DD214533A1

DD214533A1 - Verfahren zur feinreinigung schwefelhaltiger abgase

Info

Publication number: DD214533A1
Application number: DD24931083A
Authority: DD
Inventors: Ludwig Mueller; Dieter Gross; Werner Kempe; Rainer Lohrmann
Original assignee: Bergbau Und Huettenkombinat A
Priority date: 1983-03-30
Filing date: 1983-03-30
Publication date: 1984-10-17

Abstract

Das Verfahren betrifft die Feinreingung von Abgasen, die Schwefeldioxid in einer fuer eine Verwertung geeigneten Konzentration sowie dessen Verwertung stoerende Komponenten enthalten. Das Abgas, das in bekannten Stufen der trockenen Vorreinigung auf eine Temperatur von 250 bis 300 Grad C eingestellt wird, fuehrt man zunaechst durch eine zweistufige Nassreinigung, in der es durch Beaufschlagung mit Waschloesung auf eine Temperatur von 60 bis 80 Grad C gekuehlt wird, und anschliessend durch eine Nass-EGR, in der durch indirekte und direkte Kuehlung der Niederschlagselektroden eine weitere Kuehlung des Abgases auf eine Temperatur< 50 Grad C und gleichzeitige Abscheidung der festen und fluessigen Partikel erfolgt. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Reinigung SO TIEF 2-armer Abgase der metallurgischen und chemischen Industrie und von Kohlekraftwerken mit dem Ziel der Verwertung des SO tief 2-Inhaltes und der gleichzeitigen Verminderung des SO tief 2-Emission.

Description

Verfahren zur Peinreinigung schwefelhaltiger Abgase

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Peinreinigung von SOo-haltigen Abgasen insbesondere aus metallurgischen Prozessen, die neben verwertbaren SO«-Gehalten störende feste und/oder gasförmige Komponenten, insbesondere Arsen- und Fluorverbindungen, enthalten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist allgemein bekannt, SO^-reiche Gase, die bei der R8-stung sulfidischer Materialien entstehen und die zur Gewinnung von Schwefelsäure dienen, einer mehrstufigen trockenen und nassen Gasreinigung zu unterwerfen, um sowohl mitgeris-^! senen Primärflugstaub als auch feste und gasförmige Be-. ι standteile weitgehend aus dem Gasstrom abzuscheiden, um | einen störenden Einfluß auf die Prozeßstufen der Schwefelsäuregewinnung zu verhindern und den Qualitätsanforderungen, die an die Schwefelsäure hinsichtlich der zulässigen Beimen^- gungen gestellt werden, Rechnung zutragen. Die Konzentration an Schwefeldioxid in Abgasen von Großemittenten, wie Anlagen der thermischen Gewinnung von Nichteisenmetallen, Anlägen der chemischen Industrie und Kraftwerksanlagen, ist für eine Verwertung zur Schwefelsäureherstellung überwiegend zu niedrig. Die gesetzlichen Bestimmungen des Umweltschutzes fordern 3edoch die Einhaltung bestimmter Grenzemissionswerte für SO₂ und andere Schadstoffe im Abgas, das an die Atmosphäre abgegeben wird*

Es ist bereits allgemein "bekannt, aus SOp-haltigen Abgasen mit relativ niedriger S0₂-Konzentration durch trockene und/ oder nasse Absorptionsverfahren mittels fester Stoffe, Suspensionen oder Lösungen, die beispielsweise Oxide, Hydroxide, Carbonate oder Sulfite der Alkali- und Erdalkalimetalle enthalten, SOp abzutrennen.

Zweckmäßig sind dabei solche Verfahren der Abgasreinigung, die es gestatten, die umweltschädigende Komponente SO₂ . nicht nur aus dem Abgas auszuscheiden, sondern in Form eines reinen, verwertbaren Produktes zu binden und somit zu nutzen. Dazu ist es erforderlich, daß die SOp-haltigen Abgase vorher von anderen festen und/oder gasförmigen Verunreinigungen befreit werden

Es ist bekannt, daß man Abgas, das aus der pyrometallurgisehen Verarbeitung sulfidhaltiger Materialien stammt und ,das neben Schwefeldioxid auch Halogene und Arsenverbindungen enthält, nach einer Stufe der trockenen Gasvorreinigung in einer zweistufigen Haßgasreinigung mit verdünnter Schwefelsäure wäscht und dabei auf direktem Wege abkühlt, daß man anschließend in einer Kühlstufe durch indirekte Kühlung eine weitgehende Kondensatabscheidung durchführt, wodurch die Ha·*· logene im Kondensat aufgenommen werden, das man vom Gas abtrennt, daß man letztlich das Abgas durch einen elektrischenlaßabscheider führt und daß man das so gereinigte schwefeldioxidhaltige Abgas der Verwertung des SOg-Inhaltes zuführt (DE-OS 2714343).

