DE8717874U1 - Calciumhydroxid für die Abgasreinigung - Google Patents

Calciumhydroxid für die Abgasreinigung

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Description

5 CaI • &bgr;·' &eegr; &igr;&eegr;&sgr; für die Abgasreinigung
• » · ·
Beschreibung
Die Neuerung betrifft reaktionsfähige Calciumhydroxide für die Abgasreinigung.
Auf dem Gebiet der Abgasreinigung kommen zahlreiche Verfahren zur Anwendung. Neben der nassen Abgasreinigung kommt auch die trockene Abgasreinigung zum Einsatz. Sie besteht darin, in den zu reinigenden Abgasstrom pulverförmiges Calciumhydroxid einzublasen. Ziel ist, die im Abgasstrom vorhandenen sauren Schadstoffe, wie Schwefeldioxid, Chlorwasserstoff und Fluorwasserstoff zu neutralisieren und die gebildeten Neutralsalze an geeigneten Abscheidevorrichtungen, z. B. Elektrofiltern und Gewebefiltern, abzuscheiden.
Die trockene Abgasreinigung wird in verschiedenen Varianten angewandt. Die wesentlichsten Einsatzgebiete sind die Reinigung der Abgabe von Kohle- und Braunkohlekraftwerken, Müllverbrennungsanlagen, Sondeirmüllverbrennungsanlagen und Feuerungsanlagen mit unterschiedlichstem Einsatzmaterial.
Mit Hilfe der trockenen Abgasreinigung lassen sich die schadstoffhaltigen Abgase weitestgehend reinigen. Von Nachteil ist jedoch, daß der Verbrauch an Calciumhydroxid sehr hoch ist. Im allgemeinen betragt der stöchiometrischr Faktor 3,5 - 6. So werden z. B. bei Abfallverbrennung^anlagen
anstelle der erforderlichen 10 - 12 kg Hydroxid durchwegs mehr als 30 kg Calciumhydroxid benötigt. Der mäßige Wirkungsgrad der trockenen Abgasreinigung ist darauf zurückzuführen, daß die einzelnen Calciumhydroxidteilchen nicht vollständig durchreagieren. Auf dem Calciumhydroxid bildet sich eine Schicht aus Reaktionsprodukten, die das weitere Eindringen der abzuscheidenden sauren Schadstoffe verhindert.
Es ist immer wieder versucht worden, den hohen Calciumhydroxidverbrauch zu senken. Ein Verfahren besteht darin, nach der Abgasreinigung das abgeschiedene Produkt, das aus nichtumgeseftztem Calciumhydroxid und den gebildeten Reaktionsprodukten besteht, mechanisch durch Mahlen wiederaufzubereiten. Sinn und Zweck des Mahlens besteht darin, die äußeren, nicht reaktionsfähigen Schichten abzutrennen. &aacgr;&iacgr;&eegr; weiteres Verfahren sieht eine Zwischenlagerung ies Reaktionsproduktes vor und nach einer Lagerung von 1-2 Tagen ein erneuter Einsatz.
Alle diese Verfahren sind jedoch von einer ungenügenden Wirksamkeit hinsichtlich der Steigerung der Reaktionsfähigkeit von Calciumhydroxid gekennzeichnet.
Unter Steigerung der Reaktionsfähigkeit des Ca(OH)2 wird die Verringerung der Ca(OH)2-Menge zur Erreichung eines bestimmten Abscheidegrades der sauren Schadstoffe verstanden. Ein niedriger stöchiometrischer Faktor Ca(OH)2/saure Schadstoffe bedeutet eine höhere Reaktionsfähigkeit.
Es besteht deshalb ein erhebliches Interesse, Calciumhydroxidverbindungen herzustellen, die eine erhöhte Reaktionsfähigkeit gegenüber den sauren Schadstoffen der Abgase aufweisen. Weiterhin besteht ein Interesse daran, neben den sauren Schadstoffen des Abgases noch weitere Stoffe aus dem Abgas abzuscheiden. Dies sind insbesondere die
f Stickstoffoxide und das flüchtige Schwermetall Quecksilber.
: Von Interesse hierbei ist, die Abscheidung dieser Stoffe
nicht in separaten Stufen, sondern einstufig zusammen mit den sauren Schadstoffen durchzuführen.
