AT384008B

AT384008B - Verfahren zur abtrennung und gewinnung des so2 aus abgasen und zur gewinnung von technisch reinem mgo aus gebrannten magnesit

Info

Publication number: AT384008B
Application number: AT481981A
Authority: AT
Inventors: Heinz Dipl Ing Loquenz; Alfred Dipl Ing Glasner; Erich Dipl Ing Feldbaumer; Wolfgang Dipl Ing Apel; Harald Dipl Ing Schneider; Horst Dipl Ing Weisser
Original assignee: Waagner Biro Ag; Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1981-11-10
Filing date: 1981-11-10
Publication date: 1987-09-25
Also published as: ATA481981A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung des S02 aus den Abgasen eines kohle- oder ölgefeuerten Dampferzeugers und zur Gewinnung von technisch reinem MgO aus gebranntem Magnesit, insbesondere durch Interessenkoppelung eines SO,-Emittenten und eines MgO- und/oder S02 -Verbrauchers.

Es ist bekannt, das S02 aus Abgasen eines Dampferzeugers in Absorptionsanlagen zu binden und so die Belastung der Atmosphäre zu vermindern. Bei diesem Verfahren stellt jedoch die Aufbereitung eines Absorbens und letzten Endes auch die Verwertung des beladenen Absorbens ein Problem dar. Aus der DE-OS 1965080 ist es bekannt, das beladene Absorbens zusammen mit dem abgeschiedenen Staub aus einem Nasswäscher zu entfeuchten und zu brennen, wobei ein Teil des gebundenen S02 freigesetzt wird und als Grundstoff für die Schwefelsäureherstellung verwendet wird, während die festen Rückstände als Leichtbausteine Verwendung finden können.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass auf diesem Wege S02 hergestellt wird, das aus Schwefelverbrennungsanlagen um vieles billiger hergestellt werden kann, und so das Entschwefelungsverfahren kostenmässig nicht entlastet wird. Ähnliches gilt für die festen Rückstände, die infolge ihrer wechselnden Zusammensetzung nur für untergeordnete Zwecke verwendet werden können.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, den Umweltschutz mit Produktionsanlagen zu kombinieren, um die unvermeidlich hohen Umweltschutzkosten durch Wertschöpfung zu reduzieren und gegebenenfalls zu kompensieren.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die S02 -haltigen Abgase mit S02 -Gehalt unter 1 Vol.-%, z. B. Rauchgase eines kohle- oder ölgefeuerten Dampferzeugers,
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verbrennungsanlage, verwendet wird, wobei das aufgeschlämmt MgSO 3 in eine Mg-Bisulfitlösung umgesetzt wird und dass die erhaltene Lösung geklärt wird, wobei die ungelösten Begleitverbindungen, wie z. B. CaS03'abgetrennt werden, sowie die geklärte Mg (HSO,) -Lösung zumindest zum Teil in Rein-MgO und SO, thermisch aufgespalten wird.

Weitere wesentliche Erfindungsmerkmale sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ermöglicht bei Vorhandensein zweier Abgasströme mit unterschiedlichem S02 -Gehalt sowie von gebranntem Magnesit (Kausta) die Gewinnung von Rein-MgO und reinem SO,, ohne dass die Umwelt durch Schadstoffe belastet wird. Gleichzeitig werden die Deponieprobleme verkleinert.

Die Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 beispielsweise und schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt in einem Schaltbild die Koppelung eines Kraftwerkes mit der Chemikalienrückgewinnung eines Zellstoffwerkes, Fig. 2 die Koppelung eines Kraftwerkes mit einer Schwefelsäurefabrik oder Fabrik für feuerfeste Steine.
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verbindungen. Dieser Kausta wird als Absorbens in einem als Absorber arbeitenden Nasswäscher für die Abgase eines Dampferzeugers eines thermischen Kraftwerkes verwendet. Hiezu wird der Kausta in Wasser aufgeschlämmt und in den Absorber --2-- eingesprüht.

Hiebei verbinden sich MgO und CaO mit dem im Abgas vorhandenen SO, im basischen Bereich (bestimmt durch die Anwesenheit von MgO und/oder CaO im Überfluss) zu den entsprechenden Monosulfiten. Diese Monosulfite werden entwässert, wobei ein Teil der gelösten Begleitverbindungen mit dem Wasser abgeführt wird. Beide Monosulfite werden als Absorbens der Absorptionsanlage --3-- hinter einem Laugenverbrennungskessel --4-- einer Zellstoff-Fabrik auf Magnesiumbasis zugeführt.