Das Verfahren hat den Nachteil, daß durch die Vielzahl der vorgesehenen Reinigungsstufen ein großer apparatetechnischer Aufwand erforderlich ist, der einen hohen Investaufwand und fertungsaufwand erfordert. Das Verfahren ist deshalb aus ökonomischen Gründen lediglich für S0„-reiche Abgase geeignet, die der Schwefelsäureherstellung dienerjkönnen. In jeder Verfahrensstufe fallen zwangsläufig mehr oder weniger stark verunreinigte Waschflüssigkeiten bzw. Kondensate an, die. gefördert, gesammelt und je nach Art und ' · Konzentration der enthaltenen Verunreinigung einer beson-

.' A deren Behandlung zugeführt werden müssen.

Auch hierbei ergeben sich im Betrieb zunehmend Probleme, je zahlreicher die Anfallstellen sind.

Bs ist ferner ein Verfahren zur Reinigung schwefelhaltiger Abgase für die Gewinnung von Schwefelsäure bekannt, wobei die Abgase nacheinander durch eine trockene Gasreinigung, einen Gaswäscher, einen Gaskühler mit indirekter Kühlung, der gleichzeitig mit Wasser berieselt wird und als Kondensatabscheider wirkt, und einen elektrischen Naßabscheider geführt werden (DS-OS 2710627).

Das Verfahren hat ebenfalls den Nachteil, daß durch die Vielzahl der Reinigungsstufen ein hoher Aufwand zur Reinigung der Abgase von Verunreinigungen, die die SOp-Verwertungstören, erforderlich ist, Ferner hat das Verfahren den Nachteil, daß eine hochgradige Abscheidung der Fremdstoffe, insbesondere bei hohen Arsengehalten im SO^-haltigen Abgas, nicht gewährleistet werden kann, so daß Arsengehalte im : Abgas verbleiben, die zu einer bekanntermaßen erheblichen Störung der SOp-Verwertung führen

Es ist deshalb bekannt und üblich, Industrieabgase, die einen niedrigen SOp-Gehalt und hohe Gehalte anderer Verunreinigungen aufweisen, nach einer Grobreinigung über entsprechend hohe Schornsteine in die Atmosphäre zu emittieren und auf die Nutzung des SOp-Inhaltes zu verzichten. Abgesehen von der prinzipiellen Unzulänglichkeit dieser Methode wegen der damit verbundenen Umweltbelastung auch im zulässigen Konzentrationsbereich für Emission und Immission, entstehen bei örtlicher Häufung von Emittenten Situationen, die zu kritischen Umweltbelastungen und Umweltschaden durch SOp führen können.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das es gewährleistet, Abgase auch mit relativ niedrigen SO₂--Konzentrationen, die für eine Schwefelsäuregewinnung nicht geeignet sind, trotz Vorhandensein von hohen Gehalten an störenden Verunreinigungen, wie Fluor- und Arsenverbindungen, auf einfache Weise so weitgehend von diesen Verunreinigungen

zu reinigen, daß der SOp-Inhalt des Abgases einer Verwertung: nach an sich "bekannten Verfahren zur Erzeugung eines reinen Nutzproduktes, wie Natriumbisulfit, Gips u.a., zugeführt werden kann, -,'. > ., '"'.. .-'. .'

5 Wesen der Erfindung V ;. ' . ;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,.ein Verfahren zur Peinreinigung SOp-haltiger Abgase, insbesondere von Abgasen mit einem niedrigen SOp-Gehalt, zu entwickeln, indem durch Koppelung; mehrerer Stufen der trockenen und nassen Gasreinigung eine Vereinfachung des Aufbaues der•Gasreinigungsstrecke und eine Erhöhung des Effektes der Abscheidung der die SOp-Verwertung störenden Verunreinigung erzielt wird, : ;'.· ' ·.'· -^;V- " ^r ' :

