DE69108671T2

DE69108671T2 - Verfahren zur Behandlung von Schwefeldioxid enthaltenden Gasen.

Info

Publication number: DE69108671T2
Application number: DE69108671T
Authority: DE
Inventors: Pierre Dyens
Original assignee: SOCREMATIC SAINT OUEN L AUMONE
Current assignee: SOCREMATIC SAINT OUEN L AUMONE
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: FR2668386A1; DE69108671D1; EP0484222A1; EP0484222B1; ES2072572T3; ATE120720T1; FR2668386B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines Gases, das Schwefeldioxid enthält, durch Oxidation und Absorption in Wasser oder in einer wässrigen Lösung, insbesondere einer verdünnten Schwefelsäurelösung.
Es ist bekannt, daß Schwefeldioxid oder schwefeliges Anhydrid SO&sub2; in freiem Zustand in Form eines farblosen Gases von stechendem schwefeligen Geruch, beim Verbrennen Tränen auslösend und Husten verursachend, eine starke atmosphärische Verschmutzungsquelle darstellt. Zahlreiche Industrien erzeugen mehr oder minder erhebliche Abgase: von diesen lassen sich beispielshalber die Schwefelverbrennung nennen, die natürlich bei allen fossilen Brennstoffen und ihren Derivaten vorkommt, angewandt in Haus- und industriellen Verbrennungsanlagen, wie gewisse industrielle Verfahren, wie das Rösten von schwefeligen Mineralien (FeS&sub2; Pyrit, ZnS Blende, PbS Bleiglanz), oder auch bei der Herstellung von Schwefelsäure.
Im Hinblick auf deren Umfang und deren schädlichen Charakter haben zahlreiche Forscher versucht, Behandlungsverfahren dieser schwefeldioxidhaltigen Abstoffe zu schaffen.
Von diesem bekannten Verfahren wurden bereits beispielshalber Verfahren der Absorption und Wäsche mittels alkalischer Lösungen vorgeschlagen, oder mit verdünnter Schwefelsäure, die sich aufkonzentriert, sowie mit Sauerstoff angereichertem Wasser, Verfahren zur Absorption mit Molekularsieben oder auch Verfahren zur katalytischen Oxidation.
Die Verfahren zur Absorption von Schwefeldioxid mittels alkalischer Lösungen, die gegenwärtig bei zahlreichen Anlagen angewandt werden, weisen eine Reihe von wirtschaftlichen und ökologischen Problemen auf und haben den Nachteil, daß sie eine einfache Wiedergewinnung des Schwefels in wiederverwendbare Form nicht erlauben. Aus diesem Grunde wendet man sich zur Zeit mehr und mehr der Anwendung von Oxidationsverfahren des Schwefeldioxids in Schwefeltrioxid und in Schwefelsäure zu, mittels Luft oder mittels reinem Sauerstoff in wässriger Umgebung, was zu einer mehr oder weniger konzentrierten Schwefelsäurelösung führt.
Diese Oxidation weist jedoch den Nachteil auf, daß sie besonders langsam verläuft und die Bereitstellung von Katalysatoren bei der Oxidation erfordert, um die Durchführung bei einer chemischen Kinetik zu erlauben, die mit den Beschränkungen einer industriellen Auswertung kompatibel ist. Von den zahlreichen, bis heute vorgeschlagenen Katalysatoren sind Aktivkohle zu nennen, Platin, Mangan oder Metallsalze, wie beispielsweise Vanadiumoxid V&sub2;O&sub5;, Chromoxid Cr&sub2;O&sub3; oder Eisenoxid Fe&sub2;O&sub3;. Zur Anwendung dieser Katalysatoren kann man entweder bewegte Reaktoren verwenden in jenem Falle, in welchem die das zu entfernende Schwefeldioxid enthaltene Lösung zuvor aufbereitet wurde, oder Kolonnen, die bestückt sind, oder Platten, die eine Absorption des zu behandelnden Gases vor dessen Oxidation erlauben.
Trotz ihrer Nachteile haben diese Verfahren nicht zur vollen Zufriedenheit gearbeitet, insbesondere im Hinblick auf die schwierige Art ihrer Anwendung, auf die Herstellungskosten, auf die Gefahr, in der anfallenden Schwefelsäure Spuren zu finden, und vor allem wegen der Unvollständigkeit der Oxidation des vorhandenen Schwefeldioxids.
Um diese Nachteile zu beseitigen, wurde gemäß US-A-4 830 718 bereits ein Verfahren der oben genannten Art vorgeschlagen, mit welchem mittels einer Pumpe Wasser oder die absorbierende Lösung in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt wurde, mit einer Elektrolysezelle, ferner mit einer Absorptionsvorrichtung, in welche das zu behandelnde Gas eingeleitet wurde, das sodann durch die umgewälzte Lösung absorbiert wird, bevor es zu Schwefelsäure oxidiert wird. Es wird ausdrücklich betont, daß das Verfahren völlig frei von Katalysatoren und oxidierenden Substanzen arbeitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden, indem ein neues Verfahren vorgeschlagen wird zum Behandeln von Gas, das Schwefeldioxid enthält, durch Oxidation und Absorption in Wasser oder in einer wässrigen Lösung, insbesondere einer verdünnten Schwefelsäurelösung, die sich aufkonzentriert, was geeignet ist, eine absolut vollständige und totale Oxidation des Schwefeldioxids zu gewährleisten.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsvorrichtung ein Reaktor vom "Slurry"-Typus ist, dessen flüssige Phase mit Aktivkohleteilchen beschickt wird, die als Katalysator der Oxidationsreaktion des Schwefeldioxids dienen.
