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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur trockenen, simultanen
Entschwefelung und Entstaubung, das die Verfahrensschritte umfaßt, daß
Wirbelbetten mit entschwefelnden und entstaubenden Materialien bestehend
aus Eisenoxid mit einer metallischen Eisen-(reduziertes Eisen-)Komponente
als die Komponente zur Erhaltung von Stabilität gebildet, und daß die
Wirbelbetten in Kontakt mit dem Gas gebracht werden, das
Schwefelwasserstoff und Staub enthält, um dadurch simultan das Gas zu entschwefeln
und zu entstauben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum trockenen,
simultanen Entschwefeln und Entstauben und ein Verfahren zum Betrieb
derselben, bei dem eine Vielzahl von Stufen von Wirbelbetten zum Einsatz
kommt, die entschwefelnde und entstaubende Materialien in Form von
Partikeln verwenden, wobei die Fließgeschwindigkeit der entschwefelnden und
entstaubenden Materialien in den Wirbelbetten in der vorne befindlichen
Stufe schneller gemacht wird, als die des Wirbelbettes in der
rückwärtigen Stufe und wobei heiße Gase mit Schwefelwasserstoff und Staub dazu
gebracht werden, durch diese Wirbelbetten hindurchzutreten, wodurch eine
Entschwefelung und Entstaubung der heißen Gase gleichzeitig ausgeführt
werden können.
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Die Entstaubungsvorrichtung des Wirbelbettyps sorgt für ein Verfahren
zum Entstauben, das durch die Möglichkeit charakterisiert ist, eine feine
Entstaubung in der Atmosphäre unter einer hohen Temperatur zu erhalten.
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Eine andere Methode zum Absorbieren und Entfernen von
Schwefelwasserstoff unter Halten des reduzierenden Gases auf einer hohen Temperatur ist
das Trocken-Entschwefelungs-Verfahren unter Verwendung von metallischem
Eisen oder insbesondere Eisenoxid. Wenn beide wie oben beschriebenen
Verfahren miteinander kombiniert werden, ist die Möglichkeit vorstellbar,
ein trockenes Entschwefelungs- und Entstaubungsverfahren für heißes Gas
zu erreichen.
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Wenn heiße Gase, die Schwefelwasserstoff und Gas enthalten, wie die
durch Kohlevergasung erzeugten Gase, fär eine Energieerzeugung in
kombinierten Kreisläufen oder als Brennstoff für mit verflüssigter Kohle
betriebenen Brennstoffzellen verwendet werden, muß der größte Teil von in
diesem Gas enthaltenem Staub und Schwefelwasserstoff entfernt werden.
Entsprechend einem Stand der Technik ist es normal, das Gas in einem
Zug zu kühlen und dieses durch ein Naßverfahren zu reinigen.
Entsprechend diesem Verfahren vemrsacht jedoch die Kühlung des Gases eine
Reduktion der thermischen Effizienz. Angesichts dieser Tatsache wird derzeit
eine Technologie zur trockenen Gasreinigung entwickelt, welche
Technologie dadurch charakterisiert ist, daß eine Entschwefelung und Entstaubung
unter einer heißen Atmosphäre bei mehr als 500ºC durchgeführt wird.
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Spricht man von einer trockenen Gasreinigungstechnologie soweit die
Entschwefelung betroffen ist, so sind solche Entschwefelungsvorrichtungen aus
Festbett- oder Flüssigbett-Typen entwickelt worden, die
Entschwefelungsmittel in Pulver- oder Partikelform aus Metalloxid oder einer
Wabenstruktur mit darauf abgelagertem Metalloxid verwenden. Jede dieser
Vorrichtungen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Entschwefelungsmittel
regeneriert und mehrfach wiederverwendet werden. Andererseits wurden, soweit
Entstaubungsvorrichtungen betroffen sind, Granulatbettfilter, die
Filtermaterial in der Form von Partikeln verwenden, oder Hochtemperaturfilter,
die metallisches Material verwenden, entwickelt.
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Der Granulatbettfilter schafft ein Verfahren, das Gas in horizontaler
Richtung und das Filtermaterial in vertikaler Richtung strömen zu lassen,
so daß sie sich kreuzen und in Kontakt miteinander gelangen können und
der in dem Gas enthaltene Staub vom Filtermaterial eingefangen werden
kann, um eine Entstaubung durchzuführen. Üblicherweise kann durch
Verwendung von Partikeln mit einer Korngröße in der Größenordnung von
1-2 mm als Filtermaterial Staub mit einer Größe bis einige Mikrometer
entfernt werden. Es kann ein einziges Wirbelbett vorhanden sein. Es ist
jedoch anzumerken, daß bei einer Reihenanordnung einer Vielzahl von
Wirbelbetten das Wirbelbett in der vorne befindlichen Stufe so ausgelegt
ist, um groben Staub unter hoher Fließgeschwindigkeit des Filtermaterials
zu entfernen, und das Wirbelbett in der rückwärtigen Stufe dazu
ausgelegt ist, feinen Staub als Schlußentstaubung unter langsamer
Fließgeschwindigkeit des Filtermaterials zu entfernen. Nach Abschluß des
Kontaktes mit dem Gas wird das Filtermaterial mechanisch oder durch
Luftabscheidung abgeschieden und wieder zum oberen Abschnitt der
Entstaubungsvorrichtung zurückgeführt. Hinsichtlich der Parameter des
Filtermaterials gibt es keine bestimmten Beschränkungen in Bezug auf die
Partikelform, die Oberflächencharakteristika der Partikel und dergleichen.
Jegliche Materialien können verwendet werden, falls sie nicht pulverförmig
vorliegen oder innerhalb der Entstaubungsvorrichtung abgerieben werden
und falls sie eine bestimmte Stabilität aufweisen. Normalerweise werden
solch billige Materialien wie Quarzsand verwendet. Die
Fließgeschwindigkeit des Filtermaterials ist unterschiedlich und hängt von der
Staubkonzentration in dem Gas, der Korngrößenverteilung der Partikel, der
angestrebten Entstaubungs-Effizienz und dergleichen ab und ist normalerweise
kleiner als einige Meter/Stunde.
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Die Trockenentschwefelung ist ein Verfahren, bei dem Gas in Kontakt mit
dem Feststoff (Entschwefelungsmittel) gebracht wird, der in der Lage ist,
Schwefelwasserstoff zu absorbieren, um so den im Gas enthaltenen
Schwefelwasserstoff zu entfernen. Metalloxid wird überlicherweise als
Entschwefelungsmittel verwendet und reagiert mit dem Schwefelwasserstoff in der
unten beschriebenen Weise, um den Sauerstoff in dem Oxid durch Schwefel
zu ersetzen, was zu einer Entschwefelung führt.
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MOx + aH&sub2;S + bH&sub2; -> MSy + cH&sub2;O
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Das verwendete Entschwefelungsrnittel kann durch eine Oxidationsreaktion
in der folgenden Weise regeneriert und mehrfach wiederverwendet werden,
falls geeignete metallische Materialien und Betriebsbedingungen
ausgewählt werden.
