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DE2141075A1 - Verfahren zur entfernung von schwefeloxiden aus solche enthaltenden abgasen - Google Patents

Verfahren zur entfernung von schwefeloxiden aus solche enthaltenden abgasen

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DE2141075A1
DE2141075A1 DE2141075A DE2141075A DE2141075A1 DE 2141075 A1 DE2141075 A1 DE 2141075A1 DE 2141075 A DE2141075 A DE 2141075A DE 2141075 A DE2141075 A DE 2141075A DE 2141075 A1 DE2141075 A1 DE 2141075A1
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reactor
exhaust gas
coke
discharged
gas
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DE2141075B2 (de
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Karl Dr Knoblauch
Franz Maier
Juergen Schwarte
Peter Steiner
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Bergwerksverband GmbH
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Bergwerksverband GmbH
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Priority to CA149,526,A priority patent/CA950173A/en
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/50Sulfur oxides
    • B01D53/508Sulfur oxides by treating the gases with solids

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Description

Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden aus solche enthaltenden Abgasen
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden aus solche, Wasserdampf und Sauerstoff enthältenden Abgasen, insbesondere Peuerungsäbgasen, mittels in Reaktoren von oben nach unten geführten Wanderschichten aus körnigen, kohlenstoffhaltigen Materialien, die von den Abgasen quer zu ihrer Bewegungsrichtung durchströmt werden.
Es ist bekannt, Schwefeloxide aus Abgasen durch Adsorption an körnigen, kohlenstoffhaltigen Materialien, insbesondere speziellen Koksen und Aktivkohlen dadurch zu entfernen, daS das Adsorptionsmaterial in einem Schacht von oben senkrecht oder schräg nach unten geführt, am unteren Ende mit Hilfe von Schleusenvorrichtungen ausgetragen und während der Wanderung quer zur Bewegungsrichtung vom Abgas durchströmt wird. Das ausgetragene Adsorptionsmaterial wird nach einem der bekannten Verfahren von dem in Porm von Schwefelsäure adsorbierten Schwefeloxiden befreit und im Kreislauf, ergänzt durch frisches Material, in den Adsorber zurückgeführt.
309809/0396
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei diesem Verfahren zur Adsorption von Schwefeloxiden an körnigem, kohlenstoffhaltigem Material das Gesamtvolumen des benötigten Adsorptionsmaterials bei gleichbleibendem mittleren Entschwefelungsgrad des Abgases und bei einer erhöhten SOp-Beladung des Adsorptionsmaterials bedeutend zu verkleinern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß diejenige Abgasmenge, die den oberen Teil eines 1. Reaktors durchströmt hat, als entschwefelt abgeführt und die übrige Abgasmenge, die den unteren Teil dieses Reaktors durchströmt hat, einer Fachentschwefelung, vorzugsweise in einem 2. Wanderschichtreaktor, unterworfen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet die Möglichkeit, die mittlere SOp-Beladung des körnigen Adsorptionsmaterials wesentlich zu erhöhen und damit eine bessere Ausnutzung des Adsorptionsmaterials zu erzielen· Außerdem kann der Regenerierungsteil der vollständigen Entschwefelungsanlage entsprechend dem gegenüber einer einstufigen Arbeitsweise bei gleichbleibendem Entschwefelungsgrad bedeutend verkleinerten Gesamtvolumen an benötigtem Adsorptionsmaterial kleiner ausgelegt werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Aufteilung in jeweils zwei Abgasströme das Gesamtvolumen der Adsorber aller Entschwefelungsstufen kleiner ist als das bei einstufiger Arbeitsweise benötigte Adsorbervolumen, wobei jeder nachgeschaltete Wanderschichtreaktor kleiner als der vorgeschaltete Reaktor sein kann.
Von Pail zu fall kann es für die Erzielung guter Ergebnisse erforderlich sein, wenn nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung zwischen dem 1. und dem 2. Reaktor ein oder mehrere Reaktoren geschaltet sind, die in gleicher Weise wie der 1. Reaktor arbeiten, wobei die aus dem oberen Teil der Reaktoren abziehenden Gase als entschwefelt abgeführt und die aus dem unteren Teil abziehenden Gase dem nachgeschalteten Reaktor zugeführt werden.
