DE4241726C1 - Verfahren zur großtechnischen Absorption von metallischem Quecksilber aus Abgas - Google Patents
Verfahren zur großtechnischen Absorption von metallischem Quecksilber aus AbgasInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur großtechnischen
Absorption von metallischem Quecksilber aus Abgas mittels
einer wäßrigen Waschlösung eines Oxidationsmittels.
Verfahren dieser Art sind aus der US 4 233 274 bekannt.
Aus der EP 0235 414 A1 ist es bekannt, bei einem Verfahren
zur Entfernung von Quecksilber aus Abgas einer wäßrigen
Waschlösung ein Oxidationsmittel in einer Menge zuzuset
zen, die über das Redoxpotential in der Waschlösung
gesteuert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren eingangs
genannter Art anzugeben, das verhältnismäßig einfach mit
geringem apparativem Aufwand und verhältnismäßig hohem
Wirkungsgrad ausführbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren dadurch
gekennzeichnet, daß ohne Zusatz von Hg-II-Ionen das Abgas
in einer vorgeschalteten Waschstufe von Hg-II-Verbindungen
befreit wird und daß das metallische Quecksilber mit dem
Oxidationsmittel in der Waschlösung ein Redoxsystem mit
einem Redoxpotential von 800 bis 1200 mV bildet.
Um die erforderliche Konzentration des Oxidationsmittels
im Redoxsystem aufrechtzuerhalten, ist das Verfahren bevor
zugt dadurch gekennzeichnet, daß das Redoxpotential während
der Absorption gemessen und das Oxidationsmittel dem Redox
system nach Maßgabe des Meßergebnisses zugeführt wird.
Um das Oxidationsmittel möglichst vollständig zu nutzen,
ist das Verfahren bevorzugt dadurch gekennzeichnet, daß
die Waschlösung im Kreislauf durch das Redoxsystem gefördert
wird.
Aus Gründen der einfachen Verfügbarkeit, Kostengünstigkeit
und raschen Reaktionsfähigkeit haben sich als Oxidations
mittel besonders Natrium- und/oder Kaliumsalze einer Per
oxisäure bewährt. Bevorzugt ist daher das Verfahren da
durch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel wenigstens
ein Natrium- und/oder Kaliumsalz einer Peroxisäure ver
wendet wird, insbesondere, daß als Oxidationsmittel Kalium
peroxidisulfat (K2S2O8) und/oder Kaliummonopersulfat
(KHSO5) und/oder Natriumperoxidisulfat (Na2S2O8) und/oder
Ozon verwendet wird.
In einem Wäscher kann auf einfache Weise die Absorption
durchgeführt werden.
Eine besonders wirksame und rasche Absorption erhält man,
wenn die Absorption in einem Gegenstromwäscher erfolgt, in
dem sich Füllkörper oder eine geordnete Packung befinden.
Dabei soll bevorzugt die Höhe der Füllkörper 1 bis 3 m be
tragen, die Oberfläche der Füllkörper 100 m2/m3 bis 200 m2/m3
betragen, die Geschwindigkeit des Abgases im Gegenstrom
wäscher 1,0 m/s bis 1,8 m/s betragen und dem Gegenstrom
wäscher 1 l/h bis 10 l/h, bevorzugt 4 l/h bis 6 l/h, Wasch
lösung pro m3/h Abgas zugeführt werden.
Aus Gründen der Reaktionsgeschwindigkeit wird bevorzugt im
Wäscher eine Temperatur von 20°C bis 80°C aufrechterhalten,
insbesondere bei Verwendung von K2S2O8 und/oder Na2S2O8
eine Temperatur von 50°C bis 80°C, bevorzugt 50°C bis 60°C,
aufrechterhalten und bei Verwendung von KHSO5 eine Tempera
tur von 20°C bis 50°C aufrechterhalten.
Um den Verbrauch des Oxidationsmittels durch Zersetzung
gering zu halten, wird bevorzugt die Verweilzeit der Wasch
lösung im Sumpf des Wäschers kleiner als 30 s gehalten.
Großtechnisch wird das Verfahren besonders rationell, wenn
dem Redoxsystem eine oder mehrere Waschstufen zur Entfernung
saurer Komponenten des Abgases vorgeschaltet sind.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbei
spiel einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens aufgrund
der beigefügten Zeichnung erläutert.
Die Anlage enthält eine erste Waschstufe, der in Pfeil
richtung 2 ein Abgas zugeführt wird, das u. a. SO2,
HCl, Hg⁺⁺ und Hg⁰ enthält. Dieses Abgas wird in Spülwasser,
das im Kreislauf über eine Leitung 4 zugeführt wird und
aus Waschdüsen 6 ausgesprüht wird,
innerhalb eines Waschturms 8 wenigstens teilweise
absorbiert. Das Spülwasser gelangt in einen Abscheider 10,
aus dem es über eine Leitung 12 abgeführt und über eine
Pumpe 14 wieder der Leitung 4 zugeführt wird. Spülwasser,
das Hg⁺⁺ und HCl enthält, wird aus der Leitung 12 mittels
einer Leitung 16 abgeführt. Frischwasser wird der Leitung
4 über eine Leitung 18 zugeführt.