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MSy + aO&sub2; -> MOx + bSO&sub2;
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Es gibt eine Vielzahl metallischer Materialen, die für einen solchen Zweck
eingesetzt werden können. Vor allem Eisen, Zink und dergleichen sind
besonders geeignet bezüglich der Schwefelreaktion, einer leichten
Regeneration usw. Das Entschwefelungsmittel kann in Form eines Erzstückes, das
selbst das oben erwähnte Metall enthält, eines geschmolzenen Stückes des
Erzes oder so vorliegen, daß das Metall auf einem anderen Trägermaterial
aufgebracht ist, und dergleichen. Es gibt verschiedene Verfahren, um das
Entschwefelungsmittel mit dem zu behandelnden Gas in Kontakt zu
bringen, wie z.B. ein Festbett, ein Flüssigbett, ein Fließbett etc. und ein
Wirbelbett kann ebenfalls verwendet werden. Für den Fall, daß als
metallisches Material Eisen verwendet wird, findet die
Entschwefelungsreaktion in geeigneter Weise bei einer Temperatur im Bereich von 400 bis
600ºC statt, wobei die Oxidationsregeneration in dem Temperaturbereich
von 600 - 800ºC stattfindet.
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Als Verfahren zur Entschwefelung und Entstaubung des reduzierenden
Gases, das Schwefelwasserstoff und Staub enthält, wie beispielsweise Gas
der Kohlevergasung, ist nach dem Stand der Technik ein Verfahren zur
gleichzeitigen Entschwefelung und Entstaubung entsprechend der folgenden
Reaktionsformel bekannt, wie sie in JP-B-60-18582 offenbart ist, wobei das
Verfahren den Verfahrensschritt umfaßt, das Gas der Kohlevergasung
durch das Bett hindurchzuleiten, das mit dem Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterial gefüllt ist, welches Eisenerz in der Form von einzelnen
Klumpen (hauptsächlich bestehend aus Fe&sub2;O&sub3;) zwischen porösen
Trägerkörpern enthält, und entsprechend der folgenden Reaktionsformeln gleichzeitig
zu entschwefeln und zu entstauben.
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3Fe&sub2;O&sub3; + H&sub2; -> 2Fe&sub3; 0&sub4; + H&sub2;O (1)
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Fe&sub3;O&sub4; + 3H&sub2;S + H&sub2; -> 3FeS + 4H&sub2;O (2)
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Wie ebenfalls in der angegebenen Veröffentlichung offenbart ist, ist ein
Verfahren zum Regenerieren von Eisenoxid entsprechend der folgenden
Reaktionsformel bekannt, wobei ein Oxidationsmittel wie z.B. Luft,
Sauerstoff
oder dergleichen den verbrauchten Betten von Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterial zugeführt wird.
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2FeS + 7/2O&sub2; -> Fe&sub2;O&sub3; + 2SO&sub2; (3)
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Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat bereits eine Vorrichtung
entwickelt und zum Patent angemeldet die dazu ausgelegt ist, eine
Entschwefelung und Entstaubung des Gases der Kohlevergasung gleichzeitig
auszuführen, wie dies in der JP-B-60-18582 offenbart ist, wobei die
Vorrichtung einer Reaktionssäule mit einem Entschwefelungs- und
Entstaubungsbett, eine Regenerationssäule, die mit dem unteren Abschnitt der
Reaktionssäule verbunden ist, und einen Staubabscheider umfaßt, der mit
dem unteren Abschnitt der Regenerationssäule verbunden ist.
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Entsprechend dem Entstaubungsverfahren unter Verwendung eines
Wirbelbetts kann die Entstaubungseffizienz, falls die Filtermaterialien zu stark
abgerieben, gebrochen oder pulverisiert werden, aufgrund der Dispersion
des pulverisierten Filtermaterials extrem verringert werden, was nänilich
zu einem Verstopfen des Siebes im stromabwärtigen Bereich des
Wirbelbettes führt und es unmöglich macht, den Betrieb fortzugesetzen.
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Darüber hinaus ist es für den Fall von Eisenoxid, da dies aufgrund der
von der Wiederholung von Entschwefelung E> Regeneration (aufgrund der
Oxidationsreaktion) hervorgerufenen Volumenänderung seine Stabilität
verliert und pulverisiert wird, schwierig gewesen, konventionelle
Entschwefelungsmittel, die hauptsächlich Eisenoxid enthalten, für das Verfahren,
wie beispielsweise ein simultanes Entschwefelungs- und
Entstaubungsverfahren unter Anwendung eines Wirbelbettes, einzusetzen, da dieses
Verfahren eine gewisse Stabilität des teilcheniörmigen Materials erfordert.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben beschriebenen
Problems geschaffen und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur simultanen Entschwefelung und Entstaubung zu schaffen,
das die Anwendung von entschwefelndem und entstaubendem Material
beinhaltend
Eisenoxid und metallisches Eisen (reduziertes Eisen) umfaßt,
wobei das Eisenoxid als die aktive Komponente fungiert, während das
metallische Eisen als die die Stabilität erhaltende Komponente fungiert,
wodurch die Lebensdauer des entschwefelnden und entstaubenden Materials
verlängert wird.
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Um die oben angegebene Aufgabe zu erfüllen, ist das Verfahren zur
trokkenen simultanen Entschwefelung und Entstaubung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Stufen von Wirbelbetten mit
einem granulierten Entschwefelungs- und Entstaubungsmittel gebildet wird,
das als hauptsächliche Zusammensetzung 5 - 95 Gew.-% Eisenoxid und 5
- 95 Gew.% metallisches Eisen enthält, und daß diese Wirbelbetten mit Gas
in Kontakt gebracht werden, das Schwefelwasserstoff und Staub enthält,
um dadurch das Gas simultan zu entschwefeln und zu entstauben.
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Wenn das prozentuale Gewicht des in dem Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterial enthaltenen Eisenoxids geringer ist als 5, dann wird die
Stabilität des Materials erhöht, während die Entschwefelungsfähigkeit
erniedrigt wird, so daß das Material nicht als bevorzugt zu betrachten ist.
Andererseits wird die Entschwefelungs- und Entstaubungsfähigkeit
bevorzugt, wenn das prozentuale Gewicht von Eisenoxid 95 übersteigt, jedoch
ist die Stabilität des Materials dann so gering, daß ein solches
Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterial ebenfalls nicht zu bevorzugen ist.
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Das Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterial entsprechend der
vorliegenden Erfindung wird durch Granulieren von pulverförmigem Eisenoxid,
Sintern der Granulatkörper und Reduzieren der gesinterten Granulatkörper
mit Dampf zur Erzeugung der metallischen Eisenkomponente hergestellt.
