DE3430960A1

DE3430960A1 - Verfahren zur steuerung der konzentration im absorptionsturm

Info

Publication number: DE3430960A1
Application number: DE19843430960
Authority: DE
Inventors: Susumu Hiroshima Okino; Setsuo Omoto; Taku Tokio/Tokyo Shimizu; Noharu Shinoda; Atsushi Tatani
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1984-08-20
Filing date: 1984-08-20
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE3430960C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung
der Konzentration der Aufschlärninung im Absorptionsturm gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Heutzutage liegt das Schwergewicht der Abgasentschwefelungssysteme bei Entschwefelungsanlagen, die nach dem sogenannten Naßkalk-Verfahren arbeiten, bei dem das Abgas durch die Verwendung von CaCO3 oder Ca(OH)2 als Absorptionsmittel entschwefelt wird. Dabei gewinnt man den Schwefel in Form von Calciumsulfit oder Calciumsulfat (Gips).
Beispielsweise ist dieses Verfahren beschrieben in der japanischen Offenlegungsschrift 57-63117.
Die Figur 1 zeigt eine sehr gebräuchliche Abgasentschwefelungsanlage, die nach dem Naßkalk-Verfahren arbeitet und hieran soll der Stand der Technik und dessen Nachteile erläutert werden.
Abgas, das S02 enthält, wird in den Absorptionsturm 2 eingeleitet. Im unteren Bereich des Absorptionsturms 2 ist ein Tank 3 enthalten, der eine Aufschlämmung mit einer Ca-Verbindung enthält. Die Aufschlämmung wird durch eine Bewegungseinrichtung 4 in Bewegung gehalten, um zu verhindern, daß sich Festteilchen absetzen.
Die die Ca-Verbindung enthaltene Aufschlämmung wird in den oberen Bereich des Turmes 2 geleitet und zwar durch eine Zirkulationspumpe 5. Dort wird es eingesprüht und tritt durch den gesamten Turm hindurch-in Kontakt mit dem Abgas - bis es wieder in den Tank 3 gelangt. Das Abgas, aus dem das S02 durch den Kontakt mit der Aufschlämmung entfernt worden ist, wird durch einen Dunstabscheider 6 als gereinigtes Gas 7 abgeleitet.
Andererseits wird dem Tank 3 eine Aufschlämmung zugeführt, die CaCO3 oder Ca(OH)2 enthält und zwar durch die Leitung 8 in einer Menge, die dem zu absorbierenden S02 entspricht.
Die Aufschlämmung1 die Calciumsulfit aus der Absorption des SO, enthält, wird durch die Leitung 9 einer Oxidationssäule 10 zugeführt, Luft 12 wird durch einen Blasenerzeuger 11 am Boden der Oxidationssäule zugeführt. Schweflige Säure gelangt durch 13 in die Säule. Hierdurch wird Calciumsulfit wie auch CaC03 oder Ca(OH)2 zu Gips oxidiert.
Die Gipsaufschlämmung gelangt von der Oxidationssäule 10 durch die Leitung 14 in den Eindicker 15 und die erhaltene konzentrierte Gipsaufschlämmung wird durch die Leitung 16 einem Tank 17 und mittels einer Pumpe 18 dem Zentrifugalseparator 19 zugeführt, wo man Gips 20 erhält. Das Filtrat gelangt in den Tank 21 und dann durch die Pumpe 22 und die Leitung 23 in den Eindicker 15.
Die überstehende Flüssigkeit in dem Eindicker 15 erreicht durch die Leitung 24 den Tank 25 und kann für die Einstellung der Absorption benutzt werden oder mittels der Pumpe 26 entfernt werden.
