WO1990007973A1

WO1990007973A1 - Verfahren zur rauchgasentschwefelung und anlage zu dessen durchführung

Info

Publication number: WO1990007973A1
Application number: PCT/DE1989/000028
Authority: WO
Inventors: Walter Jäger
Original assignee: Interatom Gmbh
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1990-07-26
Also published as: EP0397726A1

Abstract

Statt des unverkäuflichen Gips liefernden chemischen Waschverfahrens für schwefelhaltige Abgase wird vorgeschlagen, ein Verfahren, bei dem das Schwefeldioxyd bei niedriger Temperatur in ein Lösungsmittel absorbiert (8), später unter Wärmezufuhr aus demselben wieder ausgetrieben (14) und schließlich (19, 26) zu z.B. Schwefelsäure weiterverarbeitet wird, dahingehend abzuwandeln, daß als Stripgas nicht Dampf, sondern Luft verwendet wird und die Wärmeeinkoppelung (4) in das Lösungsmittel getrennt erfolgt. Beträgt die Luftzufuhr das Achtfache des ausgetriebenen Schwefeldioxyds, so steht für die katalytische Oxydation desselben bereits eine ausreichende Sauerstoffmenge zur Verfügung. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anlage wird vorgestellt.

Description

Verfahren zur Rauchgasentschwefelung und Anlage zu dessen Durchführung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauchgasentschwefelung, in dem das Schwefeldioxyd in einem Lösungsmittel absorbiert, aus diesem unter Wärmezufuhr wieder ausgetrieben und zu Schwefelsäure verarbeitet wird, sowie einen hierfür geeigneten Anlagenaufbau.

Die zur Verringerung von Umweltschäden als erforderlich angesehene Entschwefelung der Rauchgase von Großfeuerungsanlagen, insbesondere von Kraftwerken nach der bisher vorwiegend verwendeten Methode liefert durch die Reaktion mit Kalzium größere Mengen an Gips, die in diesem Ausmaße als Baustoff nicht abzusetzen sind und ihrerseits wieder Probleme bei der Deponierung hervorrufen. Günstiger erscheint ein Verfahren, das als Endprodukt Schwefelsäure liefert, für die ein vielfältiger Bedarf besteht. Demgegenüber treten andere Verfahren, z. B. die Verarbeitung zu elementarem Schwefel oder zu flüssigem Schwefeldioxyd zurück. In den "Linde-Berichten aus Technik und Wissenschaft" Nr. 57 (1985) wird ein Verfahren zur Rauchgasreinigung vorgeschlagen, das neben einer im Anschluß an die Entschwefelung durchzuführenden Entstickung, die keinen Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung hat, die Reinigung des Rauchgases von Schwefeldioxyd dadurch bewirkt, daß dieses mittels eines physikalischen Waschverfahrens abgeschieden wird. Hierzu wird das Schwefeldioxyd in einer ersten Verfahrensstufe in einem geeigneten Lösungsmittel absorbiert (als besonders geeignet wird Tetraethylenglykol-Dimethylether vorgeschlagen). In einem zweiten Verfahrensschritt wird mit Hilfe von Wasserdampf das Schwefeldioxyd in konzentrierter Form aus dem Lösungsmittel ausgetrieben und dieses damit regeneriert, so daß es in einem geschlossenen Kreislauf geführt werden kann. Die Weiterverarbeitung des Dampf-/S0₂-Gemisches, z. B. zu

Schwefelsäure erfolgt dann auf konventionelle Art, d. h. durch katalytische Oxydation des Schwefeldioxyds zu Schwefeltrioxyd und anschließende Lösung desselben in Schwefelsäure.

Der Bedarf an Heizdampf für dieses Verfahren ist nicht unbeträchtlich, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Herabsetzung des hierfür erforderlichen Heizaufwandes zu ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß der ohnehin zur Oxydierung des Schwefeldioxyds zu Schwefeltrioxyd erforderliche (und bisher in einem an die Desorption anschließenden Verfahrensschritt zugeführte) Sauerstoff als Austreibergas verwendet wird? zum Strippen wird also kein Dampf mehr verwendet, sondern nur noch eine geringe Menge zur Beheizung des Wasch- bzw« Lösungsmittels in der Desorptionsstufe.