Alternativ kann das Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterial auch
durch Sieben von partikelförmigem Eisenoxid wie z.B. gebrochenen
Klumpen von natürlichem Eisenerz und deren Reduzieren mit Dampf zum
Erzeugen der metallischen Eisenkomponente hergestellt werden.
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Weiterhin kann das Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterial
entsprechend der vorliegenden Erfindung auch dadurch hergestellt werden, daß
SiO&sub2; und/oder Al&sub2;O&sub3; mit pulverförmigem Eisenoxid gemischt, diese
Bestandteile granuliert, die Granulatkörper gesintert und anschließend die
gesinterten Granulatkörper mit Dampf reduziert werden, um die metallische
Eisenkomponente zu erzeugen.
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Der Grund für das Hinzufügen von SiO&sub2; und/oder Al&sub2;O&sub3; liegt darin, das
Eisenoxid als Basiskomponente zu erhalten, die keiner Reaktion ausgesetzt
wird und ihr zu erlauben, in der gleichen Weise wie die metallische
Eisenkomponente zur Erhaltung der Stabilität zu fungieren.
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Von dem so hergestellten Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterial
fungieren das Eisenoxid als aktive Komponente, das metallische Eisen als
Komponente zur Erhaltung der Stabilität und SiO&sub2; und/oder Al&sub2;O&sub3; ebenfalls
als Komponente zur Erhaltung der Stabilität.
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Die Verfahrensschritte des Granulierens, Sinterns und Reduzierens mit
Dampf werden als nächstes erklärt.
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Unter Verwendung eines Rollengranulators oder eines Rührgranulators wird
das Rohmaterialpulver (pulverförmiges reines Eisenoxid oder die Mischung
des pulverförmigen Eisenoxids mit Al&sub2;O&sub3; und/oder SiO&sub2;) gerührt und
durch Aufsprühen von Wasser darauf granuliert, wodurch Granulatkörper
mit einer Korngröße von 0.4 - 2.5 mm produziert wurden.
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Das granulierte Rohmaterial wurde in Luftatmosphäre unter Verwendung
eines elektrischen Brennofens gesintert. Die Sintertemperatur lag bei 700
- 1350ºC und die Sinterzeit betrug 1 - 8 Stunden.
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Die gesinterten Granulatkörper wurden in einem Fließbettreaktor bei
Atmosphärendruck reduziert. Die Reduktionstemperatur betrug 450 - 950ºC und
das verwendete Gas war H&sub2; oder CO-Gas, das mit N&sub2; verdünnt war, wobei
die Dichte von H&sub2; und CO 30 - 40 Vol.-% betrug. Der Gasstrom war so
eingestellt, daß die Dichte von H&sub2; oder CO am Auslaß des Fließbettes
nicht geringer war als 90% der Dichte am Einlaß zu dem Fließbett. Die
Reduktion wurde chargenweise durchgeführt. Nachdem die Temperatur des
Fließbettes auf ein vorbestimmtes Temperaturniveau in dem Strom von N&sub2;
angehoben worden ist, wurde ein Strom des reduzierenden Gases für eine
bestimmte Zeitspanne hervorgerufen und dann wurde wieder H&sub2;-Gas dazu
gebracht zu fließen. Die Reduktionszeit lag im Bereich von 12 - 150
Minuten.
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Es ist allgemein bezüglich der Abtrennung von Staub durch Wirbelbetten
zu bevorzugen, daß grober Staub in der vorne befindlichen Stufe des
Wirbelbettes mit einer hohen Fließgeschwindigkeit (Wirbelgeschwindigkeit) des
Entstaubungsmaterials entfernt und feiner Staub als Schlußentstaubung in
den rückwärtigen Stufen entfernt wird, wobei das Entstaubungsmaterial
mit einer geringen Geschwindigkeit fließt. Andererseits ist es, soweit eine
Entschwefelung durch Wirbelbetten betrachtet wird, notwendig, daß das
Entschwefelungsmittel und das Gas genügend in Kontakt miteinander
gebracht werden, wobei das Entschwefelungsmittel mit einer geringen
Fließgeschwindigkeit fließt und zur Entschwefelung in Reaktion gebracht
werden. Es ist daher verständlich, daß die Fließgeschwindigkeit des
Entstaubungsmaterials im Falle eines Entstaubens nicht mit der
Fließgeschwindigkeit des Entschwefelungsmittels im Falle der Entschwefelung
zusammenpaßt.
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Es ist jedoch anzumerken, daß es schwierig ist, eine optimale
Fließgeschwindigkeit sowohl zur Entschwefelung als auch zum Entstauben zu
erhalten, da die Vorrichtung zum Entschwefeln und Entstauben von Gas der
Kohlevergasung, wie sie in der obengenannten JP-B-60-1852 offenbart ist,
eine einzige Schicht eines Wirbelbettes in der Reaktionssäule aufweist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens, wie es im Anspruch 1
beansprucht ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des
Entschwefelungs- und Entstaubungsmittels, das von dem Wirbelbett in der vorne
befindlichen Stufe abgezogen wird, nach dem Abtrennen von Staub
regeneriert
wird, wobei das regenerierte Mittel zum Wirbelbett in der letzten
Stufe zugeführt und dann dem Wirbelbett in der vorn befindlichen Stufe
zurückgeführt wird, wobei ein Teil des Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterials, das von dem Wirbelbett in der vorn befindlichen Stufe
abgezogen wird, vom Staub getrennt und weiterhin ein Teil des vom Staub
abgetrennten Materials zur Regeneration abgezogen werden, wobei die Rate
dieses Abziehens variabel ist, wobei die Regeneration dieses Mittels
durchgeführt werden kann, nachdem das Mittel stark verschwefelt worden
ist, wobei in der vorn befindlichen Stufe eine hohe Fließgeschwindigkeit
des Mittels, wie sie zur Aufrechterhaltung einer hohen Fließmenge des
Mittels, die hauptsächlich geeignet zum Entstauben ist, notwendig ist
erreicht werden kann, und in der rückwärtigen Stufe eine geringe
Fließgeschwindigkeit des Mittels, wie sie hauptsächlich zur Entschwefelung mit
dem regenerierten frischen Mittel geeignet ist, erreicht werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen
Probleme geschaffen. Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Vorrichtung zur trockenen, simultanen Entschwefelung und
Entstaubung zu schaffen, in der eine Vielzahl von Stufen von Wirbelbetten
in der Strömungsrichtung des Gases angeordnet ist, wobei das Entstauben
hauptsächlich in der vorne befindlichen Stufe des Wirbelbettes
durchgeführt wird, wobei die Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien mit
einer hohen Fließgeschwindigkeit (Wirbelgeschwindigkeit) strömen, und
wobei die Entschwefelung hauptsächlich in der rückwärtigen Stufe des
Wirbelbettes durchgeführt wird, wobei die Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien mit einer geringen Fließgeschwindigkeit fließen.
