DE4304192A1 - Process for scrubbing acidic gas components out of flue gases by absorption - Google Patents
Process for scrubbing acidic gas components out of flue gases by absorptionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswaschen von sauren Gaskomponenten aus Rauchgasen, insbesondere von Abgasen aus Müll- und Sondermüllverbrennungsanlagen durch Absorption mit dem Ziel der Rohsäurengewinnung.The invention relates to a method for washing out acidic gas components from flue gases, in particular from Exhaust gases from waste and special waste incineration plants Absorption with the aim of extracting crude acid.
Neben SO2 und NOx spielen bei der Reinigung von Rauchgasen auch alle sauren Gaskomponenten, wie z. B. HCl und HF, eine große Rolle, insbesondere dann, wenn die Rauchgase aus einer Müllverbrennungsanlage stammen. Je nach Zusammensetzung des zur Verbrennung gelangten Mülls kann der HCl-Gehalt des Abgases sogar mehr als 10 g/m3 betragen. Solch hohe HCl-Gehalte bedürfen in der Regel einer besonderen Behandlung in Rauchgasreinigungsanlagen. Dies geschieht heutzutage vor allem dadurch, daß der SO2-Reinigungsstufe eine HCl-Abscheidung vorgeschaltet wird. Die HCl-Abscheidung erfolgt hierbei oft simultan mit einer Quenchung des Rauchgases, wobei meist schon alkalische Chemikalien zugesetzt werden. Weiterhin wird bei dieser Quenchung auch ein großer Teil des im Abgas verbliebenen Reststaubes abgeschieden.In addition to SO 2 and NO x , all acidic gas components such as e.g. B. HCl and HF, play a major role, especially if the flue gases come from a waste incineration plant. Depending on the composition of the waste incinerated, the HCl content of the exhaust gas can even be more than 10 g / m 3 . Such high HCl levels usually require special treatment in flue gas cleaning systems. Nowadays, this is done primarily by an HCl separation upstream of the SO 2 purification stage. The HCl separation often takes place simultaneously with a quenching of the flue gas, whereby mostly alkaline chemicals are added. Furthermore, a large part of the residual dust remaining in the exhaust gas is also separated off during this quenching.
Die bei diesem Abscheideprozeß gewonnene, meist noch salzsaure Lösung bzw. Suspension, enthält im allgemeinen den größten Teil der im Rauchgas enthaltenen Schwermetalle. Meist wird diese salzsaure Lösung bzw. Suspension einer Abwasserbehandlung zugeführt. Durch Zugabe von Alkali bzw. Erdalkalicarbonaten oder -hydroxiden erfolgt eine Neutralisation und Ausfällung der Schwermetalle. Nach Filtration der Suspension wird in der Regel das Filtrat einem Vorfluter zugeleitet oder eingedampft und der Rückstand einer Deponie zugeführt. Bei der Einleitung in einen Vorfluter enthält das Abwasser meist noch größere Mengen löslicher Salze sowie gewisse Restgehalte an Schwermetallen. The one obtained from this deposition process, mostly still hydrochloric acid solution or suspension, generally contains most of the contained in the flue gas Heavy metals. This hydrochloric acid solution or Suspension fed to a wastewater treatment. By Addition of alkali or alkaline earth carbonates or -hydroxides are neutralized and precipitated Heavy metals. After filtration of the suspension in the Usually the filtrate is fed to a receiving water or evaporated and the residue fed to a landfill. When introduced into a receiving water course, this contains Waste water mostly even larger amounts of soluble salts as well certain residual levels of heavy metals.
