DE2736488C3 - Process for removing sulfur oxides from flue gases - Google Patents
Process for removing sulfur oxides from flue gasesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schwefeloxiden aus Rauchgasen, bei dem das Rauchgas in einem Waschturm mit verdünnter Schwefelsäure als Waschflüssigkeit kontaktiert wird und das in der Schwefelsäure angereicherte Schwefeldioxid unter Verwendung einer Eisenverbindung als Katalysator oxidiert wird.The invention relates to a method for removing sulfur oxides from flue gases, in which the Flue gas is contacted in a scrubbing tower with dilute sulfuric acid as scrubbing liquid and that in sulfur dioxide enriched in sulfuric acid using an iron compound as a catalyst is oxidized.
Derartige Verfahren dienen dazu, die insbesondere Kraftwerke verlassenden Rauchgase von den mitgeführten Schwefeloxiden zu befreien. Aufgrund der laufend verschärften Umweltschutzbestimmungen werden an derartige Verfahren immer höhere Anforderungen gestellt.Such methods are used to remove the flue gases that are in particular leaving power plants from the ones that are carried along To free sulfur oxides. Due to the continuously tightened environmental protection regulations increasingly higher demands are placed on such processes.
Bei einem bekannten Verfahren werden die von der Flugasche befreiten Rauchgase in einem Wäscher durch Einspritzen von Frischwasser und zurückgeführter Waschflüssigkeit auf 50 bis 800C heruntergekühlt. Dann werden sie in einem Waschturm mit verdünnter Schwefelsäure im Gegenstrom behandelt. Das von den Schwefeloxiden gereinigte Rauchgas muß zur Wiedererlangung eines ausreichend großen Auftriebes dann auf über 100°C erhitzt werden. Es wird über einen Kamin anschließend in die Atmosphäre abgegeben. Die mit den Schwefeloxiden (SO2 und SO3) angereicherte Waschflüssigkeit wird über einen Injektor, über den der Waschflüssigkeit Luft beigemischt wird, in eine Oxidationssäule gedrückt. Der Waschflüssigkeit wird zur Beschleunigung der Oxidation ein gelöster Katalysator in Form einer Eisenverbindung beigemischt. Es entsteht Schwefelsäure. Die Abluft der Oxidationssäule wird dem Waschturm zugeführt. Die entstandene Schwefelsäure wird zum Teil in den Waschturm zurückgeführt und zum anderen Teil -".ur Gipsgewinnung in einem Kristallisator eingesetzt.In a known method, the flue gases freed from the fly ash are cooled down to 50 to 80 ° C. in a washer by injecting fresh water and recycled washing liquid. Then they are treated in a washing tower with dilute sulfuric acid in countercurrent. The flue gas, which has been cleaned of the sulfur oxides, must then be heated to over 100 ° C to regain a sufficiently large buoyancy. It is then released into the atmosphere through a chimney. The scrubbing liquid enriched with sulfur oxides (SO2 and SO3) is pressed into an oxidation column via an injector through which air is added to the scrubbing liquid. A dissolved catalyst in the form of an iron compound is added to the washing liquid to accelerate the oxidation. Sulfuric acid is formed. The exhaust air from the oxidation column is fed to the washing tower. Part of the sulfuric acid produced is returned to the washing tower and the other part - used to extract gypsum in a crystallizer.
