärmeübertrager 9 weist mehrere Rückkanäle oder Wärmeübertragungskanäle 9a auf, durch die die Umlaufmasse durch den Kühler 9 in dessen Unterteil zurückkehrt. Dazwischen ist ein Raum vorgesehen, aus dem Kühlmittel, wie Gas, Luft, Wasser, irgendeine andere Flüssigkeit oder Dampf, gegen die Strömungsrichtung der Umlaufmasse aus dem Unterteil des Kühlers durch einen Kanal 11 in dessen Oberteil strömt und die Außenfläche der Kanäle 9a und somit die darin fließende Umlaufmasse abkühlt.The circulating mass reactor according to the invention of the figure has a sulfur binding reactor with a nozzle bottom 1 through which a gas to be treated and a possible circulating gas are passed into a fluidized bed chamber 2 in the lower part of the circulating mass reactor. The lower part of the reactor, ie the Wirbelschichtkammer 2 , preferably has a larger transverse area in the gas flow direction than a egg actual reactor chamber 3 above. It is possible to maintain a large particle density in the lower part without increasing the particle density of the entire reactor space excessively. In the ring-shaped reactor chamber 3 of the figure, the gases and an absorbent as a suspension in the reactor move upward and come to a wing grille 4 of a cyclone in the upper part of the circulating mass reactor, the wings acting as a separating means and flow guide. Here, the suspension is passed tangentially into a cyclone chamber 5 , in which the absorbent particles separate from the gas. The gas purified from the particles is passed through a discharge channel in the middle of the cyclone, ie through a tube 6 , for further treatment and the amount of particles separated on the walls of the cyclone falls into a distribution chamber 7 below an intermediate plate 21 . The task of the distribution chamber 7 is to distribute the circumferential particle mass evenly over the entire transverse surface of a preferably axially symmetrical cooler part located in the center of the ring-shaped reactor chamber, ie a heat exchanger 9 . This is brought about by means of a nozzle plate 8 which is shaped in a suitable manner. Fig. 1a shows schematically a cross section of the reactor at position AA, from which it can be seen how the reactor is shaped. The principle of operation of the heat exchanger in the middle of the reactor is recuperative. The heat exchanger 9 has a plurality of return channels or heat transfer channels 9 a, through which the circulating mass returns through the cooler 9 in its lower part. In between, a space is provided from which coolant, such as gas, air, water, any other liquid or steam, flows against the direction of flow of the circulating mass from the lower part of the cooler through a channel 11 in its upper part and the outer surface of the channels 9 a and thus the circulating mass flowing in it cools down.
Zum Leiten des Gasstroms des Umlaufmassenreak tors ist am unteren Ende des Kühlers 9 ein Bodenkegel 10 angeordnet, dessen freie Fläche höchstens 10% von der Querfläche des ringförmigen Raums 3 ist. Mit Be zugszeichen 11 und 12 sind Eingangs- und Ausgangs kanäle des in den Kühler kommenden, abkühlenden Gas stroms oder irgendeines anderen Mediumstroms bezeich net.To guide the gas flow of the Umlaufmassenreak tors a bottom cone 10 is arranged at the lower end of the cooler 9 , the free area is at most 10% of the transverse surface of the annular space 3 . With reference numerals 11 and 12 , input and output channels of the cooling gas stream coming into the cooler or any other medium stream are referred to.
