DE2109095B2 - Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxyd au einem SO2 - haltigen Gasstrom - Google Patents
Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxyd au einem SO2 - haltigen GasstromInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schwefeldioxyd aus einem SC>2-haltigen Gasstrom
durch Waschen des Gasstromes mit einer wäßrigen, Magnesiumoxyu enthaltenden Aufschlämmung.
Aus »Chemical Absuacts«. ".and 59 (1963), Spalte
13 621 (d) ist es bekannt. SCVhaltige Gase mit einer
Aufschlämmung, die Magnesiums, yd und Magnesiumsulfit
enthält, bei erhöhten Temperaturen zu waschen, wobei ein Teil der Aufschlämmung aus dem Kreislauf
abgezogen, getrocknet und unter Erhalt eines SCVrcichen
Gasstromes und Magnesiumdioxyd calciniert wird. Das calcinierte Magnesiumoxyd wird zur weiteren
SO>Absorption in den Kreislauf zurückgeführt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Wirksamkeit des bekannten Verfahrens zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem Patentanspruch gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es wesentlich, den pH-Wert der zirkulierenden Aufschlämmung im
Bereich von 5,5 bis 9,5 zu halten. Die Einstellung dieses pH-Wertes auf den gewünschten Bereich erfolgt durch
eine kontrollierte Zugabe an regeneriertem Magnesiumoxyd zu der zirkulierenden Aufschlämmung.
Anhand der Zeichnung wird nun eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in
Form eines Fließschemas gezeigt.
Eine Aufschlämmungspiimpe I läßt den wäßrigen
Ai'fschlämmungsstrom 2 durch das Verfahren umlaufen. Der Strom 2 ist eine wäßrige Aufschlämmung, die I bis
30 Gew.-% Gesamtfeststoffe und weniger als 10% der Gesamtfeststoffe in Form von Magnesiumoxyd enthält,
während der Hauptbestandteil der Feststoffe wasserhalliges, kristallines Magnesiumsulfit ist. Die Temperatur
des zirkulierenden Aufschlämmungsstromes 2 liegt im Bereich von 20 bis 95°C, wobei die Temperatur der
Aufschlämmung hauptsächlich von der anfänglichen Temperatur des Gasstromes, der gewaschen werden
soll, und der Temperatur des entstehenden, gesättigten
Gasstromes abhängt. Wenn beispielsweise die Temperatur
des Stromes 2 unterhalb 40°C liegt, wird das Magnesiumsulfit hauptsächlich in der wäßrigen Aufschlämmung
in Form fester Kristalle von Magnesiumsulfithexahydrat vorliegen, und wenn die Temperatur
des Stromes 2 oberhalb 400C liegt, wird das Magnesiumsulfit hauptsächlich in dem Strom 2 in Form
fester Kristalle von Magnesiumsulfittrihydrat vorliegen.
Der Strom 2 wird in den Strom 3 und in den Strom 4 geteilt. Der Strom 3 wird bei dem Waschverfahren
verwendet, während der Strom 4 abwärts über die Leitung 5 und die Sprühdüse 6 geleitet wird und axial auf
den Scheitelpunkt eines zentralen, konischen Strömungsablenkbleches 7 gesprüht und ebenfalls zum
Waschen der Abgase verwendet wird.
Ein Gasstrom 8, der Schwefeldioxyd enthält, wird abwärts durch die vertikale Leitung 9 geleitet, die
vorzugsweise koaxial über dem konischen Ablenkblech 7 angeordnet ist Der Strom 8 ist typischerweise ein
Abfallgasstrom, der von 0,01 bis 8,0 Vol.-% Schwefeldioxyd enthält und eine Anfangstemperatur von 40 bis
3500C hat. Das Verhältnis von Strömungsgeschwindigkeit des Waschaufschlämmungsstromes 2 oder des
Stromes 3 plus des Stromes 4 zu Gasstrom 8 wird im Bereich von 0,7 bis 7,0 l/m3 gehalten. Der abwärts
abgenommene Gasstrom fließt von der Leitung 9 in einen ringförmigen Venturi-Gang unterhalb des ringförmigen,
horizontalen Ablenkbleches 10. Ein ringförmiges, horizontales Blech bzw. Gestell 11 ist unterhalb dem
Ablenkblech 10 angebracht und der Aufschlämmungsstrom 3 wird auf das Blech Il entweder in Form eines
einfachen Stromes, der tangential eingespritzt werden kann, oder in einer Vielzahl von Teilen aufgebracht.
