WO2007025948A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen von schwefeldioxid aus einem trockenen gasstrom - Google Patents

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WO2007025948A1
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hydrogen peroxide
sulfuric acid
liquid
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Thomas Bogenstätter
Wolfgang Gmeiner
Volker Fattinger
Walter Jaeger
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Basf Se
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    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the invention relates to a method for removing sulfur dioxide from a dry gas stream. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method.
  • Sulfuric acid aerosols entrained with the gas stream can be removed from the gas stream by means of a filter.
  • candle filters which consist of individual filter candles, are generally used.
  • the SO 2 contained in the gas stream is not absorbed by the sulfuric acid. For this reason, the SO 2 must be removed from the gas stream by another method.
  • One known method for removing SO 2 is chemical absorption in a hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) solution having a concentration in the range of 10 to 40 g H 2 O 2 / !. Such chemical absorption is z.
  • H 2 O 2 hydrogen peroxide
  • the raw material containing SO 2 is brought into contact with the H 2 O 2 -containing scrubbing solution in a two-stage packed scrubber.
  • the two-stage packed scrubber is operated in countercurrent and has two separate liquid circuits. The raw gas enters the lower part of the scrubber.
  • the H 2 O 2 -containing solution is mixed with a sulfuric acid liquid circulation stream to a H 2 O 2 -containing scrubbing solution and fed through a sprinkler system onto an upper packed body.
  • the H 2 O 2 -containing wash solution with SO 2 absorbed therein and reacted to give H 2 SO 4 passes into an intermediate sump.
  • the H 2 O 2 -containing scrubbing solution is removed as sulfuric acid-liquid recycle stream, mixed again with the solution containing H 2 O 2 and applied to the upper packed packing.
  • the dripping solution from the upper packed packing contains not only sulfuric acid but also unreacted H 2 O 2 . From the intermediate sump, part of the solution runs into the lower part of the scrubber and drips there onto the lower packed body.
  • the remaining H 2 O 2 reacts with the sulfur dioxide from the raw gas to sulfuric acid.
  • the liquid passing through the lower packed body becomes a sump collected. From the sump clean sulfuric acid is withdrawn. Part of the sulfuric acid is added to the lower packing in a fluid circuit.
  • the crude gas purified in this way contains only such small amounts of sulfur dioxide that the gas can be released into the environment.
  • Another way known in the art to remove sulfur dioxide from dry gas streams is to pass the gas stream through a catalyst bed. In the presence of the catalyst, the sulfur dioxide is oxidized to sulfur trioxide. The resulting sulfur trioxide can then be washed with sulfuric acid from the gas stream. In this case, however, no content of SO 2 is reached which is in the range of less than 50 to 100 ppm.
  • Sulfur dioxide-containing exhaust gases fall z. B. in the production of sulfuric acid from sulfur. This sulfur is first oxidized to sulfur dioxide. The sulfur dioxide is oxidized in a further step to sulfur trioxide. The sulfur trioxide is absorbed in sulfuric acid. The acid concentration is adjusted via a water addition. The sulfur dioxide conversion in this process is about 99.5 to 99.8 percent. Unreacted SO 2 is released to the environment. Such a process for the production of sulfuric acid is z. Sulfuric acid, special edition from Ullmann Enzyklopadie der ischen Chemie for the Lurgi companies, 1982.
  • the object of the present invention is to provide an alternative method for reducing SO 2 emissions.
  • the object is achieved by a method for removing sulfur dioxide from a dry gas stream, which comprises the following steps:
  • the admixed liquid containing hydrogen peroxide is mixed with the dry gas stream in less than 0.3 seconds such that the injected liquid is substantially homogeneously distributed in the gas stream.
  • substantially homogeneously distributed means that the amount of injected liquid in the gas flow over the flow cross-section at each point deviates by a maximum of 10 percent from an average concentration.
  • the admixed liquid containing hydrogen peroxide is mixed with the dry gas stream within less than 0.03 s so that the admixed liquid is substantially homogeneously distributed in the gas stream.
  • the sulfur dioxide-containing, dry gas stream for example, come from a pure sulfur combustion, combustion of sulfur-containing substances or the roasting of sulfur-containing ores.
  • the process according to the invention is applied to gas streams which originate from the production of sulfuric acid.
  • the SO 2 contained in the gas stream is usually oxidized on a catalyst to SO 3 and then absorbed as H 2 SO 4 or oleum.
  • the process of the invention is preferably applied to gas streams having an SO 2 concentration of less than 1% by volume in order to reduce emissions in the exhaust gas stream.
  • the hydrogen peroxide-containing liquid admixed to the gas stream generally contains up to 60% by weight of hydrogen peroxide, preferably the admixed liquid contains from 20 to 60% by weight of hydrogen peroxide.
  • the temperature of the dry gas stream is preferably so high that the admixed liquid at least partially evaporates in the gas stream.
  • the temperature of the gas stream is in the range of 20 to 140 ° C, preferably in the range of 30 ° C to 140 ° C.
  • sulfuric acid is additionally added to the gas stream.
  • the added sulfuric acid is preferably at least 90%, more preferably at least 95%, and most preferably at least 98%.
  • the sulfuric acid may either be contained in the admixed liquid in addition to or added separately from the hydrogen peroxide to the gas stream.
  • the sulfuric acid is preferably added just before the liquid is added to the gas stream.
  • a rapid and homogeneous distribution of the liquid in the gas stream is preferably achieved by introducing the liquid into the gas stream via atomizing nozzles. is being driven. Rapid mixing of the liquid with the gas stream in less than 0.3 seconds is required to prevent the hydrogen peroxide from decomposing before it reacts with the sulfur dioxide.
  • any nozzle shape known to the person skilled in the art is suitable as the atomizer nozzle.
  • the atomization takes place either by high speed of the liquid to be atomized, the high speed z. B. is generated by a corresponding cross-sectional constriction of the nozzle or by rapidly rotating nozzle components. Such nozzles with rapidly rotating nozzle components are for example high rotation bells.
  • Another way to atomize the liquid is to pass a gas stream through the atomizer nozzle in addition to the liquid. The liquid is entrained with the gas stream and thereby atomized into fine droplets.
  • atomizing nozzles are suitable in which by a gas flow, the liquid is atomized, or nozzles with relatively small bore, which require a correspondingly high fluid pressure.
  • the atomizing nozzles are preferably arranged so that the spraying cones mix with each other.