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Um die oben angegebene Aufgabe zu erfüllen ist die Vorrichtung zur
trokkenen, simultanen Entschwefelung und Entstaubung so konstruiert, daß
eine Vielzahl von Stufen von Wirbelbetten vorgesehen ist, die
entschwefelnde und entstaubende Mittel aufweisen, die als hauptsächliche
Bestandteile 5 - 95 Gew.-% Eisenoxid und 5 - 95 Gew.-% metallisches Eisen in
Form von Partikeln beinhalten, wobei die Fließgeschwindigkeit des
entschwefelnden und entstaubenden Mittels in den jeweiligen Stufen so
einstellbar
ist, daß die Fließgeschwindigkeit des Materials in der vorn
befindlichen Stufe schneller ist als in der rückwärtigen Stufe und
unabhängige Austragsvorrichtungen an den unteren Abschnitten der Wirbelbetten
in den jeweiligen Stufen vorgesehen sind.
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Da die geeignete Fließgeschwindigkeit des Gases und des
Entschwefelungsmittels zum Zeitpunkt der Entschwefelung in den Wirbelbetten abhängig
von den Betriebsbedingungen unterschiedlich ist, ist es zu bevorzugen,
wie oben erwähnt, daß die Fließgeschwindigkeit des Gases und des
Entschwefelungsmittels langsamer (längere Verweilzeit) als im Falle des
Entstaubens in den Wirbelbetten ist. Die Fließgeschwindigkeit des Gases wird
zur Verbesserung der Entschwefelung des Gases verringert. Um jedoch die
Fließgeschwindigkeit des Gases zu verringern, muß der Querschnitt des
Durchlasses für das Gas entsprechend durch Vergrößerung angepaßt
werden, was zu einer Vergrößerung der relevanten Vorrichtung für ein
gegebenes Volumen von zu behandelndem Gas führt. Es ist wirtschaftlicher,
daß das Entschwefelungsmittel durch Erhöhung des Schwefelanteils um
mehr als ein bestimmtes Niveau regeneriert wird. Wenn jedoch die
Wirbelgeschwindigkeit des Entschwefelungsmittels verlangsamt wird, um so die
Schwefelreaktionseffizienz zu verbessern, dann wird der in den
Wirbelbetten enthaltene Staub erhöht, wenn die Staubkonzentration in dem Gas hoch
ist, und der Ventilationsdruckabfall über die Wirbelbetten wird zu groß.
In diesem Fall ist es notwendig, das Entschwefelungsmittel nach einer
mehrmaligen Rückführung ohne Reduktion der Wirbelgeschwindigkeit zu
regenerieren.
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Es ist theoretisch möglich, ein Entstauben und Entschwefeln in trockener
Weise unter Verwendung der oben beschriebenen Wirbelbetten
durchzuführen. Die Betriebsbedingungen bezüglich des Entstaubens und Entschwefelns
passen jedoch nicht zusammen, sondern begrenzen sich gegenseitig. Es ist
daher wichtig, die optimalen Betriebsbedingungen hinsichtlich
Eigenschaften, Effizienz und Wirtschaftlichkeit sowohl für das Entstauben als auch
für das Entschwefeln auszuwählen. Es soll auch zu verstehen gegeben
werden, daß das Entstauben und Entschwefeln nicht mit einer konstanten
Last durchgeführt werden und unabhängige Lastfluktuationen für beide
Operationen müssen möglich sein. Entsprechend der vorliegenden Erfindung
sind eine Vielzahl von Wirbelbetten verwendet worden, um sowohl das
Entstauben als auch die Entschwefelung effizient durchzuführen, wobei die
vorn befindliche Gruppe von Wirbelbetten hauptsächlich für das
Entstauben und die rückwärtige Gruppe von Wirbelbetten hauptsächlich für die
Entschwefelung dienen.
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In den vorn befindlichen Stufen der Wirbelbetten ist die Fließrate des
Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterials auf einen möglichst hohen
Wert eingestellt, solange sich der Druckverlust über die Betten nicht
erhöht und die gewünschte Entstaubungseffizienz erhalten wird. Dies erlaubt
es, daß der gewünschte Entstaubungseffekt in der vorn befindlichen Stufe
erreicht wird, während die Reaktionseffizienz des Entschwefelungsmittels
nicht so hoch ist. Im Gegensatz dazu ist in der rückwärtigen Stufe der
Wirbelbetten die Fließgeschwindigkeit der Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien langsam eingestellt, so daß die erwartete
Entschwefelungseffizienz des Entschwefelungsmittels erhalten wird. Da ein
hauptsächlicher Teil des Staubes bereits in der vorn befindlichen Stufe entfernt
worden ist, ist der Druckabfall über das Wirbelbett nicht so hoch, sogar
wenn die Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien mit einer geringen
Geschwindigkeit bewegt werden. Das Verhältnis der Fließgeschwindigkeiten
des Filtermaterials zwischen der vorn befindlichen Stufe und der
rückwärtigen Stufe ist geeignet, wenn es 3 - 20 im Falle von zwei Stufen
beträgt. Es ist weiterhin möglich, die rückwärtige Stufe so zu konstruieren,
daß sie ein sich intermittierend bewegendes Bett ist, wobei die
Entschwefelung in der Weise eines Festbettes stattfindet. Der Ausdruck "Wirbelbett"
ist entsprechend der vorliegenden Erfindung soll auch "sich
intermittierend bewegendes Bett" umfassen.
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Da die vorliegende Erfindung wie oben erklärt ausgestaltet ist, können
die folgenden Effekte erwartet werden.
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Entsprechend dem Verfahren wie in Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung
beansprucht wurde das Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterial, das
metallisches Eisen (reduziertes Eisen) und Eisenoxid enthält, so
verwendet, daß das Eisenoxid als aktive Komponente fungiert, während das
metallische Eisen als die stabilitätserhaltende Komponente fungiert, wodurch
sogar für den Fall, daß das Wirbelbett aus diesem Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterial aufgebaut ist und Zyklen von Entschwefeln,
Entstauben und Regeneration wiederholt werden, das Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterial nicht so stark zerfällt, mit der Konsequenz einer
leichten Reduktion in der Entschwefelungs- und Entstaubungsfunktion und daß
die Lebensdauer des Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterials
verlängert werden kann.
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Entsprechend der in Anspruch 3 beanspruchten Vorrichtung kann die
Vorrichtung aus einer kompakten und vereinfachten Konstruktion gemacht sein
und die Leistungsanforderung genauso wie der Energiebedarf können
reduziert werden, indem der Entschwefelungsabschnitt und der
Entstaubungsabschnitt integral kombiniert werden. Weiterhin können optimale
Betriebsbedingungen bezüglich der Eigenschaften, Effizienz und Wirtschaftlichkeit
sowohl des Entschwefelns, als auch des Entstaubens erhalten werden.
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Da weiterhin die Staubkonzentration am Einiaß zum
Feinstaub-Entstaubungsabschnitt extrem reduziert werden kann, kann der
Feinstaub-Entstaubungsabschnitt kompakt gestaltet sein.
