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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren zum Entfernen
von Schwefeldioxidgas aus Gebrauchsgasen und industriellen Abgasen/Rauchgasen.
Insbesondere richtet sich diese Erfindung auf ein Abgas/Rauchgas-Entschwefelungs-Nassverfahren
und eine Vorrichtung, in welcher Ammoniumsulfat als wertvolles Nebenprodukt aus
Schwefeldioxid erzeugt wird, welches aus den Abgasen/Rauchgasen
mittels einer Ammoniak enthaltenden Waschlösung entfernt wird, wobei freies Ammoniak
und Ammoniumsulfat-Aerosol in den gewaschenen Abgasen/Rauchgasen
kontrolliert wird.
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Hintergrund
der Erfindung
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Gas-Flüssigkeit-Kontaktoren
und Absorber werden weitgehend verwendet, um Substanzen, wie Gase
und Feststoffteilchen aus Gebrauchsgasen oder Abgasen/Rauchgasen
zu entfernen, die in Versorgungsbetrieben und industriellen Anlagen
entstehen. Von besonderer Bedeutung sind oft Schwefeldioxid (SO2) und andere Sauergase, die durch die Verbrennung
von fossilen Brennstoffen und unterschiedliche industrielle Vorgänge erzeugt
werden. Solche Gase sind bekanntermaßen schädlich für die Umwelt und ihr Ausstoß in die
Atmosphäre
ist durch Luftreinhaltegesetze strikt geregelt. Das Verfahren, mittels welchem
diese Gase mit einem Gas-Flüssigkeit-Kontaktor
oder Absorber entfernt werden, ist als Abgas/Rauchgas-Nassentschwefelung
bekannt.
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Die
Reinigungswirkung, die von den Gas-Flüssigkeit-Kontaktoren und Absorbern
erzeugt wird, wird im Allgemeinen dadurch erhalten, dass Gas durch
einen Turm geführt
wird, entweder im Gleichstrom oder im Gegenstrom zu einer absteigenden
Flüssigkeit,
welche Schwefeldioxid absorbiert. Bei Abgas- Nassentschwefelungsverfahren wurde normalerweise
eine alkalische Waschlösung
verwendet, wie beispielsweise Schlamm auf Kalziumbasis oder eine
Lösung
auf Natriumbasis oder Ammoniakbasis. Ein Schlamm, wie er hier verwendet
wird, ist eine Mischung aus Feststoffen und Flüssigkeiten, in welcher der
Anteil der Feststoffe eine beliebige gewünschte Höhe haben kann, einschließlich der
extremen Bedingung, dass der Schlamm als feuchter Feststoff bezeichnet
wird. Beispiele von Schlämmen auf
Kalziumbasis sind Kalkstein (Kalziumkarbonat; CaCO3)
Schlämme
und Kalkhydrat (Kalziumhydroxid; Ca(OH)2)
Schlämme,
die durch die Wirkung von Wasser auf Kalk (Kalziumoxid; CaO) entstehen.
Solche Schlämme
reagieren mit den Sauergasen und bilden Ablagerungen, die gesammelt
werden, um entsorgt, recycelt oder verkauft zu werden. Durch einen
engen Kontakt zwischen dem alkalischen Schlamm und den Sauergasen,
die in den Abgasen/Rauchgasen vorhanden sind, wie Schwefeldioxid,
Chlorwasserstoff (HCl) und Fluorwasserstoff (HF), werden die Gase
durch den Schlamm absorbiert und Salze gebildet, wie beispielsweise
Kalziumsulfit (CaSO3·1/2H2O),
Gips (CaSO·H2O), Kalziumchlorid (CaCl2)
und Kalziumfluorid (CaF2). Falls erwünscht, wird
eine Zwangsoxidation des Schlamms durch Belüftung angewandt, um sicherzustellen, dass
alle Sulfite zu Sulfate reagiert haben und dadurch die Produktion
von Gips maximiert wird.
