DE3240317C2 - Verfahren zur Herstellung von Calciumsulfat-Dihydrat im Zuge der Entschwefelung von Rauchgasen aus Kraftwerkskesselfeuerungen - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Calciumsulfat-Dihydrat im Zuge der Entschwefelung von Rauchgasen aus Kraftwerkskesselfeuerungen u. dgl. Die Rauchgase werden in einen Waschturm eingeführt und in dem Waschturm mit einer Kalk enthaltenden Waschwasser-Suspension behandelt. In den Waschturmsumpf wird außerdem Sauerstoff in Form von Luft oder von mit Sauerstoff angereicherter Luft eingeblasen. Die aus dem Waschturmsumpf abgezogene Waschwasser-Suspension wird im Kreislauf zum Waschturm zurück und zumindest mit einem Teilstrom über einen Eindicker geführt. Aus dem Eindicker wird ein Calciumsulfat-Dihydratschlamm abgezogen. Die Waschwasser-Suspension wird dem über Waschturmsumpf, Waschturm und Eindicker geführten Kreislauf insgesamt mit einer mittleren Verweilzeit von 5 bis 25 Stunden, vorzugsweise mehr als 15 Stunden, umgewälzt. Aus dem Eindicker werden die Calciumsulfat-Dihydratgipskristalle mit einer mittleren Kristallgröße von 90% über 100 μm abgezogen. Der so abgezogene Calciumsulfat-Dihydratschlamm wird entwässert, und das so gewonnene Calciumsulfat-Dihydrat als Produkt wird der weiteren Verarbeitung zugeführt.

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Herstellung von Calciumsulfat-Dihydrat im Zuge der Entschwefelung von Rauchgasen aus Kraftwerkskesselfeuerungen, wobei die Rauchgase in einen Waschturm eingeführt und in dem Waschturm mit einer kalkenthaltenden Waschwassersuspension behandelt werden, wobei in den Waschturm außerdem Sauerstoff in Form von Luft oder von mit Sauerstoff angereicherter Luft eingeblasen wird und wobei die aus dem Waschturm abgezogene Wasch'vassersusper.sion bei einer Temperatur von 45 bis 5O⁰C im Kreislauf zum Waschturm zurück und, zumindest mit einem Teilstrom, über einen Eindicker geführt wird, sowie aus dem Eindicker Calciumsulfat-Dihydratschlamm abgezogen und weiterverarbeitet wird. Kalk meint Kalkstein und andere für die Reaktion mit Schwefeldioxid geeignete Calciumverbindungen.

Bei der Entschwefelung von Rauchgasen hinter Kraftwerkskesselfeuerungen stellt man fest, daß der abgezogene Calciumsulfat-Dihydratschlamm zuweilen in nicht unerheblicher Menge auch Calciumsulfit enthält. Der Calciumsulfitanteil stört bei der Weiterverarbeitung, mag es sich bei der Weiterverarbeitung beispielsweise um die Herstellung von Gipskartonplatten oder dergleichen handeln, mag es sich darum handeln, aus dem Calciumsulfai-Dihydratschlamm einen Alpha-Halbhydratgips herzustellen, der in der Bauindustrie verwertbar ist. Im übrigen genügt die Qualität des Calciumsulfat-Dihydrats häufig nicht den Anforderungen. Insbesondere liegt die Körnung der einzelnen Calciumsulfat-Dihydratkristalle so, daß die Entwässerung und/ oder Trocknung Schwierigkeiten bereitet und auch anzuschließende chemische Reaktionen nicht mit definierter Reaktionszeit ablaufen.

Bei dem bekannten gattungsgemäßen Verfahren (DE-OS 31 10 974) sind demgegenüber Maßnahmen verwirklicht, die zu einem Produkt führen sollen, dessen Calciumsulfat-Dihydratkristalle sich durch große Korngröße auszeichnen und leicht weiterverarbeitet werden können. Dazu gehört eine Mehrzahl von Verfahrensmaßnahmen, nämlich Temperatureinstellung, Umpumpen der Waschwassersuspension mit vorgegebener Zeitdauer, Steuerung von Zugabemengen auf besondere Molverhältnisse, Einstellung eines besonderen pH-Wertes, Einstellung besonderer Chloridkonzentrationen. Wenn eine solche Vielzahl von Parametern verfahrensmäßig eingestellt werden soll, so sind eine Mehrzahl

ίο von Regelkreisen, entsprechende Messungen und entsprechende Apparaturen erforderlich. Das ist aufwendig, im übrigen reduziert sich die Betriebssicherheit mit der Anzahl der zu regelnden oder zu steuernden Parameter.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren mit festen experimentell leicht ermittelbaren und betriebsmäßig sicher einstellbaren Betriebsparametern zu führen, so daß reproduzierbar ein Caiciumsulfat-Dihydrat mit großen Kristallen hoher Festigkeit entsteht, welches praktisch nur aus Calciumsulfat-Kristallen aufgebaut ist und Calciumsulfit nicht mehr mitführt.

