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DE2625280A1 - Verfahren zur begrenzung von schwefeldioxidemissionen - Google Patents

Verfahren zur begrenzung von schwefeldioxidemissionen

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Publication number
DE2625280A1
DE2625280A1 DE19762625280 DE2625280A DE2625280A1 DE 2625280 A1 DE2625280 A1 DE 2625280A1 DE 19762625280 DE19762625280 DE 19762625280 DE 2625280 A DE2625280 A DE 2625280A DE 2625280 A1 DE2625280 A1 DE 2625280A1
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DE
Germany
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bed
flue gas
cleaning medium
gas
water vapor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19762625280
Other languages
English (en)
Inventor
William Garland Cross
Correll Clyde Shale
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
US Department of Energy
Original Assignee
US Department of Energy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by US Department of Energy filed Critical US Department of Energy
Publication of DE2625280A1 publication Critical patent/DE2625280A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/508—Sulfur oxides by treating the gases with solids

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

U.S. Energy Research and Development Adminstration, Washington, D.C, U.S.A.
Verfahren zur Begrenzung von Schwefeldioxidemissionen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Schwefeldioxidemissionen mittels trockenen Kalksteins. Allgemein bezieht sich die Erfindung auf das Reinigen von Kaminabgasen und insbesondere auf die selektive Entfernung von sauren Verunreinigungen aus einem Strom von gemischten Gasen, d. h. beispielsweise bezieht sich die Erfindung auf die Entfernung von Schwefeloxiden aus Rauchgasen. Der Ausdruck "Rauchgas" oder "Kamingas" bezeichnet hier die heiße gasförmige Abfallmischung, die sich bei verschiedenen Schwefeloxid produzierenden Verfahren ergibt, beispielsweise handelt es sich um das Kamingas von Schmelzanlagen oder von mit Kohle beheizten elektrischen Kraftwerken.
Mit der steigenden Abhängigkeit von Kohle als einer Energiequelle zur Erzeugung elektrischer Leistung bildet die Entfernung von Schwefelverbindungen aus den Rauchgasen ein beträchtliches Problem. Derzeit werden die Abgasauflagen durch die elektrischen Kraftwerke dadurch erfüllt, daß nur wenig Schwefel enthaltende Kohle (beispielsweise aus dem Westen der USA) verbrannt wird. Die Transportkosten für solche Kohle sind allerdings sehr hoch, so daß elektrische Kraftwerke, die Schwefel enthaltende Kohle verbrennen müssen, beispielsweise die Kraftwerke im Osten der USA, Rauchgas-Entschwefelungssysteme installieren müssen, damit sie Kohle mit hohem Schwefelgehalt,
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beispielsweise im Osten der USA vorkommende Kohle, verbrennen können. An ein Rauchgas-Entschwefelungsverfahren werden zwei Anforderungen gestellt; das Arbeitsverfahren muß außerordentlich wirkungsvoll hinsichtlich der Entfernung von S0? und SO^5 aus dem Rauchgas sein, und das System muß außerordentlich zuverlässig arbeiten, damit es nahezu kontinuierlich im Betrieb bleiben kann. Darüber hinaus ist es wünschenswert, daß das Rauchgas-Entschwefelungsverfahren wirtschaftlich im Hinblick auf den Wasserverbrauch und im Hinblick auf die Beseitigung des Abfallreinigungsmediums ist.
Bei einem typischen Rauchgas-Entschwefelungsverfahren werden die Rauch- oder Abgase durch ein Reinigungs- oder Scrubber-Medium geleitet, welches selektiv eine beträchtliche Menge an Schwefeloxiden aus dem Gasstrom entfernt.