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Während die
oben beschriebenen Gas-Flüssigkeit-Kontaktoren
und Absorber, die Schlämme
auf Kalziumbasis verwenden, im allgemeinen zufriedenstellend funktionieren,
werden durch ihren Betrieb große
Mengen an Abfällen
oder Gips produziert, wobei der letztere nur einen nominellen kommerziellen
Wert hat. Im Gegensatz dazu wurden gemäß dem Stand der Technik Waschverfahren
auf Ammoniakbasis verwendet, um einen wertvolleren Ammoniumsulfat-Dünger herzustellen.
Bei diesen Verfahren wird Schwefeldioxid aus den Abgasen/Rauchgasen mit
einer Ammoniumsulfatlösung
absorbiert, wonach das Schwefeldioxid mit Sauerstoff reagiert und
ein wasserfreies oder wässriges
Ammoniak in die Lösung
eingespritzt wird, um eine zusätzliche
Ammoniumsulfatlösung
oder Ammoniumsulfatkristalle ((NH4)2SO4) zu bilden.
Bestimme Beispiele solcher Verfahren sind in den US-Patenten Nr.
4,690,807 und 5,362,458 offenbart, die beide dem Anmelder der vorliegenden
Erfindung gehören.
Ammoniak wird nicht nur für
die Reaktion mit dem Schwefeldioxid zum Erzeugen von Ammoniumsulfat
benötigt,
sondern dient auch zum Steigern der Effektivität der Schwefeldioxidentfernung
durch Reduzieren des Säuregrads
der Ammoniumsulfatlösung,
welche durch die Absorption von Schwefeldioxid saurer wird.
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Bei
solchen Verfahren, wie sie in den US-Patenten Nr. 4,690,807 und
5,362,458 beschrieben sind, ist es erforderlich, dass der Ammoniakschlupf, d.h.
das freie Ammoniak in den gereinigten, den Gaskontaktor oder Absorber
verlassenden Abgasen ständig
kontrolliert wird. Zusätzlich
zum wirtschaftlichen Verlust durch das verlorene Ammoniak reagiert das
freie Ammoniak in den gereinigten Abgasen auch mit dem freien Schwefeldioxid
und -trioxid und erzeugt ein Ammoniumsulfat-Aerosol, das in Form
von blauen oder weißen
Schwaden in dem Kaminaustritt sichtbar ist, was zu sekundären Verschmutzungsproblemen
führt.
Das Kontrollieren der Menge des freien Ammoniaks in dem Entschwefelungsverfahren
ist zum Teil eine Funktion des Ammoniakdampfdrucks, welcher sich
aus einer Kombination des pH-Werts und des Pegels des nicht oxidierten
Ammoniumsulfits ergibt, das durch die Reaktion von Schwefeldioxid und
Ammoniak entsteht, wenn nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist.
Hohe pH-Werte ergeben einen hohen Ammoniakdampfdruck, der Ammoniakschlupf begünstigt.
Auch hohe Pegel an nicht oxidiertem Ammoniumsulfit begünstigen
Ammoniakschlupf.
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Im
Allgemeinen ergaben die Verwendung und Zugabe von wasserfreiem oder
wässrigem
Ammoniak zum Kontrollieren der Schwefeloxidgase unerwünschte Pegel
an Ammoniakschlupf und eine damit verbundene schlechte Aerosol-Kontrolle.
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EP 0212523 offenbart ein
Verfahren zum Auswaschen von Schwefeldioxidgas aus einem mit Schwefeldioxid
kontaminierten Gas, in welchem wässriges
Ammoniak und Luft gleichzeitig in eine mit Schwefeldioxid belastete
Waschlösung
eingebracht werden. Das wässrige
Ammoniak und die Luft werden jedoch getrennt in die Waschlösung über entsprechende
Einspritzeinrichtungen eingebracht.
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Dementsprechend
wäre es
wünschenswert, dass
ein Abgas/Rauchgas-Entschwefelungsverfahren
zur Verfügung
steht, das die Zugabe von wasserfreiem oder wässrigem Ammoniak beinhaltet
und gleichzeitig den Ammoniakschlupf kontrolliert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Abgas-/Rauchgas-Entschwefelungsverfahren bereitzustellen,
bei welchem ein Waschfluid auf Ammoniakbasis verwendet wird, um
Schwefeldioxid aus Abgasen/Rauchgasen, die von Versorgungsbetrieben
und industriellen Einrichtungen erzeugt werden, zu entfernen.