Bei anderen bekannten Verfahren werden die im Rauchgas enthaltenen Schwefeloxide bei Temperaturen von ca. 4500C in Schwefeltrioxid umgewandelt, indem das Rauchgas über einen V2O5-Kontakt geführt wird. Das derart entstandene Schwefeltrioxid wird anschließend in der im Gegenstrom geführten Schwefelsäure gelöst. Auch hier ist das Endprodukt Schwefelsäure. Falls die Rauchgase mit Temperaturen von 100 bis 1500C vorliegen, müssen sie auf die entsprechende Reaktionstemperatur von 4500C aufgeheizt werden. Dies ist z. B. bei den Rauchgasen, die den Kraftwerksbetrieb verlassen, notwendig.In other known methods, the sulfur oxides contained in the flue gas at temperatures of about 450 0 C to sulfur trioxide are converted by the flue gas is passed over a V2O5-contact. The sulfur trioxide produced in this way is then dissolved in the countercurrent sulfuric acid. Here, too, the end product is sulfuric acid. If the flue gases are at temperatures of 100 to 150 ° C., they must be heated to the corresponding reaction temperature of 450 ° C. This is e.g. B. necessary for the flue gases that leave the power plant.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit verdünnter Schwefelsäure betriebenes Verfahren zum Entfernen von Schwefeloxiden aus Rauchgasen so zu führen, daß sich ein Herabkühlen der Rauchgase erübrigt und einen Katalysator zu finden, der eine einfache Handhabung erlaubt.The invention is based on the object of a method operated with dilute sulfuric acid for Remove sulfur oxides from flue gases in such a way that the flue gases cool down superfluous and to find a catalyst that allows easy handling.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Katalysator Eisen-II-sulfat verwendet wird und der Katalysator bereits der Waschflüssigkeit zugegeben wird und daß in einem Teilstrom der aus dem Waschturm abgezogenen Schwefelsäure auf elektrolytischem Wege metallisches Eisen abgeschieden und dieses metallische Eisen über eine Löseeinrichtung in die Waschflüssigkeit zurückgeführt wird. Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensführung ist es möglich, alle in den Rauchgasen noch vorhandenen Schadstoffe zu erfassen und aus den Rauchgasen abzuscheiden. Damit ist eine erhebliche Verringerung der Umweltbelastung, insbesondere von Kohlekraftwerken, verbunden. Insbesondere werden bei diesem Verfahren keine die Abwässer belastenden Stoffe abgeschieden. In weiteren Verfahrensschritten können die erzeugten Produkte zu marktgängigen oder deponiefähigen Endprodukten weiterverarbeitet werden.The object is achieved according to the invention in that iron (II) sulfate is used as the catalyst and the catalyst is already added to the washing liquid and that in a partial stream from the Sulfuric acid drawn off from the washing tower is deposited electrolytically and metallic iron this metallic iron is returned to the washing liquid via a release device. With the Procedure according to the invention, it is possible to remove all of the pollutants still present in the flue gases to capture and separate from the smoke gases. This is a significant reduction in environmental pollution, especially of coal-fired power plants. In particular, there are no the wastewater polluting substances are separated. The generated Products are further processed into marketable or landfillable end products.
Die Staubbelastung des Rauchgases wird erfindungsgemäß dadurch verringert bzw. eine Rückführung in den Waschturm wird dadurch verhindert, daß der Teilstrom zur Entfernung des Flugstaubes über eine Filteranlage geführt wird.The dust load of the flue gas is reduced according to the invention or a return to the The washing tower is prevented by the fact that the partial flow to remove the fly ash is prevented by a filter system to be led.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel anhand einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Anlage, die in der einzigen Zeichnung dargestellt ist, erläutert.For a better understanding of the invention, an embodiment based on a for Implementation of the process suitable system, which is shown in the single drawing, explained.