Der ringförmige Venturi-Gang wird durch ein umgekehrtes, abgestumpftes, konisches Ablenkblech 12
gebildet, das abwärts an dem Blech 11 und um das
konische Ablenkblech 7 angebracht ist, so daß eine ringförmige Berührungszone zusammen mit dem
vertikalen, zylindrischen Ablenkblech 13, das abwärts an dem Ablenkblech 12 und konzentrisch um das vertikale,
zylindrische Ablenkblech 14 angebracht ist, das abwärts an dem konischen Ablenkblech 7 angebracht ist.
gebildet werden. Der ringförmige, vertikale Gang zwischen den Ablenkblechen 13 und 14 bildet die
Kehlensektion des ringförmigen Venturi-Durchgangs. Der Strom 3 fließt abwärts auf die innere Oberfläche des
Ablenkbleches 12 und wird in die Kehlensektion auf den Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit projiziert, während
der Strom 4 abwärts auf die äußere Fläche des konischen Ablenkblechs 7 fließt und ebenfalls auf den
Gasstrom in der Kehlsektion projiziert wird. Der Gasstrom, der durch die konvergierende Berührungszone,
die durch die Ablenkbleche 7 und 11 gebildet wird,
auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt wurde, wird in uer Kehlsektion, die durch die kreisförmigen, vertikalen
Gänge zwischen den Ablenkblechen 13 und 14 gebildet wird, wirkungsvoll zur Entfernung von .Schwefeldioxyd
gewaschen. In der wäßrigen Aufschlämmung wird dabei ein Teil des Magnesiumoxyds in Magnesiumsulfit
überführt.
Die entstehende Mischung aus wäßrigen Aufschlämmungsteilchcn,
dispergicrt in dem Gasstrom, die abwärts aus der ringförmigen Kehlsektion abgenommen
wird, wird abwärts in die divergierende Druckwiedergewinnungssektion
geleitet. Diese wird durch ein zentrales, umgekehrtes, abgestumpftes, konisches Ablenkblech
15, das abwärts an dem Ablenkblech 14 befestigt ist, und ein ringförmiges, abgestumpftes,
konisches Ablenkblech 16, das abwärts an dem Ablenkblech 13 befestigt ist, gebildet. Die Trennung der
wäßrigen Aufschlämmung von der gewaschenen Gasphase wird vorzugsweise erreicht, indem man ein
Aufprall- und Rückhalte-Ablenkblech 17 für die Aufschlämmung schafft. Dieses Ablenkblech ist ein
abgestumpftes, konisches Ablenkblech, und es ist an dem Ablenkblech 16 befestigt und mit einem tieferen,
zentralen, zylindrischen Verlängerungs-Ablenkblech 18 verbunden. Die Ablenkbleche 17 und 18 sind in der
vertikalen, zylindrischen Aufschlämmungs-Gas-Trennungssektion oder in dem Behälter 19 angebracht, der
abwärts am unteren Teil des Ablenkblechs 16 angebracht ist. Zwischen den Elementen 18 und 19 ist
eine ringförmige Siebkonsole oder ein gepacktes Bett 20 angebracht, und die Sektion 20 dient als Separator für
die mitgerissenen Teile, um die mitgerissenen, flüssigen Tröpfchen von der gewaschenen Gasphase, die abwärts
durch die Ablenkbleche oder die Leitung 18 und aufwärts durch den ringförmigen Gang zwischen den
Elementen 18 und 19 fließt, abzutrennen. Das gewaschene Gas wird über die Leitung 21 entfernt, die von dem
Behälter 19 abgeht und die den gewaschenen Gasstrom
22 in einen Schornstein oder eine andere Vorrichtung führt.