': Weiterhin wäre es von Vorteil, zusammen mit der Abscheidung saurer Schadstoffe auch den Gehalt von CO und/oder Gesamt-C zu vermindern. Die vorstehend beschriebenen Aufgaben werden durch die neuerungsgemäße Calciumhydroxidverbindungen gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen derselben sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Neuerung ermöglicht die Herstellung reaktionsfähiger Calciumhydroxide für die Abgasreinigung indem dem zum Löschen von Branntkalk erforderlichen Wasser die Reaktionsfähigkeit des Calciumhydroxides steigernde Stoffe und/oder Schadstoffbindende Stoffe zugesetzt werden.
Der wesentliche Grundgedanke der Neuerung besteht darin, daß während des Löschens des Branntkalkes zu Calciumhydroxid dem hierzu erforderlichen Löschwasser Substanzen zugesetzt werden, die über das gesamte Ca(OH)2-Korn verteilt werden.
Mit Hilfe derartiger eingeschleuster Substanzen läßt sich dann die Reaktionsfähigkeit des Calciumhydroxide* gesielt verändern. Weiterhin kann Ca(OH)2 als Träger für andere Schadstoffbindende Stoffe benutzt werden.
den zugesetzten Stoffen kann es sich dann um Verbindungen handeln, die selbst auf die Schadstoffe einwirken, oder um Substanzen, die den inneren Aufbau, die Struktur und die Oberfläche des Calciumhydroxids verändern.
Eine vorteilhafte Ausführung der Neuerung besteht nun darin, daß Stoffe zugesetzt werden, die die Bindung sdurer Schadstoffe, wie HCl, HF, SO2, SO3, NO2, HCN, Phenole, Carbonsäuren und dergleichen, begünstigen.
Unter diesen Stoffen werden vornehmlich Stoffe verstanden, die stark basisch wirken und deshalb bevorzugt mit den sauren Schadstoffen reagieren.
5
Demnach besteht eine vorteilhafte Ausführung der Neuerung darin, als Stoffe zur Steigerung der Reaktionsfähigkeit Alkalihydrogencarbonate, Alkalihydroxide und/oder Alkalicarbonate zuzusetzen. Hierzu sind besonders geeignet &igr; Natriumhydroxid, Natriumhydrogencarbonat und/oder Natriumcarbonat.
Diese Stoffe werden dem Löschwassor zugesetzt und dringen während des Ablöschprozesses in das sich bildende Calciumhydroxidteilchen ein. Hierbei kann es auch zu weiteren Umsetzungen mit Calciumhydroxid kommen. Zum Beispiel dürfte sich Natriumhydrogencarbonat aber auch Natriumcarbonat mit Calciumhydroxid anteilig zu Calciumcarbonat unter Freisetzung von Natriumhydroxid umsetzen. Es liegt also bei Anwendung derartiger Stoffe ein komplexes Gemisch der verschiedensten basischen Stoffe vor.
Bei den Calciumhydroxidpulvern handelt es sich um nichtklebende, leicht transportfähige und leicht in den Gasstrom einzubringende Pulver.
Ein weiteres Problem der Abgasreinigung besteht darin, daß neben den sauren Schadstoffen auch noch Schwermetalle, insbesondere Quecksilber, im Abgasstrom vorliegen. Zur Abscheidung von Quecksilber werden unterschiedliche Methoden angewandt. Bei der trockenen Abgasreinigung selbst ist es bisher nicht möglich gewesen, die Abscheidung von Quecksilber so weit zu steigern, daß die vorgeschriebenen Grenzwerte sicher eingehalten werden können. Das übliche Verfahren, den Quecksilbergehalt des Abgases zu vermindern, besteht darin, die Temperatur des Abgases durch Zugabe von Wasser so weit
J *..i &iacgr; * JJ
abzusenken, daß eine Bindung von Quecksilber an Calciumhydroxid erfolgt.
Dienes Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß nach wie vor
deutliche Mengen an Quecksilber im Abgas bleiben und bei
unkontrollierten Wasserzugaben Störungen in den nachgeschalteten Abscheidevorrichtungen auftreten können.
