DD294187A5

DD294187A5 - Verfahren zur nassreinigung fluorhaltiger abgase

Info

Publication number: DD294187A5
Application number: DD34060690A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Meinel; Werner Wondraczek; Manfred Herklotz; Susann Fritsch; Ralf Schmidt
Original assignee: Ingenieurbetrieb Anlagenbau Leipzig,De
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1991-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Naszreinigung fluorhaltiger Abgase bei gleichzeitiger Gewinnung von Alkalifluoriden mit einer Alkalihydroxidloesung als Absorptionsmittel und Reaktionspartner. Das fluorhaltige Rohgas wird in einer Naszreinigungsstufe gereinigt, wobei eine maximal 3%ige Alkalihydroxidloesung in den Nachreinigungsteil eingeduest wird und im Vorreinigungsteil bei einem p H-Wert von 5 bis 8 vollstaendig zu den entsprechenden Alkalifluoriden umgesetzt wird. Die entstehende untersaettigte Alkalifluoridloesung wird in einer vorgeschalteten Trocknungsstufe versprueht und durch das einstroemende heisze fluorhaltige Rohgas getrocknet. Das mit Wasserdampf beladene und vorgekuehlte Rohgas wird anschlieszend in die Naszreinigungsstufe gefoerdert und das entstandene wasserfreie Alkalifluorid wird aus dem Trockner ausgetragen. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Naßreinigung fluorhaltiger Abgase bei gleichzeitiger Erzeugung von Alkalifluoriden mit

einer Alkalihydroxidlösung als Absorptionsmittel und Reaktionspartner.

Das Verfahren kann ohne zusätzliche Maßnahmen überall dort angewandt werden, wo heiße fluorhaltigen Abgase anfallen, wie

z. B. in Schmelzprozessen der Email-, Hütten-, Baustoff· und Glasindustrie. Diese fluorhaltige Abgase enthalten vor allem

Fluorwasserstoff und in geringen Anteilen Siliziumtetrafluorid als Schadstoffbestandteile. Das bei diesem Naßreinigungsverfahren als Recycling-Produkt gewonnene trockene Alkalifluorid, wie z. B. NaF, KF, kann als Flußmittel für Schmelzprozesse im Erzeugerbetrieb oder anderen Industriezweigen wieder eingesetzt werden. Die vorhandene Abwärme aus

den Schmelzprozessen wird dabei genutzt.

Als Einsatzprodukt kann Abfallauge, wie z. B. verdünnte NaOH- oder KOH-Lösung, verwendet werden. Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, fluorhaltige Abgase mit Wasser zu absorbieren, wobei je nach Art der Fluorverbindung die entsprechende Säure entsteht. So sind Verfahren zur Absorption vorwiegend SiF₄-haltiger Abgase, wie sie z. B. in der Düngemittelindustrie anfallen, bekannt (DD-PS 67408). Hier wird mit ein- oder zweistufigen Naßreinigungsverfahren verwertbare konzentrierte Kieselfluorwasserstoffsäure erzeugt.

Bei vorwiegend HF-haltigen Abgasen, wie si > z.B. in der Email-, Hütten- und Baustoffindustrie anfaiiö.i, kann dagegen in den meisten Fällen wegen der ungünstigen Partialdruckverhältnisse nur eine verdünnte Flußsäure erzeugt werden, die entweder zum Verstellen konzentrierter Säure verwendet werden kar'.i oder einer gesonderten Neutralisation mit Kalk zugeführt werden muß, wöbe! CaF₂ als Abprodukt entsteht.

Bei einer direkten Naßreinigung mit Kalkmilch entstehen Probleme mit Feststoffteilchen, da das bei der Absorption entstehende CaF₂ wasserunlöslich ist und in engen Querschnitten Verstopfungen verursacht. Die Adsorption mit Trockenkalk führt zu einer diskontinuierlichen Betriebsführung und damit auch zu Schwankungen des Adsorptionsgrades und der Fluoremission, außerdem sind die Adsorptionsvorrichtungen in Zeitabständen von gebildeten CaF₂ zu entsorgen und neu mit Kalk aufzubereiten. So wurden für die HF-Beseitigung aus Industrieabgasen Naßreinigungsverfahron entwickelt, die mit NaOH-Lösungen als Absorptions- und Kristallisationsmittel arbeiten (DD-PS 127 548).