309809/0396
Bei der Aufteilung der Abgasströme erhält man gute Ergebnisse, indem man erfindungsgemäß dafür sorgt, daß der Anteil des aus dem oberen Teil eines Reaktors abgeführten Gases 30 -"90 Vol.-$ des Gesamtgasstromes beträgt. Dieser Vol.-^-Anteil richtet sich im wesentlichen nach dem Schwefeloxid-Gehalt des Abgases, seiner Strömungsgeschwindigkeit, dem Adsorptionsvermögen des Adsorptionsmaterials und seiner Wanderungsgeschwindigkeit sowie dem Durchmesser der Wanderschicht. Jedenfalls soll die Trennung zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Reaktoren so gewählt werden, daß aus dem oberen Teil des Reaktors ein Abgas mit dem jeweils gewünschten Entschwefelungsgrad abgezogen wird. Dementsprechend kann die Höhe des oberen Teils eines Reaktors 30 - 90 #, vorzugsweise 40 - 70 %, der Gesamthöhe der Wanderschicht betragen.
Bei der Entschwefelung der Abgase in mehreren Entschwefelungsstufen kann eine unterschiedliche SOg-Austrittskonzentration in den einzelnen Entschwefelungsstufen auftreten. Um in diesem Falle einen gleichbleibenden mittleren Entschwefelungsgrad zu erzielen, werden erfindungsgemäß die entschwefelten Abgasströme über eine Sammelleitung abgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei anhand eines in der anliegenden Zeichnung dargestellten, zu seiner Durchführung geeigneten Adsorbers näher erläuterti
Gemäß Abb. 1 besitzt der Schacht 1 zwei gegenüberliegende perforierte Wände 2 und 3, an die je ein Kasten 4 und 5 mit Gaseintritts- und Gasaustrittsstutzen 6 und 7 angeschlossen ist. Das Adsorptionsmaterial durchwandert den Schacht 1 von oben nach unten. Die Abgase werden durch den Stutzen 6 und die perforierte Wand 2 sowie quer zur Wanderrichtung des Adsorptionsmaterials durch den Schacht 1 geführt, d©n sie durch die zweite perforierte Wand 3 in den Kasten 5 verlassen«
- 4 309809/0396
4^ 2U1075
Innerhalb ö@s Kastens 5 bsfIMet aiela eine frennwaaä 8, die die äuroh die perforiert® ¥and 3 liiMur-ehgstr-e teilen Abgase In zwei Ströis© aufteilt ο lter flen oberen n2eil des Seliachtes 1 vsrlasseai© Steoa ¥.| wiM cüuroa di® frenn^and 8 dix^ekt dem ©agsaiistsi'stsstiatfsta 7 zngeführts ^sSireM -äer den unseren Teil S®s Sefea©lit©s 1 T©5flass©ai© Abgas strom Y0 aus dem Kasten 5 unmittelbas ia ä@n zweiten Soiia-oM 9? d@r gleichfalls swei g©genlfb@^li©g©nd© perforierte Wände 10 unä 11 unä einen an Öls- Menü 11 ang®seliloss®a®a Eastea 12 mit Gasaustrittsrohr 13 Bs-sitatj öTircli äi© per-foriex-te Ifesd 10 ©intritt» Auca den Seliaelii' S fliarcb.v/aD.ö©rt das Adsorptionsmaterial von oben nach ΐΐηΐ©ηο Di© Abgas© 'ver-lassea esa Sshasht 9 durch die perforierte Wand 11 im& ö@n lasten 12 und werden durch das Gasaustritts r-olir 15 ia üem gasaiistrittsstntsen 7 g^saamengeführte -
Sin© AT&gss'iäeag© Toa 100 000 IM /fe edmes E-3"nlekraftwerkes mit