Die abgetrennte wäßrige Aufschlämmungsphase sammelt sich unter dem Behälter 19 in der unteren
Aufschlämmungsretentionssektion23.
3 bis 20 Gew.-% der insgesamt zirkulierenden Aufschlämmung wurden aus der Sektion 23 über die
Düse 24 als Strom 25 entnommen und zur Regeneration von Magnesiumoxyd in die Einheit 26 überführt, die jo
typischerweise ein Filter oder einen Trockner, der nicht gezeigt ist, enthält und einen Ofen oder eine
Calciniervorrichtung, um die Feststoffe zu erwärmen, besitzt. Die festen Magnesiumsalze werden auf eine
Temperatur im Bereich von 200 bis 600" C in der Sektion
26 erwärmt, um das Magnesiumsulfit zu zersetzen, und dabei wird ein Gasphasensirom 27 gebildet, der viel
Schwefeldioxyd enthält, und zurück bleibt festes Magnesiumoxyd. Der reiche Gasphasenstrom 27 kann
gesammelt werden, um flüssiges Schwefeldioxyd zu kondensieren, oder der Gasstrom kann in eine Fabrik
zur Schwefelsäureproduktion geleitet werden.
Das regenerierte, feste Magnesiumoxyd, das in Sektion 26 gebildet wird, wird über den Strom 28
entfernt, der erfindungsgemäß als Einsatz-Magnesiumoxyd verwendet wird, um den pH-Wert der zirkulierenden
Aufschlämmung auf einen optimalen Wert einzustellen. Der Hauptteil der zirkulierenden wäßrigen
Aufschlämmung wird aus dem unteren Teil der Einheit
23 über die Düse 29 als Strom 30 entnommen und mit -,0
dem Strom 28 unter Bildung des Stroms 31 vereinigt. In den meisten Fällen wird der Strom 28 in Form einer
wäßrigen Aufschlämmung zugefügt, die hergestellt wurde, indem man die Feststoffe, die aus der Einheit 26
entnommen werden, mit Wasser aufschlämmt. Der =,=,
Strom 28 kann ebenfalls in Form eines trockenen Pulvers zugefügt werden. Auf jeden Fall wird der
entstehende Gesamtaiifschlämmungsstrom 31 mit
einem pH-Wert im Bereich von 5.5 bis 9.5 durch Zugabe
des Stroms 28 gebildet. Der Strom 31 wird zu der m> Aufschlämmungspumpe 1 geleitet und als Strom 2
recyclisiert.
Verschiedene Arten von Gas-Fliissigkcits-Kontaktvorrichtungen
können verwendet werden, um den Gasstrom 8 mit der zirkulierenden wäßrigen Auf- b>
schlämmung zu kontaktieren. Verschiedene Arten von Separatoren für die festen Teile und den Staubregen
können verwendet werden. In einigen Fällen können die Elemente 7, 14 und 15 ausgelassen werden, wobei dann
ein einfacher Feuchtigkeitsberührungs-Venturi-Kontaktor
verwendet wird, der durch die Sektionen 12, 13 und 16 gebildet wird. Vorzugsweise wird aber auf jeden
Fall eine axiale Einspritzung des Aufschlämmungsstroms 4 über die Sprühdüse 6 verwendet, um optimale
Waschwirksamkeit zu erreichen. In den Fällen, in denen der Strom 8 Schwefeltrioxyd oder Schwefelsäurenebel
enthält, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn der
Strom 8 ein Abgas aus der Schwefelsäureproduktion ist, wird die zirkulierende Aufschlämmung einen Teil
Magnesiumsulfat enthalten, das in einer annehmbaren Menge gehalten wird, indem man durch den Strom 25
und die Einheit 26 Überschuß abzieht. In anderen Fällen kann sich in dem System durch die Oxydation des
Magnesiumsulfits in situ eine geringe Menge Magnesiumsulfat bilden. In geeigneten Fällen kann man auch
zusätzliches Einsatz-Magnesiumoxyd, das von einer äußeren Quelle herrührt, zu dem Strom 30 zugeben, im
allgemeinen in Form einer wäßrigen Magnesiumoxydaufschlämmung.