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Da entsprechend dem in Anspruch 2 beanspruchten Verfahren die
Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien, die nur wenig Schwefel
enthalten, eine hohe Entschwefelungswirksamkeit in der letzten Stufe des
Wirbelbettes zur Konzentration des Schwefelgehaltes zeigen können, kann
die Regeneration der Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien
effizient durchgeführt werden, wobei hoch konzentrierter Schwefel entfernt
wird.
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Weiterhin ist der einsetzbare Lastbereich, wie er für die Entschwefelung
und Entstaubung benötigt wird, so breit, daß sogar unabhängigen
Fluktuationen von Entschwefelung und Entstaubung entsprochen werden kann.
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Da außerdem unabhängige Rückführungsleitungen für die
Entschwefelungsund Entstaubungsmaterialien für die Wirbelbetten hauptsächlich zum
Entstauben und für die Wirbelbetten hauptsächlich zum Entschwefeln
vorgesehen sind, können die Separation von Staub und die Regeneration dieser
Materialien effizient ausgeführt werden.
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Fig. 1 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Ausführungsform einer
Vorrichtung zum trockenen simultanen Entschwefeln und Entstauben
entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt, und die Fig. 2 bis 4 sind
erläuternde Diagramme, die andere Ausführungsformen der Vorrichtungen
entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das ein Beispiel für die Vorrichtung zeigt,
die dazu ausgelegt ist, das Verfahren zum trockenen, simultanen
Entschwefeln und Entstauben entsprechend der vorliegenden Erfindung
durchzuführen.
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem zwei Stufen von Wirbelbetten
vorgesehen sind. Am unteren Abschnitt des ersten Wirbelbettes 1 ist eine
Austragsmaschine 3, wie z.B. ein Rollenförderer vorgesehen, während am
unteren Abschnitt des zweiten Wirbelbettes 2 eine Austragsmaschine 4, wie
z.B. ein Rollenförderer vorgesehen ist. Die Austragsmaschinen 3,4 sind so
eingestellt, daß die Fließgeschwindigkeit (oder Wirbelgeschwindigkeit) der
Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien in dem ersten Wirbelbett 1
schnell ist und die Fließgeschwindigkeit der Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien im zweiten Wirbelbett 2 langsam ist. Bezugszeichen 5
bezeichnet einen Staubabscheider, Bezugszeichen 6 ist ein Variationsglied,
wie beispielsweis ein Dämpfer oder dergleichen, Bezugszeichen 7 ein
Regenerator, Bezugszeichen 8, 10 sind Steigleitungen und Bezugszeichen 11 ist
die Bypass-Leitung für den Regenerator. Es ist anzumerken, daß die
strichlierte Linie den Luftfluß bezeichnet. Es ist ebenfalls anzumerken,
daß der Regenerator so konstruiert ist, daß das Oxidationsmittel (oder
die Sauerstoff enthaltende Luft) ihm zugeführt werden kann.
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Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel, bei dem die Wirbelbetten als
zweistufige Anordnung vorgesehen und in separaten Gehäusen angeordnet sind.
Es ist jedoch ähnlich denkbar, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, daß das
erste Wirbelbett und das zweite Wirbelbett in einem Gehäuse angeordnet
werden können. In Fig. 3 bezeichnet Bezugszeichen 13 einen
Staubabscheider, die Bezugszeichen 13, 14 Regeneratoren und die Bezugszeichen 15, 16
Rückführungsleitungen.
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Wie in Fig. 2 und Fig. 4 gezeigt kann eine Feinstaub-Entstaubungssektion
18 mit darin eingesetzten Filtern 17, die aus Keramikfiltern oder porösen
Materialien wie beispielsweise Geweben zusammengesetzt sind, mit der
strömungsabwärtigen Seite der Vorrichtung zum trockenen, simultanen
Entschwefeln und Entstauben, wie sie in Fig. 1 oder Fig. 3 gezeigt ist,
verbunden sein. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß die
Sektion 18 kompakt gestaltet werden kann, da die Staubkonzentration am
Einiaß in die Feinstaub-Entstaubungssektion 18 so niedrig ist.
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Als nächstes werden das Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung, wie sie
in Anspruch 3 beansprucht ist, und die Betriebsweise, wie sie in
Anspruch 2 beansprucht ist, erklärt. Entsprechend diesem Verfahren wird
ein Teil der Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien, die in den
Wirbelbetten in den vorhergehenden Stufen verwendet worden sind, von
Staub abgetrennt und dann kontinuierlich regeneriert. Die so erzeugten
Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien werden dem Wirbelbett in
der letzten Stufe zugeführt und zum Wirbelbett in der vorn befindlichen
Stufe zurückgeführt, um darin verwendet zu werden. Die dann einen hohen
Schwefelanteil enthaltenden Materialien werden für eine Regeneration
wieder abgezogen.
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Entsprechend der in Anspruch 3 beanspruchten Vorrichtung müssen sich
die Bewegungsgeschwindigkeiten der Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien in der vorn befindlichen Stufe und der rückwärtigen Stufe
stark unterscheiden. Zu diesem Zweck muß das Rückführungssystem für
das Entschwefelungsmittel zwischen der Entschwefelung und Regeneration
unabhängig zwischen der vorn befindlichen Stufe und der rückwärtigen
Stufe sein oder für den Fall, daß das Rückführungsystem integriert ist,
muß die Umlauffrequenz zwischen der vorn befindlichen Stufe und der
rückwärtigen Stufe unterschiedlich sein. Bezüglich einer Vereinfachung der
betreffenden Vorrichtung wurde das in Anspruch 2 beanspruchte
Betriebsverfahren vorgeschlagen, wobei das Rückführungsystem einzeln vorhanden
ist und das Filtermaterial, das in der Lage ist, eine hochgradige
Entschwefelung durchzuführen, zurückgeführt wird.
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Die Entschwefelungseigenschaften des Entschwefelungsmittels werden mit
fortschreitender Entschwefelung herabgesetzt. Es ist daher zu bevorzugen,
daß das Wirbelbett, das hauptsächlich zur Entschwefelung dient, frisches
Entschwefelungsmittel verwendet, das weniger mit Schwefel versetzt ist.
Andererseits wird das Entschwefelungsmittel um so effizienter regeneriert,
je mehr es mit Schwefel versetzt ist. Es ist ebenfalls anzumerken, daß
für den Fall, daß die Regeneration unter einer Hochtemperaturatmosphäre
wie beim Eisenbasis-Entschwefelungsmittel durchgeführt wird, es auf einen
bevorzugten Temperaturbereich aufgrund der Regenerations-(Oxidations-)
Reaktionswärme ohne Anwendung externer Heizquellen aufgeheizt wird,
wenn die Verschwefelungsrate über ein bestimmtes Niveau hinausgeht. Für
den Fall des Eisenbasis-Entschwefelungsmittels wird das erforderliche
Temperaturniveau ohne Zuführung von Wärme von externen Quellen
erreicht, wenn die Schwefelkonzentration größer als 3% während der
Entschwefelung ist.