Eine derartige Anlage wurde unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten untersucht. Dabei ergab sich durch Analyse der experimentellen Daten der Reaktions- geschwindigkeit zwischen den Kristallen des CaCOf oder Ca(OH)2 und dem SO2, der Oxidationsgeschwindigkeit der Calciumsulfitbildung bei der SO, Absorption, der Absetzgeschwindigkeit des Gipses, daß die benannte Verfahrensweise 'eine Operation in einer Stufe' mit ihren individuellen Schritten verbessert werden kann. Insbesondere ergab sich, daß Durchführungsschritte, wie die Absorption und die Oxidation des S02, das Absetzen und Konzentrieren des Gipses und die Wiedergewinnung der überstehenden Flüssigkeit zusammen in einem Absorptionsturm ausgeführt werden kann, wenn eine Steuerung oder Kontrolle der Aufsehlämmun£>-skonzentrationen erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für das eingangsgenannte Verfahren eine derartige Steuerung der Konzentration einer Ca-Verbindung in der Aufschlämmung zu schaffen.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorzugsweise Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung soll mit ihren Vorteilen nunmehr anhand der Zeichnungen erläutert werden.
Dabei zeigt: Fig. 1 eine bekannte Abgasentschwefelungsanlage nach dem Naßkalk-Verfahren; und figur 2 schematisch die erfindungsgemäße Naßabgasentschwefelung.
Die Figur 1 wurde vorstehend bereits erläutert, so daß nachfolgend gleich auf die Figur 2 eingegangen wird.
Das SO, enthaltene Abgas wird in den Absorptionsturm 102 eingeleitet. In dieser Figur 2 werden die Absorptionsaufschlämmung und das Abgas im parallelen Fluß miteinander in Kontakt gebracht. Es kann aber auch das Gegenströmungsverfahren nach der Figur 1 benutzt werden.
Das Parallelströmungsverfahren ist jedoch vorteilhafter, weil die Wirksamkeit der Oxidationsreaktion zum Gips - wie nachfolgend beschrieben - besser ist.
Im unteren Bereich des Absorptionsturmes 102 ist ein Tank vorgesehen, der die Aufschlämmung aufnimmt, in der eine Ca-Verbindung suspendiert ist.
Die Aufschlämmung wird durch eine Bewegungseinrichtung 104 bewegt, so daß das Absetzen von Festteilchen verhindert wird.
Die Aufschlämmung mit der suspendierten Ca-Verbindung wird dem oberen Bereich des Turmes zugeführt und zwar durch eine Zirkulationspumpe 105, wird dort versprüht und fällt durch den Turm hindurch, während es in Berührung gelangt mit dem Abgas. Am Ende gelangt sie in den Tank 103. Das Abgas, aus dem das S02 durch den Kontakt mit der Aufschlämmung entfernt worden ist, wird durch den Nebeleliminator 106 als gereinigtes Gas 107 abgegeben.
Andererseits wird dem Tank 103 durch die Pulverleitung 108 CaCO3 oder Ca(OH)2 in Pulverform zugeführt und zwar in einer Menge, die der zu absorbierenden SO, - Menge entspricht. Es ist auch möglich, das als Absorbtionsmittel dienende CaCO3 oder Ca(OH)2 als Wasseraufschlämmung dem Tank 103 zuzuführen.
Das Calciumsulfit, das durch die Absorption des 502 im Absorbtionsmittel gebildet wird, wird durch den im Abgas enthaltenen Sauerstoff zu Gipskristallen oxidiert, weil die Aufschlämmung im Gas-Flüssigkeitsbereichdes Parallelflußsystems sauer Rehalten wird.
Wenn jedoch der Sauerstoffgehalt im Abgas gering ist, dann wird ein Sauerstoff enthaltendes Gas durch eine Luftdüse 109 eingeblasen, so daß aus dem absorbierten 502 Gips gebildet werden kann.
Bei dieser beschriebenen Verfahrensweise enthält die Aufschlämmung der Ca-Verbindung Gipskristalle, suspendiert in dem Tank 103 und diese Aufschlämmung wird durch den Auslaß 110 und die Pumpe 119 dem Separator 111 zugeführt, in dem ein Gipskunhen erhalten wird.
Das Filtrat wird über die Leitung 113 in den Tank 103 zurückgeleitet.
In dem Tank 103 ist eine Trennwand 114 vorgesehen, die sich. vom Flüssigkeitsspiegel bis in einen unteren Bereich der Aufschlämmung erstreckt und diese Trennwand dient dazu, eine Flüssigkeitskammer 115 zu bilden, die von der bewegten Aufschlämmung getrennt ist.
Die Trennwand 114 besitzt ein offenes unteres Ende, so daß die bewegte Aufschlämmung hierdurch in die Flüssigkeitskammer 115 eintreten kann.