In einigen Fäli·..■:; kann man auch
Einsatz-Wasser per se durch Zugabe iv dem Strom 3 i in
das System einführen.
In Fällen, wenn Flugasche oder andere feste Teilchen in dem Strom 8 vorhanden sind, wird die Flugasche aus
dem Gasstrom in dem Gas-FIüssigkeits-Venturi-Kontaktor abgetrennt und die Flugasche ist dann in der
zirkulierenden wäßrigen Aufschlämmung vorhanden. Ein überschüssiges Anreichern von Flugasche in dem
System kann man verhindern, inde;n man periodisch oder kontinuierlich einen Teil des Stromes 28 oder des
Stromes 30 abnimmt.
Beispiel
Tabelle I
Tabelle I
Wirkung des Verhältnisses der flüssigen Aufschlämmung zum Gas (L/G)
L/G Konz. an Konz. an vVirksam-
1/tatsächl. m3 Schwefeldioxyd Schwefeldioxyd keit, %
Gas in ppm*) in ppm*)
im Beschik- im abgenom-
kungsmaterial menen Material
1,34 1500
2,68 1500
4,02 1500
5,36 1500
♦) Teile pro Million
Wirkung des pH-Wertes der wäßrigen Aufschlämmung zum Waschen
pH-Wert
| 225 | 85 |
| 162 | 89,2 |
| 100 | 93,3 |
| 30 | 98 |
| % Wirksamkeit | Konz. an Schwefel |
| dioxyd in ppm des | |
| Beschickungsmaterials | |
| 96 | 2300 |
| ^2,6 | 2300 |
| 91 | 2300 |
| 80 | 2300 |
7,0
pH des Versuchs
Analyse der Feststoffe, Gew.-%
Magnesiumfithexahydrat 84,9
Magnesiumsulfatheptahydrat 4,7
Magnesiumoxyd 10,4
Magnesiumoxyd 10,4
8,0
92,3
Hierzu 1 Blatl Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem SCVhaltigen Gasstrom durch Waschen dieses Gasstromes bei erhöhten Temperaturen mit einer Aufschlämmung, die Magnesiumoxid und Magnesiumsulfit enthält, wobei ein Teil der Aufschlämmung aus dem Kreislauf abgezogen, getrocknet und unter Erhalt eines SOb-reichen Gasstromes und Magnesiumdioxid kalziniert wird, wobei letzteres zur IQ weiteren SO2-Absorption in den Kreislauf zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten von Aufschlämmung zu Gas 0,7 bis 7,0 l/m3 (bezogen auf den jeweiligen Druck und die Temperatur) beträgt, is wobei die zirkulierende Aufschlämmung festes Magnesiumoxid in einer Menge von weniger als 10% der Gesamtfeststoffe in der Aufschlämmung enthält, die Temperatur der Aufschlämmung im Bereich von 20 bis 95°C liegt, der pH-Wert der Aufschlämmung durch eine regulierte Zugabe von. regeneriertem Magnesiumoxid zu der zirkulierenden Aufschlämmung im Bereich von 5,5 bis 9,5 gehalten wird, und 1 bis 30% der zirkulierenden Aufschlämmung zur Regenerierung von 2Ί Magnesiumoxid abgezogen werden.
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