In dieser Absorptionsanlage
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des Kalziummonosulfits in das Kalziumbisulfit unterdrücken sowie durch geringen Sauerstoffgehalt des Abgases die Sulfatbildung aus Kalzium- und Magnesiummonosulfit verhindern, so dass sich im
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überlaufende Magnesiumbisulfitlösung kann nun über eine Aufstärkung als Kochsäure im Zellstoffwerk Verwendung finden. Die im Zellstoffkocher entstehende sulfithaltige Ablauge wird einer Ablaugeneindampfung zugeführt und in der Brennkammer des Ablaugenkessels im wesentlichen in SO, und Rein-MgO gespalten, wobei die organischen Verbindungen aus dem Holzaufschluss verbrennen.

Das bei der thermischen Zersetzung in der Brennkammer entstandene reine Magnesiumoxyd wird im Trockenabscheider --7-- von den Abgasen getrennt. Dieses abgetrennte Magnesiumoxyd wird in einem Waschfilter-8-von etwaigen löslichen Salzen getrennt und als Rein-MgO der Fabrik - für feuerfeste Steine zugeführt. Durch dieses erfindungsgemässe Verfahren erhält die Fabrik für feuerfeste Steine an Stelle des Kaustas (punktierte Linie--10--) bedeutend hochwertigeres Rein-MgO aus der Zellstoff-Fabrik, wodurch die Qualität der Feuerfeststeine bedeutend angehoben wird.
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monosulfit eingedickt oder getrocknet und anschliessend in MgO und SO., gespalten.

Zur Spaltung kann das MgSO, in den Laugenverbrennungskessel --4-- eingeblasen werden, wo die Ablauge verbrannt und das MgSO, gespalten wird.

In der Zellstoff-Fabrik sind im wesentlichen die benötigten Apparate vorhanden, und es muss lediglich der Absorber --3-- mit einem andern PH-Wert bzw. mit MgSO 3 statt MgO betrieben werden. Es entfällt dabei die in bekannten Anlagen benötigte Leitung --11-- für MgO vom Abscheider --7-- zum Absorber --3-- und die Monosulfitstufe.

In Fig. 2 ist im wesentlichen dieselbe Schaltung dargestellt, wobei an Stelle des Laugenverbrennungskessels --4-- ein indirekt beheizter Drehrohrofen --12-- vorgesehen ist, in welchem das Magnesiummonosulfit in MgO und SO.,-Starkgase gespalten wird. Diese Anlage kann nun im wesentlichen unverändert als SO2 -Gewinnungsanlage einer Schwefelsäurefabrik ausgelegt werden und kann auch als Kausta-Reinigungsanlage für die Fabrik --9-- für Feuerfeststeine dienen. Für den Betreiber des Dampferzeugers ergeben sich somit Vorteile, da er das beladene verunreinigte Absorbens verkaufen kann und nicht deponieren muss. Das erfindungsgemässe Verfahren bringt besondere Vorteile, wenn die Zwischenprodukte Absatz finden.

In einer Zellstoff-Fabrik kann man statt MgO MgSO 3 als Absorbens für SO, in der Chemikalienrückgewinnungsanlage verwenden, wodurch einerseits die Absorptionsanlage vereinfacht und anderseits die MgO-Aufbereitung entfallen kann.
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nungskessel und des aufgewerteten Absorbens (MgS03) anfällt, als für die Kochsäure benötigt wird, wird diese Mehrmenge gespalten und wird die SO 2 -Erzeugung bzw. der SO,-Gehalt im Abgas nach der Laugenverbrennung erhöht. Dies erleichtert die Magnesiumbisulfit-Bildung im Absorber. Durch die Spaltung des Magnesiummonosulfits im Laugenverbrennungskessel erhöht sich auch die Rein-MgOMenge im Trockenabscheider.

Das Rein-MgO ist ein hochwertiger und gesuchter Grundstoff in der Feuerfeststeine-Industrie und kann somit nach einer Waschung gewinnbringend verkauft werden.

In einer Schwefelsäurefabrik ersetzt die Spaltanlage des Magnesiummonosulfits den Schwefelver-
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Zellstoff-Farbrik bzw. Schwefelsäurefabrik bedeutend geringer sind, da dort die wichtigsten Anlagenkomponenten vorhanden sind.
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kommt den Beteiligten der Verarbeitungskette zugute, wodurch sich die Investitionen in kurzer Zeit amortisieren (1 t Rein-MgO kostet rund das 6fache von 1 t Kausta).

Beispiel :
In einem 300 MW Kraftwerkskessel werden stündlich zirka 300 t Braunkohle verfeuert. Bei einem Schwefelgehalt der Braunkohle von 0, 7% entsteht eine stündliche SO2 -Emission von 4 t. Unter Berücksichtigung eines Abscheidungswirkungsgrades von 90% ergibt dies bei 4000 Betriebsstunden

pro Jahr etwa 14000 t gewinnbares, gasförmiges SO,,, das nicht in die Atmosphäre abgeleitet und an gebranntes Magnesit (Kausta) gebunden wird, wobei bei der Waschung der Abgase im Absorber zirka 23000 t MgSO 3 und CaS03 entstehen.