Die Einzigartigkeit dieses Verfahrens besteht in der Anwendung einer besonderen Absorptionsvorrichtung, nämlich eines Reaktors vom "Slurry"-Typus, der sich in diesem speziellen Falle als viel leistungsfähiger erwiesen hat, als die anderen bekannten Absorptionsvorrichtungen (wie bestückte Kolonnen im Gleichstrom oder Gegenstrom "tricklebed" und "counterflow packed-bed"), und der es ermöglicht, eine schnelle und vollständige Oxidation von Schwefeldioxid zu erhalten.
Die Erfahrung hat im übrigen die Feststellung ermöglicht, daß es vorteilhaft ist, Kohle von unmittelbar vegetabilischer Herkunft zu verwenden (Kokosnuß, Pekan, Holz usw.), die wesentlich wirkungsvoller ist als Kohle fossiler Stoffe (Steinkohle, Erdöl, usw).
Gemäß der Erfindung kann diese Aktivkohle ggf. mit einem metallischen Niederschlag versehen sein.
Es versteht sich, daß die Menge und Größe der katalysatorpartikel in klassischer Weise den Wirkungsgrad der Reinigung bestimmen.
Die verwendete Elektrolysezelle zum Bereitstellen einer ausreichenden Sauerstoffmenge bei der Absorption kann jeglicher Art sein, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird; beispielshalber kann man vorteilhafterweise einen Reaktor mit parallelen Elektroden verwenden oder einen Reaktor mit konzentrischen Elektroden. Die Erfahrung erlaubt es, festzustellen, daß die Oxidationsgeschwindigkeit im letzteren Falle besonders schnell ist, ausgedrückt durch die Neigung der Kurve, welche die Abhängigkeit der Konzentration der anodischen Lösung als Funktion der Zeit darstellt.
Die Charakteristika des Verfahrens, das Gegenstand der Erfindung ist, sind im einzelnen beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die eine schematische Darstellung einer Anlage ist, die die Durchführung des Verfahrens erlaubt.
Gemäß dieser Figur wird eine verdünnte Schwefelsäurelösung umgewälzt, die sich in einem geschlossenen Kreislauf 1 konzentriert, der einen elektrochemischen Reaktor 2 enthält, wie auch einen Reaktor 3 vom "Slurry"-Typus, dessen Flüssigphase mit Aktivkohlepartikeln beschickt wird, welche die Funktion eines Katalysators ausüben.
Eine Umwälzpumpe erlaubt das Umwälzen der Lösung in dem durch die Pfeile a dargestellten Sinne.
Das Gemisch aus Gas, Luft und SO&sub2; wird entsprechend Pfeil b in den Reaktor 3 eingeführt, in welchem Schwefeldioxid durch die gemäß den Pfeilen a umgewälzte Lösung absorbiert und unter der Einwirkung der Aktivkohle zu Schwefelsäure oxidiert wird. Die gereinigte Luft verläßt den Reaktor entsprechend Pfeil c.
An der Anode 5 des elektrochemischen Reaktors 2 kann unter gewissen Bedingungen Sauerstoff entstehen. Dieser wird entsprechend Pfeil d zum unteren Teil des Reaktors 3 zurückgeführt, wo er die Eigenschaften der Aktivkohle verbessert. Der in dem zu behandelnden Gas enthaltenen Primärluft kann Sauerstoff beigemischt werden.
Die Schwefelsäure wird entsprechend Pfeil f am Ausgang des Reaktors 2 gewonnen.
Das unter Bezugnahme auf die Zeichnung oben beschriebene Ausführungsbeispiel darf wohlgemerkt nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefaßt werden, und diese kann sich auf andere Varianten erstrecken. Es kann sogar eine Erweiterung des Verfahrens in Betracht kommen auf die Behandlung von Gas, das ein Gemisch aus Schwefeldioxid und Stickoxid enthält.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von Schwefeldioxid enthaltenden Gasen durch Oxidation und Absorption in Wasser oder in einer wässrigen Lösung, insbesondere eine verdünnte Lösung von Schwefelsäure, die sich konzentriert, wobei man bei den Verfahren das Wasser oder die absorbierende Lösung durch eine Pumpe in einem geschlossenen Kreislauf umwälzt, der eine elektrolytische Zelle aufweist, wie eine Absorptionsvorrichtung, in welche das zu behandelnde Gas eingeleitet wird, das sodann von der in Umwälzung befindlichen Lösung absorbiert wird, bevor es in Schwefelsäure oxidiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsvorrichtung (3) ein sogenannter "Slurry"-Reaktor ist, dessen flüssige Phase mit Aktivkohlepartikeln beschickt wird, die als Katalysator der Oxidationsreaktion des Schwefeldioxids wirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle vegetabilischen Ursprunges ist.