DE2501644A1 - Verfahren und anlage zur erzeugung waessriger loesungen von hydrogensalzen bei gleichzeitiger reinigung von abluft - Google Patents

Description

• -Verfahren und Anlage zur Erzeugung wässriger Lösungen von Hydrogensalzen bei gleichzeitiger Reinigung von Abluft.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung wässriger Lösungen von Hydrogensalzen, insbesondere von mehrfachsauren Alkali- und Erdalkalisalzen, bei gleichzeitiger Reinigung von Abluft in mehrstufigen Waschanlagen.
• Die Erzeugung wässriger Lösungen von Hydrogensalzen (z.B. Natriumhydrogensulfit, NaHSO3) kann mit der Reinigung von Abluft, die saure Gase (z.B. Schwefeldioxid, S02) als Schadstoffe enthalten, verbunden werden. Man geht hierzu von einer wässrigen Alkali-oder Erdalkalilauge (z.B. 18 -ige Natronlauge) aus, die in einer Gaswaschanlage mit der Abluft in Kontakt gebracht wird.
• Solange die Lösung alkalisch (z.B. pH = 10) ist, bilden sich die einfachsauren Salze (z.B. Na2S03). Mit alkalischer Lösung erzielen einstufige Wäscher (z.B. Strahlwäscher) auch gute Abluftreinheiten. Die Waschanlage ist dabei noch nicht mit den-sauren Gasen gesättigt.
• Will man jedoch Hydrogensalze erzeugen, so muß man die Waschflüssigkeit mit dem sauren Gas vollständig sättigen. Hierbei bewegt sich der pH-Wert der Waschlösung in den sauren Bereich hinein (z.B. auf pH = 4). Nun übt eine saure Waschflüssigkeit auf saure Gase jedoch nur geringe Waschkraft aus. Die Abluft hat folglich noch einen hohen Anteil an Schadstoffen.
• Zu Erreichung genügender Reinheit muß die Abluft noch einer Wäsche mit Waschlauge im alkalischen Bereich (z.B. pH = 10) unterzogen werden.
• Man benötigt also prinzipiell zwei unterschiedliche Waschstufen.
• Die erste Stufe hat die Aufgabe Hydrogensalze zu erzeugen; die Waschflüssigkeit ist sauer. Die zweite Stufe hat die Aufgabe die nötige Abluftreinheit zu erzielen; die Waschflüssigkeit muß alkalisch sein. Erforderliche pH-Werte (z.B. pH = 4 in der ersten Stufe bzw. pH = 10 in der zweiten Stufe) lassen sich jedoch mit einem kontinuierlichen Durchfluß der Waschlauge nicht gleichzeitig erreichen. Bei einem in der ersten Stufe kontinuierlich im saurem Bereich gehaltenen pH-Wert tritt noch soviel an saurem Gas in die zweite Stufe ein, so daß deren pH-Wert vom alkalischen in den neutralen oder gar sauren Bereich rückt und eine genügende Abluftreinheit in den meisten Fällen nicht mehr erreicht wird.
• Eine genügende Abluftreinheit wäre bei dieser Verfahrensweise daher nur mit einer sehr großen Anzahl weiterer Stufen zu erreichen.
• Es ist zwar eine zweistufige Anlage zur Erzeugung von Bisulfat bei gleichzeitiger Reinigung der Abluft vorgeschlagen worden. Diese wird jedoch in einem diskontinuierlichen Verfahren betrieben, wobei die beiden Wäscher wechselweise als Reinigungsstufe und Bisulfaterzeugungsstufe betrieben werden.
• Bei Sättigung der Waschflüssigkeit der Bisulfitstufe wird deren Inhalt abgelassen und durch Frischlauge ersetzt; diese Stufe arbeitet fortan als Reinigungsstufe.
• Die andere Stufe, die bisher als Reinigungsstufe arbeitet, wird fortan Bisulfitstufe.
• Zwischendurch ist jeweils die Schaltung der gasführenden Rohrleitungen zu ändern. Die dabei erforderlichen Betriebsunterlagen machen das Verfahren unzweckmäßig und unter Umständen sogar unbrauchbar.
• Es gibt weiterhin Pläne für ein Verfahren, bei dem die Reihenfolge der gasseitigen Durchströmung konstant bleibt.
• Beide Stufen werden kontinuierlich gefahren. Der Ablauf der Waschlauge der zweiten Stufen gelangt jedoch nicht zur Aufarbeitung zu Bisulfit in die erste Stufe, sondern ist verloren.
• Mit der Erfindung wird nun ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung gestellt, das quasikontinuierlich ausgeführt werden kann und eine optimale Erzeugung wässriger Lösungen von Hydrogensalzen mit einer bestmöglichen Abluftreinigung verbindet.
• Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Abluft die Waschstufen stetig und immer in der gleichen Reihenfolge passiert und die Waschflüssigkeit die Waschstufen im Gegenstrom zur Abluft durchläuft, indem die Flüssigkeitsinhalte der beiden Stufen periodisch ganz oder teilweise umgefüllt werden.
• Insbesondere können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als Hydrogensalze mehrfachsaure Natriumsalze erzeugt werden.
• Weiterhin kann das Verfahren nach der Erfindung vorzugsweise dazu dienen, daß als Abluft schwefeldioxidhaltige Abluft gereinigt wird.
• Da das erfindungsgemäße Verfahren einen ausgezeichneten Wirkungsgrad besitzt, kann bereits eine Waschanlage mit nur zwei Stufen ausreichen; insbesondere ist vorgesehen, daß als Waschanlage eine zweistufige Strahlwaschanlage dient.
• Mit der Erfindung wird weiterhin eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geschaffen, und zwar mit wenigstens einer ersten und zweiten Waschstufe, die je einen Abscheide- und Vorlagebehälter für Waschflüssigkeit aufweisen.
• Diese Anlage zeichnet sich aus durch eine Umfülleinrichtung zum periodischen Umfüllen der Waschflüssigkeit von der zweiten in die erste Waschstufe.
• Insbesondere kann die erfindungsgemäße Anlage eine vom pH-Wert und/oder dem Füllstand im Abscheide- und Vorlagebehälter der ersten und/oder zweiten Waschstufe betätigte Steuereinrichtung zur periodischen Steuerung der Umfülleinrichtung aufweisen.
• Vorzugsweise ist die Anlage so ausgebildet, daß die Umfülleinrichtung eine Leitung und ein darin vorgesehenes Absperrventil aufweist, die zwischen der zweiten und der ersten Waschstufe angeordnet sind, wobei das Absperrventil durch die Steuereinrichtung gesteuert wird.
• Hierbei ist es möglich, daß eine für den Umlauf der Waschflüssigkeit in der zweiten Waschstufe vorgesehene Pumpe gleichzeitig als Förderpumpe für die Umfülleinrichtung dient, wozu beispielsweise der Eingang des Absperrventils an die Druckseite der Pumpe angeschlossen ist.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert, es zeigen: Fig. 1 eine Kurvendarstellung zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung; und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Anlage, mit der das Verfahren nach der Erfindung durchgeführt werden kann.
• Die optimale Wirksamkeit des Verfahrens, insbesondere die Möglichkeit, gegebenenfalls mit nur zwei Waschstufen auszukommen, erreicht man dadurch, daß man die Waschlauge nicht kontinuierlich die Zweistufen-Anlage passieren läßt, sondern periodisch umfüllt.
• Der Konzentrationsverlauf der Waschlauge beider Stufen ist damit über der Zeit auch nicht mehr konstant, sondern "sägezahnartig".
• Dies hat den Vorteil, daß z.B. der pH-Wert in der ersten Stufe während einer Periode lange im alkalischen Bereich bleibt und erst am Ende in den sauren Bereich hinüberwechselt. Die Absorption der ersten Stufe wird dadurch gesteigert und die zweite Stufe entlastet.
• In der zweiten Stufe bleibt während der ganzen Periodendauer der pH-Wert so hoch, daß eine gute Abluftreinheit erzielt wird.
• Diese Verfahrensweise ist in Fig. 1 veranschaulicht, wo der Verlauf des pH-Wertes über die Zeit in der ersten und zweiten Waschstufe an einem Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Weiter ist die damit im Zusammenhang stehende Periodendauer in die Kurvendarstellung eingezeichnet.
• Ist in der ersten Stufe die Bildung der Hydrogensalze abgeschlossen, so wird die Produktflüssigkeit aus dem Wäscher entleert und der Inhalt der zweiten Stufe in die erste Stufe umgefüllt. Die zweite Stufe wird anschließend mit frischer Lauge aufgefüllt.
• Das Entleeren, Umfüllen und Auffüllen kann in einfacher Weise automatisiert werden.
• Der Durchgang der Waschflüssigkeit durch die Anlage kann deshalb als quasikontinuierlich bezeichnet werden.
• Während des Umfüllens braucht der Gasstrom nicht unterbrochen zu werden. Die Durchströmung der beiden Waschstufen erfolgt stets in gleicher Reihenfolge und kontinuierlich.
• Die Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel ist eine zweistufige Strahlwaschanlage. Jede Stufe besteht aus einem nach unten gerichteten Strahlwaschrohr 1 und 2 mit axial gerichteten Treibdüsen, je einem Abscheide- und Vorlagebehälter 3 und 4 mit nachgeschalteten Tropfenabscheidern 5 und 6. Beide Waschstufen sind mit Umwälzpumpen 8 und 9 und Umwälzleitungen 10 und 11 versehen.