Zur Lösung dieser Augabe lehrt die Erfindung, daß die Waschwassersuspension in dem über den Waschturmsumpf, den Waschturm und den Eindicker geführten Kreislauf mit einer mittleren Verweilzeit von 5 bis 25 Stunden, vorzugsweise mehr als 15 Stunden, umgewälzt wird und daß aus dem Eindicker die Calciumsulfat-Dihydratkristalle mit einer Kornverteilung von etwa 90% größer als 100 μπι abgezogen werden.

Das nach der Lehre der Erfindung gewonnene Calciumsulfat-Dihydrat zeichnet sich durch Kristallkörner großer Kristallgröße aus. Man erreicht eine erstaunlich gute Entwässerbarkeit und insbesondere auch eine gute Waschbarkeit, wenn es sich darum handelt, das Calciumsulfat-Dihydrat mit wenig Waschwasser von mitgeführten Chloriden zu befreien. Im übrigen liegt eine Kornverteilung vor, die das gewonnene Produkt besonders für die Weiterverarbeitung zu Gipskartonplatten, nach Calcinierung, geeignet macht. Die großen Kristalle in dem nach der Erfindung hergestellten Calciumsulfat-Dihydrat ergeben insgesamt eine geringere Oberfläche, so daß sich bei einer Trocknung, die beispielsweise mit Kraftwerksrauchgasen durchgeführt wird, nur wenig Chloride aus den Rauchgasen im trockenen Produkt anlagern. Insbesondere besteht die Möglichkeit, daß entwässerte Calciumsulfat-Dihydrat zu Alpha-Calciumsulfat-Halbhydrat weiterzuverarbeiten. Dazu kann das entwässerte Calciumsulfat-Dihydrat bei einer Temperatür von unter 100⁰C mit der Schwefelsäure zu Alpha-Calciumsulfat-Halbhydrat umgesetzt und danach mit Wasser gewaschen werden. Vorzugsweise wird bei einer Temperatur von 70 bis 80⁰C gearbeitet.
Bei dem erfirtdungsgemäßen Verfahren kann der CaI-ciumsulfat-Dihydratschlamm ohne Schwierigkeiten entwässert werden. Das beruht auf der angegebenen Korngrößenverteilung. Bei der Entwässerung kann mit den verschiedensten Entwässerungsapparaten gearbeitet werden. Überraschenderweise sind die Calciumsulfat-Dihydratkristalle hinreichend groß, um die Entwässerung sogar mit einem Hydrozyklon durchzuführen. Der so entwässerte Calciumsulfat-Dihydratschlamm hat kaum noch schlammartigen Charakter und kann ohne weiteres mit Schwefelsäure behandelt und zu Alpha-Calciumsulfat-Halbhydrat umgesetzt werden. Die Umsetzung dieses Calciumsulfat-Dihydrates kann durch Zuführung von Wärme, z. B. in Form von Wasserdampf, auf eine bestimmte Temperatur eingestellt bzw. gehal-

ten werden. Die Tatsache, daß das nach der Lehre der Erfindung hergestellte Calciumsulfat-Dihydrat Kristalle sehr großer Körnung aufweist wirkt sich vorteilhaft auch bei der Weiterverarbeitung aus. Gleichgültig ob es sich um die Herstellung von Gipskartonplatten oder aber um die Herstellung von Alpha-Calciumsulfat-Halbhydrat handelt, in beiden Fällen zeichnet sich auch das Produkt durch entsprechende Körnungen der Kristalle aus, wodurch die mechanischen Eigenschaften der Gipskartonplatten bzw. des Alpha-Calciumsulfat-Halbhydrates bzw. daraus hergestellter Gegenstände verbessert wird. Die erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Rahmen fester, experimentell leicht ermittelbarer Betriebspai-ameter sicher und reproduzierbar ein Calciumsulfat-Dihydrat entsteht, welches praktisch nur aus Calciumsulfatkristallen aufgebaut ist und Calciumsulfit nicht mehr mitfuhrt. Die Calciumsulfat-Dihydratkristalle haben eine solche Körnung, daß jede Weiterverarbeitung erleichtert wird. Insbesondere kann bei der Weiterverarbeitung mit dünnen Schichten gearbeitet werden, was bekanntlich eowohl physikalische als auch chemische Weiterverarbeitungsmaßnahmen erleichtert, wip. im folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung für die Weiterverarbeitung zu Alpha-Calciumsulfat-Halbhydrat erläutert wird.