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T&a, 125^0 t/isfl ia i©s @2?st®Bi Stuf® ®is.©m WaiidersoliiGiitreaktor -ο« 23s aJ smg@fötetο Sss aast3?et©M® Uagae wird so aufgeteilt, öeß 70 $ fl©s ©iatE"©t©aö®a Esacligasss direkt asgsfittirt wsrde'nf if*jfcei Sss lats©lii?@f©ltia,gsgssa öieeer Ai3gasEsng& 90 ίδ beträgt. Ei© s#3tlic!i®2. 30 fa ü'ss E&!iGiigas©s w®2?i(/:i s-is-sm svfs-iten WaniSESoIiioiatEsalrfefKi eit ^ϊϋβ·© AclsGE'gtiöEii'-rcly.sesi τοη 67 ffi^ sugefüikit^ Bas ssBtES-t©iifi® £bf£,0 i«st sn Su 53 ®^tscliwefsito Die 3-&£7@2;!i7irils©it iB ©^stC'Si üasiä'fSPiSOiiioßts'-saktGr seträgt 6 s®o? i.is EOilss'ysswtilfasit 20 Ii vmn «Si® ©^rsiolite SG.~.~Bs-lad^ng 691 ^
4 sts miö ©ines? Zotsirsstreilaeit Tc1S 40 ά sin© S0^-2ela TO21 8-5 Ssao=^ SO^. SE-i^isiitο 2as Gi-s&s"T0l"i^3ii u-ji erstsn und
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309809/03P^
Wird zum Vergleich die gleiche Abgasmenge mit der SOp-Konzentration von 2000 ppm und 1250C unter Verwendung eines einstufigen Wanderschichtreaktors mit einem kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmaterial zu 90 $ entschwefelt, so wird ein Adsorptionsvolumen von 500 m Koks benötigt, wobei die Koksverweilzeit im Wanderschichtreaktor 26 h beträgt. Die mittlere SO2-Beladung des kohlenstoffhaltigen Materials beträgt 4 Gew.-$ SO,
Beispiel 2
Wird das Abgas eines kohlegefeuerten Kraftwerkes von 100 000 Hm /h und der SO«-Konzentration von 1000 ppm mit einer Abgastemperatur von 125 C in einem zweistufigen Wanderschichtreaktor insgesamt zu 80 # entschwefelt, so hat der erste Wanderschichtreaktor ein Adsorptionsvolumen von 155 m , wobei 75 # de& eintretenden Abgases direkt abgeführt werden und dieses Abgas einen mittleren Entschwefelungsgrad von 80 $ aufweist. In die zweite Stufe treten 25 $> des gesamten Abgasvolumens der ersten Stufe ein, und "bei einem Koksvolumen von 35 m wird ein Entschwefelungsgrad von 70 # erreicht. Die Gasverweilzeit in der ersten Stufe "beträgt 4 see, die Koksverweilzeit 50 h und die mittlere SO9-Beladung beträgt 10 Gew.-$ SO9. Die Gasverweilzeit in der zweiten Stufe beträgt 4 see, die Koksverweilzeit 50 h und die mittlere SOp-Beladung 8 $. Das Gesamtvolumen des Adsorptionsmaterials in der ersten und zweiten Stufe ergibt sich zu 190 m , wobei ein Gesamtentschwefelungsgrad von 80 #, eine mittlere Beladung des kohlenstoffhaltigen Materials von 9,5 $> bei einer Koksverweilzeit von 50 h erreicht wird«
Wird zum Vergleich das gleiche Abgas unter Verwendung eines Wandersehichtreaktors zu 80 56 entschwefelt, "benötigt man dazu
■5
ein Adsorptionsvolumen von 380 m , wobei die Koksverweilzeit
50 h beträgt. Die mittlere S02-Beladung des kohlenstoffhaltigen Materials ist dann 5 6ew.-# SO2*
809/0396 _ 6
309809/0396
Beispiel 3
Eine Abgasmenge von 100 000 Nm/h eines Kohlekraftwerkes mit der SOp-Konzentration von 1000 ppm und einer Abgastemperatur
von 1250C wird in der ersten Stufe einem Wanderschichtreaktor
3
von 155 m Adsorptionsvolumen zugeführt. Die Anströmflache des
ρ
Wanderschichtreaktors beträgt 155 m und die durchströmte Schichttiefe 1 m. Die aus dem Wanderschichtreaktor austretenden 100 000 JHm5/h Abgase werden so aufgeteilt, daß die 50 $> des Abgases, die den oberen Teil der Wanderschicht verlassen, direkt zum Kamin abgeführt werden und die 50 $> des Abgasvolumens, die die untere Hälfte des Wanderschichtreaktors verlassen, einer zweiten Stufe zugeführt werden. Die zweite Stufe ist ebenfalls als Wanderschichtreaktor ausgeführt und hat ein Adsorptionskoks-