Es ist seit langem bereits bekannt, daß der größte Teil des Schwefeloxidgehaltes von Rauchgasen dadurch entfernt werden kann, daß man die Gase durch eine wässrige Aufschlämmung von Kalk oder Kalkstein leitet. Die heutzutage in großem Umfang verwendeten nassen Kalk/Kalkstein-Verfahren leiden jedoch unter Problemen hinsichtlich der Korrosion, Erosion, Anschwemmung, Verstopfung, Abblätterung und mechanischen Ausfalls im Zusammenhang mit der Verwendung einer Aufschlämmung. Darüber hinaus gehen diese Verfahren mit Wasser außerordentlich verschwenderisch um, sie benötigen für den Abfallschlamm große Absetzteiche und machen oftmals die Abgabe großer Mengen an flüssigen Abfällen in die Flüsse erforderlich. Das naß arbeitende Kalkstein-Verfahren ist außerdem bezüglich des Waschmediums außerordentlich verschwenderisch, wobei nur ungefähr 65 f° des verfügbaren Kalksteins in dem Reinigungsverfahren verwendet werden.
Zur Eliminierung der Probleme beim Betrieb eines Aufsohlämmungs-Gasreinigungssystems wurden verschiedene trockene Verfahren entwickelt. Bei einem derartigen Verfahren wird fein gemahlener trockener Kalkstein direkt in den Kessel eines Kraftwerks
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eingespritzt. Dieses Verfahren besaß zahlreiche inherente Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Handhabung großer Mengen fein geteilten Pulvers, wobei dieses Verfahren darüber hinaus hinsichtlich der SOp-Entfernung nur einen 30/S-igen Wirkungsgrad besaß. Andere trocken arbeitende Verfahren verwenden die physikalische Adsorption von Schwefelverbindungen an einem trockenen Bett aus Aktivkohle. Diese Verfahren verwenden die durch Kohlenstoff katalysierte Oxydation von SOp in SO.,, welches durch Wasserdampf hydrolysiert wird und HpSO. bildet, die ohne weiteres an Aktivkohle adsorbiert wird. Im US-Patent 3 862 295 ist beschrieben, daß die Erhöhung des Wasserdampfgehaltes des Rauchgases die Hydrolyserate von SO-, erhöht, und somit die gesamte SOp-Entfernungsrate vergrößert. Das genannte US-Patent lehrt, daß die SOp-G-esamtentfernungsrate an Aktivkohle direkt von der relativen feuchtigkeit des Rauchgases abhängt, und nicht von der Temperatur. Ein inherenter Nachteil des Verfahrens gemäß dem genannten US-Patent besteht darin, daß es Schwefelsäure erzeugt. Obwohl derzeit nach Schwefelsäure eine große Nachfrage besteht, so ist es doch vorhersehbar, daß bei extensiver Verwendung von Kohle mit hohem Schwefelgehalt eine Zeit kommen wird, wo die industrielle Nachfrage nach Schwefelsäure gedeckt ist und große Mengen des korrodierenden Materials aufbewahrt werden müssen.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein trocken arbeitendes Verfahren sowie eine Vorrichtung vorzusehen, um saure Verunreinigungen aus Abgasen (Rauchgasen) zu entfernen, so daß die bei Aufschlämmungs-Reinigungssystemen auftretenden Probleme eliminiert werden. Die Erfindung sieht ferner ein außerordentlich wirkungsvolles Rauchgas-Entschwefelungsverfahren vor, welches ohne weiteres verfügbares Material verwendet. Ferner soll die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren einfach und zuverlässig arbeiten. Die Erfindung hat sich ferner zum Ziel gesetzt, ein Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgas vorzusehen, welches den Schwefeloxidgehalt des Rauchgases in ein Abfall material
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•umwandelt, das im wesentlichen hinsichtlich der Umweltbelastung neutral ist und keine Langzeit-Speicherprobleme bietet.