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Abgase, die neben Schwefeldioxid außerdem die SOp-Vervirertung störende feste und/oder gasförmige Komponenten,. wie Arsen- und/oder i?luoryerbindungen, enthalten, durch eine trockene Vorreinigung und eine anschließende nasse Gasreinigung, bestehend aus Gaswäsche, Kühler und elektrischem Naßabscheider geführt werden, indem man erfindungsgemäß die Abgase in der Stufe der Vorreinigung auf eine Temperatur von 250 bis 300 G einstellt, anschließend durch eine 2-stufige Ifaßreinigung führt, in der,sie auf direktem Wege durch Beaufschlagung mit Waschlösung auf eine Temperatur von 60 bis 80 C gekühlt werden und danach einen elektrischen Naßabscheider durchströmen läßt, dessen Hiederschlagselektroden indirekt und direkt so gekühlt werden, daß eine Abkühlung des Abgases auf eine Temperatur von unter 50 ⁰C und eine Abscheidung der im Gasstrom enthaltenen restlichen festen .

und flüssigen Partikel erfolgt.

Die erste Naßreinigungsstufe besteht vorzugsweise aus einem Einspritzturm, die zweite Naßreinigungsstufe ist als Schaumwäscher auslegbar. Die direkte Kühlung der Niederschlagselektroden des elektrischen Naßabscheiders erfolgt vorzugsweise mit Frischwasser, wobei die erhaltene Waschlösung im Gegenström zum Abgas, bis zur ersten Naßreini-

gungsstufe geführt und dort als am stärksten mit Schad-r stoffen beladene Lösung ausgeschleust und einer Aufarbeitung in. bekannter Weise zugeführt wird. Zur Nutzung eines Teiles des Wärmeinhalts des Abgases wird die Kühlflüssigkeit der indirekten Kühlung der ITiederschlagselektroden im Kreislauf über eine Wärmepumpe geführt. Diese indirekte Kühlung sollte mehrstufig im Gegenstrom erfol*-

Ein hoher Effekt der Schadstoffabscheidung aus dem SO₂-haltigen Abgas wird erzielt, wenn die Abgase im elektrischen ITaßabscheider bis auf unter 40 ⁰C gekühlt werden. Es ist möglich und kann hinsichtlich der Nutzung des Wärmeinhaltes und der Inhaltsstoffe anderer Brozeßabwässer vorteilhaft sein, wenn derartige Abwasser bzw. wäßrige Ιοί 5 sungen als Waschlösung in den erfindungsgemäßen Gasreinigungsprozeß eingebunden werden. .

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert

Ein Abgas aus einer Prozeßstufe der thermischen Anreicherung von Zinn aus Armkonzentrat, in der Zinn als Zinnsulfid verflüchtigt.und nachfolgend unter Freisetzung von SO₂ als Zinndioxidflugstaub in einem Heißgas-Elektröfilter bei 250 bis 300 ⁰O niedergeschlagen und vom Abgas abgetrennt wird, enthält außer den Hauptbestandteilen Stick- stoff, Sauerstoff und Kohlendioxid folgende Beimengungen:

SO₂	5	,1	bis	20	5	g/Nm³
so₃	0		bis	o,		g/Hm³
F	2	,2	bis	4	6	g/Um³
As₂Oo	ο		bis	o,	g/Nm³
SnO^	50	bis	100	mg /Nm

In einem Leerturm und einem nachgeschalteten nach dem Schaumwäscherprinzip arbeitenden Waschturm wird das Abgas zunächst durch Eindüsen von Waschlösung, die aus jeweils nachfolgenden Saßreinigungsstufen stammt, auf 60 Vbis 80⁰C gekühlt und mit Wasserdampf gesättigt, wodurch die Gehalte an Fluor und Arsen im Abgas auf Werte von je , TO bis 50 mg/Mim gesenkt werden. Das Abgas wird anschließend mit einer geringen Strömungsgeschwindigkeit von unter 0,5 m/s durch einen elektrischen Haßabseheider geführt,

TO dessen Niederschlagselektroden indirekt durch ein zirkulierendes Kühlmittel und direkt durch Berieselung mit Frischwasser gekühlt und-gleichzeitig gespült werden. Das zirkulierende Kühlmittel wird zur Nutzung des Wärmeinhaltes^: über eine Wärmepumpe geleitete Das so gereinigte.und gekühlte Abgas verläßt den elektrischen Haßabscheider mit einer Temperatur von 30 C und besitzt Restgehalte an Fluor- lind Arsenverbindungen von je 0,4 mg/Hm . Der wesentliche Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß feste und/oder flüssige Nebenbestandteile, insbesondere Fluor- und Arsenverbindungen, aus der SO^-haltigen Gasphase so weitgehend abgeschieden werden,- daß es anschließend gelingt, das SO« in. qualitativ hochwertige Produkte umzusetzen.