Bei 1 werden die Rauchgase in den Waschturm 2 eingeleitet, die zahlreiche Schadstoffe und auch Flugstaub enthalten. Im Waschturm 2 wird eine Nachreinigung der bereits gewaschenen Rauchgase mit Hilfe des über die Leitung 3 zugeführten vollentsalzten Wassers durchgeführt. Gleichzeitig dient das vollentsalzte Wasser zum Ausgleich der Wasserverluste. Über die mit 4 bezeichnete Leitung wird ein Gemisch aus verdünnter Schwefelsäure und Eisen-II-sulfat in den Waschturm 2 gegeben. Bei 5 verlassen die gewaschenen Rauchgase den Waschturm 2 und werden über den Schornstein in die Atmosphäre abgelassen. Die Waschflüssigkeit aus verdünnter Schwefelsäure und Eisen-II-sulfat wird bei 6 abgezogen und in einem Teilstrom der Filteranlage 8 zugeführt. Die Waschflüssigkeit enthält in wäßriger Lösung H2SO4, H(NO)SO4, Fe(NO)SO4 sowie Eisen-ll-sulfate und Fe-1!-Chloride und Staub.At 1, the flue gases are introduced into the scrubbing tower 2, which contain numerous pollutants and also fly dust. In the washing tower 2, the already washed flue gases are cleaned with the aid of the fully demineralized water fed in via line 3. At the same time, the fully demineralized water is used to compensate for water losses. A mixture of dilute sulfuric acid and iron (II) sulfate is fed into the washing tower 2 via the line labeled 4. At 5, the washed flue gases leave the washing tower 2 and are released into the atmosphere via the chimney. The washing liquid consisting of dilute sulfuric acid and iron (II) sulfate is drawn off at 6 and fed to the filter system 8 in a partial flow. The washing liquid contains, in aqueous solution, H 2 SO 4 , H (NO) SO 4 , Fe (NO) SO 4 as well as iron-II-sulfates and Fe-1! -Chlorides and dust.
Ein Teilstrom der bei 6 abgezogenen Waschflüssigkeit fließt über die Leitung 7 der Filteranlage 8 zu, aus der der Flugstaub nach entsprechender Abscheidung über die Leitung 9a abgegeben wird. Die Filteranlage 8 wird über die Leitung 10 mit Waschwasser versorgt. InA partial flow of the washing liquid withdrawn at 6 flows into the filter system 8 via line 7 which the airborne dust is released via line 9a after appropriate separation. The filter system 8 is supplied with washing water via line 10. In
W) der Filteranlagc 8 sind vorzugsweise zwei Filter in Parallelschaltung vorgesehen. Bei der Reinigung eines Filters wird der Zulauf in der Leitung 7 geschlossen, die dem Filterkuchen anhaftende Säure tropft ab und wird in die Zirkulationsleitung 13 gepumpt. Anschließend wird der Filterkuchen mit Frischwasser aus der Leitung 10 so lange gewaschen, bis der Ablauf 9 neutral ist. Das Waschwasser wird in der Vorlage 11 gesammelt.W) of the filter system 8, two filters are preferably provided in parallel. When cleaning one Filter, the inlet in line 7 is closed, the acid adhering to the filter cake drips off and becomes pumped into the circulation line 13. Then the filter cake is poured with fresh water from the pipe 10 washed until the process 9 is neutral. The washing water is collected in the template 11.
Der über die Leitung 7 abgezogene Teilslrom derThe partial flow of the withdrawn via line 7
Waschflüssigkeit wird hinter der Filteranlage 8 über die Leitung 14 der Elektrolyse-Anlage 15 zugeführt. An der Kathode 16 entsteht metallisches E:sen, das nach Wiederauflösung als Fe-Il-Sulfat über die Leitung 17 in die Leitung 4 und damit zurück in den Waschturm geführt wird. Die Eisenkonzentration im Teilstrom in der Leitung 14 beträgt ca. 250 bis 500 mg Fe/1. Die Teilstrommenge (l/h) in Leitung 14 ist direkt abhängig vom SC>2-Eintrag in die Waschlösung. Die an der Kathode stündlich abzuscheidende Fe-Menge beträgt somit 250 bis 500 mg Fe/h.Washing liquid is fed to the electrolysis system 15 behind the filter system 8 via line 14. Metallic E: sen is produced at the cathode 16 and, after redissolving as Fe (II) sulfate, is fed via the line 17 into the line 4 and thus back into the washing tower. The iron concentration in the substream in line 14 is approx. 250 to 500 mg Fe / l. The partial flow rate (l / h) in line 14 is directly dependent on the SC> 2 entry in the washing solution. The amount of Fe to be deposited at the cathode every hour is therefore 250 to 500 mg Fe / h.