Diese sowie weitere Ziele werden dadurch erreicht, daß man ein Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgas vorsieht, welches das Rauchgas derart konditioniert, daß der G-rad der WasserdampfSättigung erhöht wird, und wobei das konditionierte Gas mit einem im wesentlichen trockenen Bett aus einem Reinigungsmedium in Berührung gebracht wird, welch letzteres aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe von ein-, zwei- und dreiwertigen Metallcarbonaten, Bicarbonaten und Oxiden besteht, um zu bewirken, daß die in dem Rauchgas vorhandenen Schwefeloxide mit den unter der Oberfläche befindlichen Molekülen des trockenen Reinigungsmediums reagieren und eine Schicht aus Reaktionsprodukten am Reinigungsmedium bilden.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Auswirkungen des Ab-
kühlens von nicht konditioniertem Rauchgas; Pig. 2 eine graphische Darstellung des kombinierten Effekts der Erhöhung des Wasserdampfgehalts und der Abkühlung
des Rauchgases;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das Rauchgas eines Kraftwerks, welches Kohle mit ungefähr 3 io Schwefelgehalt verbrennt, enthält ungefähr 0,2 % SO2 sowie eine geringere Menge an SO^. Typischerweise wird dieses Gas durch eine elektrostatische Ausfällvorrichtung (Precipitator) zur Plugaschenentfernung geleitet. Wenn das Gas die Ausfällvorrichtung verläßt, so befindet es sich normalerweise auf einer Temperatur von ungefähr 300 0P und seine Wasserdampf-
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Sättigungstemperatur "beträgt ungefähr 95 °F; das heißt also, der Taupunkt des Gases liegt bei ungefähr 95 0F. Bei diesen normalen Bedingungen ist das G-as wenig reaktionsfreudig mit trockenem Kalkstein. Die Wasserdampfsättigungstemperatur ist die Temperatur, "bei der das Gas vollständig gesättigt ist. Der Sättigungsgrad ist das Verhältnis der Wassersättigungstemperatur zur tatsächlichen Gastemperatür. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß dann, wenn das Rauchgas abgekühlt wird, um das Ausmaß der Wasserdampfsättigung zu erhöhen, und wenn das Gas durch ein Bett aus trockenen Kalksteinstückchen geleitet wird, die Schwefeloxide im Rauchgas mit den Oberflächenmolekülen reagieren und COp freigeben, sowie eine Schicht von Reaktionsprodukten bilden. Ferner wurde erkannt, daß bei höheren Sättigungsgraden die Reaktion unerwarteterweise unterhalb der Oberfläche erfolgt, so daß es ermöglicht wird, daß viele Schichten von unter der Oberfläche liegenden Molekülen an der Reaktion teilnehmen. Da viel mehr Reaktionsplätze für die Schwefeloxide in dem gesättigteren konditionierten Rauchgas verfügbar sind, wird die Fähigkeit des trockenen Kalksteins, das Rauchgas zu reinigen, stark erhöht. Wenn die Reaktion fortschreitet, wird die erhöhte Reaktionsfähigkeit einen gewissen Abfall zeigen, aber die Lage der Reaktionsprodukte, die hauptsächlich aus GaSO, und CaSO. bestehen, ist weich und hinreichend dick, um leicht durch mechanische Mittel beispielsweise durch Rühren oder dgl. entfernt zu werden. Durch die Entfernung der Lage aus Reaktionsprodukten wird eine frische Kalksteinoberfläche freigelegt, wodurch die Reaktionsfähigkeit auf den ursprünglichen Wert zurückgebracht wird. Durch die periodische Entfernung des Erzeugnisses oder Produkts kann bis zu 90 fo des Kalksteins in der Reaktion verwendet werden.
Obwohl das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren mit den kleinen Kalksteinteilchen (200 Maschen oder weniger) ausgeführt werden kann, wie sie bei den naß arbeitenden Kalk/Kalkstein-Aufschlämmungsverfahren verwendet werden, so gestattet die erhöhte Reaktionsfähigkeit des konditionierten
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Rauchgases die \ferv/enaung von viel größeren Teilchen. Es "wurden erfolgreiche Ergebnisse mit 1/2" großen Teilchen erhalten und es können in industriellen Anwendungsfällen größere Teilchen verwendet werden. Abgesehen von der Verringerung der Zerkleinerungskosten vermindert die Verwendung von größeren Teilchen den Druckabfall am Bett, wodurch der Gegendruck im Anlagenausstoßsystem vermindert wird. Bezüglich der Teilchengrößen sei bemerkt, daß sich 1/2" auf diejenigen Teilchen bezieht, welche durch eine i/2"-Quadratmasche passieren, und 1/16" χ 1/2" bezieht sich auf diejenigen Teilchen, die durch eine 1/2"-Masche laufen aber auf einer 1/16"—Masche zurückgehalten werden.
