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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückgewinnen bzw. Entfernen von SO : aus Rauchgasen, das inbesondere, aber nicht ausschliesslich für die Herstellung von Sulfitkochsäure bei der Zellstofferzeugung, gegebenenfalls aber auch zur Entfernung des SO : aus andern Rauchgasen, wie sie bei der Erdölverbrennung od. dgl. anfallen, Verwendung finden soll und wobei eine Absorptionsflüssigkeit Verwendung findet, die Alkali- oder Erdalkalihydroxyde insbesondere Natrium- oder Magnesiumhydroxyd enthält, welche Absorptionsflüssigkeit in die schnellströmenden Rauchgase eingespritzt und wobei anschliessend eine Expansion des erhaltenen
Gemisches herbeigeführt, sowie schliesslich die Absorptionsflüssigkeit abgeschieden wird.
Eine weitere
Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei einem bekannten Verfahren zum Entfernen von SO : aus Rauchgasen wird die Absorption mit Hilfe von Magnesiumhydrat in Absorptionstürmen durchgeführt, die mit aus verschiedenartigen Materialien bestehenden Füllkörpern gefüllt sind, die von oben mit Wasser, das Magnesiumhydrat oder auch Alkali- oder
Ammoniumhydroxyd enthält, berieselt werden, wobei die Rauchgase von unten nach oben durch die Türme gedrückt und das im Rauchgas enthaltene S02 in Form von Sulfite mit der Flüssigkeit unten am Turm abgezogen wird. Dieses Verfahren bedingt einen grossen Anlagenaufwand und es kommt zu einer Verkrustung der
Absorptionsanlagen durch das schwer lösliche Magnesiumsulfit bzw. das sonstige aus der Reaktion des SO : mit dem in der Flüssigkeit enthaltenen Hydroxyd entstandene Sulfit.
Es wird dann notwendig, die Absorptionstürme durch Spülen mit saurer Flüssigkeit zu entkrusten, was Betriebsunterbrechungen bzw. die Anordnung von Ersatztürmen, von denen jeweils ein oder mehrere in Betrieb stehen und der oder die andern gespült werden, zur
Folge hat.
Auf Grund dieser Nachteile wird für die SO :-Absorption in letzter Zeit immer häufiger ein Verfahren der eingangs genannten Art angewendet. Dabei ist es bisher üblich, die Absorptionsflüssigkeit in die Kehlen von Venturiw schern einzusprühen, wobei die aus dem Venturiwäscher austretende Mischung von Rauchgasen und Absorptionsflüssigkeit zur Expansion gebracht, dabei die Absorption durchgeführt und schliesslich die nunmehr schwefelhältige Absorptionsflüssigkeit in eigenen, den Venturiwäschern und den Expansionsräumen nachgeschalteten Abscheidern von den Rauchgasen getrennt wird. Auch dieses Verfahren bedingt einen sehr grossen Anlagenaufwand. Es ist meist üblich, zumindest drei Venturiwäscher mit den zugehörigen Expansionsräumen und Abscheidern im Rauchgasstrom hintereinander anzuordnen.
Die meist stehend angebrachten Venturiwäscher, wie sie grosstechnisch in Einsatz stehen, sind infolge der grossen Bauhöhen und durch den erforderlichen Transport bzw. die Umlenkung der Rauchgase ausserordentlich materialaufwendig. Diese Venturiwäscher werden nebeneinander gestellt und über Zwischenleitungen so verbunden, dass das Rauchgas von dem einen zu dem andern Venturiwäscher umgeleitet wird. Im Venturiwäscher wird mit sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten gearbeitet, die bei der SO :-Absorption bisher im Bereich der Kehle des Venturiwäschers in der Grössenordnung von zirka 50 m/sec liegen und die Absorptionsflüssigkeit wird durch Einsprühen oder Zerstäuben in die Kehle eingebracht, wofür ein beträchtlicher Energieaufwand erforderlich ist.