Die abzuscheidende Fe-Menge ergibt sich aus der Multiplikation Eisenkonzentration im Teilstrom und der Teilstrommenge in l/hThe amount of Fe to be separated results from the multiplication of the iron concentration in the partial flow and the Partial flow rate in l / h
1515th
/mgFe 1 _ mgFex / mgFe 1 _ mgFe x
Das an der Anode entstehende C12 wird über die Leitung 19 einer Waschvorlage 20 zugeführt wird. In diesen reagiert das CI2 mit dem aus der Leitung 21 kommenden Wasser zu einer Hypochlorit-Lösung, die über die Leitung 22 zu der nicht gezeichneten Kühlturmzusatzwasseraufbereitungsanlage gelangt.The C12 produced at the anode is transferred to the Line 19 is fed to a washing template 20. In these, the CI2 reacts with the one from line 21 coming water to a hypochlorite solution, which via line 22 to the not shown Cooling tower make-up water treatment system arrives.
Aus der Elektrolyseanlage 15 tritt Schwefelsäure aus, die frei von Eisen ist und über dem Verdampfer 23 auf ca. 130 bis 1400C erhitzt und dabei auf ca. 70%ige H2SO4 eingeengt wird, die als handelsfähiges Endprodukt über die Leitung 24 abgezogen werden kann. Bei dieser Einengung werden neben Wasserdampf Salzsäure, Spuren von HF und das bei dieser Temperatur aus der Nitrosyl-Verbindung freigesetzte NO gasförmig abgetrieben. Diese Substanzen gelangen über die Leitungen 25 zu einem Kühler 26, wobei sich Salzsäure mit geringen Anteilen an HF bildet, die über die Leitung 27 abgezogen wird. Das verbleibende NO wird zusammen mit dem restlichen Wasserdampf über ein Kohlebett 28 geführt und zu N2 und CO2 umgewandelt, das über die Leitung 29 abgezogen werden kann. Die aus dem Kühler abfließende, geringe Menge an HF enthaltende Salzsäure kann als Regeneriersäule in der nicht gezeichneten Vollentsalzungsanlage oder zur Entkarbonisierung in der nicht gezeichneten Kühlturmzusatzwasseraufbereitung verwendet werden, wohin sie über die Leitung 30 abgeführt wird.From the electrolysis plant 15 sulfuric acid exits, which is free of iron and heated above the vaporizer 23 to about 130 to 140 0 C, while sodium to approximately 70% H is concentrated 2 SO 4, as a salable end product via line 24 can be deducted. During this constriction, hydrochloric acid, traces of HF and the NO released from the nitrosyl compound at this temperature are driven off in gaseous form, in addition to water vapor. These substances reach a cooler 26 via lines 25, hydrochloric acid with small amounts of HF being formed, which is drawn off via line 27. The remaining NO, together with the remaining water vapor, is passed through a coal bed 28 and converted to N2 and CO2, which can be drawn off via line 29. The small amount of HF-containing hydrochloric acid flowing out of the cooler can be used as a regeneration column in the desalination plant (not shown) or for decarbonization in the additional water treatment for cooling tower (not shown), where it is discharged via line 30.
Versuche, die in der beschriebenen Anlage durchgeführt wurden, haben gezeigt, daß die genannten Schadstoffe nahezu hundertprozentig aus den Rauchgasen abgeschieden werden. Dazu sind keinerlei Eingangsrohstoffe, wie beispielsweise Kalk. Schwefelsäure, Koks, Sand oder sonstige kostspielige Zusätze notig. Als Endprodukt fällt insbesondere technische Schwefelsäure von 70 bis 76% an. die ohne weiteres verkaufsfähig ist. Lediglich an der Eingangsseite des Waschturms wird vollentsalztes Wasser zugeführt.Tests that were carried out in the plant described have shown that the above Almost one hundred percent of the pollutants are separated from the flue gases. In addition, there are no input raw materials, such as lime. Sulfuric acid, coke, Sand or other expensive additives required. Technical sulfuric acid in particular falls as the end product from 70 to 76%. which is readily salable. Only on the entrance side of the washing tower is fully demineralized water is supplied.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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