Das heiße Rauchgas kann zur Erhöhung seines Wasserdampf-Sättigungsgrades durch Einspritzen von Wasser oder.Wasserdampf oder beidem konditioniert werden. Die gewünschte Kühlung und Konditionierung kann leicht dadurch erreicht werden, daß man Wasser oder Dampf unter niedrigem Druck oder beides in das Rauchgas einsprüht, wie beispielsweise in einem Verdampfungskühler oder einfach durch Darüberleiten von Gas über einen Behälter von verdampfendem Wasser. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wurde festgestellt, daß praktisch 100 fo des SOp im Abgas entfernt werden kann, und zwar durch Abkühlen und Konditionieren des Abgases auf eine Temperatur von 150 0F und eine Sättigungstemperatur von 150 0F. Obzwar festgestellt wurde, daß jegliche Erhöhung des Grades der WasserdampfSättigung die Reaktionsfähigkeit des Abgases mit trockenem Kalkstein erhöht, so wurden doch die besten Ergebnisse dann erhalten, wenn das Abgas im wesentlichen 100 % gesättigt ist, wenn es durch das trockene Bett läuft.
Die Temperatur des Gases muß hoch genug liegen, um die gewünschte Reaktion und die Freigabe von CO2 vom Bett zu fördern, wobei die Temperatur mindestens 100 0F betragen muß. Es wird angenommen, daß irgendeine kleine Menge an Kondensation am Bett auftreten muß, um die gewünschte Reaktion zwischen den Schwefeloxiden und dem trockenen Kalkstein zu
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fördern. Es wurde jedoch festgestellt, daß die übermäßige Ansammlung von Wasser, hervorgerufen durch Abkühlung des Gases unter seine Sättigungstemperatur vor dem Durchlauf durch das Bett, die Reaktionsfähigkeit des Reinigungsmediums reduziert. Wenn sich Wasser im Bett ansammelt, so nimmt die Reaktionsrate oder Reaktionsgeschwindigkeit ab, und zwar infolge der für die Auflösung der Schwefeloxide und die Diffusion durch die Wasserlage zu einem Reaktionsplatz am Kalkstein erforderlichen Zeit.
Da ein gewisser Gastemperaturabfall am Bett infolge der normalen Wärmeübertragung auftritt, kann die Wasseransammlung verhindert werden, wenn das Gas in das Bett bei einer Temperatur oberhalb seiner Sättigungstemperatur eintritt, wobei Abkühlung erfolgt, um eine kleine Kondensatmenge beim Durchgang durch das Bett abzugeben. Obwohl mit einer Gastemperatur von 250 0F und einer Sättigungstemperatur von 200 0P erfolgreich gearbeitet wurde, so liegt der bevorzugte Temperaturbereich für das Gas beim Eintritt in das Bett bei 140 0F bis 180 0F mit im wesentlichen vollständiger Wasserdampfsättigung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Ausdruck "im wesentlichen vollständige Sättigung" auf eine Sättigungstemperatur, normalerweise innerhalb nicht mehr als ungefähr 20 0P unterhalb der Temperatur des Gases beim Eintritts ins Bett, wo mindestens einige Kondensation während des Durchgangs durch das Bett auftritt. Obwohl die optimale Temperatur für die Reaktion viel höher liegen kann, wurden größere Wassermengen erforderlich sein, um den gewünschten Sättigungsgrad zu erreichen, was das Verfahren unwirtschaftlich machen könnte.