In weiterer, besonders einfacher Ausgestaltung des Verfahrens wird der Sauerstoff in Form von Luft zugeführt, wobei die übrigen Bestandteile der Luft-im weiteren Verfahren chemisch inert bleiben und ohne besondere Schwierigkeiten abgeschieden werden können.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anlage weist in bekannter Weise eine an eine Rauchgasquelle angeschlossene Absorptionskolonne, eine an Einrichtungen zur Umsetzung von Schwefeldioxyd zu Schwefeltrioxyd angeschlossene Desorptionskolonne, einen beide verbindenden Lösungsmittel¬ kreislauf, einen in letzterem einbezogenen, extern beheizbaren Wärmetauscher und Einrichtungen zur Umwälzung des Lösungs- mittels auf. Als neue Komponente tritt hinzu eine Einrichtung zum Einführen von Sauerstoff bzw. Luft in die Desorptionskolonne.

In weiterer .Ausgestaltung der Erfindung gemäß dem 4. Anspruch wird die Einrichtung zum Einführen von Sauerstoff bzw. Luft in Strδmungsrichtung gesehen hinter der Desorptionskolonne angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt. Durch Verbrennung eines fossilen, schwefelhaltigen Brennstoffes in einem Kessel 1 wird Dampf erzeugt, der in einem Kreislauf 2 Verbrauchern zugeführt wird, z«, B. einer Turbine 21 mit angekoppeltem Generator 22, und nach Kondensation in einem Kondensator 23 durch eine Pumpe 24 als Wasser wieder dem Kessel 1. Ein Teil des Abdampfes wird der Turbine 21 über einen Nebenkreislauf 3 entnommen, der einen ersten Wärmetauscher 4 einschließt und das Kondensat ebenfalls durch die Pumpe 24 zurückfördert. Das durch die Verbrennung in der Feuerung 1 erzeugte Rauchgas weist eine Vielzahl von Verunreinigungen auf, darunter auch Schwefeldioxyd. Es wird in einem Rauchgaskreislauf 5 zunächst einem zweiten Wärmetauscher 6 zugeführt, in dem es seine Wärme weitgehend an das im Gegenstrom geführte gereinigte Rauchgas abgibt, was erforderlich ist, da die weiteren Reinigungsschritte günstiger bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden können und andererseits das gereinigte Rauchgas mit einer Temperatur in den Kamin abgegeben werden soll, die oberhalb des Taupunktes von Wasser liegt, bzw. für die hier nicht dargestellte, nachgeschaltete Reduktion der darin enthaltenen Stickoxyde erwärmt werden muß, da die benutzten Katalysatoren erst ab einer gewissen Mindesttemperatur wirksam werden. In einer