Durch die der Kehle nachgeschaltete Venturidüse, nach der der Venturiwäscher benannt ist, treten im Wäscher selbst nur geringe Strömungsverluste auf, wenn der Wäscher mit seiner optimalen Durchsatzmenge betrieben wird. Bei Änderungen der Durchsatzmenge steigen aber die Strömungsverluste im Venturiwäscher sprunghaft an. Um diese letzteren Verluste wenigstens zum Teil herabzusetzen und ferner, um Verkrustungen des Venturiwäschers zu vermeiden, hat man bereits versucht, die Wandungen des Venturiwäschers mit einem Flüssigkeitsfilm zu überziehen. Zu diesem Zweck wird dem Venturiwäscher auch am Einlass im Bereich des ganzen Umfanges zusätzlich Absorptionsflüssigkeit zugeführt, die in Form eines Filmes die gesamte Innenwandung des Venturiwäschers bedecken und damit Verkrustungen vermeiden soll.
Ferner will man durch Änderung der Menge der in der Zeiteinheit zugeführten zusätzlichen Absorptionsflüssigkeit und die dadurch bedingte hydrodynamische Veränderung des Kehlenquerschnittes des Venturiwäschers auch Strömungsverluste bei Abweichungen der durchgesetzten Rauchgasmenge von der optimalen Durchsatzmenge zumindest teilweise verhindern bzw. ausgleichen. Diese zusätzlichen Regelungsmöglichkeiten sind vor allem bei für die Staubabscheidung aus Rauchgasen eingesetzten Venturiwäschern vorgesehen. In der Praxis haben sie sich auch dort nicht bewährt, da es praktisch unmöglich ist, den Flüssigkeitsfilm auf der Innenfläche des Venturiwäschers aufrecht zu erhalten. Für die Aufrechterhaltung eines durchgehenden Filmes müsste die zur Filmerzeugung verwendete Wassermenge grössenordnungsmässig die durchgesetzte Rauchgasmenge erreichen.
Bei der Staubabscheidung sind auch Anlagen bekannt, bei denen in einem Behälter durch Anordnung konzentrischer gegeneinander geneigter Blechwände venturiartige Diffusorräume erzeugt werden, durch die die zu entstaubenden Rauchgase von innen nach aussen geleitet werden, wobei der Behälter teilweise mit Waschflüssigkeit gefüllt ist, auf die die Rauchgase aufprallen und im Bereich der Umlenkstellen Sprühdüsen angeordnet werden, die den Rauchgasen im Gleichstrom oder Gegenstrom zusätzlich Waschflüssigkeit zusetzen. Auch diese Anlage ist für die Entstaubung, nicht aber für die SO :-Absorption geeignet.
Ferner ist noch für die Reinigung von Hochofengasen eine Entstaubunggsanlage bekannt, bei der das zu reinigende Gas gegen die Oberfläche eines Waschbades mit Hilfe eines Nebelstrahles geblasen wird, der dadurch erzeugt wird, dass man in einem Injektor sowohl Flüssigkeit als auch inertes Gas unter Druck einführt. Im Injektor wird dabei eine Aufspaltung der Flüssigkeit in feinste Partikel erzielt, die zur Befeuchtung der Staubteilchen besonders geeignet
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sind. Auch hier ergibt sich für die Erzeugung des Nebelstrahles ein beträchtlicher Anlagenaufwand.
Zu erwähnen ist noch, dass die bekannten Waschverfahren, bei denen mit einer Kombination von
Schmutzwasser und Frischwasser gearbeitet wird, für einen Chemikalienkreisprozess wegen der Forderung nach einem ausgeglichenen Wasserhaushalt ungeeignet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die
Rückgewinnung bzw. Entfernung von SO aus Rauchgasen mit vergleichsweise geringem Aufwand und unter
Verwendung einfacher, platz- und materialsparender Anlagen ermöglicht wird, wobei die Strömungsverluste in erträglichen Grenzen gehalten werden sollen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer einfachen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art besteht der erfindungsgemässe Schritt darin, dass die
Absorptionsflüssigkeit den in einem Rohr oder Schacht geführten Rauchgasen bei einer Strömungs- geschwindigkeit von über 20 m/sec, insbesondere etwa 50 m/sec zugesetzt und unmittelbar anschliessend unter gleichzeitiger Umleitung in Radialrichtung des Rohres bzw.
Schachtes eine spontane Expansion des erhaltenen
Gemisches in einen einen mehrfach grösseren Durchströmquerschnitt als das Rohr bzw. der Schacht aufweisenden
Raum durchgeführt wird, wobei dem expandierenden Gemisch durch Leitbleche od. dgl. eine Drehbewegung um die geometrische Längsachse des Raumes aufgezwungen wird, so dass die Absorptionsflüssigkeit nach ihrer ionogenen Reaktion mit dem SO abgeschieden wird, wonach die so gereinigten Rauchgase unter neuerlicher
Beschleunigung einer weiteren gleichen Absorptionsstufe bzw. einem Abzug zugeführt werden.
Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens wird im Vergleich zu Venturiwäschern mit relativ niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten und relativ geringen Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit gearbeitet.
Das Verfahren kann in sehr einfachen Anlagen, die nur einen geringen Platzbedarf besitzen, durchgeführt werden.
Die Absorptionsflüssigkeit wird ohne die Verwendung besonderer Zerstäuber einfach radial in das Ende des
Rohres bzw. Schachtes eingepumpt, von den Rauchgasen mitgenommen und durch die spontane Expansion des Gemisches in Nebelpartikel zerteilt, wobei durch die erhaltene Verteilung und Vermischung der Rauchgase und des Flüssigkeitsnebels die SO-Absorption durch ionogene Raktion spontan und weitgehend erfolgt. Durch die Geschwindigkeitssenkung bei der Expansion, die Umlenkung der Rauchgase und die aufgezwungene Drehbewegung kommt es zu einer Trennung der Absorptionsflüssigkeit vom Rauchgas. Praktisch wird somit die SO-Absorption im Rauchgasstrom durchgeführt, wobei es überraschenderweise an den Wandungen des Rohres bzw.
Expansionsraumes zu keinen Verkrustungen kommt. Die einzusetzenden Frischwassermengen, die die rückgewonnenen SO-Mengen ableiten bzw. einem Chemikalienprozess zuführen sollen, sind sehr gering und liegen zwischen 20 und 30 l Frischwasscher je kg rückgewonnenes SO. Durch die spontane Expansion und die Turbulenz werden Flüssigkeitsfilme an den Wandungen verhindert.
Da zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens nur kleine Anlagen erforderlich sind, können diese sogar in einen bestehenden Kamin eingebaut werden. Wenn lediglich eine Abgasreinigung erforderlich ist, genügt es meist, das Verfahren in einer Stufe anzuwenden, wogegen zur Rückgewinnung des SO für einen Kreisprozess drei oder mehrere Reinigerstufen hintereinander geschaltet werden, das Verfahren also mehrmals nacheinander angewendet wird.
Für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die sich durch ein stehend angeordnetes rohr- oder schaftförmiges Gehäuse auszeichnet, in dessen im übrigen geschlossene Enden konzentrisch ein Zu- und ein Ableitrohr für die Rauchgase eingeführt sind, deren Querschnitt höchstens ein Drittel des Gehäusequerschnittes ausmacht, wobei in das innerhalb des einen Gehäuseendes liegende Ende des Zuleitrohres ein oder mehrere mit einer Absorptionsflüssigkeit beschickbare Zuführ- oder Einspritzrohre münden, im Gehäuse mit Längsabstand vom Ende des Zuleitrohres Leitbleche vorgesehen sind,
die dem durchströmenden Rauchgas-Flüssigkeitsgemisch eine Drehbewegung um die Längsachse des Gehäuses erteilen und an der tiefsten Stelle des Gehäuses Ableitungen für die durch die aufgezwungene Drehbewegung innerhalb des Gehäuses aus dem Gemisch abgeschiedene Flüssigkeit vorgesehen sind. Eine einfache Rohrkammer mit Zu- und Ableitrohr und den Leitblechen ersetzt somit bei der erfindungsgemässen Vorrichtung eine vollständige Stufe eines Venturiwäschers mit allen ihren Nebeneinrichtungen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse durch schräg zu seiner Achse angeordnete Trennwände in mehrere Kammern unterteilt, die untereinander über entsprechend dem Einlassrohr angeordnete, durch die Trennwände hindurchgeführte Rohrstücke verbunden sind, in die im Bereich ihres auslassseitigen Endes die Zufuhrrohre für die Absorptionsflüssigkeit münden, wobei jede Kammer zwischen Ein- und Auslass Leitbleche zur Erzeugung einer drehenden Strömung des Rauchgas-Flüssigkeitsgemisches enthält und Ableitungen für die abgeschiedene Flüssigkeit aufweist. Es können also mehrere Abscheiderstufen in einem gemeinsamen Rohr hintereinander angeordnet werden.