Sofern man aus diesen Rückständen verwertbare Salze, wie Kochsalz oder Calciumchlorid, gewinnen will, muß im allgemeinen eine aufwendige und effektive Abwasseraufbereitung der Eindampfung vorgeschaltet sein und unter Umständen die während des Eindampfens ausfallende Kristallmasse ein- bis mehrfach umkristallisiert werden, was mit entsprechend hohem apparativen und energetischen Aufwand verbunden ist und trotzdem im allgemeinen noch nicht die von der Praxis geforderten Reinheitsgrade für die Salze sicherstellt.Provided that usable salts such as Cooking salt or calcium chloride, wants to win, has to generally an elaborate and effective Wastewater treatment upstream of evaporation and possibly during evaporation precipitating crystal mass one or more times be recrystallized, with a correspondingly high apparatus and energy expenditure is connected and nevertheless generally not yet from practice required purity levels for the salts.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Abscheidung der sauren Gaskomponenten der Abgase so zu gestalten, daß hieraus mit einfachen Mitteln, kostengünstig und energetisch sinnvoll wiederverwertbare Rohsäuren gewonnen werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren geht dabei von solchen Verfahren aus, bei denen die sauren Gasbestandteile in einer Quencheinrichtung durch Abkühlung auf Kühlgrenztemperatur aus den Abgasen herausgelöst werden. Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 39 12 563 bekannt.The object of the invention is the deposition the acidic gas components of the exhaust gases so that from this with simple means, inexpensive and Recyclable raw acids obtained in an energetically sensible manner can be. The method according to the invention works from processes in which the acid Gas components in a quench Cooling down to the cooling limit temperature from the exhaust gases be detached. Such a method is known from the DE-OS 39 12 563 known.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in mindestens einer Reinigungsstufe durch eine Kühleinrichtung die Kühlgrenztemperatur der Rauchgase unterschritten wird, wobei ein Teil des in der Quenchstufe verdampften Kühlwassers auf der Oberfläche des Kühlkörpers als ablaufender Flüssigkeitsfilm auskondensiert und die sauren Gasbestandteile von dem auskondensierten Wasser aus den Rauchgasen durch intensive Verwirbelung ausgewaschen werden und bei Erreichen der gewünschten Rohsäurekonzentration beladene Waschflüssigkeit aus dem Prozeß ausgeschleust wird. Alle bisher bekannten Verfahren erfordern den Einsatz von zusätzlich zur Verdampfungskühlflüssigkeit permanent im Kreislauf geführten Waschlösungen, mit allen für diesen Anwendungszweck benötigten Zusatzaggregaten, wie z. B. großen Vorlagebehältern für die Waschflüssigkeiten, Umwälzpumpen, MSR-Technik usw. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können der benötigte Apparatepark und der Energiebedarf entscheidend vermindert werden, da auf die Zuführung zusätzlicher Waschlösungen gänzlich verzichtet werden kann. Die benötigte Waschflüssigkeit wird in vorteilhafter Weise durch Auskondensation aus dem wasserdampfgesättigten Rauchgas, welches in der in jedem Fall erforderlichen Kühlstufe entsteht, erzeugt. Das wasserdampfgesättigte Rauchgas tritt mit Kühlgrenztemperatur in die erste Waschstufe ein. An den Kühlflächen des dortigen Kühlkörpers wird das Gas um einige Grad Celsius unter die Kühlgrenztemperatur unterkühlt. Dadurch wird das Rauchgas übersättigt an Wasserdampf und Kondensation von Wasser aus dem Rauchgas führt zur Ausbildung eines ablaufenden Wasserfilmes an den Kühlflächen des Kühlers. Hierbei werden die sauren Bestandteile des Gases bis maximal zur Gleichgewichtseinstellung in der Flüssigkeit mit ausgewaschen und angereichert.According to the invention the object is achieved in that at least one cleaning stage by one Cooling device the cooling limit temperature of the flue gases is undercut, with part of the in the Quench stage of evaporated cooling water on the surface of the heat sink as a running liquid film condensed and the acidic gas components from the condensed water from the flue gases intensive turbulence can be washed out and at Reaching the desired crude acid concentration Washing liquid is discharged from the process. All previously known methods require the use of in addition to the evaporative coolant permanently in the Circulated washing solutions, with all for this Application required additional units, such as. B. large storage containers for the washing liquids, Circulation pumps, MCR technology, etc. By the inventive Procedures can the required equipment and the Energy requirements can be significantly reduced because of the Completely dispensed with the supply of additional washing solutions can be. The required washing liquid is in advantageously by condensation from the steam-saturated flue gas, which in the in each If necessary cooling stage arises, generated. The water vapor-saturated flue gas joins Cooling limit temperature in the first washing stage. The gas is on the cooling surfaces of the heat sink there a few degrees Celsius below the cooling limit temperature hypothermic. This causes the flue gas to become saturated Water vapor and condensation of water from the flue gas leads to the formation of a running water film the cooling surfaces of the cooler. Here the acidic Components of the gas up to a maximum Balance in the liquid with washed out and enriched.