Wie sich aus der Figur 2 ergibt, ist eine Prallplatte 116 vorgesehen, wodurch erreicht wird, daß die überstehende Flüssigkeit durch die Bewegung der Aufschlämmung nicht gestört wird.
Die überstehende Flüssigkeit in der Flüssigkeitskammer 115 tritt durch den Auslaß 117 und ~die Pumpe 118 aus. Das Filtrat aus der Leitung 113 gelangt von einem oberen Bereich in einen unteren Bereich im unteren Teil der Flüssigkeitskammer 115,um zu verhindern, daß Gipskristalle aufsteigen. Der Auslaß 110 für die Aufschlämmung ist so angeordnet, daß die Gipskristalle sich absetzen und an der geneigten Platte, die am Ende des Tanks 103 im unteren Bereich der Flüssigkeitskammer vorgesehen ist, sich niederschlagen.
Durch diese Maßnahme wird die Konzentration der Gipskristalle in der Aufschlämmung, die durch die Pumpe 119 abgezogen wird, hoch, woraus sich eine Energieeinsparung für den Flüssigkeitstransport ergibt.
Bei Naßabgasentschwefelungsanlagen wird üblicherweise eine große Menge Wasser benötigt. Beispielsweise wird durch die Waschdüsen 121 Waschwasser zugeführt, um eine Ansammlung von Kristallen der Ca-Verbindung im Nebel, der im Abscheider 106 gesammelt wird, zu verhindern, wodurch wiederum der Durchflußquersehnitt für das Gas nicht verringert werden kann oder es wird für die Pumpen der Anlage Dichtungswasser verbraucht. Dieses Wasser stört die Konzentration der im Tank 103 befindlichen Aufschlämmung, Veränderungen der Konzentration der Aufschlämmung machen die Steuerung der Abgesentschwefelungsanlage instabil, bringen Ablagerungsprobleme usw. Diese Probleme sind bisher nicht lösbar gewesen. Gerade bei der Naßabgasentschwefelung mit einer Aufschlämmung, die eine Ca-Verbindung enthält, ist die Verhinderung der Bildung von Ablagerungen ein nachhaltiges Problem.
Wie Untersuchungen ergeben haben, sind diese Probleme auf die Veränderungen der Konzentration der Aufschlämmung durch zutretendes Wasser, zurückzuführen.
Diese Veränderungen der Konzentration wurden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verhindert. Insbesondere kann die Konzentration der Ca-Verbindung in der Aufschlämmung der Naßabgasentschwefelungsanlage genau gesteuert werden, indem zwei Verfahrensweisen gleichzeitig und willkürlich ohne eine Verzögerung des Ansprechens durchgeführt werden und zwar ein Verfahren, bei dem die Entfernung der suspendierten Kristalle der Ca-Verbindung enthaltenen Aufschlämmung aus dem Tank erfolgt und durch ein Verfahren, bei dem die überstehende Flüssigkeit, die eine niedrige Konzentration von Kristallen der Ca-Verbindung aufweist, abgeführt wird.
Durch die erfindungsgemäße Lösung können die vorstehend erwähnten guten Ergebnisse erreicht werden bei gleichzeitiger Vereinfachung der Anlage.
Die Erfindung soll nachfolgend noch an einem Beispiel erläutert werden, wobei die Anlage nach Figur 2 benutzt worden ist.
Der Tank 103 mit der Gipskristalle enthaltenden Aufschlämmung besitzt eine Abmessung von 1000 mm x 2000 mm mit einer Teife für die Flüssigkeit von 2000 mm.
Durch Verwendung einer Zirkulationspumpe 105 werden 50 m3/h Aufschlämmung im oberen Bereich des Absorptionsturm 102 versprüht. Im Turm befinden sich 7 Gitter. 3000 Nm3/h Abgas wurden im Parallelstrom behandelt und es erfolgte eine Entschwefelung von 1200 ppm S02 am Einlaß auf 60 ppm 502 am Auslaß.
Als Absorbtionsmittel wurde durch die Leitung 108 CaCO3 Pulver dem Tank 103 zugeführt und zwar in einer Menge entsprechend dem zu absorbierenden SO2.