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Entsprechend dem in Anspruch 2 beanspruchten Verfahren wird aus einer
Vielzahl von Wirbelbetten das vorn befindliche Wirbelbett, das
hauptsächlich zum Entstauben verwendet wird, die Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien unter Wiederverwendung derselben einsetzen und ein
Teil dieser Materialien wird abgezogen, um zu dem Regenerator zur
Regeneration geschickt zu werden. Die regenerierten Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien werden alle dem rückwärtigen Wirbelbett
zugeführt, hauptsächlich für die Entschwefelung verwendet und dort nur
einmal verwendet und dem vorn befindlichen Wirbelbett zugeführt, das
hauptsächlich für das Entstauben eingesetzt wird. Durch dieses Vorgehen
kann eine hohe Entschwefelung im Bereich des rückwärtigen Wirbelbettes
durch Einsatz von frischen Entschwefelungs- und Entstaubungsmatertalien
erreicht werden, während diese Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien wiederholt in dem vorn befindlichen Wirbelbett eingesetzt werden,
bis sie stark mit Schwefel versetzt sind und dann regeneriert werden.
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Das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung wird nun in
konkreterer Weise unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Das
Schwefelwasserstoff und Staub enthaltende Gas und Staub wird durch das erste
Wirbelbett 1 in dem die Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien sich
mit einer hohen Fließgeschwindigkeit bewegen hindurchgeleitet und
hauptsächlich zur Entstaubung behandelt. Die Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien werden von der Austragsvorrichtung 3 mit einer hohen
Geschwindigkeit abgezogen, nachdem sie in den ersten Wirbelbett 1
verwendet wurden, und ein Teil der abgezogenen Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien werden den Staubabscheider 5 zugeführt, worin der
Staub und die pulverförmigen Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien von den Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien getrennt
werden, die dann in den Regenerator 7 zur Regeneration eingeführt werden.
Die so regenerierten Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien werden
durch die Steigleitung 8 dem zweiten Wirbelbett 2 zugeführt, wo sie mit
einer geringen Fließgeschwindigkeit bewegt werden. Das zu behandelnde
Gas wird aus dem ersten Wirbelbett 1 in das zweite Wirbelbett 2
eingespeist, wo hauptsächlich die Entschwefelung durchgeführt wird. Die
Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien werden zu der
Austragsvorrichtung 4 mit einer geringen Geschwindigkeit abgezogen, nachdem sie in
dem zweiten Wirbelbett 2 verwendet wurden, und werden in das erste
Wirbelbett durch die Steigleitung 10 zusammen mit den Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien zurückgeführt, die von dem ersten Wirbelbett 1
abgezogen, aber nicht in den Staubabscheider 5 eingegegeben worden
sind. Auf diese Weise werden sie mehr und mehr mit Schwefel versetzt und
wenn der Schwefelgehalt erhöht ist, werden die Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien extrahiert und wieder regeneriert. Obwohl dies in
Fig. 1 nicht gezeigt ist, ist eine Zuführungsleitung für frisches
Entschwefeleungs- und Entstaubungsmaterial mit dem ersten Wirbelbett 1 oder
dem zweiten Wirbelbett 2 verbunden
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Weiterhin umfaßt das in Anspruch 2 beanspruchte Verfahren ein Entfernen
des Staubs von einem Teil der Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien, die in dem Wirbelbett in der vorn befindlichen Stufe eingesetzt
worden sind und weiterhin ein Extrahieren eines Teil der vom Staub
abgeschiedenen Materialien und deren Regeneration, wobei die Extraktionsrate
variabel ist. Noch spezieller ist eine den Regenerator umgehende Leitung
im Fließweg der Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien (das
Fließbett der vorn befindlichen Stufe T Extraktion eines Teil der
Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien T Regenerator T Wirbelbett der
rückwärtigen Stufe) vorgesehen und ein Teil des dem Wirbelbett in der
rückwärtigen Stufe zugeführten Entschwefelungsmittel allein wird
regeneriert.
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Das oben erwähnte Verfahren wird detaillierter unter Bezugnahme auf
Fig. 1 erläutert. Die Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien, die
in dem ersten Wirbelbett 1 verwendet worden sind, werden von der
Austragsvorrichtung 3 mit einer hohen Geschwindigkeit abgezogen, ein Teil
der Materialien wird dem Staubabscheider 5 zugeführt, wo der Staub und
die pulverförmigen Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien getrennt
und dann dem Variationsglied 6, wie z.B. einen Dämpfer oder
dergleichen, zugeführt werden, der einen Teil der Materialen zu dem Regenerator
zur Regeneration abzieht. Der Teil der Materialien, der dem Regenerator 7
nicht zugeführt worden ist, wird dem zweiten Wirbelbett 2 mittels der am
Regenerator vorbeiführenden Leitung 11 zugeführt.
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Das in Anspruch 2 beanspruchte Verfahren ist wie beschrieben gestaltet,
wodurch die folgenden Effekte erhalten werden können:
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(1) Wenn solche Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialen, die in der
Lage sind, eine Entschwefelung durchzuführen, sogar wenn sie ziemlich
stark mit Schwefel versetzt sind, verwendet werden, können sie
entsprechend dem vorliegenden Verfahren bis zu einem hohen Grad von
Verschwefelung ohne Veränderung der Betriebsbedingungen der Entschwefelungs-
und Entstaubungsbetten verwendet und dann regeneriert werden.
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(2) Wenn die Veränderung der Entschwefelungsbelastung (wie
beispielsweise die Veränderung der Dichte des Schwefelwasserstoffs in dem Gas) erfaßt
wird, kann eine Regeneration der Materialien mit einer konstanten Rate
der Verschwefelung entsprechend dem vorliegenden Verfahren ohne
Veränderung der Betriebsbedingungen der Entschwefelungs- und
Entstaubungsbetten durch eine Änderung der Rate der Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien, mit der diese zur Regeneration geschickt werden,
durchgeführt werden. Umgekehrt kann diese Veränderung, sogar wenn die
Entstaubungsbelastung allein unabhängig geändert wird, ohne Einfluß auf
die Regeneration des Entschwefelungsmaterials abgefangen werden.
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Ein weiterer Aspekt in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
umfaßt das Entfernen des Staubes aus den Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien, die in den Wirbelbett in der vorn befindlichen Stufe
verwendet worden sind, und anschließendes Rückführen des Großteils
dieser Materialien zum Wirbelbett in der vorn befindlichen Stufe und
Regenerieren des verbleibenden Teils dieser Materialien, um so die
regenerierten Materialien zu dem Wirbelbett in der vorn befindlichen Stufe
zurückzuführen, während ein Großteil der Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien, die in dem Wirbelbett in der rückwärtigen Stufe
verwendet worden sind, in das Wirbelbett in der rückwärtigen Stufe
zurückgeführt wird und ein Teil der verbleibenden Materialen regeneriert wird,
um so zum Wirbelbett in der rückwärtigen Stufe zurückgeführt zu werden,
wobei der Rest der Materialien aus der Schleife ausgetragen wird.