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Eine
weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, dass ein solches
Verfahren durch einen verringerten Ammoniakschlupf gekennzeichnet
ist, was einem geringeren Pegel an Ammoniak und Ammoniumsulfat-Aerosol
in den gereinigten Abgasen, die das Verfahren verlassen, entspricht.
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Eine
weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zum Ausführen
des Verfahrens dieser Erfindung bereitzustellen.
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Gemäß einem
Hauptaspekt liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Entfernen von Schwefeldioxid aus Abgasen/Rauchgasen, wobei das Verfahren
folgende Schritte aufweist: Zuführen von
schwefeldioxidhaltigen Abgasen an einen Kontaktierbereich eines
Absorbers; Einbringen einer ammoniumsulfathaltigen Waschlösung in
den Absorber, wobei die Waschlösung
in Kontakt mit den Abgasen kommt und Schwefeldioxid aus den Abgasen
absorbiert; Sammeln der schwefeldioxidhaltigen Waschlösung in
einem Behälter,
der eine untere Wand und eine einen Querschnitt des Behälters begrenzende Seitenwand
aufweist; Einbringen eines verdünntes Ammoniak
enthaltenden Fluids, das Ammoniak und sauerstoffhaltiges Gas aufweist,
in die Waschlösung in
dem Behälter
zum Reagieren mit dem Schwefeldioxid, um Ammoniumsulfat zu erzeugen,
wobei das verdünntes
Ammoniak enthaltende Fluid in den Behälter in Richtung der unteren
Wand des Behälters eingebracht
wird und gleichmäßig quer
durch den Querschnitt des Behälters
an der unteren Wand des Behälters
verteilt wird; und Zurückführen der
Waschlösung
zu dem Kontaktierbereich, wobei das verdünntes Ammoniak enthaltende
Fluid mit der Waschlösung
in dem Behälter vermischt
wird, bevor die Waschlösung
in dem Behälter
zu dem Kontaktierbereich zurückgeführt wird,
um die Anteile der Waschlösung
in dem Behälter,
die einen höheren
pH-Wert und einen höheren
Ammoniumsulfitpegel als der Rest der Waschlösung in dem Behälter haben,
zu eliminieren
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Die
vorliegende Erfindung liefert ein Abgas/Rauchgas-Entschwefelungs-Nassverfahren zum Entfernen
von Schwefeldioxid aus Abgasen/Rauchgasen, die durch Bearbeitungsvorgänge der
Art, wie sie in Versorgungsbetrieben und industriellen Anlagen ausgeführt werden,
entstehen. Das Verfahren nutzt insbesondere eine Ammoniumsulfatlösung, in welche
Ammoniak und Sauerstoff eingespritzt werden, welche mit dem in der
Lösung
absorbierten Schwefeldioxid reagieren, um Ammoniumsulfat als wertvolles
Nebenprodukt zu erzeugen. Insbesondere beinhaltet das Verfahren
dieser Erfindung im allgemeinen die Schritte des Zuführens von
Schwefeldioxid enthaltenden Abgasen/Rauchgasen an einen Kontaktierbereich
eines Absorbers, in welchen eine Ammoniumsulfat enthaltende Waschlösung eingebracht
wird, um in Kontakt mit den Abgasen/Rauchgasen zu kommen und das
Schwefeldioxid zu absorbieren. Die das Schwefeldioxid enthaltende
Waschlösung
wird dann in einem Behälter
gesammelt, der eine untere Wand und eine einen Querschnitt des Behälters begrenzende
Seitenwand aufweist. Ein Sauerstoff enthaltendes Gas und ein Ammoniak
enthaltendes Fluid werden zusammen in den Behälter eingebracht und reagieren
mit dem Schwefeldioxid, um Ammoniumsulfat zu erzeugen. Die Waschlösung wird
kontinuierlich von dem Behälter
zu dem Kontaktierbereich rückgeführt.
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Gemäß der Erfindung
können
hohe pH-Werte und hohe Pegel an nicht oxidiertem Ammoniumsulfit,
die örtlich
begrenzt oder gleichmäßig in der
ganzen Waschlösung
verteilt sind, einen hohen Ammoniakdampfdruck zur Folge haben, was
Ammoniakschlupf begünstigt.