Die vorliegende Neuerung schlägt deshalb vor, dem zum Löschen des Branntkalkes erforderlichen Löschwasser quecksilberbindenden Stoffe, vorzugsweise Schwefelwasserstoff, Natriumhydrogensulfid und/oder Trimercapto-s-triazin (TMT) und dergleichen zuzusetzen. TMT wird bevorzugt als Natriumsalz eingesetzt.
Durch die Kombination von Calciumhydroxid mit den quecksilberbindenden Stoffen wird erreicht, daß die durch einen charakteristischen Geruch ausgezeichneten Stoffe Schwefelwasserstoff und Natriumhydrogensulfid in Form geruchloser Calciumsulfide eingesetzt werden können und die Neutralisation der sauren Schadstoffe gemeinsam mit der Bindung von Quecksilber durchgeführt werden kann. Auf diese Art und Weise können zusätzliche Abgasreinigungsstufen vermieden werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Neuerung besteht nun darin, daß dem Löschwasser nicht nur eine Stoffgruppe sondern ganze Kombinationen für verschiedene abzuscheidende Schadstoffe zugesetzt werden. Eine erfindungsgemäß mit großem Vorteil einzusetzende Kombination besteht aus Natriumhydrogencarbonat, Bisen(III)-Chlorid und Trimercaptos-triazin (TMT). Mit einer derartigen Kombination können nicht nur saure Schadstoffe, sondern auch Stickstoffoxide und leicht flüchtige Schwermetalle, insbesondere Quecksilber, abgeschieden werden.
Eine AasfUhrungsform der Neuerung besteht also darin, daß sowohl säurebindende als auch stickstoffoxidbindende, wie auch schwermetallbindende Stoffe gemeinsam über das Löschwasser zugesetzt sind und ein derartig modifiziertes Calciumhydroxid bilden.
Es können also Calciumhydroxide hergestellt werden, die oxidierende, reduzierende, neutralisierende und/oder schwermetallhaltige Stoffe enthalten. So ist es beispielsweise möglich, dem Löschwasser Zinn- und Zinkchlorid zuzusetzen, das dann in das Calciumhydroxid eingebunden wird. Die Metallsalze können z. B. mit Wasserstoff zu Zinn bzw. Zink reduziert werden. Dieses über das Calciumhydroxid fein verteilte Metall dient dann bevorzugt zur Aufnahme von Quecksilber aus dem Abgasstrom.
Als oxidierende oder reduzierende Stoffe sind mit Vorteil Schwermetalle einzusetzen. Es handelt sich dabei um die Schwermetalle, die in verschiedenen Oxidationsstufen vorkommen: Molybdän, Wolfram, Titan, Kupfer, Chrom, Eisen, Zinn, Kobalt, Vanadin.
Diese Schwermetalle werden dem Löschwasser in Form wasserlöslicher Salze zugesetzt und können nach der Aufnahme in das Calciumhydroxid noch einer Reduktion oder Oxidation unterworfen werden.
Die schwermetallhaltigen Calciumhydroxide können neben der üblichen "Entsäuerung" des Abgases auch zur weitergehenden Abgasreinigung verwendet werden. Zum Beispiel kann Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidiert werden. Oxidiert werden können auch die im Abgas vorhandenen Kohlenwasserstoffe, so daß es zur Absenkung des Gesamt-C-Gehaltes kommt.
Zur Menge der einzusetzenden Stoffe ist festzustellen, daß sich diese nach der Menge des abzuscheidenden Schadstoffes und der Löslichkeit des jeweiligen Stoffes im Wasser richtet. Die Obergrenze des jeweiligen zuzusetzenden Stoffes richtet sich nach dessen Löslichkeit im Wasser.
Mit dem neuerungsgemäßen Calciumhydroxid kann die Reaktionsfähigkeit des Ca(OHJj deutlich gesteigert, werden, d.h. der Verbrauch an Ca(OHJo zur Abscheidung saurer Schadstoffe erheblich gesenkt werden. Gleichzeitig lassen sich noch flüchtige Schwermetalle, z. B. Quecksilber, Cadmium und dergleichen, aus dem Abgasstrom abscheiden. Ein erheblicher Vorteil ist auch die simultane Abscheidung oder Konzentrationsminderung von sauren Schadstoffen und Stickstoffoxiden, die auch mit einer gleichzeitigen Schwermetallabscheidung verbunden werden kann.