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Dieses Verfahren wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 erklärt. Das
Schwefelwasserstoff und Staub enthaltende Gas wird durch das erste Wirbelbett 1,
in dem die Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien sich mit einer
hohen Fließgeschwindigkeit bewegen, hindurchgeleitet und hauptsächlich
zum Entstauben behandelt. Die Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien, die in dem ersten Wirbelbett 1 verwendet worden sind, werden mit
einer hohen Geschwindigkeit zu der Austragsvorrichtung 3 abgezogen, dem
Staubabscheider 12 zugeführt, um so von Staub und pulverisierten
Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien abgetrennt zu werden, und ein
Großteil der Materialien wird zum ersten Wirbelbett 1 zurückgeführt,
während der Rest der Materialien dem Regenerator 13 zugeführt wird. Nach
der Regeneration werden die Materialien in das erste Wirbelbett 1 mittels
der Rückführungsleitung 15 zurückgeführt. Andererseits werden die
Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien, die in dem zweiten Wirbelbett
verwendet worden sind, in dem die Materialien mit einer geringen
Geschwindigkeit fließen, von der Austragsvorrichtung 4 mit einer geringen
Geschwindigkeit abgezogen und ein Großteil des Materials wird in das
zweite Wirbelbett mittels der Rückführungsleitung 16 zurückgeführt,
während ein Teil der Materialien dem Regenerator 14 zugeführt wird, so daß
diese regeneriert und in das zweite Wirbelbett 2 mittels der
Rückführungsleitung 15 zurückgeführt werden. Der verbleibende Teil der
Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien wird aus der Schleife
abgezogen, um so wiederverwendet oder beseitigt oder der Entsorgung
zugeführt zu werden.
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Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung, die dazu ausgelegt
ist, das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung auszuführen,
bei der das Wirbelbett aus zwei Lagen besteht.
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Das Schwefelwasserstoff und Staub enthaltende Rohgas wird in dem ersten
Wirbelbett 1 hauptsächlich entstaubt, das eine schnellere
Fließgeschwindigkeit aufweist, und in dem zweiten Wirbelbett 2 hauptsächlich
entschwefelt, das eine geringere Fließgeschwindigkeit aufweist, und als
gereinigtes Gas ausgegeben. Die Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien,
die aus dem ersten Wirbelbett 1 herausgefördert worden sind, werden
durch den Staubabscheider 5 von dem Staub und den pulverisierten
Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien abgetrennt. Und dann wird ein
Teil des Materials dem Regenerator 7 zugeführt, um regeneriert zu
werden. Die Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien, die in dem
Regenerator 7 wieder aktiviert worden sind, werden in das zweite Wirbelbett 2
mittels der Steigleitung 8 weitergegeben und dann dem ersten Wirbelbett 1
zugeführt. Für den Fall, daß der Staubgehalt in dem Gas hoch ist,
werden die Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien in das erste
Wirbelbett zurückgeführt, da es für das erste Wirbelbett 1 notwendig ist,
daß es die Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien 5 - 100 Mal so
oft aufnimmt wie das zweite Wirbelbett 2. Die Bezugsziffer 10 bezeichnet
die Rückführungsleitung, und die Bezugsziffern 3,4 bezeichnen
Austragsvorrichtungen, wie z.B. Rollenförderer. Da unabhängige
Austragsvorrichtungen 3,4 auf diese Weise an den unteren Abschnitten der Wirbelbetten
der jeweiligen Stufen vorgesehen sind, kann die
Fließ-(Bewegungs-)Geschwindigkeit der Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterialien der
jeweiligen Stufen in solch einer Weise eingestellt werden, daß die
Fließgeschwindigkeit in der vorn befindlichen Stufe schneller sein kann.
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Zwei Lagen (Stufen) von Wirbelbetten sind in Verbindung mit Fig. 5
erläutert worden. Die Anzahl von Wirbelbetten ist jedoch nicht
notwendigerweise auf zwei Lagen beschränkt, sondern kann auch eines oder mehr
als drei sein.
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Im folgenden sind die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
angegeben.
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Ausführungsbeispiel 1: Das Gas mit der folgenden Zusammensetzung wurde
als Testgas zur Annahme von Gas der Kohlevergasung hergestellt und
durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung behandelt.
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H&sub2;: 15% (volumetrisch)
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CO: 15% (volumetrisch)
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CO&sub2;: 10% (volumetrisch
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H&sub2;O: 10% (volumetrisch)
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H&sub2;S: 1500 ppm
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Staub: 3g/Nm³
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Die Entschwefelungstemperatur in dem zweiten Wirbelbett betrug 500ºC und
gebrochenes Eisen mit einer Korngröße im Bereich von 1.0 - 1.41 mm
wurde als Entstaubungsmaterial verwendet. Das Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterialien wurde durch Oxidation unter 50% Luftverdünnung bei
einer Temperatur von 500ºC regeneriert.
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Das oben angegebene Gas wurde entsprechend dem Verfahren wie in
Anspruch 2 beansprucht behandelt. 8 Gew.-% des Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterials, das durch das erste Wirbelbett rückgeführt wurde,
wurden extrahiert und dem zweiten Wirbelbett zugeführt. Die
Materialgleichgewichte des Gases und des Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterials waren so wie in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt. Die Konzentration
von Schwefelwasserstoff in dem Gas, das den Auslaß des zweiten
Wirbelbettes verließ, wurde als auf 100 ppm herabgesetzt ermittelt. Andererseits
wurde der Staubgehalt in dem Gas am Auslaß des zweiten Wirbelbettes auf
3 mg/Nm³ reduziert und die Entstaubungseffizienz lag bei 99.9 %.
Tabelle 1
Strömungsrate (Nm³/h)
H&sub2;S-Konzentration (ppm)
Ort
Gas
Eingang zum Wirbelbett
Auslaß des Wirbelbettes
Tabelle 2
Strömungsrate (Kg/h)
FeS-Konzentration (Gew.-%)
Ort
Entschwefelungs- und Entschaubungsmaterial
Eingang zum Wirbelbett
Auslaß des Wirbelbettes
Rückführung zum Wirbelbett
Regenerator-Bypass-Leitung
Eingang zum Regenerator
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Es ist zu verstehen, daß der Ausdruck "Rückführung zum 1. Wirbelbett"
wie er in Tabelle 1 verwendet wird, den Teil des Materials bedeutet, der
von dem ersten Wirbelbett abgezogen worden, nicht jedoch dem
Staubabscheider oder dem Abschnitt zugeführt worden ist, der in Fig. 1 mit "A"
bezeichnet ist.
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Ausführungsbeispiel 2: Das Gas mit der folgenden Zusammensetzung wurde
als Testgas zur Annahme eines Gases der Kohlevergasung hergestellt und
durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung behandelt.