Bei dieser Erfindung werden örtlich
begrenzte hohe pH-Werte und Ammoniumsulfit-Pegel in der Waschlösung durch
Einbringen von verdünntem
Ammoniak an der unteren Wand des Behälters verhindert, so dass das
Ammoniak gleichmäßig über den
Querschnitt des Behälters
verteilt ist, bevor es mit dem Rest der Waschlösung in dem Behälter vermischt
wird und bevor die Waschlösung wieder
dem Kontaktierbereich des Absorbers zugeführt wird. Die Erfindung hat
gezeigt, dass eine gleichmäßige Verteilung
des verdünnten
Ammoniaks Nester mit hohem pH-Wert und Ammoniumsulfit-Pegeln in
der Waschlösung
eliminiert, was einen einheitlicheren und erwünschten pH-Wert sowie reduzierte Ammoniumsulfit-Pegel
ergibt, welche die Absorption von Ammoniak fördern und den Ammoniakschlupf
in dem Absorber kontrollieren.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird wässriges
Ammoniak mit Luft verdünnt,
die auch als Sauerstoffquelle für
die Reaktion dient, und dann nahe der unteren Wand des Behälters durch
eine Mehrzahl von Leitungen verteilt, die sich über den Querschnitt des Behälters erstrecken. Die
Leitungen sind vorzugsweise über
dem Einlass angeordnet, durch welchen die Waschlösung zu dem Absorber zurückgeführt wird.
Die Verdünnung
des Ammoniaks mit Wasser und Luft und die besondere Anordnung der
Leitungen, die verwendet werden, um die Mischung einzuspritzen,
werden beide als bevorzugte Merkmale der Erfindung betrachtet, welche
die Aufgaben der Erfindung lösen.
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Aus
dem obigen ist ersichtlich, dass das Abgas-Entschwefelungsverfahren
dieser Erfindung den Vorteil hat, dass Ammoniumsulfat erzeugt wird,
während
der Ammoniakschlupf und das resultierende Ammoniumsulfat-Aerosol
kontrolliert werden. Dieses Verfahren reduziert auch das örtlich begrenzte "flashing" (schnelles Kochen
von Wasser) aufgrund der Reaktion zwischen Ammoniak und Wasser in
der Waschlösung
und minimiert „flashing" von Ammoniak in
die Gasphase aufgrund einer Drucksenkung der Ammoniumsulfatlösung, die
viel Ammoniak aufweist, wenn der Druck der Lösung über einer Düse sinkt (ausdehnt), die verwendet
wird, um die Lösung
in dem Kontaktierbereich des Absorbers zu zerstäuben. Schließlich hat
sich gezeigt, dass durch die Art und Weise der Verdünnung und
anschließenden
gleichmäßigen Verteilung
von Ammoniak am Boden des Behälters
die Reaktion mit Schwefeldioxid beschleunigt wird.
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Andere
Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich deutlicher aus
der folgenden detaillierten Beschreibung.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung für ein Abgas/Rauchgas-Entschwefelungsverfahren
gemäß dieser
Erfindung;
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2 ist
eine Ansicht im Querschnitt der Vorrichtung von 1 entlang
der Linie 2-2; und
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3 ist
eine Ansicht im Querschnitt eines Verteilerrohrs, das bei der Vorrichtung
verwendet wird.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Gemäß dieser
Erfindung werden ein verbessertes Abgas/Rauchgas-Entschwefelungsverfahren und eine Vorrichtung
bereitgestellt, wodurch Schwefeldioxidgas, das in einem Abgas mitgeführt wird, durch
Verwendung einer Waschflüssigkeit
entfernt wird, um Ammoniumsulfat als nützliches und wertvolles Nebenprodukt
zu erzeugen. Während
die Erfindung in Bezug auf ein Entschwefelungssystem beschrieben
wird, welches einen Absorber verwendet, werden die Fachleute erkennen,
dass die Lehren dieser Erfindung in einfacher Weise bei unterschiedlichen
anderen Entschwefelungssystemen angewandt werden können, einschließlich Gas-Flüssigkeit-Kontaktoren,
Waschstrukturen und verschiedene andere Einrichtungen, die bei dem
für diese
Erfindung beschriebenen Verfahren verwendet werden können. Weiterhin
ist das Entschwefelungsverfahren dieser Erfindung kompatibel mit
verschiedenen Systemen, die andere unerwünschte Gase, Dunst, Staub, Rauchgase,
Rauch und/oder Feststoffteilchen aus einem Gasstrom entfernen können.