In Fig. 1 ist ein Regenerierreaktor 13 ring förmig um den Schwefelbindungsreaktor 3 angeordnet. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet Eingangsverbindungen eines Regeneriergases, wie von Wasserdampf oder einem anderen geeigneten Gas, das Bezugszeichen 13 bezieht sich auf eine ringförmige Regenerierkammer und das Bezugszeichen 20 bezeichnet ein Verbindungsstück eines aus der Regenerierung herausströmenden, schwe felhaltigen Gases. Aus dem Unterteil des Wärmeüber tragers 9 leitet in den Oberteil des Regenerierreak tors 13 ein Förderkanal, d. h. ein Rohr 16, das an seinem an den Kühler 9 anschließenden Ende einen senkrechten Anfangsteil 15 aufweist, an dem das Ab sorbens, das Schwefel gebunden hat, eine pfropfenar tige Schicht bildet. Daran schließt sich ein waage rechter Gaskanal 19 an, der sich an der Ecke des Rohrteils 16 befindet und eine Verlängerung davon bildet, durch welchen Kanal ein Trägergas vorzugswei se impulsartig zugeführt wird, welches Trägergas das Absorbens, das Schwefel gebunden hat, durch das Rohr 16 in den Regenerierreaktor 13 fördert. Das Bezugs zeichen 17 bezeichnet einen an den Unterteil des Re generierreaktors angeschlossenen Rückkanal des rege nerierten Absorbens, der am Anfang einen senkrechten Teil aufweist, an dem das regenerierte Absorbens eine zweite pfropfenartige Schicht bildet, aus der das Ab sorbens von einem durch eine Verbindung 18 wieder vorzugsweise impulsartig zugeführten Gas in den Schwefelbindungsreaktor gefördert wird. Die als Ver dichtung dienende, pfropfenartige Festschicht wird dadurch zustandegebracht, daß Feststoff in das we sentlich senkrechte Rohr 15 oder 17 des Förderkanals fließen darf, in dem die Oberfläche des Feststoffes hoch genug oberhalb des waagerechten Teils des För derrohrs gehalten wird. Wenn gar kein Gas durch die Verbindung 19 respektive 18 in das Förderrohr gelei tet wird, hört das Fließen von Feststoff auf, weil der Feststoff nicht imstande ist, von sich selbst in dem wesentlich waagerechten Förderrohr zu fließen. In Fig. 1, a regeneration reactor 13 is arranged in a ring around the sulfur binding reactor 3 . Reference numeral 14 denotes input connections of a regeneration gas, such as water vapor or another suitable gas, reference numeral 13 relates to an annular regeneration chamber and reference numeral 20 denotes a connector of a sulfur-containing gas flowing out of the regeneration. From the lower part of the heat exchanger 9 leads into the upper part of the regeneration reactor 13 a delivery channel, ie a tube 16 , which has a vertical starting part 15 at its end adjoining the cooler 9 , to which the sorbent which has bound sulfur has a graft-like layer forms. This is followed by a horizontal gas channel 19 , which is located at the corner of the tube part 16 and forms an extension thereof, through which channel a carrier gas is preferably supplied in a pulsed manner, which carrier gas has the absorbent which binds sulfur through the tube 16 promotes in the regeneration reactor 13 . The reference sign 17 denotes a connected to the lower part of the regenerating reactor return channel of the regenerated absorbent, which at the beginning has a vertical part on which the regenerated absorbent forms a second plug-like layer, from which the sorbent from one through a connection 18 again preferably pulse-fed gas is fed into the sulfur binding reactor. The serving as a seal, plug-like solid layer is brought about by the fact that solid material can flow into the substantially vertical pipe 15 or 17 of the conveying channel, in which the surface of the solid material is held high enough above the horizontal part of the conveying pipe. If no gas is passed through the connection 19 or 18 into the delivery pipe, the flow of solid stops because the solid is unable to flow by itself in the substantially horizontal delivery pipe.
Wenn dem Förderrohr Gas zugeführt wird, fängt die Absorbensschicht des senkrechten Rohrs an, pfropfen artig abwärts zu fließen, während der unterste Teil davon sich mit dem Gas entfernt, wobei dessen Gas dichtigkeit erhalten wird. An das untere Ende des senkrechten Rohrteils wird ein Förderrohr für Fest stoff angeschlossen, in dem der Feststoff pneuma tisch, durch Verwendung eines geeigneten Trägergases entweder mittels einer kontinuierlichen Gasströmung oder Gasimpulsen gefördert wird.When gas is supplied to the delivery pipe, it catches Absorbent layer of the vertical pipe, graft to flow downward well, while the lowest part away from it with the gas, its gas tightness is obtained. At the bottom of the vertical pipe part becomes a conveyor pipe for fixed substance connected in which the solid pneuma table, using a suitable carrier gas either by means of a continuous gas flow or gas impulses is promoted.