Die maximale effektive Gasströmungsgeschwindigkeit für einen gegebenen Anwendungsfall ist eine Punktion der Teilchengröße, der Bettgröße, der Gastemperatur und des Grades der Was s er dampf Sättigung und kann durch die Raumgeschwindigkeit ausgedrückt werden, d. h. durch das Gasvolumen pro Stunde pro Volumen an Bettmaterial. In einem typischen An-
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wendungsfall unter Verwendung von 1/4"- "bis 1/16"-Kalksteinstückchen, einer Raumgeschwindigkeit "bis zu 40Oo Vol./Vol./h ergibt zufriedenstellende Ergebnisse. Diese Raumgeschwindigkeit entspricht "beispielsweise einem Bett von 5Fuß x 6Fuß χ 1 Fuß für ein Kraftwerk, welches 120 000 Kubikfuß Abgas pro Stunde erzeugt. Es können, wenn gewünscht, größere Ealksteinstücke verwendet werden, die eine entsprechende Verminderung der Raumgeschwindigkeit, d. h. größere Bettdimensionen, erforderlich machen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird experimentell hinsichtlich der Entfernung von SOp aus simuliertem Rauchgas durch Kalksteinstückchen veranschaulicht. Es versteht sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch zur SO^-Entfernung wirkungsvoll eingesetzt werden kann, und daß das Kalkstein-Reinigungsmedium durch andere Materialien ersetzt werden kann, die mit den Schwefeloxiden in mit Wasserdampf gesättigtem Abgas reagieren. Obwohl die Verwendung von Kalkstein oder Dolomit (üblicherweise eine Mischung von CaCO., und MgCO.,) aus wirtschaftlichen Gründen bei industriellen Anwendungsfällen großen Maßstabs am wahrscheinlichsten ist, so kann jedoch die unter der Oberfläche erfolgende Reaktion auch mit irgendeinem ein-, zwei- oder dreiwertigen Metallcarbonat oder Bicarbonat und auch vielen Oxiden ausgeführt werden.
Fig. 1 veranschaulicht die Wirkung des Abkühlens des Rauch- oder- Abgases vor dem Durchlauf durch ein Bett aus trockenem zerkleinertem Kalkstein. Trockenes simuliertes 1800 ppm SO2 enthaltendes Abgas wurde auf 280 0F erhitzt und durch eine Konditioniervorrichtung geleitet, um die Wasserdampf sättigungs tempera tür auf 100 0C zu erhöhen, um tatsächliche Rauchgasbedingungen von einer mit Kohle gefeuerten Verbrennungsquelle zu simulieren. Das Gas kühlte während der Konditionierung ab und wurde durch ein zylindrisches Bett (1" Inndendurchmesser χ 9" Tiefe) aus Kalksteinstückchen (annähernd 1/4" bis 1/16") mit einer Raumgeschwindigkeit · vrn 490 Vol./Vol./h geleitet. Das Gas lief durch das Bett
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bei 145 0F - 150 0F. Wie man aus Fig. 1 erkennt, ist der SOp-Entfernungswirkungsgrad für eine kurze Zeit hoch und fällt dann schnell ab.
Fig. 2 zeigt die kombinierten Effekte des Abkühlens und der Erhöhung der Wasserdampfsättigungstemperatur über die Werte eines typischen nicht behandelten Rauchgases. Das Gas wurde durch ein ähnliches Bett bei 150 0F geleitet. Lauf 1 umfaßte anfänglich Gas mit einer Wasserdampfsättigungstemperatur von 110 0F. Zur Zeit T. wurde die Sättigungstemperatur auf 120 0F erhöht. Die Auswirkung der erhöhten Wasserdampfsattigung auf die Reaktionsfähigkeit des Bettes ist dramatisch dargestellt. Lauf 2 wurde unter ähnlichen Bedingungen mit Gas bei einer Sättigungstemperatur bei 150 0F ausgeführt, d. h. das durch das Bett laufende Gas war vollständig mit Wasserdampf gesättigt. Unter diesen Bedingungen erhält man einen 100^-igen SOp-Entfernungswirkungsgrad.