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1 ist
eine schematische Ansicht einer Abgas/Rauchgas-Waschvorrichtung 10 gemäß dieser
Erfindung. Wie gezeigt ist, beinhaltet die Vorrichtung 10 einen
vertikalen Absorber 12, welchem Abgase durch eine Einlassleitung 14 zugeführt werden. Die
Vorrichtung 10 wird so betrieben, dass Schwefeldioxide
aus den Abgasen mittels einer Waschflüssigkeit absorbiert werden.
Die ausgewaschenen Abgase, die den Absorber 12 verlassen,
werden durch eine Auslassleitung 20 einem Kamin (nicht
gezeigt) oder einer anderen geeigneten Einrichtung zugeführt. Die
Abgase können
aus einem beliebigen Verfahren stammen, bei welchem fossile Brennstoffe verbrannt
werden, oder aus unterschiedlichen industriellen Vorgängen, bei
welchen unerwünschte
Gase oder Feststoffteilchen erzeugt werden.
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Gemäß dieser
Erfindung ist die Flüssigkeit eine
ammoniakreiche Waschlösung 22 und
noch bevorzugter eine wässrige
Ammoniumsulfatlösung 22, die
freies gelöstes
Ammoniak als Reagenz für
das Entschwefelungsverfahren enthält. Wie im folgenden in Bezug
auf 2 detaillierter beschrieben wird, zeigt 1 Ammoniak,
das von einer Quelle 32 an einen Reaktionsbehälter 18 über eine
Pumpe 26, eine Leitung 28 und ein Einspritzsystem 30 zugeführt wird.
Das Ammoniak ist vorzugsweise eine wässrige Lösung mit einem Gewichtsverhältnis von
Wasser zu Ammoniak von ca. 7:1 bis 3:1. Ammoniak ist ein primärer Reaktionspartner
bei der Herstellung von Ammoniumsulfat als Nebenprodukt des Entschwefelungsverfahrens,
und die Ammoniumsulfatlösung 22 dient
als Flüssigkeitsträger zur
Zufuhr des Ammoniaks an den Absorber 12. Wie in 1 gezeigt
ist, dient eine Umlaufpumpe 40 zum Zurückführen der Ammoniumsulfatlösung 22 von
dem Behälter 18 über eine
Leitung 16 an einen Kontaktierbereich des Absorbers 12,
wo die Lösung 22 durch
eine Anzahl von Düsen 24 oder
andere geeignete Vorrichtungen eingebracht wird.
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Das
Waschverfahren beinhaltet das Sprühen der Ammoniumsulfatlösung 22 in
den Absorber 12, um einen engen Kontakt zwischen der Lösung 22 und
dem Abgas/Rauchgas bereitzustellen. Als Folge davon absorbiert die
Lösung 22 Schwefeldioxid
und andere Sauergase, wie Chlorwasserstoff/HCl) und Fuorwasserstoff
(HF), falls diese in den Abgasen/Rauchgasen vorhanden sind. Die
Lösung 22 fällt dann
in den Reaktionsbehälter 18,
wo das absorbierte Schwefeldioxid mit dem Ammoniak reagiert und oxidiert
wird, um Ammoniumsulfat zu bilden. Insbesondere Schwefeldioxid reagiert
mit Ammoniak und bildet Ammoniumsulfit ((NH4)2SO3·HOH) und
Ammoniumbisulfit (NH4HSO3),
welche, wenn ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, oxidiert werden
und Ammoniumsulfat und Ammoniumbisulfat (NH4HSO4) bilden, wobei das letztere mit Ammoniak
reagiert und zusätzlich
Ammoniumsulfat bildet. Ein Teil der Ammoniumsulfatlösung 22 und/oder
Ammoniumsulfatkristalle, die sich in der Lösung 22 bilden, kann
dann abgezogen werden, um das gewünschte Nebenprodukt dieser
Reaktion zu erhalten. Eine ausreichende Menge an Ammoniumsulfat
wird vorzugsweise aus der Ammoniumsulfatlösung 22 vor der Zufuhr
an den Absorber 12 entfernt, um eine gewünschte Ammoniumsulfatkonzentration
in der Lösung 22 beizubehalten, welche
normalerweise zwischen ca. 2% und dem Sättigungspegel des Ammoniumsulfats
liegt (46% gesamte gelöste
Feststoffe). Gemäß der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Serial
No. [attorney docket no. MET-1002], hat eine bevorzugte Lösung eine
gelöste
Konzentration von mehr als 46% bis ca. 48% an insgesamt gelösten Feststoffen,
so dass fein verteilte Feststoffe einer Ammoniumsulfat-Ausfällung in
einem Bereich von vorzugsweise ca. 1% bis 20% an gesamten fein verteilten
Feststoffen vorhanden sind.
