DE3507718C2

DE3507718C2 -

Info

Publication number: DE3507718C2
Application number: DE3507718A
Authority: DE
Inventors: Heinrich 6369 Nidderau De Quillmann; Axel 6458 Rodenbach De Schoeneborn
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1985-03-05
Filing date: 1985-03-05
Publication date: 1988-11-24
Also published as: DE3507718A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Rauchgasen aus Feuerungsanlagen durch eine zweistufige Wäsche der Rauchgase, wobei in der ersten Waschstufe mit Lösungen oder Suspensionen von Hydroxiden, Karbonaten und/ oder Hydrogenkarbonaten die Schwefeloxide in Form von Sul faten und Sulfiten und in der zweiten Waschstufe mit Per sulfatlösungen die Stickstoffoxide abgeschieden werden.

Rauchgase aus Feuerungsanlagen enthalten entsprechend dem Schwefelgehalt des Brennstoffs wechselnde Mengen Schwefel dioxid und Schwefeltrioxid. Darüber hinaus enthalten die Rauchgase Stickstoffoxide, überwiegend in Form von Stick stoffmonoxid. Diese Stickstoffoxide bilden sich bei den hohen Flammentemperaturen aus elementarem Stickstoff und Sauerstoff und durch die Oxidation von Stickstoffverbindungen in den Brennstoffen.

Die Oxide des Schwefels und des Stickstoffs sind nicht unge fährlich. Ihre Einatmung kann zu Gesundheitsschäden führen. Die Oxide und die aus ihnen durch Umsatz mit Wasser entste henden Säuren verursachen beispielsweise Schäden an Flo ra und Fauna, an Gebäuden, an Kunstwerken, an Industriean lagen und an Fahrzeugen.

Aus diesen Gründen ist die Entfernung dieser Schadstoffe aus Rauchgasen unbedingt notwendig.

Zur Abscheidung dieser Schadstoffe gibt es eine Reihe von Verfahren, durch die die Oxide des Schwefels und des Stickstoffs teils gemeinsam, teils nacheinander mehr oder weniger vollständig abgeschieden werden können. Bekannte Methoden sind bei spielsweise die Wäsche mit Laugen, wie Ammoniak, Natronlauge, Kalkmilch, oder die Chemiesorption an trocknen oder in Wasser suspendierten Karbonaten, wie Kalkstein oder Dolomit. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der DE-OS 22 14 759 beschrieben.

Da bei diesem Verfahren der Abscheidegrad für Stickstoff monoxid sehr schlecht ist, wird dieses zuvor oder in einer zweiten Verfahrensstufe durch Oxidation in Stickstoffdioxid überführt, das mit besserem Wirkungsgrad adsorbiert oder ausgewaschen werden kann. Bei der Wäsche bildet sich jedoch in Gegenwart von Wasser stets wieder neues Stickstoffmonoxid nach

3 NO₂ + H₂O→2 HNO₃ + NO,

so daß die Abscheidung der Stickstoffoxide insgesamt unbe friedigend ist. Diese Nachteile lassen sich allerdings durch Zugabe von Wasserstoffperoxid oder anderen Peroxiden ver meiden.

Auch ist es bekannt, Rauchgase durch Auswaschen mit Persulfat lösungen zu reinigen. Vorgeschlagen wurden hierzu verdünnte Lösungen von Natrium- oder Ammoniumpersulfat. Diese Verfahren besitzen bisher jedoch nur wissentschaftliches Interesse, da die Chemikalienkosten für diese Verfahren zu hoch sind.

Aus der DE-OS 23 22 982 ist ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid und organischen Verbindungen aus Abgasen von Schwefelsäurekontaktanlagen mit Peroxidschwefelsäure bekannt, die aus ständig frischer Schwefelsäure elektrolytisch hergestellt wird. Rauchgase aus Feuerungsanlagen werden mit diesem Verfahren nicht gereinigt.

Die bekanntenVerfahren, die mit Kalkstein oder sonstigen Kalziumverbindungen arbeiten, haben den weiteren Nachteil, daß als Reaktionsprodukt Gips entsteht, der nur zum Teil wirtschaftlich sinnvoll, z. B. in der Bauindustrie, ver wendet werden kann, dessen Hauptmenge jedoch aufwendig beseitigt bzw. deponiert werden muß. Bei anderen Verfahren entstehen zum Teil Reaktionsprodukte, die das Abwasser belasten.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver fahren zur Reinigung von Rauchgasen aus Feuerungsanlagen durch eine zweistufige Wäsche der Rauchgase zu entwickeln, wobei in der ersten Waschstufe mit Lösungen oder Suspensionen von Hydroxiden, Karbonaten und/oder Hydrogenkarbonaten die Schwefeloxide in Form von Sulfaten und Sulfiten und in der zweiten Waschstufe mit Persulfatlösungen die Stickstoffoxide abgeschieden werden, mit der Maßgabe, daß eine möglichst quantitative Abscheidung der Schadstoffe auf möglichst kostengünstige Weise erfolgen und ein Reaktionsprodukt ent stehen sollte, das weiterverwendet werden kann und weder das Abwasser belastet noch Deponien benötigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Persulfatlösungen der zweiten Waschstufe durch anodische Oxidation der in der ersten Waschstufe in der Waschlösung abgeschiedenen Sulfate und Sulfite hergestellt werden, und daß das überschüssige Persulfat aus der zweiten Waschstufe mit äquivalenten Mengen Sulfit aus der Waschlösung der er sten Waschstufe reduziert wird.