Der Kühlkörper der Kühlvorrichtung kann in vorteilhafter Weise so gestaltet werden, daß zusätzlich eine gute Durchmischung von auskondensiertem Wasser und Gas einen guten Stoffübergang von der Gasphase in die Flüssigkeit gewährleistet.The heat sink of the cooling device can be advantageous Be designed in such a way that in addition a good one Mixing of condensed water and gas good mass transfer from the gas phase to the liquid guaranteed.
Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung werden als Kühleinrichtungen zur Auskondensation der Waschflüssigkeit Plattenwärmetauscher, Rohrbündelwärmetauscher oder ähnliche Einrichtungen eingesetzt.According to a preferred feature of the invention as Cooling devices for the condensation of the Washing liquid plate heat exchanger, Shell and tube heat exchangers or similar devices used.
Weiter vorteilhaft ist der Einbau eines Tropfenabscheiders in einem senkrechten Rohrstück zwischen den einzelnen Reinigungsstufen, um einen Flüssigkeitsmitriß in die jeweils folgende Stufe zu verhindern.The installation of a is also advantageous Droplet separator in a vertical pipe section between the individual cleaning stages, by one Liquid entrainment in the following stage prevent.
Die Waschprozesse in einer oder mehreren anschließenden Stufen erfolgen analog hierzu.The washing processes in one or more subsequent Steps take place analogously to this.
Zur Auskondensation der Waschflüssigkeit wird nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung Wasser als Kühlflüssigkeit eingesetzt.To condense the washing liquid after a another preferred feature of the invention water as Coolant used.
Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist die Zugabe der entnommenen Waschflüssigkeit einer Stufe als Zugabemenge zu der vorhergehenden Stufe. Dies kann über einen zwischengeschalteten Pufferbehälter erfolgen, kann jedoch auch bei Regelung in direkter Weise geschehen. Die am höchsten konzentrierte Waschflüssigkeit der ersten Waschstufe wird für eine separate Reinigung und Aufkonzentrierung in einem Sammelbehälter aufgefangen und aufbewahrt. Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Verfahrensfließbild. Die darin genannten Bezugszeichen haben dabei folgende Bedeutung:Another preferred feature of the invention is the addition of the removed washing liquid to one stage as an addition to the previous stage. This can be done via an intermediate buffer tank, but can also be done in a direct manner with regulation. The most concentrated washing liquid from the first washing stage is collected and stored in a collection container for separate cleaning and concentration. The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The drawing shows a process flow diagram in FIG. 1. The reference symbols mentioned therein have the following meaning:
BezugszeichenlisteReference list
1 Rohgaszuführung
2 Quenchflüssigkeitskreislauf
3 Verdampfungswasserzuführung
4 Kühlflüssigkeitsablauf Stufe I
5 Kühlflüssigkeitszulauf Stufe I
6 Kühlflüssigkeitsablauf Stufe II
7 Kühlflüssigkeitszulauf Stufe II
8 Reingasabführung
9 Kondensat-Waschflüssigkeitssammelboden Stufe I
10 Waschflüssigkeitsablauf Stufe I
11 Kondensat-Waschflüssigkeitssammelboden Stufe II
12 Waschflüssigkeitsablauf Stufe II
13 Notkühlwasserzuführung
14 Tropfenabscheider
15 Feststoff- und Salzausschleusung
1 raw gas supply
2 quench liquid circuit
3 Evaporation water supply
4 Level I coolant drain
5 Coolant inlet level I
6 Stage II coolant drain
7 Coolant inlet level II
8 Clean gas discharge
9 Level I condensate washing liquid collecting tray
10 Wash liquid drain stage I
11 Level II condensate washing liquid collecting tray
12 Wash liquid drain stage II
13 Emergency cooling water supply
14 droplet separators
15 Solids and salt discharge
Die Fig. 2 bis 4 zeigen unterschiedliche Ansichten der verwendeten Kühleinrichtung. Die dort verwendeten Bezugszeichen bedeuten: Figs. 2 to 4 show different views of the cooling device used. The reference symbols used there mean:
BezugszeichenlisteReference list
1 Kühlflüssigkeitseintritt
2 Kühlflüssigkeitsaustritt
3 Kühlflächen
4 Tropfenabscheider und Flüssigkeitsverteiler. 1 coolant inlet
2 Coolant outlet
3 cooling surfaces
4 droplet separators and liquid distributors.