Im Schwefelbindungsreaktor variiert die typi sche Gasgeschwindigkeit für die ganze Querfläche 3 gerechnet zwischen 3 und 6 m/s. Die Suspensionsdichte im Unterteil des Schwefelbindungsreaktors befindet sich am vorzüglichsten im Bereich 50-300 kg/m3 und im Oberteil im Bereich 5-30 kg/m3. Der Temperaturbereich wird nach der chemischen Kinetik der Bindungsreaktion bestimmt und variiert typisch im Bereich 450-1050°C. Es ist wesentlich, daß die Temperatur durch Verwen dung der Umlaufmassentechnik im ganzen Volumen des Bindungsreaktors auf einen erwünschten Wert einge stellt werden kann.In the sulfur binding reactor, the typical gas velocity for the entire transverse surface 3 varies between 3 and 6 m / s. The suspension density in the lower part of the sulfur binding reactor is most preferably in the range 50-300 kg / m 3 and in the upper part in the range 5-30 kg / m 3 . The temperature range is determined according to the chemical kinetics of the binding reaction and typically varies in the range 450-1050 ° C. It is essential that the temperature can be adjusted to a desired value in the entire volume of the binding reactor by using the circulating mass technique.
Im Vergleich zu dem Gasstrom des Schwefelbin dungsreaktors ist der Gasstrom im Regenerierreaktor sehr klein und darin kann eine sehr kleine Gasge schwindigkeit geschmeidig verwendet werden, ohne die Außenmaße der Anordnung wesentlich zu vergrößern. Eine anordnungstechnisch vorteilhafte Lösung ist, den Regenerierreaktor rotationsymmetrisch gemäß Fig. 1 um den Schwefelbindungsreaktor anzubringen. Bei Ver wendung eines feingeteilten Absorbens ist die geeig nete Gasgeschwindigkeit im Regenerierreaktor 0,2-1,0 m/s. Die Durchschnittsdichte der Suspensionszone eines in blasenbildendem Zustand fungierenden Wirbel schichtreaktors ist am vorzüglichsten 100-500 kg/m3. Compared to the gas stream of the sulfur binding reactor, the gas stream in the regeneration reactor is very small and a very low gas velocity can be used smoothly without significantly increasing the external dimensions of the arrangement. An arrangement-technically advantageous solution is to mount the regeneration reactor rotationally symmetrically according to FIG. 1 around the sulfur binding reactor. When using a finely divided absorbent, the suitable gas velocity in the regeneration reactor is 0.2-1.0 m / s. The average density of the suspension zone of a fluidized bed reactor which functions in a bubble-forming state is most preferably 100-500 kg / m 3 .