  • the atomizer nozzles are preferably arranged in such a way that the atomizer nozzles, with which the sulfuric acid is added, alternate with the atomizer nozzles with which the liquid containing the hydrogen peroxide is added.
  • all atomizer nozzles are arranged in one plane.
  • the atomizing nozzles with which the liquid containing the hydrogen peroxide is added, in a plane and to arrange the atomizing nozzles, with which the sulfuric acid is added, in a further plane offset to the first plane.
  • the atomizing nozzles are preferably arranged annularly, wherein the distance between two atomizing nozzles should generally be no greater than about 20 cm.
  • at least one atomizing nozzle is arranged on a flow cross-section of less than 320 cm 2 .
  • any other ordered or disordered arrangement of the atomizing nozzles is conceivable.
  • the distance between two atomizer nozzles does not exceed approx. 20 cm, so that even in the case of non-annular atomizer nozzles on a flow cross section of 300 to 350 cm 2 each at least one atomizer nozzle is arranged.
  • An almost complete conversion of the sulfur dioxide contained in the gas stream is achieved in that the amount of added hydrogen peroxide preferably corresponds to 1, 0 to 2.5 times the stoichiometrically necessary amount for the reaction of the total contained in the gas stream sulfur dioxide.
  • An almost complete conversion means that the sulfur dioxide content in the gas stream after the reaction is at most 200 ppm, preferably at most 100 ppm.
  • Suitable filters are any filter that can be used to separate aerosol droplets from a gas stream.
  • Preferred filters are candle filters, which consist of filter candles arranged side by side.
  • the filter is preferably selected so that it has at least a separation efficiency of 100% for particles having a particle size of at least 3 ⁇ m and more than 95% for particles having a particle size of more than 1 ⁇ m.
  • Suitable filters are, for example, those which, according to the manufacturer's instructions, have a separation efficiency of 100% for particles having a particle size of more than 1 ⁇ m and of 98% for particles having a particle size of more than 0.5 ⁇ m.
  • Another suitable filter has, according to the manufacturer, e.g. a separation efficiency of 100% for particles with a particle size of more than 3 ⁇ m and a separation efficiency of 95% for particles with a particle size of more than 1 ⁇ m.
  • Suitable material for the filter is any material that is stable against the temperatures occurring and which is not attacked by the resulting sulfuric acid.
  • Preferred materials are, for example, glass wool, polypropylene or polyester fibers. Particularly preferred for the separation of sulfuric acid is glass wool.
  • aerosol separators known to the person skilled in the art for separating off the sulfuric acid.
  • Such aerosol are z. As knitted or knitted fabrics.
  • aerosol separators with liquid circulation in analogy to the H 2 SO 4 absorber as aerosol separators.
  • liquid for the liquid circulation is for example sulfuric acid.
  • aerosol separators must also be made of a material which is stable against the occurring temperatures and which is not attacked by the sulfuric acid.
  • the gas stream is passed through a turbulence generator in a preferred embodiment after the addition of the liquid containing the hydrogen peroxide.
  • any turbulence generator known to the person skilled in the art is suitable as a turbulence generator.
  • Preferred turbulence generators are knit fabrics of glass fiber.
  • the sulfur dioxide-containing dry gas stream is passed over an absorber package prior to the addition of the liquid containing the hydrogen peroxide.
  • sulfur trioxide which is also contained in the gas stream, is generally removed from the gas stream. The removal of the sulfur trioxide takes place by absorption in sulfuric acid.
  • the absorber packing is sprinkled with sulfuric acid, so that a sulfuric acid film is formed on the individual packing elements.
  • As a pack is z.
  • any material for the structured packing or the packing any material is suitable, which is stable against the temperatures occurring and is not decomposed by the sulfuric acid.
  • Preferred material for the structured packing or the packing is ceramic.
  • a further improvement of the mixing of the admixed, hydrogen peroxide-containing liquid in the gas stream can be achieved by increasing the velocity of the gas stream before the addition of the liquid containing the hydrogen peroxide.
  • the increase in the velocity of the gas stream is preferably generated by a narrowing of the flow cross-section.
  • the constriction of the flow cross-section can be carried out continuously or in the form of a sudden cross-sectional constriction. Here, a continuous narrowing of the flow cross-section is preferred.
  • a suitable geometry, in which the speed is increased accordingly, has z. B. on a Venturi tube. If a turbulence generator is used in addition to the cross-sectional constriction, this is preferably arranged in the narrowest cross-section.
  • the invention further relates to a device for removing sulfur dioxide from a dry gas stream according to the method described above.
  • the device comprises at least one atomizing nozzle for adding the liquid containing the hydrogen peroxide and arranged in the flow direction of the gas stream behind the at least one atomizing nozzle filter or aerosol, wherein in each case a cross-sectional area of 315.16 cm 2 at least one atomizer nozzle is arranged.
  • the device according to the invention is preferably arranged in the direction of flow of the gas after an absorber packing in which any sulfur trioxide present in the gas is washed out.
  • a frustoconical section is arranged in the device according to the invention. In the frusto-conical section, the flow cross-section of the gas narrows, whereby the flow velocity is increased.
  • the at least one atomizing nozzle, with which the liquid containing the hydrogen peroxide is added to the gas stream is in the region of the narrowest cross section of the frusto-conical insert.
  • the device according to the invention is designed such that the flow cross section in the region of the at least one atomizer nozzle is smaller than the flow cross section at the gas inlet point. It is particularly preferred that the flow cross-section in the flow direction from the gas inlet point to the atomizer nozzle steadily decreases. The steady decrease in the flow cross-section ensures that there are no pole points in the gas flow at which vortex form, in which no gas exchange takes place.
  • the addition of the liquid containing the hydrogen peroxide is preferably carried out before the region of the narrowest cross-section. Due to the further reduction in cross-section after the addition of the liquid containing hydrogen peroxide, the velocity of the gas stream is further increased, thereby improving the mixing.
  • the turbulence generator is arranged in the region of the smallest cross-section in the flow direction in front of the filter or aerosol separator.
  • the device is preferably designed such that the flow cross-section increases continuously or in the form of a sudden expansion after the addition of the liquid containing the hydrogen peroxide, before the gas stream reaches the filter or aerosol separator.
  • the increase of the flow cross section reduces the velocity of the gas flow and at the same time increases the turbulence. Due to the increased turbulence is an improved mixing of liquid and gas. By reducing the flow rate is avoided that is discharged by Tropfenmitriss from the filter or aerosol from sulfuric acid from the device.