Vorreinigungseinrichtung 7 werden durch Auswaschen mit Wasser Verunreinigungen wie Salzsäure, Flußsäure und Staub aus dem Rauchgas entfernt und dieses dann einer Absorptionskolonne 8 zugeführt, in der das Schwefeldioxyd physikalisch mittels eines Lösungsmittels ausgewaschen wird, das eine starke Temperatur¬ abhängigkeit der Löslichkeit des Schwefeldioxyds sowie eine hohe Selektivität gegenüber den übrigen Rauchgaskomponenten aufweist; ferner ist eine gute thermische und chemische Stabilität erforderlich, letztere auch gegenüber im Rauchgas vorkommenden Spurenverunreinigungen, ein geringer Dampfdruck, um die Verluste in das gereinigte Rauchgas niedrig zu halten, sowie günstige toxikologische Eigenschaften. Die Absorption erfolgt im Bereich einer Packung 9 aus Füllkörpern, durch die das Rauchgas aufsteigt und dabei in innigen Kontakt mit dem von oben herabrieselnden Lösungsmittel kommt. Das Lösungsmittel wird in einem eigenen Kreislauf 10 mit Hilfe von Pumpen 11 umgewälzt und gelangt vom Sumpf der Absorptionskolonne 8 zunächst über einen dritten Wärmetauscher 12, in dem es durch das im Gegenstrom geführte regenerierte Lösungsmittel aufgeheizt wird, in eine Desorptionskolonne 13, die ebenfalls eine der Kontaktierung dienende Packung 14 aus Füllkörpern aufweist. Der Kontakt erfolgt hier mit von außen über eine Leitung 16 zugeführter Luft, die durch ein Gebläse 15 gefördert wird. Das Gebläse 15 kann in der Leitung 16 angeordnet sein, ist jedoch vorzugsweise wie hier gezeigt in Strömungsrichtung hinter der Desorptionskolonne 13 angeordnet; der durch die Saugwirkung des Gebläses 15 in der Desorptionskolonne 13 hervorgerufene Unterdruck fördert den Austritt der im Lösungsmittel gelösten Gase. Da das Lösungsmittel nach Durchlaufen des dritten Wärmetauschers 12 erwärmt ist (auf etwa 60 bis 70 ^βC) wird das Schwefeldioxyd und eine gewisse Menge Kohlendioxyd aus dem Lösungsmittel ausgetrieben und wird als S0₂-reiches Gas über einen eigenen Kreislauf 17 nach Abkühlung in einem sekundärseitig mit Kühlwasser beaufschlagten vierten Wärmetauscher 18 nach Durchlaufen einer Gaswäsche 25 einer Einrichtung 19 zugeführt, in der das Schwefeldioxyd katalytisch zu Schwefeltrioxyd oxydiert wird. Anschließend erfolgt in einer weiteren Einrichtung 26 die Hydrierung zu Schwefelsäure unter Abgabe eines gereinigten Abgases. Einer Sauerstoffzufuhr an dieser Stelle bedarf es nicht, wenn die Luftzufuhr auf das ca. Achtfache der Menge des ausgetriebenen Schwefeldioxyds bemessen wurde. Dies bedeutet, daß der Partialdruck des Schwefeldioxyds in der Desorptionskolonne nur noch ein Zehntel beträgt, wodurch die Desorption auch bei der angesprochenen verhältnismäßig niedrigen Temperatur zufriedenstellend abläuft. Das sich im Sumpf der Desorptionskolonne 14 sammelnde regenerierte Lösungsmittel wird in dem ersten Wärmetauscher 4 mit dem aus dem Hauptdampfkreislauf 2 abgezweigten Dampf beheizt und kehrt dann über den dritten Wärmetauscher 12 und soweit erforderlich über einen fünften Wärmetauscher 20, der sekundarseitig ebenfalls mit Kühlwasser beaufschlagt ist mit der für das Verfahren erforderlichen niedrigen Temperatur in die Absorptionskolonne 8 zurück.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Rauchgasentschwefelung, in dem a) das Schwefeldioxyd in einem Lösungsmittel absorbiert und b) aus diesem unter Wärmezufuhr wieder ausgetrieben und d) zu Schwefelsäure verarbeitet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß c) der zur Oxydierung des Schwefeldioxyds zu Schwefelsäure zusätzlich erforderliche Sauerstoff als Austreibergas verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Luft als Austreibergas verwendet wird.

3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit a) einer an eine Rauchgasquelle (1) angeschlossenen Absorptionskolonne (8), b) einer Desorptionskolonne (13) mit daran angeschlossenen Einrichtungen (19, 26) zur Umsetzung von Schwefeldioxid zu Schwefelsäure, c) einem beide verbindenden Lösungsmittelkreislauf (10), d) einem in letzteren einbezogenen, extern beheizbaren Wärmetauscher (4) und e) Einrichtungen (11) zur Umwälzung des Lösungsmittels, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h f) eine Einrichtung (15) zum Einführen von Sauerstoff bzw. Luft in die Desorptionskolonne (13).

4. Anlage nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einrichtung (15) zum Einführen von Sauerstoff bzw. Luft in Strömungsrichtung gesehen hinter der Desorptionskolonne (13) angeordnet ist.