Weitere Versuche zeigten, daß der SOp-Entfernungswirkungsgrad größer als 90 fo mit Raumgeschwindigkeiten größer als 4000 bei im wesentlichen vollständiger Sättigung erreicht werden kann; d. h., die Wasserdampfsättigungstemperatur liegt nicht mehr als ungefähr 20 F unterhalb der Temperatur des Abgases, wenn es durch das Bett läuft.
Die in den Figuren 1 und 2 angegebenen Daten zeigen, daß das Ausmaß oder der Grad des Feuchtegehaltes für eine spezielle Temperatur die Aktivität der Kalksteinoberfläche für Reaktion mit Schwefeldioxid erhöht. Ein höherer Feuchtegehalt (bis hinauf zu im wesentlichen vollständiger Sättigung) liefert maximale Reaktionsfähigkeit. Es scheint, daß beim Abkühlen während des Durchlaufs durch das trockene Bett ein optimaler Grad an Kondensation auftritt, der ein Mittel vorsieht, um die Penetration oder Eindringung der Schwefeloxide unter die Oberflächenschicht der Reaktionsprodukte zu fördern. Diese optimale Kondensation der Feuchtigkeit induziert die unter der Oberfläche liegenden Moleküle zur Reaktion mit ungefähr
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der gleichen Geschwindigkeit wie die Oberflächenmoleküle. Zu viel Feuchtigkeit "bev/irkt eine Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit mit der Zeit, während ebenso zu wenig Feuchtigkeit den schnellen Abfall der Reaktionsgeschwindigkeit hervorruft.
Zusammenfassend erkennt man, daß der bezüglich unbehandelten Rauchgases relativ wenig reagierende trockene Kalkstein außerordentlich reaktionsfähig ist, wenn das Rauchgas abgekühlt und mit Wasserdampf auf im wesentlichen vollständige Sättigung behandelt wurde. Diese erhöhte Reaktionsfähigkeit ist von ausgedehnter Dauer und verschwindet nur, wenn eine relativ dicke Schicht (1/16") aus Reaktionsprodukten auf der Oberfläche des Kalksteins gebildet wird. Die Dauer der erhöhten Reaktionsfähigkeit erhöht sich, wenn die Wassersättigungstemperatur sich der Gastemperatür annähert, wenn es durch das Bett fließt. Bei im wesentlichen vollständiger Sättigung, wo mindestens einige Kondensation auf dem Bett gesehen werden kann, ist die Reaktionsfähigkeit auf mehr als 90 fo-Lgen Entfernungswxrkungsgrad erhöht, wobei ein 100$-iger Wirkungsgrad für geringe Raumgeschwindigkeiten erreichbar ist.
Die Rolle des Wasserdampfes bei der Katalysierung ist nicht geklärt. Einige Oberflächenreaktionsfähigkeit ist ohne Hinzufügung zusätzlichen Wasserdampfs erreichbar, und zwar lediglich durch Abkühlen typischen Rauchgases auf ungefähr 140 0F bis 180 0F. Eine sehr hohe Reaktionsfähigkeit infolge der "Sub-Oberflächen-Reaktionen" kann dadurch erreicht werden, daß man zusätzlichen Wasserdampf hinzugibt, der seinerseits das Rauchgas auf den bevorzugten Temperaturbereich (140 0F bis 180 0F) durch das Verfahren der Verdampfungskühlung abkühlt. Es wird angenommen, daß der höhere Sättigungsgrad, der durch Hinzufügung von Wasserdampf bis zu einem Punkt erreicht wird, wo mindestens einige Kondensation am Bett auftritt, die unter der Oberfläche stattfindende Reaktion und die begleitende Freisetzung
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τοπ CO2 katalysiert, wodurch sich die ausgedehnte Dauer der erhöhten Reaktionsfähigkeit ergibt.