Die Temperatur wird nach der Kinetik der Regenerier reaktion bestimmt und variiert im Bereich 700-1300°C. Der Temperaturbereich des Regenerierreaktors ist bei den meisten Absorbenzien ziemlich schmal, wobei es möglich sein muß, auch die Temperatur des Regenerier reaktors genau zu regeln. Weil die freiwerdende Wär meenergie verhältnismäßig klein ist, kann die Fein einstellung der Temperatur mit einem direkten, auf Verdampfung basierenden Verfahren ausgeführt werden. In den meisten Fällen ist Wasser das vorteilhafteste Kühlmittel.The temperature is based on the rate of regeneration reaction determines and varies in the range 700-1300 ° C. The temperature range of the regeneration reactor is at most of the absorbents pretty narrow, being it must be possible, including the temperature of the regeneration to regulate the reactor precisely. Because the released heat Meenergy is relatively small, the fine can setting the temperature with a direct, on Evaporation based processes can be performed. In most cases, water is the most beneficial Coolant.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktors schematisch, teilweise aufgeschnitten. Rechts in Fig. 2 wird der eigent liche Entschwefelungsreaktor gezeigt, in dem schwe felhaltige Gase durch einen Kanal 1 in den Reaktor geleitet werden. Daraus fließen sie weiter in eine Wirbelschichtkammer 2, in der sie durch Wirbel schichtmaterial und weiter längs eines ringförmigen Kanals 3 in den Oberteil des Reaktors fließen, woraus sie sich von einem Strömungsleiter 4, d. h. einem Flü gelgitter, gesteuert in eine Trennkammer 5 wenden, in der die Umlaufmasse, d. h. das Absorptionsmittel, das Schwefel gebunden hat, sich von den Gasen trennt. Die Gase entfernen sich in der in Fig. 1 gezeigten Weise durch einen Kanal 6 in der Mitte der Trennkammer 5 und das Absorptionsmittel fällt aus der Trennkammer abwärts durch einen Umlaufkanal 5a in die Kammer 2 zurück. Ein Teil des Absorptionsmittels fällt in einen senkrechten Ableitungskanal 15 und daraus wei ter in einen waagerechten Teil 16 des Ableitungska nals hinein, woraus er mittels eines aus einem Kanal 19 zugeführten Trägergases in den Regenerierreaktor geleitet wird. Der Regenerierreaktor funktioniert im Prinzip in derselben Weise wie der Entschwefelungs reaktor, wobei in den Unterteil des Regenerierreak tors Regeneriergas und/oder Dampf durch einen Kanal 14 geleitet wird, wobei das Regeneriergas und/oder der Dampf in eine Kammer 13′ kommt, die vorzugsweise eine Wirbelschichtkammer ist, und längs deren ring förmigen Teils, d. h. längs einer Regenerierkammer 13a, weiter in den Oberteil des Reaktors fließt und wieder von einem Flügelgitter 4′ gesteuert in eine Trennkammer 5′ kommt. Das in der Trennkammer regene rierte Absorbens trennt sich von dem Regeneriergas und Dampf, der den Schwefel mit sich führt, wenn er sich durch einen Kanal 20 in der Mitte der Kammer entfernt. Das in der Kammer 5′ getrennte Absorptions mittel fällt weiter durch einen zweiten Umlaufkanal 5a′ abwärts in die Kammer 13′ zurück, um wieder mit dem Regeneriergas oder Dampf in Berührung zu kommen. Ein Teil des regenerierten Materials fällt jedoch wieder in einen Rückkanal, d. h. ein Rohr 15′, und weiter in einen waagerechten Teil 17 in dessen Unter teil hinein, welchen Teil entlang regeneriertes Ab sorbens durch Zuführung eines Trägergases durch einen Kanal 18 in die Kammer 2 des Entschwefelungsreaktors geleitet wird, welches Trägergas das Absorptionsmit tel mit sich führt. In der Lösung der Fig. 2 sind Wärmeübertrager sowohl um den aus dem Entschwefel ungsreaktor in den Regenerierreaktor leitenden, waagerechten Förderkanal, d. h. das Rohr 16, als auch um den Rückkanal des Absorbens, d. h. das Rohr 17, angebracht. In einen Wärmeübertrager 21 um den För derkanal 16 wird Kühlmittel durch eine Verbindung 22 geleitet, und es wird durch eine Verbindung 23 ent fernt, d. h. der Wärmeübertrager funktioniert gemäß dem Gegenstromprinzip. Entsprechend wird Kühlmittel in einen Wärmeübertrager um den Rückkanal 17 durch eine Verbindung 22′ geleitet, und es wird ebenfalls gemäß dem Gegenstromprinzip durch eine Verbindung 23′ entfernt. Weiter zeigt Fig. 2 sowohl um den Ent schwefelungsreaktor als auch den Regenerierreaktor Wärmeübertrager oder Abkühler 24 und 24′, durch die Wärmeübertragungsmittel über Verbindungen 