  • the single figure shows an inventively designed device for the removal of sulfur dioxide from a dry gas stream.
  • a device 1 for removing sulfur dioxide from dry gas streams comprises a housing 2 in which the gas stream flows.
  • the gas stream whose flow direction is shown by an arrow 3, first flows through an absorber packing 4.
  • sulfur trioxide optionally contained in the gas stream is washed out with the aid of sulfuric acid.
  • the sulfuric acid is fed via a sulfuric acid feed line 5 in which outlet openings are located on the side facing the absorber packing 4.
  • the sulfuric acid is supplied via openings in the sulfuric acid feed line 5, it is also possible to distribute the sulfuric acid, for example by means of atomizing nozzles on the absorber packing. Any other way known to the expert to supply the sulfuric acid is conceivable.
  • the gas stream After passing through the absorber pack, the gas stream enters the sulfur dioxide removal apparatus 1.
  • a truncated cone-shaped section 6 is formed, through which the gas stream flows.
  • the frustoconical portion 6 is arranged so that the flow cross-section decreases as it flows through the frusto-conical portion 6. By decreasing the flow cross-section, the velocity of the gas increases.
  • atomizer nozzles 7 are arranged.
  • the atomizer nozzles are preferably located on a ring line 8.
  • a hydrogen peroxide-containing liquid is fed to the atomizer nozzles 7.
  • the hydrogen peroxide-containing liquid is added via the atomizer nozzles 7 in the gas stream.
  • the hydrogen peroxide-containing liquid is fed via an inlet 9 of the ring line 8.
  • sulfuric acid can be added via a second inlet 10 of the ring line, which is also added via the atomizer nozzles 7 in the gas stream.
  • the turbulence is increased in the gas stream and thus improves the mixing of the gas stream with the admixed liquid.
  • the turbulence generator 1 1 ends of the frusto-conical section 6, which is accommodated in the housing 2, whereby the flow cross-section increases.
  • the turbulence is enhanced and thus achieved an additional mixing of the gas with the liquid contained therein.
  • the cross-sectional enlargement decreases the flow velocity of the gas.
  • a filter 12 is arranged.
  • sulfuric acid which is present as aerosol droplets in the gas stream, separated.
  • the sulfuric acid is formed on the one hand by reaction of the sulfur dioxide with the hydrogen peroxide, on the other hand, the sulfuric acid added to the gas stream via the atomizing nozzles 7 as well as sulfuric acid entrained as an aerosol from the absorber packing 4 with the gas stream.
  • the filter 12 is a candle filter. This consists of several filter cartridges 13. Instead of the candle filter, however, any other known to those skilled filter with which can be separated off drops from a gas stream, can be used. Instead of the filter 12, it is also possible to use an aerosol separator.
  • the sulfuric acid separated from the gas stream by filter 12 drips off filter 12 and is collected in a sulfuric acid pool 14 surrounding the frusto-conical section 6. Part of the sulfuric acid contained in the sulfuric acid pool 14 is removed via a drain 15. Another portion of the sulfuric acid is fed via a line 16, in which a pump 17 is the second inlet 10 and then sprayed via the ring line 8 and the atomizer nozzles in the gas stream. If necessary, additional sulfuric acid can be added via a sulfuric acid inlet 18, which opens into the conduit 16.
  • the purified of sulfur dioxide gas stream flows after separating the sulfuric acid via an outlet opening 19 of the device 1 and can then z. B. be delivered via a fireplace to the environment.
  • a compressed air atomizing nozzle was inserted into a gas line with a diameter of 1400 mm.
  • About the Druck Kunststoffzerstäuberdüse was an aqueous water injected peroxide solution with a hydrogen peroxide content of 30 wt .-% in the gas line.
  • 50,000 m 3 / h of process gas at a temperature of about 50 ° C flowed through the gas line.
  • the process gas was composed of 2,075 kmol / h N 2 , 134 kmol / h O 2 , 0.39 kmol / h SO 2 and less than 60 mg / Nim 3 SO 3 .
  • the amount of the aqueous hydrogen peroxide solution supplied via the compressed air atomizing nozzle was 50 l / h.
  • an air atomizing nozzle with a nozzle diameter (bore) of 0.4 mm was arranged just before the point at which the diameter of the pipe decreases.
  • an aqueous hydrogen peroxide solution containing 30 wt .-% hydrogen peroxide was injected into the gas stream.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem tro- ckenen Gasstrom, welches folgende Schritte umfasst: (a) Zumischen einer Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit in den Gasstrom, wobei sich aus dem Wasserstoffperoxid und dem Schwefeldioxid Schwefelsäure bildet und (b) Kondensieren, Absorbieren oder Aerosolabscheidung der gebildeten Schwefelsäure. Die zugemischte, Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit ist innerhalb von weniger als 0,3 s so mit dem trockenen Gasstrom vermischt, dass die zugemischte Flüssigkeit im Gasstrom im Wesentlichen homogen verteilt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem trockenen Gasstrom, welche mindestens eine Zerstäuberdüse zur Zugabe der Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit und einen in Strömungsrichtung des Gasstromes hinter der mindestens einen Zerstäuberdüse angeordneten Filter oder Aerosolabscheider umfasst, wobei jeweils auf einer Querschnittsfläche von 300 bis 350 cm2 mindestens eine Zerstäuberdüse angeordnet ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Schwefeldioxid aus einem trockenen Gasstrom
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxid aus einem trockenen Gasstrom. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Notwendig ist das Entfernen von Schweldioxid aus trockenen Gasströmen, da durch den Gesetzgeber immer höhere Anforderungen an zulässige Schwefeldioxid (SO2)- und Schwefeltrioxid (Sθ3)-Emissionen in Gasströmen, die an die Umgebung abgegeben werden, festgelegt werden.
Die Entfernung von SO3 erfolgt derzeit z.B. durch Absorption mit ca. 98-prozentiger Schwefelsäure. Mit dem Gasstrom mitgerissene Schwefelsäureaerosole können mit Hilfe eines Filters aus dem Gasstrom entfernt werden. Hierzu werden im Allgemeinen Kerzenfilter, die aus einzelnen Filterkerzen bestehen, eingesetzt.