• Der Gasstrom durchströmt nacheinander das Strahlwaschrohr 1, den Abscheide- und Vorlagebehälter 3 und den Tropfenabscheider 5 der ersten Stufe und gelangt über die Gasverbindungsleitung 7 in die zweite Stufe. Dabei werden ständig durch Besprühen mit umgepumpter Waschflüssigkeit in beiden Stufen die sauren Gasen ausgewaschen.
• Frische Waschflüssigkeit (z.B. 18 %-ige Natronlauge) wird über das Absperrventil 14 in die Flüssigkeitsvorlage der zweiten Stufe gegeben bis die Füllstandssonde 15 den Maximal stand anzeigt und das Absperrventil 14 schließt.
• Die Lauge bleibt solange in der zweiten Stufe bis die erste Stufe aufnahmebereit ist. Die Aufnahmebereitschaft wird bei Absinken des Flüssigkeitsniveaus auf einen Tiefstand durch die Füllstandssonde 17 angezeigt. Hierauf öffnet das Absperrventil 13 an der Umwälzleitung der zweiten Stufe, und die Waschflüssigkeit strömt über die Verbindungsleitung 19 in die erste Stufe.
• Zum Schutz gegen Trockenlauf der Pumpen entleert man die Vorlagebehälter 3 und 4 nicht völlig, sondern beläßt ein Restvolumen. Das Absperrventil 13 schließt deshalb bei Erreichen eines Tiefstniveaus, das durch die Füllstandssonde 16 angezeigt wird. Nun ist auch die zweite Stufe wieder für Frischlauge aufnahmebereit, das Absperrventil 14 öffnet, und frische Waschlauge wird eingefüllt.
• In der ersten Waschstufe verweilt die Waschflüssigkeit so lange, bis die völlige Umsetzung zum Fertigprodukt durch ein pH-Meßgerät 18 angezeigt wird. Bei Erreichen des entsprechenden pH-Wertes öffnet das Absperrventil 12, so daß das Fertigprodukt über die Leitung 20 abgelassen wird und es schließt, wenn die Füllstandssonde 17 das Tiefstniveaus anzeigt. Das Erreichen des Tiefstniveaus ist gleichzeitig der Beginn für das Öffnen des Absperrventiles 13 und der Beginn des Umfüllens von der zweiten in die erste Stufe. Der weitere Ablauf wiederholt sich nun wie schon beschrieben.
• Es kann notwendig sein, zur Abführung der chemischen Reaktonswärme in die Umwälzleitungen 10 und 11 Wärmeaustauscher einzubauen.
• Außerdem kann es notwendig sein, die für die Herstellung der Hydrogensalze verfügbare Lauge zu verdünnen. Die Verdünnung der Lauge kann in der Anlage erfolgen. Durch Einbau einer weiteren Füllstandssonde in der zweiten Stufe kann man die verfügbare Lauge und das Verdünnungswasser nacheinander in den Vorlagebehälter geben und miteinander vermischen.

Claims (9)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Erzeugung wässriger Lösungen von Hydrogensalzen, insbesondere von mehrfachsauren Alkali- und Erdalkalisalzen, bei gleichzeitiger Reinigung von Abluft in mehrstufigen Waschanlagen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abluft die Waschstufen stetig und immer in der gleichen Reihenfolge passiert und die Waschflüssigkeit die Waschstufen im Gegenstrom zur Abluft durchläuft, indem die Flüssigkeitsinhalte der beiden Stufen periodisch ganz oder teilweise umgefüllt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß als Hydrogensalze mehrfachsaure Natriumsalze erzeugt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß als Abluft schwefeldioxidhaltige Abluft gereinigt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß als Waschanlage eine zweistufige Strahlwaschanlage dient.
5. 5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit wenigstens einer ersten und zweiten Waschstufe, die je einen Abscheide- und Vorlagebehälter für Waschflüssigkeit aufweisen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Umfülleinrichtung (13, 19) zum periodischen Umfüllen der Waschflüssigkeit von der zweiten in die erste Waschstufe.
6. 6. Anlage nach Anspruch 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine vom pH-Wert und/oder dem Füllstand im Abscheide- und Vorlagebehälter (3, 4) der ersten und/oder zweiten Waschstufe betätigte Steuereinrichtung zur periodischen Steuerung der Umfülleinrichtung.
7. 7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Umfülleinrichtung eine Leitung (19) und ein darin vorgesehenes Absperrventil (13) aufweist, die zwischen der zweiten und der ersten Waschstufe angeordnet sind, wobei das Absperrventil durch die Steuereinrichtung gesteuert wird.
8. 8. Anlage nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß eine für den Umlauf der Waschflüssigkeit in der zweiten Waschstufe vorgesehene Pumpe (9) gleichzeitig als Förderpumpe für die Umfülleinrichtung dient.
9. 9. Anlage nach Anspruch 8, d a du r c h g e k e n n z e i e hn e t, daß der Eingang des Absperrventils (13) an die Druckseite der Pumpe (9) angeschlossen ist. Leerseite