Zum Anwendungsfeld dieses Verfahrens gehört die Gewinnung einer Rohsalzsäure aus Rauchgasen, z. B. bei einer Müll- oder Sondermüllverbrennungsanlage, wobei diese Rohsalzsäure dann in einem daran anschließenden Verfahren zu einer technischen Salzsäure (Konzentration ca. 32 Gew.%, Reinheit nach DIN) für industrielle Anwendungszwecke umgewandelt werden und somit als Recyklat Wiederverwendung finden kann. Eine typische Rauchgaszusammensetzung einer Hausmüllanlage kann wie folgt aussehen:Extraction belongs to the field of application of this method a crude hydrochloric acid from flue gases, e.g. B. in a garbage or hazardous waste incineration plant, this Crude hydrochloric acid then in a subsequent process to a technical hydrochloric acid (Concentration approx. 32% by weight, purity according to DIN) for industrial applications are converted and can therefore be reused as recyclate. A typical flue gas composition of a Household refuse can look like this:
N2: ca. 78 Vol.%
CO2 : ca. 11 Vol.%
O2: ca. 11 Vol.%
HF: ca. 10-50 mg/m3 i.N.tr.
HCl: ca. 1500 mg/m3 i.N.tr.
SO2: ca. 100- 500 mg/m3 i.N.tr.
NOx: ca. 100-500 mg/m3 i.N.tr.N 2 : approx. 78 vol.%
CO 2 : approx. 11 vol.%
O 2 : approx. 11 vol.%
HR: approx. 10-50 mg / m 3 iNtr.
HCl: approx. 1500 mg / m 3 iNtr.
SO 2 : approx. 100-500 mg / m 3 iNtr.
NO x : approx. 100-500 mg / m 3 iNtr.
zusätzlich wechselnde Gehalte an Wasserdampf sowie Flugstaub mit Schwermetallen, Schwermetallsalzen sowie unverbrannten organischen Verbindungen.additionally changing levels of water vapor as well Flying dust with heavy metals, heavy metal salts as well unburned organic compounds.
Die Abgase mit einer HCl-Gasbeladung von 1500 mg/Nm3 werden nach einem Staubabscheider einem Quencher zugeführt, der mit Betriebs- und Restwässern betrieben wird. In dessen Quenchersumpfsammeln sich die noch nicht abgeschiedenen Feinstäube, die löslichen Schwermetalle und löslichen Schwermetallsalze an. In Abhängigkeit von der Salzkonzentration und der erreichbaren Kühlgrenztemperatur kann der Säuregehalt im Sumpf bei dem o. q. HCl-Gehalt im Gas bis zu 16 Gew.% HCl ansteigen. Ist das thermodynamische Gleichgewicht des Multikomponentengemisches Wasser/HCl/Metallsalze/Feststoffe erreicht, wird kein gasförmiges HCl mehr in der Quenchflüssigkeit aus dem Rauchgas aufgenommen. Bei Überschreiten eines bestimmten Feststoffgehaltes im Quenchersumpf, z. B. 250 g/l 20 Gew.%, der z. B. über eine Dichtemessung bestimmt werden kann, wird eine Teilmenge des Sumpfes ausgeschleust und in einer separaten Trocknungsanlage eingedampft. Der Feststoff kann dann entsorgt werden. Die HCl-haltigen Brüdendämpfe können entweder in den Rauchgasstrom vor Quencher zurückgegeben oder in eine separate Salzsäureaufbereitungsanlage eingebracht werden. Das abgekühlte HCl-beladene Rauchgas wird durch die erste Waschstufe geführt. In dieser Stufe wird die Kühlleistung derart eingestellt, daß auf den Oberflächen der Kühlelemente ein ablaufender Flüssigkeitsfilm entsteht. Die Kühlleistung muß in einer Weise eingeregelt werden, daß mit dem Kondensat aus der 2. Waschstufe ca. 20 l Waschflüssigkeitskondensat pro m3 Kühlvolumen und Zeiteinheit, z. B. in einer Stunde, als Absorptionsflüssigkeit zur Verfügung stehen. In der ersten Waschstufe wird durch HCl-Absorption eine Anreicherung des Waschkondensates auf z. B. 13 Gew. % bis 15 Gew. % durchgeführt. Das beladene Waschflüssigkeitskondensat fließt nach unten aus der 1. Waschstufe heraus und wird zur weiteren Aufarbeitung in einem Sammelbehälter aufgefangen.The exhaust gases with a HCl gas load of 1500 mg / Nm 3 are fed to a quencher after a dust separator, which is operated with process and residual water. The fine dust that has not yet separated, the soluble