Das im Gasstrom enthaltene SO2 wird jedoch nicht durch die Schwefelsäure absorbiert. Aus diesem Grund muss das SO2 durch ein anderes Verfahren aus dem Gasstrom entfernt werden. Ein bekanntes Verfahren zur Entfernung von SO2 ist die chemische Absorption in einer Wasserstoffperoxid (H2O2)-Lösung mit einer Konzentration im Bereich von 10 bis 40 g H2O2/!. Eine derartige chemische Absorption ist z. B. in VDI - Berichte Nr.730, 1989, Seiten 331 bis 347 beschrieben. Hierbei wird das SO2 enthaltende Rohgas in einem zweistufigen Füllkörperwäscher mit der H2O2-haltigen Waschlösung in Kontakt gebracht. Der zweistufige Füllkörperwäscher wird in Gegenstrom betrieben und verfügt über zwei getrennte Flüssigkeitskreisläufe. Das Rohgas tritt im unteren Teil des Wäschers ein. Die H2O2 enthaltende Lösung wird mit einem Schwe- felsäure-Flüssigkeitskreislaufstrom zu einer H2O2-haltigen Waschlösung gemischt und durch ein Berieselungssystem auf eine obere Füllkörperpackung aufgegeben. Die H2O2-haltige Waschlösung mit dem darin absorbierten und zu H2SO4 abreagierten SO2 läuft in einen Zwischensumpf. Aus dem Zwischensumpf wird die H2O2-haltige Waschlösung als Schwefelsäure-Flüssigkeitskreislaufstrom entnommen, erneut mit der H2O2 enthaltenden Lösung gemischt und auf die obere Füllkörperpackung aufgegeben. Die aus der oberen Füllkörperpackung abtropfende Lösung enthält neben Schwefelsäure auch nicht abreagiertes H2O2. Aus dem Zwischensumpf läuft ein Teil der Lösung in den unteren Teil des Wäschers und tropft dort auf die untere Füllkörperpackung. Hier reagiert das verbleibende H2O2 mit dem Schwefeldioxid aus dem Rohgas zu Schwefelsäu- re. Die durch die untere Füllkörperpackung laufende Flüssigkeit wird in einem Sumpf gesammelt. Aus dem Sumpf wird saubere Schwefelsäure abgezogen. Ein Teil der Schwefelsäure wird in einem Flüssigkeitskreislauf auf die untere Füllkörperpackung aufgegeben. Das so gereinigte Rohgas enthält nur noch so geringe Mengen an Schwefeldioxid, dass das Gas an die Umgebung abgegeben werden kann.
Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeit, Schwefeldioxid aus trockenen Gasströmen zu entfernen, besteht darin, den Gasstrom durch ein Katalysatorbett zu leiten. In Gegenwart des Katalysators wird das Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid oxidiert. Das so entstandene Schwefeltrioxid kann dann mit Schwefelsäure aus dem Gasstrom gewaschen werden. Hierbei wird aber kein Gehalt an SO2 erreicht, der im Bereich von weniger als 50 bis 100 ppm liegt.
Schwefeldioxidhaltige Abgase fallen z. B. bei der Herstellung von Schwefelsäure aus Schwefel an. Hierbei wird Schwefel zunächst zu Schwefeldioxid oxidiert. Das Schwe- feldioxid wird in einem weiteren Schritt zu Schwefeltrioxid oxidiert. Das Schwefeltrioxid wird in Schwefelsäure absorbiert. Die Säurekonzentration wird über eine Wasserzugabe eingestellt. Der Schwefeldioxid-Umsatz bei diesem Verfahren beträgt ca. 99,5 bis 99,8 Prozent. Nicht umgesetztes SO2 wird an die Umgebung abgegeben. Ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure ist z. B. in Schwefel Schwefeldioxid Schwefelsäure, Sonderdruck aus Ullmann Enzyklopädie der technischen Chemie für die Lurgi Gesellschaften, 1982, beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zur Reduzierung der SO2-Emissionen bereitzustellen.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxid aus einem trockenen Gasstrom, welches folgende Schritte umfasst:
(a) Zumischen einer Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit in den Gasstrom, wobei sich aus dem Wasserstoffperoxid und dem Schwefeldioxid Schwefelsäure bildet und
(b) Kondensieren, Absorbieren oder Aerosolabscheidung der gebildeten Schwefelsäure,
wobei die zugemischte, Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit innerhalb von weniger als 0,3 s so mit dem trockenen Gasstrom vermischt ist, dass die eingespritzte Flüssigkeit im Gasstrom im Wesentlichen homogen verteilt ist. „Im Wesentlichen homogen verteilt" bedeutet dabei, dass die Menge der eingespritzten Flüssigkeit im Gasstrom über den Strömungsquerschnitt an jedem Punkt um maximal 10 Prozent von einer mittleren Konzentration abweicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zugemischte, Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit innerhalb von weniger als 0,03 s so mit dem trockenen Gasstrom vermischt, dass die zugemischte Flüssigkeit im Gasstrom im Wesentlichen homogen verteilt ist.
Der Schwefeldioxid enthaltende, trockene Gasstrom kann beispielsweise aus einer reinen Schwefelverbrennung, Verbrennung schwefelhaltiger Stoffe oder der Röstung von schwefelhaltigen Erzen stammen. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auf Gasströme angewandt, die aus der Herstellung von Schwefelsäure stammen.
Das im Gasstrom enthaltene SO2 wird üblicherweise an einem Katalysator zu SO3 oxi- diert und dann als H2SO4 oder Oleum absorbiert. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise auf Gasströme angewandt, die eine SO2-Konzentration von weniger als 1 Vol.-% aufweisen, um die Emissionen im Abgasstrom zu reduzieren.
Die Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit, die dem Gasstrom zugemischt wird, enthält im Allgemeinen bis zu 60 Gew.-% Wasserstoffperoxid, vorzugsweise enthält die zugemischte Flüssigkeit 20 bis 60 Gew.-% Wasserstoffperoxid.
Die Temperatur des trockenen Gasstromes ist vorzugsweise so hoch, dass die zugemischte Flüssigkeit im Gasstrom zumindest teilweise verdampft. Bevorzugt liegt die Temperatur des Gasstromes im Bereich von 20 bis 140°C, bevorzugt im Bereich von 30°C bis 140°C.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird dem Gasstrom zusätzlich Schwefelsäure zugegeben. Die zugegebene Schwefelsäure ist vorzugsweise mindestens 90%ig, mehr bevorzugt mindestens 95%ig und insbesondere mindestens 98%ig. Die Schwefelsäure kann entweder zusätzlich zum Wasserstoffperoxid in der zugemischten Flüssigkeit enthalten sein oder davon getrennt dem Gasstrom zugegeben werden. Wenn die Schwefelsäure in der Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit enthalten ist, wird die Schwefelsäure vorzugsweise erst unmittelbar vor der Zumischung der Flüssigkeit in den Gasstrom zugegeben.