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H&sub2;: 15% (volumetrisch)
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CO: 15% (volumetrisch)
-
CO&sub2;: 10% (volumetrisch)
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H&sub2;O: 10% (volumetrisch)
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H&sub2;S: 3000 ppm
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Staub: 3g/Nm³
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Das oben angegebene Gas wurde durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung
entsprechend dem Verfahren, wie es in Anspruch 2 beansprucht wird,
behandelt. Es ist anzumerken, daß die Entschwefelungstemperatur, das
Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterial und die Regenerationsbedingungen
die gleichen waren, wie die beim Ausführungsbeispiel 1 angewendeten.
75 Gew.-% des Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterials, das von dem
ersten Wirbelbett abgezogen wurde (8 Gew.-% des Materials wurde in der
gleichen Weise wie beim Ausführungsbeispiel 1 abgezogen) wurden an den
Regenerator zur Regeneration weitergegeben. Die Materialgleichgewichte
des Gases und des Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterials waren die
in Tabelle 3 und Tabelle 4 gezeigten. Es wurde herausgefunden, daß die
Schwefelwasserstoffkonzentration in dem Gas am Auslaß des zweiten
Wirbelbettes auf 100 ppm reduziert war. Der Staubgehalt in dem Gas am
Auslaß des zweiten Wirbelbettes war auf 3 mg/Nm³ erniedrigt und die
Entstaubungseffizienz lag bei 99.9 %.
Tabelle 3
Strömungsrate (Nm³/h)
H&sub2;S-Konzentration (ppm)
Ort
Gas
Eingang zum Wirbelbett
Auslaß des Wirbelbettes
Tabelle 4
Strömungsrate (Kg/h)
FeS-Konzentration (Gew.-%)
Ort
Entschwefelungs- und Entschaubungsmaterial
Eingang zum Wirbelbett
Auslaß des Wirbelbettes
Rückführung zum Wirbelbett
Regenerator-Bypass-Leitung
Eingang zum Regenerator
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Ausführungsbeispiel 3: Heißes, von dem Kohlevergasungsofen hergestelltes
Gas der Kohlevergasung mit einem Schwefelwasserstoffgehalt von 1200 ppm
und einem Staubanteil von 3000 mg/Nm³ wurde ohne Kühlung mit der
Vorrichtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, behandelt. Ein Keramikfilter aus
porösem Material wurde als Filter eingesetzt. Das Gas am Auslaß des
zweiten Wirbelbettes enthielt 20 ppm Schwefelwasserstoff und 100 mg/Nm³.
Staub. Dieses Gas wurde in die Feinstaub-Entstaubungssektion eingeführt.
Als Resultat enthielt das Gas, das den Auslaß der
Feinstaub-Entstaubungssektion verließ, 20 ppm Schwefelwasserstoff und der Staubgehalt war
auf 0.1 ppm reduziert. Dieses gereinigte Gas wurde einer Gasturbine zur
Verwendung darin zugeführt. Ein ähnliches Resultat wurde durch
Verwendung des in Fig. 4 gezeigten Apparates erhälten.
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Ausführungsbeispiel 4: Gas der Kohlevergasung mit der folgenden
Zusammensetzung wurde unter Verwendung der Vorrichtung mit dem in Fig. 5
gezeigten Flußdiagramm wurde gereinigt.
Gaszusammensetzung
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H&sub2;S: 1400 ppm
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H&sub2;: 18 Volumen-%
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CO: 22 Volumen-%
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CO&sub2;: 13 Volumen-%
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H&sub2;O: 10 Volumen-%
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N&sub2;: 37 Volumen-%
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Staubgehalt: 2.6 g/Nm³
-
Die Raumgeschwindigkeit (SV) betrug 3500 h&supmin;¹.
-
Das Entschwefelungs- und Entstaubungsmaterial mit der in Fig. 5
gezeigten Zusammensetzung wurde verwendet. Die Bruchstabilität wurde durch
einen Kompressionstester gemessen. Die hauptsächlichen
Betriebsbedingungen waren wie folgt:
-
Fließgeschwindigkeit des Gases (im Wirbelbett): 10 cm/s
-
Bewegungsgeschwindigkeit des Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterials:
-
1. Wirbelbett 4.8 m/h
-
2. Wirbelbett 0.2 m/h
-
Temperatur (im 1. Wirbelbett): 450ºC.
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Der Betrieb wurde unter den oben genannten Bedingungen durchgeführt
und die Entschwefelungs- und Entstaubungseigenschaften genauso wie die
Verlustmenge an Entschwefelungsmittel wurden gemessen. Die Ergebnisse
der Messungen sind in Tabelle 6 gezeigt.
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Ausführungsbeispiel 5: Der Betrieb wurde unter ähnlichen Bedingungen wie
die von Ausführungsbeispiel 4 unter Verwendung des Entschwefelungs- und
Entstaubungsmaterials mit der Zusammensetzung wie in Tabelle 5 gezeigt
durchgeführt. Die Resulate der Messungen sind in Tabelle 6 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 1: Das Eisenerz mit der in Fig. 5 gezeigten
Zusammensetzung wurde als Entschwefelungs- und Entstaubungsmittel verwendet und
der Betrieb wurde unter ähnlichen Bedingungen wie die im
Ausführungsbeispiel durchgeführt. Die Resultate der Messungen sind in Tabelle 6
gezeigt.
Tabelle 5
Ausführungsbeispiel (Reduziertes Eisen)
Vergleichsbeispiel (Eisenerz)
Gesamt-Fe-Gehalt (Gew.-%)
Metallisches Eisen (Gew.-%)
Druckstabilität (Kg)
Tabelle 6
Ausführungsbeispiel (Reduziertes Eisen)
Vergleichsbeispiel (Eisenerz)
Durchschnittliche Entschwefelungsrate (%)
Durchschnittliche Entstaubungsrate (%)
Verlust von Entschwefelungs- u. Entstaubungsmaterial (nach 10 h verglichen zur
anfänglichen Füllung)
-
Es ist zu verstehen, daß die durchschnittliche Entschwefelungsrate und
die durchschnittliche Entstaubungsrate in Tabelle 6 die durchschnittlichen
Raten während eines normalen 10-stündigen Betriebes zeigen. Im Fall des
Vergleichsbeispiels 1 werden der Widerstand der Luftdurchleitung in dem
Wirbelbett selbst und die Siebgröße im stromabwärtigen Teil des
Wirbelbettes schrittweise erhöht, was dazu führt, daß ein kontinuierlicher
Betrieb von mehr als 12 Stunden unmöglich wird. Wie aus der vorstehenden
Beschreibung erkennbar ist, wurde die Entschwefelungseigenschaft nicht
sehr stark vermindert und eine Regeneration konnte in positiver Weise
durch Verwendung von metallischem Eisen (reduziertem Eisen) durchgeführt
werden, da auch das Entschwefelungs- und Entstaubungsmittel beträchlich
verlängert werden konnte.