Es werden Restgehalte an Fluor- und oder Arsenverbindungen

. _: ^: im Abgas von unter 1 mg/Hm -erreicht. Die verfahrensgemäß erforderliche Anlagenanordnung ist relativ einfach im Aufbau, Das Verfahren hat ferner den Vorteil, daß die Umweltbelastungen durch Schadstoffemission praktisch vermieden wird und daß demzufolge auch die Restabgase nach der SO«- Nutzung über einen Schornstein geringer Höhe in die Atmosphäre abgeleitet werden können.

Das Verfahren hat ferner den Vorteil, daß die Waschflüssigkeit durch die direkte Führung im Gegenstrom zum Abgasstrom nur in der ersten Waschstufe aus dem Prozeß ausgeschleust wird und damit in einer entsprechend hohen Konzen- tration an.Inhaltsstoffen, die aus dem Abgas aufgenommen wurden, der Verwertung derselben zugeführt werden kann.

Das Verfahren hat außerdem den Vorteil der Nutzung eines hohen Anteils der Wärmeenergie des Abgases mittels der indirekten Kühlung der Niederschlagselektroden, ohne daß eine Gefahr der äußerlichen Verkrustung der Elektroden : und der Behinderung des Wärmeüberganges besteht, da die Elektroden gleichzeitig mit Frischwasser bespült werden.

Das Verfahren gestattet in vorteilhafter Weise die Reinigung und anschließende Verwertung von Abgasen stark schwankender Menge und Zusammensetzung hinsichtlich der Gehalte an SOp und anderen Verunreinigungen. ;.·

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Feinreinigung von Abgasen, insbesondere aus metallurgischen Prozessen, die Schwefeldioxid in einer für eine Verwertung geeigneten Konzentration sowie'dessen Verwertung störende Komponenten enthalten, indem die Abgase durch die Stufen trockene Vorreinigung, Gaswäsche, indirekte Gaskühlung und elektrische Naßabscheidung geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abgase',' die in der Stufe der trockenen Vorreinigung auf eine Temperatur von 250 bis 300 C eingestellt werden, durch eine zweistufige Naßreinigung führt·, in der sie durch Beaufschlagung mit Waschlösung auf eine Temperatur'von 60 bis 80 ⁰C gekühlt werden, und anschließend einen elektrischen Naßabscheider durchströmen läßt, in dem durch indirekte und direkte Kühlung der Niedersohlagselektroden eine weitere Kühlung des Abgases auf eine 'Temperatur von~=r50 ⁰G und eine Abscheidung der im Abgas enthaltenen restlichen festen und flüssigen Partikel erfolgte \

2 '. Verfahren nach Punkt 1 _s dadurch gekennzeichnet, daß die erste Naßreinigungsstufe aus einem Einspritzturm besteht „

3··Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Efaßreinigungsstufe aus einem Schaumwäscher be-'·. steht« , - . ' .^: .

.4» Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschlösung im wesentlichen neutral bis schwach sauer

ist, ; . .. ' . . ^v .' ·' ::
5. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase mit geringer Strömungsgeschwindigkeit durch den elektrischen Naßabscheider geführt werden. . ; .
6..Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Kühlung der Niederschlagselektroden des elektrischen Naßabscheiders durch Berieselung mit Frischwasser erfolgt. :
7. Verfahren nach Punkt 1,2, 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Abgas in Berührung zu bringende Kühl- und Waschlcsung vom elektrischen Naßabscheider bis zur ersten Naßreinigungsstufe im Gegenstrom zum Abgas geführt wird. ,

8, Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit der indirekten Kühlung der Niederschlagseiektroden des elektrischen Naßabscheiders im Kreislauf über eine Wärmepumpe geführt wird.

9· Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit der indirekten Kühlung der Nieder-Schlagselektroden im Gegenstrom zum Abgasstrom geführt wird. : . ;
1.0. Verfahren nach Punkt 1, 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase
gekühlt werden.

daß die Abgase im elektrischen Naßabscheider auf -< 40 ⁰C
11. Verfahren nach Punkt 1, 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strom der Waschlösung Abwässer und wässrige Lösungen anderer Prozesse eingebunden werden.
12. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Naßreinigungsstufe anfallende Waschlösung ausgeschleust und in bekannter Weise einer Ver- . wertung oder Vernichtung der Inhaltsstoffe zugeführt wird.