Abgas, das nun im wesentlichen nicht mehr HCl und Hg⁺⁺
enthält, gelangt aus dem Abscheider 10 über eine Leitung
20 in Pfeilrichtung 22 in eine zweite Waschstufe, in der
ein NaOH enthaltendes Spülwasser durch eine Leitung 24 zu
Sprühdüsen 26 gelangt. In einem Waschturm 28 wird ein Teil
des in Pfeilrichtung 22 eingeführten Abgases in dem Spül
wasser absorbiert und gelangt in einen Abscheider 30. Aus
dem Abscheider 30 wird das Spülwasser über eine Leitung 32
abgeführt und der Leitung 24 mittels einer Pumpe 34 zuge
führt. Aus der Leitung 32 wird mittels einer Leitung 36
ein Teil des Spülwassers mit NaOH und SO2 bzw. entsprechenden
Verbindungen wie NaHSO3 oder Na2SO3 abgeführt. In die Lei
tung 24 gelangt frisches Spülwasser durch die Leitung 38
und NaOH durch die Leitung 40. Das verbleibende Abgas strömt
in dem Abscheider 30 nach oben durch Füllkörper 42, die von
oben mittels von der Leitung 24 abgezweigtem Spülwasser über
eine Leitung 44 und Düsen 46 besprüht werden. Das nach oben
oberhalb der Füllkörper 42 aus dem Abscheider 30 austretende
Abgas enthält im wesentlichen nur noch Hg⁰ und wird über
eine Leitung 48 einer dritten Waschstufe zugeführt. Diese
dritte Waschstufe ist so ausgebildet, wie eingangs be
schrieben. Sie enthält in einer Waschsäule 50 Füllkörper 52,
oberhalb denen das von Hg⁰ befreite Abgas über eine Leitung
54 abgeführt wird. Durch die Füllkörper 52 zirkuliert ein
K2S2O8 enthaltendes Spülwasser, das vom unteren Ende der
Säule über eine Leitung 56 abgezogen wird und über eine
Pumpe 58 Sprühdüsen 60 oberhalb der Füllkörper 52 zugeführt
wird. Aus der Leitung 56 wird über eine Leitung 62 HgSO4,
KHSO4 und eventuell gebildetes Hg⁰ abgezogen. In die zu den
Düsen führende Leitung 64 wird über eine Leitung 66 Spül
wasser und über eine Leitung 68 K2S2O8 eingeführt.
Die Reaktion in den Füllkörpern 52 zwischen dem Hg⁰ im Ab
gas und dem zugeführten Oxidationsmittel findet im pH-Bereich
unterhalb pH = 6 statt und verläuft stöchiometrisch. Paral
lel dazu erfolgt eine temperaturabhängige Zersetzung des
Oxidationsmittels unter pH-Absenkung (Ansäuerung). Bei
50°C findet innerhalb vier Stunden kein merklicher Abbau
des Oxidationsmittels statt, bei 70°C werden etwa 20%
verbraucht. Der Verbrauch ist proportional der K2S2O8-
Konzentration und damit proportional der Menge des K2S2O8,
die zur Einstellung des Redoxpotentials erforderlich ist.
Die Gesamtoberfläche der Füllkörper 52 ist so zu wählen,
daß Hg⁰ genügend absorbiert wird, der Verbrauch an Oxida
tionsmittel über dieser Gesamtoberfläche für andere redu
zierende Komponenten wie SO2 oder NOx jedoch nicht übermäßig
erhöht wird.
Das Verfahren ist besonders wirtschaftlich, weil der Queck
silbergehalt in dem Spülwasser größer als 20 mg pro Liter
sein darf. Das hat zur Folge, daß nur verhältnismäßig wenig
quecksilberhaltiges Spülwasser über die Leitung 62 abgezogen
werden muß.
Claims (17)
1. Verfahren zur großtechnischen Absorption von metallischem
Quecksilber aus Abgas mittels einer wäßrigen Waschlösung
eines Oxidationsmittels und ohne Zusatz von Hg-II-Ionen,
bei dem das Abgas in einer vorgeschalteten Waschstufe von
Hg-II-Verbindungen befreit wird und bei dem das
metallische Quecksilber mit dem Oxidationsmittel in der
Waschlösung ein Redoxsystem mit einem Redoxpotential von
800 bis 1200 mV bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Redoxpotential während der Absorption gemessen
und das Oxidationsmittel dem Redoxsystem nach Maßgabe
des Meßergebnisses zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Waschlösung im Kreislauf durch das Redoxsystem
gefördert wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel wenigstens
ein Natrium- und/oder Kaliumsalz einer Peroxisäure ver
wendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
als Oxidationsmittel Natriumperoxidisulfat (Na2S2O8)
und/oder Kaliumperoxidisulfat (K2S2O8) und/oder Kalium
monopersulfat (KHSO5) und/oder Ozon verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Absorption in einem Wäscher
erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Absorption in einem Gegenstromwäscher erfolgt, in
dem sich Füllkörper befinden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Absorption in einem Gegenstromwäscher erfolgt, in
dem sich eine geordnete Packung befindet.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Oberfläche der Füllkörper 100 m2/m3 bis 200 m2/m3
beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe der Füllkörper 1 m bis 3 m beträgt.
11. Verfahren nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeich
net, daß die Geschwindigkeit des Abgases im Gegenstrom
wäscher 1,0 m/s bis 1,8 m/s beträgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Gegenstromwäscher 1 l/h bis 10 l/h,
bevorzugt 4 l/h bis 6 l/h, Waschlösung pro m3/h Abgas
zugeführt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß im Wäscher eine Temperatur von 20°C
bis 80°C aufrechterhalten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von K2S2O8 und/oder Na2S2O8 eine
Temperatur von 50°C bis 80°C, bevorzugt 50°C bis 60°C,
aufrechterhalten wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von KHSO5 eine Temperatur von 20°C
bis 50°C aufrechterhalten wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der Waschlösung
im Sumpf des Wäschers kleiner als 30 s gehalten wird.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß dem Redoxsystem eine oder meh
rere Waschstufen zur Entfernung saurer Komponenten des
Abgases vorgeschaltet sind.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8331 | Complete revocation |