Wie "bereits zuvor erwähnt, kann das sich auf dem Kalkstein ausbildende infolge der unter der Oberfläche stattfindenden Reaktionen relativ dicke Reaktionsprodukt leicht durch irgendwelche geeigneten Mittel, beispielsweise durch mechanische Bewegung, entfernt v/erden, und zwar entweder direkt von dem an seinem Platz befindlichen Bett, oder durch Entfernung des bereits reagierten Kalksteins vom Bett, wobei dann die Produktschicht in einer Zusatzvorrichtung entfernt wird, um eine frische reaktionsfähige Oberfläche wieder herzustellen. Der behandelte Kalkstein wird sodann wieder in das Bett zurückgebracht. Bis zu 90 % des Kalksteins kann nunmehr in der Reaktion verwendet werden. Für einen effizienten Betrieb eines kontinuierlichen Entfernungsverfahrens ist es erforderlich, daß die Lage aus den Reaktionsprodukten hinreichend dick ist, mehr als ungefähr 1/32", um leicht weggebrouhen werden zu können. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zum Betrieb mit einem beweglichen Bett geeignet.
Obwohl ein 100^-iger Entferimngsvirkungsgrad durch im wesentlichen vollständige Sättigung erreichbar ist, ?;. sieht die Erfindung vor, daß der Grad der Wasserdampfsä j~:-sung für eine spezielle Anwendung durch die Verfügbarkeit des Wassers, den Schwefeloxidgehalt des Rauchgases und die Häufigkeit der Reaktionsproduktentfernung beherrscht wird.
Fig. 3 zeigt ein schematisch.es Schaubild eines Ausführungsbeispiels zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das einen nicht gezeigten elektrostatischen Ausfäller mit ungefähr 300 0F verlassende Rauchgas tritt in eine Konditioniervorrichtung 9 ein, wo es einem Wassersprühvorgang ausgesetzt wird, um das Gas auf ungefähr 160 0F abzukühlen und seinen Wasserdampfpegel auf im wesentlichen vollständige Sättigung zu erhöhen. Das konditionierte Gas wird sodann in einen Scrubber (Reinigungsvorrichtung) 10 eingegeben, wo es durch
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zwei sich "bewegende Betten 11 und 12 aus Kalkstein oder DolomitStückchen (1/2" χ 1/16") mit einer kombinierten Raumgeschwindigkeit von ungefähr 4000 Vol./Vol./h läuft, um dann über Leitung 13 zur Außenluft hin auszutreten. Das Reinigungsmedium wird durch die Betten zu einem Sammler 14 und sodann zu einer Bewegungsvorrichtung geleitet, welch letztere ein Schwingungssieh 16 mit 1/16"-Quadratmaschen aufweist. Die Reaktionsprodukte, größtenteils Sulfate und Sulfite, laufen durch den Schirm und werden zusammen mit dem Abrieb aus dem System entfernt. Auf diese Weise macht der Abrieb, der schwer wiederzugewinnen ist und das Bestreben hat das Bett im nassen Zustand zu verstopfen, nur einen einzigen Durchgang durch das sich bewegende Bett. Das bewegte Material , welches nunmehr eine frisch freigelegte Reaktionsoberfläche besitzt, wird über eine Anhebvorrichtung 17 durch ein Speichergefäß 18 geführt, wo frisches Reinigungsmedium zur Ersetzung der in der Reaktion verbrauchten Menge aufgenommen wird; sodann gelangt das Reinigungsmedium zu einem Transportband 19 und wird durch dieses zu einem Speisetrichter 20 zurück in die sich bewegenden Betten transportiert. Frisches Reinigungsmedium wird kontinuierlich dem Speichergefäß von einem Trichter aus über Einlaß 21 zugeführt. Alternativ kann frisches Reinigungsmedium dem Förderband 19 oder dem Speisetrichter 20 zugeführt werden. Es wurde festgestellt, daß die Verwendung von zwei Betten eine größere Regulierung de^. S09-Emissionen gestattet.
Wenn das konditionierte Gas durch das Bett läuft, so wird seine Temperatur auf ungefähr 150 0P durch Berührung mit dem kälteren Kalkstein reduziert. Obwohl eine kleine Kondensationsmenge auf dem Bett zur Förderung der unter der Oberfläche stattfindenden Reaktion auftritt, so ist das Verfahren im wesentlichen ein trockenes Verfahren verglichen mit der Aufschi ämmungs reinigung, wo das Reinigungsmedium zu über 50 fo aus Wasser besteht. Die sich ergebenden Reaktionsprodukte sind im Hinblick auf TJmweltschädigungen praktisch inert und können zur Landauf füllung und dgl. verwendet werden.