Dabei kann das Gehäuse bei unten angeordnetem Zuleitrohr und oben angeordnetem Ableitrohr zugleich einen Rauchgaskamin bilden, wobei das Ableitrohr entsprechend verlängert sein oder in einen Zug eines vorhandenen Kamines münden kann. Mit Rücksicht auf die angestrebte Reduktion der Dampfspannung des in jeder Kammer zirkulierenden, über Pumpen von der Ableitung zum Einlassrohr geförderten Wassers sowie zur Förderung der physikalischen Löslichkeit der erhaltenen Schwefelverbindungen in der Zirkulationsflüssigkeit werden bei einem mehrstufigen Absorptionsapparat in der ersten Stufe
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Wärmeaustauscher in die Zirkulationsleitung eingebaut, die die Rauchgastemperatur, falls erforderlich, auf etwa 40 bis 50 C abkühlen.
Mit Hilfe erfindungsgemässer, dreistufiger Vorrichtungen wird die Entfernung von SO : aus
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:-Gehalt0, 02 Vol. %.
Um zu erreichen, dass eine gute Durchwirbelung der Rauchgase stattfindet und die gesamten Rauchgase etwa gleiche Rotationsgeschwindigkeiten annehmen, muss im Zentrum der Leitbleche jeweils ein mit dem Einlassrohr fluchtender und wenigstens dessen Durchmesser aufweisender Kern angeordnet sein.
In den Fig. 1 und 2 der Zeichnungen sind zwei Ausführungsvarianten einer erfindungsgemässen Vorrichtung im Schema veranschaulicht.
Die Vorrichtung besitzt jeweils ein stehend angeordnetes, rohrförmiges Gehäuse --1--, dessen Enden --2, 3--abgeschlossen sind, wobei nach Fig. l durch die untere Abschlusswand --2-- ein Einlassrohr --4-in das Innere des Gehäuses --1-- ragt und aus der oberen Abschlusswand -3-- ein zu einem Kamin führendes Abzweigrohr-5-herausgeführt ist, wogegen nach Fig. 2 das Einlassrohr-4-oben und das Auslassrohr --5-- unten vorgesehen ist. Die Rohre--4, 5-sind koaxial zueinander und zum Gehäuse --1-- angeordnet. Das Gehäuse--l--ist durch schräge Zwischcnwände --6-- in Kammern --7, 8, 9-unterteilt, die nacheinander von den Rauchgasen durchströmt werden.
Zur Verbindung der Kammern --7,8,9-- dienen in die Trennwände --6-- eingesetzte Rohrstücke --10--. Diese Rohrstücke besitzen gleiche Durchmesser wie das Einlassrohr --4-- und sind wieder koaxial zu den Rohren-4, 5-angeordnet. Die Durchströmrichtung der Rauchgase wurde durch Pfeile--11--angezeigt. In jeder Kammer ist konzentrisch ein einen Staukörper bildender Kern--12--mit gegen den Auslass des Einlassrohres --4-- bzw. des vorgeordneten Verbindungsrohres weisender konischer Prallfläche --13-- angeordnet. Dic Staukörper - 12-- sind in der Kammer durch schräge Leitbleche--14--gehalten, die dem durchströmenden Rauchgas-Flüssigkeitsgemisch eine Drehbewegung erteilen.
An der Rückseite sind die Staukörper-12-offen ausgeführt, wobei nach Fig. l von der tiefsten Stelle jedes Staukörpers ein Ableitrohr--15--herausgeführt ist, das oberhalb des Bodens --2 bzw. 6-- der zugehörigen Kammer mündet.
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jeder Kammer--7 bis 9--. Ferner werden nicht dargestellte Vorratsbehälter vorgesehen, von denen aus der Flüssigkeitsvorrat laufend oder periodisch ergänzt wird. Beim Betrieb wird nach einer gewissen Umwälzzeit die von der Pumpe --19-- umgewälzte Flüssigkeit der Pumpe --18-- und die bis dahin von der Pumpe
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Das Querschnittsverhältnis der Rohre--4 und 10--zum rohrförmigen Gehäuse--l--wird mit wenigstens 1 : 3, vorzugsweise 1 : 4 oder darüber gewählt.
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entnommen werden kann. In den beiden folgenden Stufen, d. h. in den Kammern--8 und 9-- wiederholt sich der beschriebene Vorgang, so dass der SO :-Anteil der die Vorrichtung schliesslich über das Ableitrohr--5-- verlassenden Rauchgase sehr gering ist.
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