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Gemäß früheren Methoden
wird eine ausreichende Menge an Ammoniak an den Behälter 18 geliefert,
um den pH-Wert der Ammoniumsulfatlösung 22 innerhalb
eines normalen Bereichs von ca. 4 bis 6 pH zu kontrollieren, so
dass die Lösung 22 höchst reaktionsfähig ist,
um Schwefeloxidgasen mit hoher Effektivität einzufangen. Wie oben aufgezeigt
wurde, findet eine Reaktion während
des Waschvorgangs zwischen dem eingespritzten Ammoniak und Schwefeldioxid
statt, was bei Zwangsoxidation die Produktion von zusätzlichem
Ammoniumsulfat zur Folge hat. Wenn Chlorwasserstoff und/oder Fluorwasserstoff
in dem Abgas vorhanden sind, was der Fall ist bei Abgas, das durch
Verbrennung von Kohle erzeugt wird, werden diese Sauergase auch
gebunden, um Ammoniumchlorid und Ammoniumfluorid zu bilden.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung, dass durch die
herkömmliche
Art und Weise des Einspritzens von Ammoniak hohe Ammoniakschlupfpegel
begünstigt
werden, was bedeutet, dass freies Ammoniak in den Absorber 12 eintritt,
wovon ein Teil mit dem Schwefeldioxid reagiert und ein Ammoniumsulfat-Aerosol
bildet, wodurch Ammoniak und Ammoniumsulfat-Aerosol aus dem Absorber 12 gelangen
und in die Atmosphäre
freigeigeben werden. Als Lösung
für dieses
Problem beinhaltet die vorliegende Erfindung das Einspritzen von
Ammoniak in verdünnter
Form (mit Luft und Wasser) in die Ammoniumsulfatlösung 22 in
dem Reaktionsbehälter 18 sowie
durch das Einspritzsystem 30, das in 1 und 2 gezeigt
ist. Es wurde festgestellt, dass diese Kombination die Wahrscheinlichkeit
reduziert, dass freies Ammoniak aus dem Absorber 12 entweicht.
Insbesondere wurde durch die vorliegende Erfindung festgestellt,
dass weniger Ammoniakschlupf stattfindet, wenn Ammoniak absichtlich
mit Wasser und Sauerstoff (z.B. Luft) verdünnt wird, bevor es gleichmäßig über den
unteren Querschnitt des Behälters 18 eingespritzt
wird. Insbesondere hat sich gezeigt, dass eine einheitliche Verteilung
des verdünnten
Ammoniaks die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass Nester von hohem
pH-Wert und hohen Ammoniumsulfit-Pegeln in der Lösung 22 vorhanden sind,
so dass einheitlichere und erwünschte
pH-Werte und Ammoniumsulfit-Pegel erreicht werden, die die Absorption
von Ammoniak und die Kontrolle von Ammoniakschlupf in dem Absorber 12 unterstützen. Wie
in 1 gezeigt ist, wird Ammoniak mit Sauerstoff von
einer geeigneten Quelle 38 verdünnt und die resultierende Mischung
wird dann durch die Leitung 28 an den Behälter 18 über das
Einspritzsystem 30 zugeführt. Luft ist eine geeignete
Quelle für
den Sauerstoff, wobei ein Ammoniak: Luft-Gewichtsverhältnis von
ca. eins zu ca. fünf
bevorzugt ist.