Eine schnelle und homogene Verteilung der Flüssigkeit im Gasstrom wird vorzugswei- se dadurch erreicht, dass die Flüssigkeit über Zerstäuberdüsen in den Gasstrom ein- gedüst wird. Eine schnelle Vermischung der Flüssigkeit mit dem Gasstrom innerhalb von weniger als 0,3 s ist erforderlich, damit sich das Wasserstoffperoxid nicht zersetzt, bevor dieses mit dem Schwefeldioxid reagiert hat.
Bei getrennter Zugabe der Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit und der Schwefelsäure wird auch die Schwefelsäure vorzugsweise über Zerstäuberdüsen in den Gasstrom eingedüst.
Als Zerstäuberdüse eignet sich dabei jede dem Fachmann bekannte Düsenform. Die Zerstäubung erfolgt dabei entweder durch hohe Geschwindigkeit der zu zerstäubenden Flüssigkeit, wobei die hohe Geschwindigkeit z. B. durch eine entsprechende Querschnittsverengung der Düse oder auch durch schnell rotierende Düsenbauteile erzeugt wird. Derartige Düsen mit schnell rotierenden Düsenbauteilen sind zum Beispiel Hochrotationsglocken. Eine weitere Möglichkeit, die Flüssigkeit zu zerstäuben, besteht dar- in, zusätzlich zur Flüssigkeit einen Gasstrom durch die Zerstäuberdüse zu leiten. Die Flüssigkeit wird mit dem Gasstrom mitgerissen und dadurch in feine Tröpfchen zerstäubt. Für eine sehr feine Zerstäubung eignen sich insbesondere Zerstäuberdüsen, bei denen durch einen Gasstrom die Flüssigkeit zerstäubt wird, oder Düsen mit relativ kleiner Bohrung, die einen entsprechend hohen Flüssigkeitsdruck erfordern.
Wenn die Schwefelsäure und die das Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit getrennt dem Gasstrom zugegeben werden, sind die Zerstäuberdüsen vorzugsweise so angeordnet, dass sich die Sprühkegel miteinander vermischen. Vorzugsweise sind die Zerstäuberdüsen dabei so angeordnet, dass sich die Zerstäuberdüsen, mit denen die Schwefelsäure zugegeben wird, mit den Zerstäuberdüsen, mit denen die das Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit zugegeben wird, abwechseln.
Im Allgemeinen werden alle Zerstäuberdüsen in einer Ebene angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, z. B. die Zerstäuberdüsen, mit denen die das Wasserstoffperoxid enthal- tende Flüssigkeit zugegeben wird, in einer Ebene anzuordnen und die Zerstäuberdüsen, mit denen die Schwefelsäure zugegeben wird, in einer weiteren, zur ersten Ebene versetzten Ebene anzuordnen. Die Zerstäuberdüsen sind vorzugsweise ringförmig angeordnet, wobei der Abstand zwischen zwei Zerstäuberdüsen im Allgemeinen nicht größer als ca. 20 cm sein sollte. Somit ist auf einem Strömungsquerschnitt von weniger als 320 cm2 mindestens eine Zerstäuberdüse angeordnet. Neben der ringförmigen Anordnung der Zerstäuberdüsen ist auch jede beliebige andere geordnete oder ungeordnete Anordnung der Zerstäuberdüsen denkbar. Jedoch ist auch hier darauf zu achten, dass der Abstand zwischen zwei Zerstäuberdüsen ca. 20 cm nicht überschreitet, so dass auch bei nicht ringförmig angeordneten Zerstäuberdüsen auf einem Strömungs- querschnitt von 300 bis 350 cm2 jeweils mindestens eine Zerstäuberdüse angeordnet ist.
Eine nahezu vollständige Umsetzung des im Gasstrom enthaltenen Schwefeldioxides wird dadurch erzielt, dass die Menge des zugegebenen Wasserstoffperoxides vorzugsweise dem 1 ,0 bis 2,5-fachen der stöchiometrisch notwendigen Menge zur Umsetzung des gesamten im Gasstrom enthaltenen Schwefeldioxides entspricht. Eine nahezu vollständige Umsetzung bedeutet dabei, dass der Schwefeldioxid-Gehalt im Gasstrom nach der Umsetzung maximal 200 ppm, vorzugsweise maximal 100 ppm beträgt.
Die bei der Umsetzung des Schwefeldioxids mit dem Wasserstoffperoxid entstehende Schwefelsäure kondensiert im Gasstrom aus. Hierdurch bilden sich Tröpfchen, die dann aus dem Gasstrom abgetrennt werden können. Die Abtrennung erfolgt z. B. mit einem Filter oder einem Aerosolabscheider. Als Filter eignet sich jeder Filter, mit dem sich Aerosoltröpfchen aus einem Gasstrom abtrennen lassen. Bevorzugt als Filter sind Kerzenfilter, die aus nebeneinander angeordneten Filterkerzen bestehen. Der Filter wird vorzugsweise so ausgewählt, dass dieser zumindest eine Abscheideleistung von 100 % für Partikel mit einer Partikelgröße von mindestens 3 μm und von mehr als 95 % für Partikel mit einer Partikelgröße von mehr als 1 μm aufweist. Geeignete Filter sind zum Beispiel solche, die entsprechend der Herstellerangaben eine Abscheideleistung von 100 % für Partikel mit einer Partikelgröße von mehr als 1 μm und von 98 % für Partikel mit einer Partikelgröße von mehr als 0,5 μm aufweisen. Ein weiterer geeigneter Filter weist laut Herstellerangaben z.B. eine Abscheideleistung von 100 % für Partikel mit einer Partikelgröße von mehr als 3 μm und eine Abscheideleistung von 95 % für Partikel mit einer Partikelgröße von mehr als 1 μm auf. Als Material für die Filter eignet sich jedes Material, das gegen die auftretenden Temperaturen stabil ist und welches nicht von der entstehenden Schwefelsäure angegriffen wird. Bevorzugte Materialien sind zum Beispiel Glaswolle, Polypropylen oder Polyesterfasern. Besonders bevorzugt für die Abtrennung von Schwefelsäure ist Glaswolle.