Die in der Figur dargestellte Anlage dient zur Herstellung von Calciumsulfat-Dihydrat im Zuge der Entschwefelung von Rauchgasen aus Kraftwerkskesselfeuerungen. Die Rauchgase werden in einen Waschturm 1 eingeführt. Sie werden in dem Waschturm 1 mit einer Kalk enthaltenden Waschwassersuspension behandelt. Diese Waschwassersuspension wird über Dralldüsen 2 od. dgl. in den Waschturm 1 eingeführt, und zwar in verschiedenen Etagen. Das zu behandelnde Rauchgas wird etwa mittig in den Waschturm 1 eingeführt und strömt im Gegenstrom zu der Waschwassersuspension durch den Waschturm 1. Es tritt oben aus dem Waschturm 1 aus, der einen entsprechenden Auslaß 3 aufweist. Oben kann in den Waschturm 1 allerdings über die Leitung 4 auch Zusatzwasser eingeführt werden. Der Waschturm 1 besitzt einen Waschturmsumpf 5. In den Waschturmsumpf 5 kann Sauerstoff in Form von Luft über die Leitung 6 eingebracht werden, wobei den Luftaustrittsdüsen 7 Verteilerkappen 8 zugeordnet sind. In den Waschturmsumpf 5 kann über die Leitung 9 Kalkmilch eingeführt werden. Die aus dem Waschturmsumpf 5 abgezogene Waschwassersuspension wird über die Leitungen 11 im Kreislauf zum Waschturm 1 zurückgeführt, wird jedoch zumindest mit einem Teilstrom über einen Eindicker 10 geführt. Der unmittelbare Kreislauf geht über die Leitungen 12,13. Aus dem Eindicker wird über die Leitung 14 ein Calciumsulfat-Dihydratschlamm abgezogen. Es versteht sich von selbst, daß die beschriebenen Leitungen mit den üblichen Pumpen 15 bzw. Gebläsen 16 ausgerüstet sind, die in die Figur eingezeichnet wurden. Die Waschwassersuspension wird in dem über den Waschturmsumpf 5 und den Waschturm sowie den Eindicker 10 geführten Kreislauf mit einer mittleren Verweilzeit von 5 bis 25 Stunden, vorzugsweise mehr als 15 Stunden, geführt. Entsprechend ist der Kreislauf eingestellt. Das bedeutet mit anderen Worten, daß aus dem Eindicker 10 nur ein geringer Mengenstrom ausgeschleust wird. Nichtsdestoweniger wird die Waschwassersuspension insgesamt so eingestellt, daß sie ohne Schwierigkeiten im Kreislauf geführt werden kann. Der Eindicker 10 wird so betrieben, daß die Calciumsulfat-Dihydratkristalle mit einer Kornverteilung von etwa 90% größer als 100 μπι abgezogen werden. Der so abgezogene Calciumsulfat-Dihydratschlamm gelangt im Ausführungsbeispiel über die schon erwähnte Leitung 14 zu einem Hydrozyklon 17. Er wird hier entwässert. Im Anschluß daran wird der entwässerte Calciumsulfat-Dihydratschlamm im Ausführungsbeispiel einem Vakuumbandfilter 18 aufgegeben, und zwar über die Leitung 19. Das Band 20 des Vakuumbandfilters 18 läuft über mehrere Abteilungen 21 —25. In der ersten Abteilung 21 findet eine bloße Absaugung von Restwasser statt, welches über die Leitung 26 zum Waschturm zurückgeführt wird. In einer zweiten Abteilung 22 ist eine Waschstufe 27 zwischengeschaltet. In einer dritten Abteilung 23 werden im Ausführungsbeispiel Dampf und Schwefelsäure über die Leitung 28 zugeführt, wobei in dieser Abteilung 23 definierte und vollständig die Umsetzung des Calciumsulfat-Dihydratschlammes in Alpha-Calciumsulfat-Halbhydrat erfolgt Im Anschluß daran erfolgt in einer weiteren Abteilung 24 zunächst ein Absaugen von Schwefelsäure und danach in der Abteilung 25 ein Waschen mit Wasser. Das abgezogene Waschwasser wird über die Leitung 29 der Waschstufe 27 zugeführt. Bei 30 kann das erzeugte Alpha-Calciumsulfat-Halbhydrat, das sehr definierte Eigenschaften aufweist, wie sie für die bautechnische Verwendung erforderlich sind, abgezogen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Calciumsulfat-Dihydrat im Zuge der Entschwefelung von Rauchgasen aus Kraftwerkskesselfeuerungen, wobei die Rauchgase in einen Waschturm eingeführt und in dem Waschturm mit einer kalkenthaltenden Waschwassersuspension behandelt werden, wobei in den Waschturm außerdem Sauerstoff in Form von Luft oder von mit Sauerstoff angereicherter Luft eingeblasen wird, und wobei die aus dem Waschturm abgezogene Waschwassersuspension bei einer Temperatur von 45 bis 50⁰C im Kreislauf zum Waschturm zurück und, zumindest mit einem Teilstrom, über einen Eindicker geführt wird, sowie aus dem Eindikker Calciumsulfat-Dihydratschlamm abgezogen und weiterverarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschwassersuspension in dem über den Waschturmsumpf, den Waschturm und den Eindicker geführten Kreislauf mit einer mittleren Verweilzeit von 5 bis 25 Stunden, vorzugsweise mehr als 15 Stunden, umgewälzt wird, und daß aus dem Eindicker die Calciumsulfat-Dihydratkristalle mit einer Kornverteilung von etwa 90% größer als 100 μπι abgezogen werden.