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Das
in 1 und 2 gezeigte Einspritzsystem 30 beinhaltet
eine Anzahl an parallelen Leitungen 34, die das verdünnte Ammoniak
nahe dem Boden 36 des Reaktionsbehälters 18 und vorzugsweise
ca. 10 Fuß (ca.
3 Meter) von dem Boden 36 verteilen. Um die gewünschten
Ergebnisse zu erreichen, sind die Leitungen 34 oberhalb
des Einlasses zur Pumpe 40 und der Leitung 16 angeordnet.
Wie in 3 gezeigt ist, ist ein weiteres Merkmal des Einspritzsystems 30,
dass die Luft/Ammoniakmischung nach unten in Richtung des Bodens 36 gerichtet
ist und nicht horizontal oder nach oben in den Behälter 18.
Das Einspritzen des Gemisches durch die Öffnungen 44 mit Durchmessern
von ca. 3/8 Inch (ca. 9,5 mm) und in einem Winkel von ca. 45 Grad
zum Boden 36 hat sich als geeignet erwiesen, um die erwünschten
Ergebnisse zu erzielen. Bedeutenderweise hat die Anordnung des Einspritzsystems 30,
das in den Figuren gezeigt ist, einen bedeutend reduzierten Ammoniakschlupf
zur Folge, was auf die Abwesenheit von Nestern von hohem pH-Wert
und hohen Ammoniumsulfit-Pegeln in der Lösung 22 zurückzuführen ist.
Gemäß dieser
Erfindung zirkulieren wässriges
Ammoniak und Sauerstoff, die mit dem Einspritzsystem 30 eingebracht
werden, durch den Reaktionsbehälter 18 aufgrund
der natürlichen
durch die Umlaufpumpe 40 erzeugten Zirkulation, der kontinuierlichen
Einspritzung von wässrigem
Ammoniak und Luft über
das Einspritzsystem 30 und jeglicher vorhandener Rührmittel,
wie der Lüfter 42 von 1.
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Im
Hinblick auf die obigen Ausführungen
ist ersichtlich, dass ein bedeutender Vorteil der vorliegenden Erfindung
darin besteht, dass, während
herkömmliche
Entschwefelungsverfahren, bei welchen Waschlösungen auf Ammoniakbasis verwendet
werden, relativ hohe Pegel an Ammoniakschlupf haben, die vorliegende
Erfindung den Ammoniakschlupf durch die Art und Weise kontrolliert,
wie das Ammoniak in ein Abgas-Entschwefelungssystem eingebracht
wird, um die Tendenz zu örtlich
begrenzten hohen pH-Werten und Ammoniumsulfitpegeln zu reduzieren.
Andere Vorteile dieser Erfindung beinhalten minimiertes örtlich begrenztes "flashing" aufgrund von Reaktionen
zwischen Ammoniak und Wasser in der Lösung 22, minimiertes "flashing" von Ammoniak in
der Gasphase bei Ausdehnung durch die Düsen 24 und eine schnellere
Reaktion der Lösung 22 mit Schwefeldioxid.
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Während die
vorliegende Erfindung in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist klar, dass der Fachmann auch andere Ausgestaltungen
anwenden kann. Die Merkmale dieser Erfindung könnten z.B. in Abgas-Entschwefelungssystemen
aufgenommen werden, welche sich von dem in den Figuren gezeigten
unterscheiden. Schlammzusammensetzungen könnten verwendet werden, welche
zusätzliche
Bestandteile zu den offenbarten beinhalten, und andere und/oder
zusätzliche
Einrichtungen könnten
verwendet werden, um die Lösungen
und Schlämme,
die in dem Verfahren verwendet werden, weiter zu verarbeiten, sowie
auch diejenigen Verbindungen, die durch das Abgas-Entschwefelungssystem
erzeugt werden. Dementsprechend wird der Umfang der Erfindung nur
durch die folgenden Ansprüche
beschränkt.