Neben dem Filter können zur Abtrennung der Schwefelsäure auch übliche, dem Fachmann bekannte Aerosolabscheider eingesetzt werden. Solche Aerosolabscheider sind z. B. Gewirke oder Gestricke. Auch können als Aerosolabscheider Füllkörperpackun- gen mit Flüssigkeitsumlauf analog der H2Sθ4-Absorber verwendet werden. Als Flüssigkeit für den Flüssigkeitsumlauf eignet sich zum Beispiel Schwefelsäure. Auch diese Aerosolabscheider müssen aus einem Material gefertigt sein, welches gegen die auftretenden Temperaturen stabil ist und welches nicht von der Schwefelsäure angegriffen wird. Um eine verbesserte Vermischung des Gasstromes mit der das Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit zu erzielen, wird der Gasstrom nach der Zugabe der das Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit in einer bevorzugten Ausführungsform durch einen Turbulenzerzeuger geführt. Als Turbulenzerzeuger eignet sich dabei jeder dem Fachmann bekannte Turbulenzerzeuger, z. B. an der Kanalwand angebrachte Rippen oder Stäbe, die in einem beliebigen Winkel quer zur Strömungsrichtung des Gases angeordnet sind, unregelmäßige Gestricke oder Gewirke oder beliebige, handelsübliche Turbulatoren. Bevorzugte Turbulenzerzeuger sind Gestricke aus Glasfaser.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Schwefeldioxid enthaltende trockene Gasstrom vor der Zugabe der das Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit über eine Absorberpackung geführt. In der Absorberpackung wird im Allgemeinen ebenfalls im Gasstrom enthaltenes Schwefeltrioxid aus dem Gasstrom entfernt. Die Entfernung des Schwefeltrioxides erfolgt durch Absorption in Schwefelsäure. Hierzu wird die Absorber- packung mit Schwefelsäure berieselt, so dass sich auf den einzelnen Packungselementen ein Schwefelsäurefilm ausbildet. Als Packung eignet sich z. B. eine strukturierte Packung oder eine Füllkörperpackung. Als Werkstoff für die strukturierte Packung oder die Füllkörper ist jeder Werkstoff geeignet, der gegen die auftretenden Temperaturen stabil ist und nicht von der Schwefelsäure zersetzt wird. Bevorzugter Werkstoff für die strukturierte Packung oder die Füllkörper ist Keramik.
Neben der Anordnung der Absorberpackung vor der Zugabestelle der das Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit ist es auch möglich, zuerst die das Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit dem Gasstrom zuzugeben und anschließend den Gasstrom über die Absorberpackung zu führen.
Eine weitere Verbesserung der Vermischung der zugemischten, Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit im Gasstrom kann dadurch erzielt werden, dass die Geschwindigkeit des Gasstromes vor der Zugabe der das Wasserstoffperoxid enthalten- den Flüssigkeit erhöht wird. Die Erhöhung der Geschwindigkeit des Gasstromes wird vorzugsweise durch eine Verengung des Strömungsquerschnittes erzeugt. Die Verengung des Strömungsquerschnittes kann dabei kontinuierlich oder in Form einer plötzlichen Querschnittsverengung ausgeführt sein. Bevorzugt ist hier eine kontinuierliche Verengung des Strömungsquerschnittes. Eine geeignete Geometrie, in der die Ge- schwindigkeit entsprechend erhöht wird, weist z. B. ein Venturirohr auf. Wenn zusätzlich zur Querschnittsverengung ein Turbulenzerzeuger eingesetzt wird, ist dieser vorzugsweise im engsten Querschnitt angeordnet.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem trockenen Gasstrom nach dem oben beschriebenen Verfahren. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Zerstäuberdüse zur Zugabe der das Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit und einen in Strömungsrichtung des Gasstromes hinter der mindestens einen Zerstäuberdüse angeordneten Filter- oder Aerosolabscheider, wobei jeweils auf eine Querschnittsfläche von 315,16 cm2 mindestens eine Zerstäuberdüse angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise in Strömungsrichtung des Gases nach einer Absorberpackung angeordnet, in der gegebenenfalls im Gas enthaltenes Schwefeltrioxid ausgewaschen wird. Im Bereich des Gaseintrittes ist in der erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung ein kegelstumpfförmiger Abschnitt angeordnet. In dem kegelstumpfförmigen Abschnitt verengt sich der Strömungsquer- schnitt des Gases, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich die mindestens eine Zerstäuberdüse, mit der die das Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit in den Gasstrom zugegeben wird, im Bereich des engsten Querschnittes des kegelstumpfförmigen Einsat- zes.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgeführt, dass der Strömungsquerschnitt im Bereich der mindestens einen Zerstäuberdüse kleiner ist als der Strömungsquerschnitt an der Gaseintrittsstelle. Besonders bevorzugt ist, dass der Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung von der Gaseintrittsstelle bis zur Zerstäuberdüse stetig abnimmt. Durch die stetige Abnahme des Strömungsquerschnittes wird gewährleistet, dass sich keine Polpunkte im Gasstrom befinden, an denen sich Wirbel ausbilden, in denen kein Gasaustausch erfolgt.
Vorzugsweise erfolgt die Zugabe der das Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit vor dem Bereich des engsten Querschnittes. Durch die weitere Querschnittsabnahme nach der Zugabe der Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit wird die Geschwindigkeit des Gasstromes weiter erhöht und dadurch die Vermischung verbessert. Zusätzlich ist es möglich, der mindestens einen Zerstäuberdüse einen Turbulenzerzeuger nachzuschalten, durch welchen die Turbulenz des Gasstromes vergrößert wird, wodurch sich ebenfalls die Vermischung von Gasstrom und Wasserstoffperoxid enthaltender Flüssigkeit verbessert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Turbulenzerzeuger im Bereich des geringsten Querschnittes in Strömungsrichtung vor dem Filter oder Aerosolabscheider angeordnet.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass der Strömungsquerschnitt nach der Zugabe der das Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit stetig oder in Form einer plötzlichen Erweiterung zunimmt, bevor der Gasstrom den Filter oder Aerosolabscheider erreicht. Durch die Zunahme des Strömungsquerschnittes wird die Geschwin- digkeit des Gasstromes verringert und gleichzeitig die Turbulenz erhöht. Auf Grund der erhöhten Turbulenz erfolgt eine verbesserte Durchmischung von Flüssigkeit und Gas. Durch die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit wird vermieden, dass durch Tropfenmitriss aus dem Filter oder Aerosolabscheider Schwefelsäure aus der Vorrichtung abgegeben wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem trockenen Gasstrom.
Eine Vorrichtung 1 zur Entfernung von Schwefeldioxid aus trockenen Gasströmen um- fasst ein Gehäuse 2, in welchem der Gasstrom strömt.
Bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform durchströmt der Gasstrom, dessen Strömungsrichtung mit einem Pfeil 3 dargestellt ist, zunächst eine Absorberpackung 4. In der Absorberpackung 4 wird gegebenenfalls im Gasstrom enthaltenes Schwefeltrioxid mit Hilfe von Schwefelsäure ausgewaschen. Hierzu wird die Schwefelsäure über eine Schwefelsäurezuleitung 5, in der sich auf der der Absorberpackung 4 zugewandten Seite Auslassöffnungen befinden, zugeführt. Neben der hier dargestellten Ausfüh- rungsform, bei der die Schwefelsäure über Öffnungen in der Schwefelsäurezuleitung 5 zugeführt wird, ist es auch möglich, die Schwefelsäure zum Beispiel mittels Zerstäuberdüsen auf der Absorberpackung zu verteilen. Auch jede andere, dem Fachmann bekannte Möglichkeit, die Schwefelsäure zuzuführen, ist denkbar.
Nachdem der Gasstrom die Absorberpackung passiert hat, tritt dieser in die Vorrichtung 1 zur Entfernung von Schwefeldioxid ein. Im Eintrittsbereich ist ein kegelstumpf- förmiger Abschnitt 6 ausgebildet, der von dem Gasstrom durchströmt wird. Der kegel- stumpfförmige Abschnitt 6 ist dabei so angeordnet, dass der Strömungsquerschnitt beim Durchströmen des kegelstumpfförmigen Abschnittes 6 abnimmt. Durch die Ab- nähme des Strömungsquerschnittes nimmt die Geschwindigkeit des Gases zu.
Im kegelstumpfförmigen Abschnitt 6 sind Zerstäuberdüsen 7 angeordnet. Die Zerstäuberdüsen befinden sich vorzugsweise auf einer Ringleitung 8. Über die Ringleitung 8 wird den Zerstäuberdüsen 7 eine wasserstoffperoxidhaltige Flüssigkeit zugeführt. Die wasserstoffperoxidhaltige Flüssigkeit wird über die Zerstäuberdüsen 7 in den Gasstrom zugemischt. Bei der hier dargestellten Ausführungsform wird die wasserstoffperoxidhaltige Flüssigkeit über einen Zulauf 9 der Ringleitung 8 zugeführt. Weiterhin kann über einen zweiten Zulauf 10 der Ringleitung Schwefelsäure zugegeben werden, die ebenfalls über die Zerstäuberdüsen 7 in den Gasstrom zugemischt wird. Nachdem die was- serstoffperoxidhaltige Flüssigkeit und gegebenenfalls die Schwefelsäure dem Gas- ström zugemischt wurden, strömt dieser durch einen Turbulenzerzeuger 1 1. Durch den Turbulenzerzeuger 11 wird die Turbulenz im Gasstrom vergrößert und damit die Durchmischung des Gasstromes mit der zugemischten Flüssigkeit verbessert. In Strömungsrichtung hinter dem Turbulenzerzeuger 1 1 endet der kegelstumpfförmige Ab- schnitt 6, der im Gehäuse 2 aufgenommen ist, wodurch sich der Strömungsquerschnitt vergrößert. Hierdurch wird die Turbulenz verstärkt und damit eine zusätzliche Durchmischung des Gases mit der darin enthaltenden Flüssigkeit erzielt. Zusätzlich nimmt durch die Querschnittsvergrößerung die Strömungsgeschwindigkeit des Gases ab.
Oberhalb des Turbulenzerzeugers 11 ist ein Filter 12 angeordnet. Im Filter 12 wird Schwefelsäure, die als Aerosoltröpfchen im Gasstrom vorliegt, abgetrennt. Die Schwefelsäure entsteht dabei zum einen durch Reaktion des Schwefeldioxides mit dem Wasserstoffperoxid, zum anderen ist die dem Gasstrom über die Zerstäuberdüsen 7 zugemischte Schwefelsäure sowie als Aerosol aus der Absorberpackung 4 mit dem Gas- ström mitgeführte Schwefelsäure darin enthalten. In der in der Figur dargestellten Ausführungsform ist der Filter 12 ein Kerzenfilter. Dieser besteht aus mehreren Filterkerzen 13. Anstelle des Kerzenfilters ist jedoch auch jeder beliebige andere, dem Fachmann bekannte Filter, mit dem sich Tropfen aus einem Gasstrom abtrennen lassen, einsetzbar. Anstelle des Filters 12 kann auch ein Aerosolabscheider eingesetzt wer- den.
Die von Filter 12 aus dem Gasstrom abgetrennte Schwefelsäure tropft von Filter 12 ab und wird in einem Schwefelsäurepool 14, der den kegelstumpfförmigen Abschnitt 6 umgibt, gesammelt. Ein Teil der der im Schwefelsäurepool 14 enthaltenen Schwefel- säure wird über einen Ablauf 15 entnommen. Ein anderer Teil der Schwefelsäure wird über eine Leitung 16, in der sich eine Pumpe 17 befindet, dem zweiten Zulauf 10 zugeführt und dann über die Ringleitung 8 und die Zerstäuberdüsen in den Gasstrom eingesprüht. Über einen Schwefelsäurezulauf 18, der in die Leitung 16 mündet, kann bei Bedarf weitere Schwefelsäure ergänzt werden.
Der von Schwefeldioxid gereinigte Gasstrom strömt nach dem Abtrennen der Schwefelsäure über eine Auslassöffnung 19 aus der Vorrichtung 1 und kann dann z. B. über einen Kamin an die Umgebung abgegeben werden.
Beispiele
Vergleichsbeispiel
In eine Gasleitung mit einem Durchmesser von 1400 mm wurde eine Druckluftzerstäu- berdüse eingesetzt. Über die Druckluftzerstäuberdüse wurde eine wässrige Wasser- stoffperoxid-Lösung mit einem Wasserstoffperoxid-Gehalt von 30 Gew.-% in die Gasleitung eingedüst. Durch die Gasleitung strömten 50.000 m3/h Prozessgas mit einer Temperatur von etwa 50 °C. Das Prozessgas setzte sich zusammen aus 2.075 kmol/h N2, 134 kmol/h O2, 0,39 kmol/h SO2 und weniger als 60 mg/Nim3 SO3. Die Menge der über die Druckluftzerstäuberdüse zugeführten wässrigen Wasserstoffperoxid-Lösung betrug 50 l/h.