In der ersten Stufe wird das Rauchgas beispielsweise mit einer wässerigen Ammoniaklösung gewaschen. Hierbei werden Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid zu Ammoniumsulfit und Ammoniumsulfat umgesetzt. Das im Rauchgas ebenfalls vor handene Stickstoffmonoxid wird dagegen praktisch nicht um gesetzt, so daß die ablaufende Waschlösung weitgehend frei von Ammoniumnitrit und Ammoniumnitrat ist. Sie kann daher ganz oder teilweise, gegebenenfalls nach vorheriger Auf konzentrierung und/oder Überführung der Sulfite durch Oxi dation mit Luft in die Sulfate, direkt zur Herstellung einer Ammoniumpersulfatlösung durch anodische Oxidation verwendet werden, die dann in der zweiten Waschstufe in an sich bekannter Weise zur Entfernung der Stickstoffoxide ein gesetzt wird.

Bei dieser anodischen Oxidation wird gleichzeitig das ge samte im Ablauf aus der ersten Waschstufe enthaltende Ammoniumsulfit in Ammoniumsulfat umgewandelt.

Die aus der zweiten Waschstufe ablaufende verbrauchte Wasch lösung wird zur Herstellung von Düngesalz, bestehend aus Ammoniumnitrat und Ammoniumsulfat, verwendet. Da die auf zuarbeitende Waschlösung aus der zweiten Waschstufe im Normalfall überschüssiges Persulfat enthält, wird dieses mit Ammoniumsulfit reduziert. Hierzu wird ein äquivalenter Teil der aus der ersten Waschstufe ablaufenden Waschlösung abgezweigt und nicht der Elektrolyse zugeführt, sondern dem Ablauf aus der zweiten Waschstufe zugesetzt. Durch diese Vorgehensweise ist es auf einfache Art möglich, die Stickstoffoxide mit einem praktisch beliebigen Persulfat überschuß in der zweiten Waschstufe zu behandeln, damit hohe Abscheidegrade erzielt werden.

Durch Abzweigen von Waschlösung aus der ersten Waschstufe lassen sich Düngesalz mit unterschiedlichem Nitratgehalt herstellen. Die abgezweigte Waschlösung selbst läßt sich zu Ammoniumsulfat aufarbeiten, das ebenfalls als Düngemit tel Verwendung finden kann.

Die Rauchgaswäsche kann beispielsweise in Füllkörper- oder in Bodenkolonnen, in Venturi-, Strahl- oder Wirbelwäschern, oder in Rotationszerstäubern erfolgen. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Rauchgase über Tiefbettfaserfilter zu leiten, die mit der Waschlösung besprüht werden. Anstatt von Faserfiltern ist auch der Einsatz entsprechender Par tikeltiefbettfilter möglich. Der Einsatz solcher Tiefbett filter ist insbesondere für die Entfernung der Stickstoff oxide vorteilhaft, da die aus der ersten Waschstufe kommenden Gase weitgehend frei sind von Stoffen, die solche Filter verstopfen könnten.

Den Persulfatlösungen können gegebenenfalls Katalysatoren zugesetzt werden, die die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen.

Mit den erfindungsgemäßen Verfahren der Rauchgaswäsche er zielt man hohe Wirkungsgrade ohne großen finanziellen und technischen Aufwand, wobei als Reaktionsprodukt ein Salzge misch erhalten wird, das als Düngemittel verwendet werden kann.

Obwohl aus Gründen der Wirtschaftlichkeit vorzugsweise mit Ammoniak gearbeitet wird, um die Schadstoffe aus den Rauch gasen zu binden, ist es in gleicher Weise mit gleich gutem Erfolg möglich, mit Natronlauge oder Kalilauge zu arbeiten.

Auch können statt der Laugen die entsprechenden Karbonate oder Hydrogenkarbonate eingesetzt werden.

In der schematischen Darstellung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Das aus einer Feuerungsanlage stammende Rauchgas wird im ersten Wäscher (1) mit Ammoniak gewaschen und geht zu einem zweiten Abscheider (2). Der Ab lauf aus dem ersten Wäscher (1) wird in einem Konzentrator (3) eingeengt und in einem Elektrolyseur (4) anodisch oxi diert. Die so erhaltene Persulfatlösung wird als Wasch lösung im Abscheider (2) eingesetzt. Die hier verbrauchte Waschlösung wird abgezogen und in einem zweiten Konzentra tor (5) eingedampft. Zur Reduktion von Persulfatresten wer den stöchiometrische Ammoniumsulfitmengen aus dem Ablauf des ersten Wäschers (1) in den Konzentrator (5) eingespeist. Man erhält dann ein Gemisch aus Ammoniumsulfat und Ammonium nitrat, das als Düngemittel eingesetzt werden kann.

Claims

Verfahren zur Reinigung von Rauchgasen aus Feuerungsan lagen durch eine zweistufige Wäsche der Rauchgase, wobei in der ersten Waschstufe mit Lösungen oder Suspensionen von Hydroxiden, Karbonaten und/oder Hydrogenkarbonaten die Schwefeldioxide in Form von Sulfaten und Sulfiten und in der zweiten Waschstufe mit Persulfatlösungen die Stickstoffoxide abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Persulfatlösungen der zweiten Waschstufe durch ano dische Oxidation der in der ersten Waschstufe in der Wasch lösung abgeschiedenen Sulfate und Sulfite hergestellt wer den, und daß das überschüssige Persulfat aus der zweiten Waschstufe mit äquivalenten Mengen Sulfit aus der Wasch lösung der ersten Waschstufe reduziert wird.