Weiterhin lassen sich durch Zusätze zum Löschwasser physikalische Eigenschaften wie Oberfläche, Fließverhalten, Verteilungsfähigkeit im Abgasstrom und dergleichen verändern und gezielt beeinflussen.

Claims (13)

  1. • ■ · t
    ··"·■ ill* # * *
    Patentanwälte Fluggenstraße 13 0-8000 München 19
    DBEHL · GLAESER HILTL & PARTNER
    Patentanwälte · European Patent Attorneys 5 MÜNCHEN-HAMBURG*
    Kanzfei/Office München Flüggenstraße 13 · D-8000 München 19
    _ Dr. Hermann O.Th. Diehl- Diplom-Physiker
    1 ° Joachim W. Qaeser · Dipkxn-Ingenieur*
    Dr. Bmar HiItI · Diplom-Chemiker Erich Burger ■ Diplom-Ingenieur
    12 September 1990 15 F 5294-DE DI/EI
    FTU GmbH
    20 Mühlbergstraße l/B
    D-8130 Starnberg 2 Bundesrepublik Deutschland
    Calciumhydroxid für die Abgasreinigung
    Schutzansprüche
    1. Calciumhydroxid für die Abgasreinigung mit erhöhter 35 Reaktionsfähigkeit gegenüber den in Abgasen enthaltenen sauren Schadstoffen, wobei das Calciumhydroxid als Träger für andere schadstoffbindende Stoffe dient.
  2. 2. Calciumhydroxid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 40 daß dem Calciumhydroxid zur Steigerung seiner
    Reaktionsfähigkeit Alkalihydroxide,
    Telefon · Telephone Fernschreiber ■ Telex Tetekopierer ■ Facsimile
    (089)17 7061-63 (089)1 7&Pgr;43&Ogr;&Ogr; ,··."': A 219 &Igr;4&iacgr;*&iacgr;«&ugr;9&iacgr;&Ggr;: \ (089) 1 784033 · (089) 1 7840 3&Iacgr;
    •&Agr; &igr;«
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    • I [
    Alkalihydrogencarbonate und/oder Kalicarbonate, bevorzugt Natriumhydroxid, Natriumhydrogencarbonat und/oder Natriumcarbonat, zugesetzt sind.
  3. 3. Calciumhydroxid nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumhydroxid mit quecksilberbindenden Stoffen kombiniert ist.
  4. 4. Calciumhydroxid nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es
    enthält.
    daß es Calciumsulfide und/oder Trimercapto-s-triazin Ct
  5. 5. Calciumhydroxid nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trimercapto-s-triazin als Natriumsalz vorliegt.
  6. 6. Calciumhydroxid nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Calciumhydroxid eine Kombination aus Natriumhydrogencarbonat, Eisen(III)-chlorid und Trimercapto-s-triazin (TMT) zugesetzt ist zur gleichzeitigen Abscheidung von sauren Schadstoffen, Stickstoffoxiden und leicht flüchtigen Schwermetallen, insbesondere Quecksilber.
  7. 7. Calciumhydroxid nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß es oxidierende, reduzierende, '■ neutralisierende und/oder schwermetallhaltige Stoffe | enthält. I
  8. 8. Calciumhydroxid nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als reduzierend oder oxidierend wirkende Stoffe, Schwermetalle zugesetzt sind, die in verschiedenen Oxidationsstufen vorkommen.
  9. 9. Calciumhydroxid nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Zusatz an Zinn, Eisen, Chrom, Vanadin, Molybdän, Titan, Kupfer, Wolfram und/oder Kobalt.
  10. 10. Calciumhydroxid nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die metallhaltigen Calciuiohydroxide einer Oxidation oder Reduktion unterzogen sind.
  11. 11. Calciumhydroxid nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Zusatz an Zinn - oder Zinkchlorid, die zu Zinn bzw. Zink reduziert sind.
  12. 12, Calciumhydroxid nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schadstoffbindenden Substanzen während des Löschens von Branntkalk zu Calciumhydroxid eingeschleust und über das gesamte Ca(OH)2-Korn verteilt sind.
  13. 13. Calciumhydroxid nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als trockenes, gezielt wasserabgebendes und wasserhaltiges Pulver vorliegt.
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