Es wurde keine Reduzierung der Schwefeldioxid-Emission im Abgas festgestellt.
Beispiel 1
In einem Venturirohr mit einem Innendurchmesser von 150 mm auf einer Länge von 500 mm, der über eine Länge von 200 mm auf einen Innendurchmesser von 50 mm konisch eingeschnürt und anschließend über eine Länge von 400 mm wieder auf einen Innendurchmesser von 150 mm erweitert wird und sich von dem Auslass daran ein 1300 mm langer Abschnitt mit einem Durchmesser von 150 mm anschließt wurde kurz vor der Stelle, an der der Durchmesser des Rohres abnimmt, eine Luftzerstäuberdüse mit einem Düsendurchmesser (Bohrung) von 0,4 mm angeordnet. Über die Luftzerstäuberdüse wurde eine wässrige Wasserstoffperoxid-Lösung mit einem Gehalt von 30 Gew.-% Wasserstoffperoxid in den Gasstrom eingedüst. Durch das Venturirohr strömten ca. 100 m3/h eines trockenen Gasstromes, der 580 mg SO2/Nm3 enthielt. Die Temperatur des Gasstromes lag bei ca. 50°C. Die Menge der zugegebenen wässrigen Wasserstoffperoxid-Lösung betrug 100 ml/h. Im Bereich des engsten Querschnittes war Stahlwolle als Turbulenzerzeuger eingesetzt. Am Ende des Venturirohres wurde ein Schwefeldioxid-Gehalt von 380 mg SO2/Nm3 gemessen. Im Laufe des Versuches hat der SO2-Gehalt kontinuierlich abgenommen. Nach 6 Stunden wurde ein Schwefeldioxid-Gehalt von 230 mg SO2/Nm3 gemessen.
Beispiel 2
Es wurde ein Versuch unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, jedoch wurden 180 ml/h wässriger Wasserstoffperoxid-Lösung zugegeben und der Anteil an SO2 im Gasstrom lag bei 480 mg/Nim3. Zu Beginn des Versuches wurde am Ende des Venturirohres ein Schwefeldioxid-Gehalt von 208 mg SO2/Nm3 gemessen, nach einer Versuchsdauer von 6 Stunden lag der Schwefeldioxid-Gehalt unterhalb der Nachweisgrenze. Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung 2 Gehäuse
3 Strömungsrichtung des Gases
4 Absorberpackung
5 Schwefelsäurezuleitung
6 kegelstumpfförmiger Abschnitt 7 Zerstäuberdüsen
8 Ringleitung
9 Zulauf
10 zweiter Zulauf
1 1 Turbulenzerzeuger 12 Filter
13 Filterkerze
14 Schwefelsäurepool
15 Ablauf
16 Leitung 17 Pumpe
18 Schwefelsäurezulauf
19 Auslassöffnung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxid aus einem trockenen Gasstrom, welches folgende Schritte umfasst:
(a) Zumischen einer Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit in den Gasstrom, wobei sich aus dem Wasserstoffperoxid und dem Schwefeldioxid Schwefelsäure bildet und
(b) Kondensieren, Absorbieren oder Aerosolabscheidung der gebildeten Schwefelsäure,
dadurch gekennzeichnet, dass die zugemischte, Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit innerhalb von weniger als 0,3 s so mit dem trockenen Gasstrom vermischt ist, dass die zugemischte Flüssigkeit im Gasstrom im Wesentlichen ho- mögen verteilt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zugemischte, Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit innerhalb von weniger als 0,03 s so mit dem trockenen Gasstrom vermischt ist, dass die zugemischte Flüssigkeit im Gasstrom im Wesentlichen homogen verteilt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zugemischte Flüssigkeit im Gasstrom zumindest teilweise verdampft.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zugemischte Flüssigkeit 20 bis 60 Gew.-% Wasserstoffperoxid und 40 bis 80 Gew.-% Wasser enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gasstrom zusätzlich Schwefelsäure zugegeben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwefelsäure in der Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit enthalten ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit und die Schwefelsäure getrennt dem Gasstrom zugegeben werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit und gegebenenfalls die Schwefelsäure über Zerstäuberdüsen in den Gasstrom eingedüst werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei getrennter Zugabe der Schwefelsäure und der Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit die Zerstäuberdüsen so angeordnet sind, dass sich die Sprühkegel miteinander vermischen.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Strömungsquerschnitt von 300 bis 350 cm2 mindestens eine Zerstäuberdüse angeordnet ist.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des zugegebenen Wasserstoffperoxids dem 1 ,0 bis 2,5-fachen der stöchiometrisch notwendigen Menge zur Umsetzung des gesamten im Gasstrom enthaltenen Schwefeldioxides entspricht.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Reaktion des Schwefeldioxids mit dem Wasserstoffperoxid gebildete
Schwefelsäure in einem Filter oder Aerosolabscheider aus dem Gasstrom abgetrennt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom nach der Zugabe der Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit durch einen Turbulenzerzeuger geführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der trockene, Schwefeldioxid enthaltende Gasstrom vor der Zugabe der Was- serstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit durch eine Absorberpackung strömt, in der gegebenenfalls zusätzlich enthaltenes Schwefeltrioxid aus dem Gasstrom entfernt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Gasstromes vor der Zugabe der Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssigkeit erhöht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung der Geschwindigkeit durch eine Verengung des Strömungsquerschnittes erzeugt wird.
17. Vorrichtung zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem trockenen Gasstrom nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, welche mindestens eine Zerstäuberdüse zur Zugabe der Wasserstoffperoxid enthaltenden Flüssig- keit und einen in Strömungsrichtung des Gasstromes hinter der mindestens einen Zerstäuberdüse angeordneten Filter oder Aerosolabscheider umfasst, wobei jeweils auf einer Querschnittsfläche von 300 bis 350 cm2 mindestens eine Zerstäuberdüse angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt im Bereich der mindestens einen Zerstäuberdüse kleiner ist als der Strömungsquerschnitt an der Gaseintrittsstelle.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungs- querschnitt in Strömungsrichtung von der Gaseintrittsstelle bis zur mindestens einen Zerstäuberdüse stetig abnimmt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung vor dem Filter oder Aerosolab- scheider stetig oder in Form einer plötzlichen Erweiterung zunimmt.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens einen Zerstäuberdüse ein Turbulenzerzeuger nachgeschaltet ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzerzeuger im Bereich des geringsten Querschnittes in Strömungsrichtung vor dem Filter oder Aerosolabscheider angeordnet ist.
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