heavy metals and soluble heavy metal salts collect in its quencher sump. Depending on the salt concentration and the achievable cooling limit temperature, the acid content in the sump with the oq HCl content in the gas can rise up to 16% by weight HCl. Once the thermodynamic equilibrium of the multicomponent mixture water / HCl / metal salts / solids has been reached, gaseous HCl is no longer absorbed in the quench liquid from the flue gas. If a certain solids content in the quencher sump is exceeded, e.g. B. 250 g / l 20 wt%, the z. B. can be determined via a density measurement, a subset of the sump is discharged and evaporated in a separate drying plant. The solid can then be disposed of. The HCl-containing vapor vapors can either be returned to the flue gas stream upstream of Quencher or introduced into a separate hydrochloric acid treatment plant. The cooled HCl-laden flue gas is passed through the first washing stage. In this stage, the cooling capacity is adjusted in such a way that a liquid film runs off the surfaces of the cooling elements. The cooling capacity must be adjusted in such a way that with the condensate from the 2nd washing stage approx. 20 l washing liquid condensate per m 3 cooling volume and unit of time, e.g. B. in an hour, are available as absorption liquid. In the first washing stage, an enrichment of the washing condensate to z. B. 13 wt% to 15 wt%. The loaded washing liquid condensate flows down out of the 1st washing stage and is collected in a collection container for further processing.
In einer zweiten anschließenden Reinigungsstufe wird das hier gebildete Waschflüssigkeitskondensat von dem hier an HCl bereits stark abgereicherten Rauchgas nur z. B. bis 2 Gew. % beladen, bevor es am Fuß der Kühlstufe die Waschstufe verläßt. Das Kondensat der 2. Stufe wird zusätzlich zu dem in der 1. Stufe gebildeten Kondensat zugegeben. Hierdurch wird die erforderliche Kühlleistung in der 1. Stufe minimiert.In a second cleaning stage that follows washing liquid condensate formed here from that here HCl already heavily depleted flue gas only z. B. to 2% by weight before it reaches the bottom of the cooling stage Wash stage leaves. The 2nd stage condensate will in addition to the condensate formed in the 1st stage admitted. As a result, the required cooling capacity minimized in the 1st stage.
Claims (4)
- - in mindestens einer Reinigungsstufe durch eine Kühleinrichtung die Kühlgrenztemperatur der Rauchgase unterschritten wird, wobei ein Teil des in der Quenchstufe verdampften Kühlwassers auf der Oberfläche des Kühlkörpers als ablaufender Flüssigkeitsfilm auskondensiert wird;
- - die sauren Gasbestandteile von dem auskondensierten Wasser aus den Rauchgasen durch intensive Verwirbelung ausgewaschen werden und bei Erreichen der gewünschten Rohsäurekonzentration beladene Waschflüssigkeit aus dem Prozeß ausgeschleust wird.
- - In at least one cleaning stage, the cooling limit temperature of the flue gases is undershot by a cooling device, with some of the cooling water evaporated in the quench stage being condensed out on the surface of the heat sink as a running-off liquid film;
- - The acidic gas components are washed out of the condensed water from the flue gases by intensive swirling and, when the desired crude acid concentration is reached, loaded washing liquid is discharged from the process.
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| DE19934304192 DE4304192A1 (en) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | Process for scrubbing acidic gas components out of flue gases by absorption |
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| DE (1) | DE4304192A1 (en) |
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