11, 11′ und 12, 12′ geleitet wird. Fig. 2 shows another embodiment of the reactor according to the invention schematically, partially cut away. The actual desulfurization reactor is shown on the right in FIG. 2, in which gases containing sulfur are passed through a channel 1 into the reactor. From this they flow further into a fluidized bed chamber 2 , in which they flow through fluidized bed material and continue along an annular channel 3 into the upper part of the reactor, from which they turn from a flow conductor 4 , ie a wing grid, controlled into a separation chamber 5 , in which separates the circulating mass, ie the absorbent that has bound sulfur, from the gases. The gases are removed in the manner shown in Fig. 1 through a channel 6 in the middle of the separation chamber 5 and the absorbent falls down from the separation chamber through a circulation channel 5 a back into the chamber 2 . A part of the absorbent falls into a vertical discharge duct 15 and out of it further into a horizontal part 16 of the discharge duct, from which it is conducted into the regeneration reactor by means of a carrier gas supplied from a duct 19 . The regeneration reactor works in principle in the same way as the desulfurization reactor, with regeneration gas and / or steam being passed through a channel 14 in the lower part of the regeneration reactor, the regeneration gas and / or the steam coming into a chamber 13 ', preferably a Fluid bed chamber is, and along the ring-shaped part, ie along a regeneration chamber 13 a, flows further into the upper part of the reactor and again controlled by a vane grate 4 'in a separation chamber 5 '. The absorbent regenerated in the separation chamber separates from the regeneration gas and steam which carries the sulfur with it as it moves away through a channel 20 in the middle of the chamber. The in the chamber 5 'separate absorption medium falls further through a second circulation channel 5 a' down into the chamber 13 'back to come into contact with the regeneration gas or steam. However, part of the regenerated material falls back into a return channel, ie a pipe 15 ', and further into a horizontal part 17 in its lower part, which part along regenerated sorbent by supplying a carrier gas through a channel 18 into the chamber 2 of the Desulfurization reactor is passed, which carrier gas carries the Absorbentsmit tel with it. In the solution of FIG. 2, heat exchangers are attached both to the horizontal conveying channel leading from the desulfurization reactor into the regeneration reactor, ie the pipe 16 , and to the return channel of the absorbent, ie the pipe 17 . In a heat exchanger 21 around the För derkanal 16 coolant is passed through a connection 22 , and it is removed by a connection 23 ent, ie the heat exchanger works according to the countercurrent principle. Accordingly, coolant is passed into a heat exchanger around the return channel 17 through a connection 22 ', and it is also removed according to the countercurrent principle through a connection 23 '. Fig. 2 shows both the Ent sulfurization reactor and the regeneration reactor heat exchanger or cooler 24 and 24 ', is passed through the heat transfer medium via compounds 11 , 11 ' and 12 , 12 '.
Oben in der Beschreibung und den Zeichnungen wird die Erfindung nur exemplifikatorisch beschrie ben, und sie ist in keiner Weise darauf beschränkt. Außer einer zu einer Einheit und einer festen Gesamt heit konstruierten Reaktorlösung können in der in Fi gur 2 gezeigten Weise separate Lösungen verwendet werden, wobei der Entschwefelungsreaktor möglichst effizient für die Entschwefelung konstruiert werden kann und der Regenerierreaktor anders, möglichst ef fizient ausdrücklich für die Regenerierung konstru iert werden kann.The invention is described by way of example only above in the description and the drawings, and is in no way limited to this. In addition to a reactor solution constructed as a unit and a solid unit, separate solutions can be used in the manner shown in FIG. 2 , the desulfurization reactor being designed as efficiently as possible for the desulfurization and the regeneration reactor being constructed differently, as efficiently as possible, expressly for the regeneration can be.
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