Im Inneren des Tanks 103 war eine ringförmige Trennplatte 114 angeordnet mit einem Innendurchmesser von 400 mmm und einer Höhe 2500 mm. Am unteren Ende war sie offen. Die überstehende Flüssigkeit wurde aus der Flüssigkeitskammer 115 abgezogen. In geringen Mengen enthielt die überstehende Flüssigkeit in der Leitung 117 Feststoffe. Wenn jedoch die Durchflußrate der überstehenden Flüssigkeit und die Durchflußrate der Aufschlämmung am Auslaß 110 mit einem Mikrocomputer eingestellt bzw. gesteuert werden, dann knnn die Konzentration der Ca-Verbindung in der im Tank befindlichen Aufschlämmung im gewünschten Konzentrationsbereich von 1 bis 35 Gew.% gehalten werden.
Bei diesem Versuch hatten die Feststoffe, die nach dem Separator 111 austraten, eine Zusammensetzung von 97 Gew.% CaS04 ~ 2H20, 0,5 Gew.% CaC03 und 2,5 Gew.% andere Bestandteile, bestanden also im wesentlichen aus Gips, während Calciumsulfat nicht gefunden wurde.
Während der Durchführung wurde keine Luft durch die Düse 109 dem Tank zugeführt.
Wenn der Gas-Flüssigkeits-Kontakt im Parallel strom in einem Gitterturm durchgeführt wird, wird das S02, das im oberen Bereich des Absorptionsturmes durch den im Abgas enthaltenen Sauerstoff, der durch die Gitter nach unten tritt, oxidiert.
Es war also keine Oxidation mit Luft im Tank 103 notwendig.
Während des Testes konnte die Konzentration der Aufschlämmung in dem gewünschten Bereich gehalten werden, obwohl Wasser aus den Düsen 121 und aus den Pumpen hinzutrat.
Eine Oxidationssäule, Eindicker, Filtrattanks, Tanks für die überstehende Flüssigkeit und Pumpen, Ventile sowie Meßinstrumente für diese Einrichtungen, wie sie bei herkömmlichen Anlagen notwendig sind, entfallen, so daß die erfindungsgemäße Anlage und die Handhabuhg wesentlich vereinfacht ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patentansprüche C Verfahren zur Steuerung der Konzentration der Aufschlämmung im Absorptionsturm, in dem S02 enthaltenes Abgas in Kontakt mit einer eine suspendierte Ca-Verbindung enthaltenen Aufschlämmung gebracht wird, um das SO, zu absorbieren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Aufschlämmung aus dem Absorptionsturm derart abgezogen wird, daß eine Aufteilung der Aufschlämmung in wenigstens zwei Gruppen mit unterschiedlichen Konzentrationen erfolgt, wovon eine Gruppe eine Aufschlämmung ist, die eine höhere Konzentration an der Ca-Verbindung, die andere Gruppe eine Aufschlämmung ist, die eine niedrigere Konzentration der Ca-Verbindung besitzt und daß die Abzugsraten der Aufschlämmungen, die vom Turm abgezogen werden, reguliert wird, wobei die Konzentration der Ca-Verbindung in der AufschMämmung, die mit dem Abgas in Kontakt gebracht wird, in einem vorbestimmten Bereich gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Absorptionsturm (102) einen Tank (103) aufweist, mit einer Trennwand, die unten offen ist, um eine Flüssigkeitskammer zwischen der Trennwand und dem Absorptionsturm zu bilden, so daß ein Filtrat von dem Gips aus der Aufschlämmung abgetrennt wird, von dem oberen Teil der Flüssigkeitskammer zum unteren Teil dieser Kammer gelangen kann und eine überstehende Flüssigkeit in der Flüssigkeitskammer als eine Gruppe der Aufschlämmung mit einer niedrigen Konzentration an der Ca-Verbindung abgezogen werden kann.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine geneigte Platte am Ende des Bodens des Tanks im unteren Bereich der Flüssigkeitskammer vorgesehen ist und daß die andere Gruppe der Aufschlämmung, die eine hohe Konzentration der Ca-Verbindung aufweist, nahe der geneigten Platte abgezogen wird.