"5 2
volumen von 45 m , wobei die Anströmfläche 45 m und die durchströmte Schichttiefe 1 m beträgt. Der erste Wanderschichtreaktor ist so ausgelegt, daß die Gasverweilzeit in der Koksschüttung 4 see beträgt und die Koksverweilzeit im Reaktor 50 h. Die 50 io des Ge aamtab gas Volumens des oberen !Teils des Wanderschichtreaktors, die direkt zum Kamin abgeführt werden, sind unter diesen Bedingungen zu 92 $6 entschwefelt. Die unteren 50 56 des Gesamtabgasvolumens durchströmen die zweite Stufe des Wanderschichtreaktors mit einer Gasverweilzeit von 4 see, wobei die Koksverweilzeit 50 h beträgt. Das die zweite Stufe verlassende Abgas wird unter diesen Bedingungen zu 86 56 entschwefelt. Die mittlere Beladung an SO« im ersten Wanderschichtreaktor beträgt 10 io\ die mittlere Beladung an SOp im zweiten Wanderschichtreaktor beträgt 6 Gew.-#. Das Gesämtreaktorvolumen der ersten
3 und zweiten Stufe beträgt zusammen 200 m Adsorptionskoks; die mittlere Beladung des Gesamtadsorptionskoksvolumens beträgt 8 io und die mittlere Koksverweilzeit liegt bei 35 h. Der Gesamtentschwefelungsgrad liegt unter diesen Bedingungen bei 92 56.
309809/0396
- 7 - . 214107
Wird zum Yergleieh unter den vorgenannten Bedingungen ein ein stufiger Wandersehiehtreaktor betrieben^ so beträgt das mitt-
lere Adsorptionskoksvolumen 450 m "bei einer mittleren vergleichbaren Gasverwsilzeit von 6 see und einer mittleren Koks wandergesehwindigkeit von 35 h9 sowie einem Entschwefelungsgrad xron 92 fo "bei einer mittleren Beladung an SO2 fies Adsorp·= tionskokses von 3S5 Gf
Das Abgas eines kohlegefeuerten Kraftwerkes von 100 000 Im /h mit der SOp-Konsentration von 1000 ppm und einer Temperatur
von 1250G wird einem WanderscaiGhtreaktor mit einem Koksvolu·=
3 2
men von 155 m ssugefütat, wobei die Anströmflache 155 ta und die durchströmte Sokichttiefe 1 m "beträgto Ton der Gesamtrauchgasmenge, die aus dem ¥and©rschiehtr©al£tor austritt 9 werden 30 fat die ä©n oberen 'feil des Reaktors verlassen9 direkt zum Kamin abgeführt und die restlichen 70 $ des unteren Teils des Reaktors einem zweiten WanderseMchtreaktor mit ei=
3 2
nem Koksvolumen voa 20 m 9 "bei einer Anströafläch® von 20 m und einer durchströmten Schiohttief© von 1 m zugeführto Im ersten Wandersetiiehtreaktor vj©rden bei einer Gasverweilzeit von 4 see und einer Koksverweilzeit von 50 h die 30 fo ä®s ß®= samtabgasvolumens des oberen Seils des Wandersehichtreaktors zu 97 io entschvisieltj das Abgas s das dem zweiten Wanders chic at= reaktor augeführt wird und mit 4 see Gasverweilzeit durch den zweiten WanderseMcatrealrfcor strömt 9 wobei die Koksverweilzsit 20 h beträgt, wird su 93 $ entschwefelte Die mittlere Beladung des Adsorptioaskokses in dem ersten ^fenderschichtreaktOE1 be= trägt 10 Gew,-$ SO2 unä die mittler© Beladung im svjeiten Wan·= derschichtreaktor 6 Gewo-jS SO90 Das Ge samt koks volumen ä@z> er·= Bten und zv/eitea Stufe zusammen beträgt 175 xa 9 öle mittlere Yerweilzeit d©s Aösorptionskokses 29 h unfl die mittler© Beladung des Adsorptionskokses 729 Gevio-^ SOpo Der Gesamtentschv/efelungsgrad beträgt 97 i>o