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Durch die Verwendung von größeren Stücken beim Reinigungsmedium werden die Reinigungskosten beträchtlich vermindert.
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Claims (9)

A IT SPRÜCHE
1. Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgas bei welchem das Rauchgas mit einem Bett aus Reinigungsmedium in Kontakt gebracht wird, um zu "bewirken, daß die im Rauchgas vorhandenen Schwefeloxide mit dem Reinigungsmedium reagieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas auf eine Temperatur nicht geringer als ungefähr 100 0P und im wesentlichen vollständige WasserdampfSättigung konditioniert wird, und daß das Gas "mit einem im wesentlichen trockenen Bett aus Reinigungsmedium in Kontakt gebracht wird, um die Kondensation von Wasser am Bett hervorzurufen, und um zu bewirken, daß die im Rauchgas vorhandenen Schwefeloxide mit unter der Oberfläche befindlichen Molekülen des Reinigungsmediums reagieren, wodurch eine mechanisch entferntbare Schicht aus Reaktionsprodukten auf dem Reinigungsmedium gebildet wird..
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsmaterial aus der Gruppe der ein-, zwei- und dreiwertigen Metallcarbonate und Bicarbonate ausgewählt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des Rauchgases auf 140 0P bis 180 0P erfolgt, und daß der Wasser dampf Sättigungsgrad auf im wesentlichen vollständige Sättigung vor dem Inkontaktbringen des konditionierten Gases mit dem Bett erhöht wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konditionierungsschritt die Abkühlung des Rauchgases auf 140 0P bis 180 0P umfaßt, und zwar durch Verdampfungsabkühlung zur Erhöhung des Grades der Wasserdampfsättigung auf im wesentlichen vollständige Sättigung vor dem Inberührungbringen des konditionierten Gases mit dem Bett.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet„ daß die Lage der Reaktions-
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produkte entfernt wird, um die reaktionsfähige Oberfläche am Reinigungsmedium wieder herzustellen.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da.B teilweise reagiertes Reinigungsmedium vom Bett entfernt wird und behandelt wird, um die Schicht aus Reaktionsprodukten zu entfernen und die Reaktionsoberfläche wieder herzustellen, wobei sodann das behandelte Reinigungsmedium zum v/eiteren Gebrauch zum Bett zurückgebracht wird.
7. Vorrichtung zur Entfernung von Schwefeloxiden aus Rauchgas, gekennzeichnet durch Mittel zur Konditionierung des Rauchgases zur Erhöhung des Grades der Wasserdampf Sättigung, ein im wesentliches trockenes Bett, bestehend aus einem Reinigungsmedium in Strömungsmittelverbind-ung mit den Kondition!ermitteln, und wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um das Rauchgas vom Bett zur Außenluft zu leiten.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Entfernung der Reaktionsprodukte aus dem Reinigungsmedium.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Entfernung des teilweise reagierten Reinigungsmittels aus dem Bett, sowie Mittel zur Entfernung der Reaktionsprodukte von der Oberfläche des teilweise reagierten Reinigungsmediums zur Wiederherstellung der Reaktionsfähigkeit des Reinigungsmediums, und wobei schließlich Mittel vorgesehen sind, um das reaktivierte Reinigungsmedium in das Bett zurückzubringen.
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DE19762625280 1975-06-06 1976-06-04 Verfahren zur begrenzung von schwefeldioxidemissionen Withdrawn DE2625280A1 (de)

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DE19762625280 Withdrawn DE2625280A1 (de) 1975-06-06 1976-06-04 Verfahren zur begrenzung von schwefeldioxidemissionen

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CA (1) CA1062441A (de)
DE (1) DE2625280A1 (de)
FR (1) FR2313312A1 (de)
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