Mit der im Kraftwerk erzeugten MgSO,-Menge lassen sich in einer Zellstoff-Fabrik mit einer Jahreserzeugung von 200000 t Magnefite-Zellstoff neben den durch den Zellstoffprozess bedingten Magnesiumverlusten 4000 t Rein-MgO aus gebranntem Magnesit (Kausta) herstellen, wobei als Absor-
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delt wird, wobei die ungelösten Verunreinigungen ausfallen, die deponiert oder anderweitig verwendbar sind. Der nach dem Laugenverbrennungskessel anfallende MgO-Staub kann dann nach einer Behandlung in einem Waschfilter in eine Steinfabrik als hochwertiger Grundstoff abgegeben werden.

Das Beispiel ist so ausgelegt, dass die Schwefelverluste der Zellstoff-Fabrik durch das Kraftwerk voll gedeckt werden. In der Zellstoff-Fabrik fallen durch die Verunreinigung des Kaustas etwa 3000 t pro Jahr deponierfähiger Abfall, wie z. B. CaSO,, SiCL und FeO,, an.

Würde man das bei der Absorption des S02 entstehende ballastbeladene Mg-Sulfit des Kraftwerkes direkt einer MgO-Aufbereitungsanlage zuführen, könnte man 21000 t sinterbares MgO (1. Qualität) und 6500 t kalziumarmes MgO (2. Qualität) sowie 9000 t MgS04 entsprechend einem Einsatz von 45000 t Rohkausta herstellen. Als Ballast fallen etwa 8500 t pro Jahr deponierfähige Abfälle (CaS03, S'02 und FeO 3) an.

Würde man das bei der Braunkohlenverbrennung entstehende Si02 an Kalk (7500 t) binden, müssten rund 23000 t pro Jahr hauptsächlich Gips deponiert oder aufgearbeitet werden, wobei zu beachten ist, dass der Marktpreis für Gips bei Vorhandensein von Gipsbergwerken grössenordnungsmä- ssig jenem von gebranntem Kalk entspricht.

Claims

PATENTANSPRÜCH : 1. Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung des SO2 aus Abgasen und zur Gewinnung von EMI3.2 gen Abgase mit S02-Gehalt unter 1 Vol.-%, z. B. Rauchgase eines kohle- oder ölgefeuerten Dampferzeugers, mit einer gebrannten Magnesit, Kalk und Begleitverbindungen führenden wässerigen EMI3.3 von mehr als 1 Vol.-% und 02-Gehalt von unter 1 Vol.-%, z. B. Abgasen eines Röstprozesses oder einer Ablaugenverbrennungsanlage, verwendet wird, wobei das aufgeschäumte MgS03 in eine Mg-Bisulfitlösung umgesetzt wird und dass die erhaltene Lösung geklärt wird, wobei die ungelösten Begleitverbindungen, wie z. B.

CaSO,, abgetrennt werden, sowie die geklärte Mg (HSO3)2-Lösung zumindest zum Teil in Rein-MgO und S02 thermisch aufgespalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die MgSO 3 -Suspension aus der SO-,-Absorptionsanlage des kohle-oder ölgefeuerten Dampferzeugers als Absorbens zur Erzeugung von Mg (HSO,) in die S02 -Absorptionsanlage der Chemikalienrückgewinnung einer Zellstoff-Fabrik, die als Kochsäure Mg (HS03) 2 verwendet sowie die erzeugte Mg (HSO,) -Lösung in einer Kläranlage von den ungelösten Begleitverbindungen gereinigt wird, dass zunächst zumindest ein Teil der erzeugten Mg(HSO3)

2-Lösung als Kochsäure vewendet und nach deren Erschöpfung erst als Ablauge in der Ablaugenverbrennungsanlage verbrannt wird und dass der aus den Abgasen einer Laugenverbrennungsanlage trocken und/oder nass abgeschiedene MgO-haltige Flugstaub nach seiner Waschung als Rein-MgO ausgeschieden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der überschüssige Teil des erzeugten Mg (HS03) 2 durch Dampfzufuhr thermisch in MgS03 und S02 gespalten wird, wobei das S02 hochkonzentriert gewonnen und das MgS03 weiter in Rein-MgO und S02 gespalten und das S02 zur Erhöhung des S02 -Gehaltes des Rauchgases des Laugenverbrennungskessels dem Rauchgas zugesetzt wird. <Desc/Clms Page number 4>

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung des S02 - und MgO-Gehaltes des Abgases des Laugenverbrennungskessels MgS03 in die Feuerung des Laugenverbrennungskessels eingeblasen und. durch Wärmeeinwirkung in MgO und S02 gespalten wird. EMI4.1