3 Π 9 8 0 9 / Π 3 9. f, - 8 -
~8~ 2U1075
Beispiel 5
Das Abgas eines kohlegefeuerten Kraftwerkes von 100 000 Um /h mit der SOp-Konzentration von 1000 ppm und einer Temperatur von 120 C wird einem Wanderschichtreaktor mit einem Koksvolu-
3 2
men von 155 m zugeführt, wobei die Anströmfläche 155 m und die durchströmte Schichttiefe 1 m beträgt. Von der Gesamtrauchgasmenge, die aus dem Wanderschichtreaktor austritt, werden 90 #, die den oberen Teil des Reaktors verlassen, direkt zum Kamin abgeführt und die restlichen 10 fo des unteren Teils des
" Reaktors einem zweiten Wanderschichtreaktor mit einem Koksvo-
3 2
lumen von 20 m , bei einer Anströmfläche von 20 m und einer durchströmten Schichttiefe von 1 m zugeführt. Das Gesamtkoksvolumen der ersten und zweiten Stufe zusammen beträgt 175 m , die mittlere Yerweilzeit des Adsorptionskokses 55 h und die mittlere Beladung des Adsorptionskokses 6 Gew.-# SOp. Der Gesamtentschwefelungsgrad beträgt 72 #.
Wird zum Vergleich unter den vorgenannten Bedingungen ein einstufiger Wanderschichtreaktor betrieben, so beträgt das mittlere Adsorptionskoksvolumen 335 m bei einer mittleren Kokswandergeschwindigkeit von 40 h und einem Entschwefelungsgrad von 72 bei einer mittleren Beladung an SO« des Adsorptionskokses von 5 Gew.-^.
Patentansprüche
— 9 —
9/0396

Claims (3)

  1. Patentansprüche
    i\ Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden aus solche, ) Wasserdampf und Sauerstoff enthaltenden Abgasen, insbesondere Feuerungsabgasen, mittels in Reaktoren von oben nach unten geführten Wanderschichten aus körnigen, kohlenstoffhaltigen Materialien, die von.den Abgasen quer zu ihrer Bewegungsrichtung durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Abgasmenge, die den oberen Teil eines 1. Reaktors durchströmt hat, als entschwefelt abgeführt und die übrige Abgasmenge, die den unteren !Teil dieses Reaktors durchströmt hat, einer Nachentschwefelung, vorzugsweise in einem 2. Wanderschichtreaktor, unterworfen wird.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem 1. und dem 2. Reaktor ein oder mehrere Reaktoren geschaltet sind, die in gleicher Weise wie der 1* Reaktor arbeiten, wobei die aus dem oberen Teil der Reaktoren abziehenden Gase als entschwefelt abgeführt und die aus dem unteren Teil abziehenden Gase dem nachgeschalteten Reaktor zugeführt werden.
  3. 3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des aus dem oberen Teil eines Reaktors abgeführten Gases 30 - 90 Vol.-# des Gesamtgasstromes beträgt·
    4·) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die entschwefelten Abgasströme über eine Sammelleitung abgeführt werden.
    3-0 9 8 09/0 396
    Kr
    Leerseite
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JPS5127221B2 (de) 1976-08-11
GB1362496A (en) 1974-08-07
US3717976A (en) 1973-02-27
FR2149515A1 (de) 1973-03-30
IT964916B (it) 1974-01-31
FR2149515B1 (de) 1974-07-12
JPS4831181A (de) 1973-04-24

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