Diese Verfahren arbeiten mit einer in einem geschlossenen Kreislauf verbundenen Absoi ptions- und Kristallisationsstufe, der eine Trocknungsstufe für das Kristallisat nachgeschaltet ist. Diese Verfahren haben aber den Nachteil, daß sie eng an der Löslichke'itsgrenze arbeiten und es bei stärkeren Betriebsschwankungen oder Bedienungsfehlern zu irreversiblen Verstopfungen mit NaF-Kristallen kommt, außerdem bereitet die Zuführung des Kristallisates zur nachgeschalteten Trocknung Schwierigkeiten.

Ziel der Erfindung

Zie! der Erfindung ist es, die Schwierigkeiten bei der Prozeßführung mit einer leicht untersättigten Fluoridlösung zu beseitigen und ein Verfahren zu finden, welches mit wenig Aufwand und ohne Abfallstoffe sowohl zu einem gereinigten Endgas als auch zu einem verwertbaren Nebenprodukt führt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine Recycling-Prozeß unter Nutzung des in den fluorhaltigen Abgasen aus Schmelzprozessen vorhandenen Wärmeinhaltes mit wenig und einfachen Verfahrensstufen zu verwertbaren getrockneten Alkalifluoriden zu gelangen und durch eine störungsunanfällige effektive Naßreinigung ein reines Endgas zu erhalten ohne daß ein Abfallprodukt entsteht.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fluorverbindungen im Rohgas im Nachreinigungsteil einer Naßreinigungsstufe mit einer maximal 3%igen Alkalihydroxidlösung absorbiert und zu Alkalifluoriden umgesetzt werden, daü die dabei entstehende alkalische Fluoridlösung im Vorreinigungsteil dieser Naßreinigungsstufe durch intensive Rückvermischung mittels Kreislauffahrweise des Absorptionsmittels sich vollständig zu einer Salzlösung mit den entsprechenden Alkalifluoriden umsetzt, daß im Sumpf dieses Vorreinigungsteiles ein konstanter pH-Wert zwischen 5 und 8 über die Alkalizuführung eingestellt wird, daß die so erzeugte Salzlösung in einer vorgeschalteten Trocknungsstufe im Gegenstrom zu den heißen fluorhaltigen Rohgasen durch Versprühen getrocknet wird, wobei wasserfreie Alkalifluoride entstehen, und daß das auf diese Weise abgekühlte ur.d mit Wasserdampf beladene Rongas in die Naßreinigungsstufe gefördert wird.

Weiterhin wurde gefunden, daß die Konzentration der zugeführten Alkalihydroxidlösung im Nachreinigungsteil der Naßreinigungsstufe durch Versprühen von Wasser und konzentrierter Lösung eingestellt wird, daß zwecks Einstellung eines konstanten pH-Wertes Alkalihydroxidlösung unmittelbar dem Absorptionsmittelkreislauf des Vorreinigungsteiles zugeführt wird, daß der Vorreinigungsteil der Naßreinigungsstufe in mehrere Abschnitte mit unterschiedlicher Flüssigkeitsbelastung bei gesonderter Absorptionsmittelzuführung unterteilt wird, daß die Wasserzuführung in die Naßreinigungsstufe so eingestellt wird, daß der Taupunkt des Rohgases nach der Trocknungsstufe nicht unterschritten wird, daß die Wasserzuführung über eine Dichtemessung der Salzlösung geregelt wird, daß ein Teilstrom des Rohgases vor dem Sprühtrockner abgezweigt und nach dem Sprühtrockner wieder zugeführt wird.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem bekannten Stand derTechnik besteht in der einfachen und überschaubaren Prozeßführung, es werden nur zwei Hauptverfahrensstufen, nämlich Trocknung und Naßreinigung, benötigt, um sowohl ein gereinigtes Endgas, als ach ein verwertbares getrocknetes Alkalif luorid zu erhalten. Weitere Vorteile liegen in der Nutzung des Wärmeinhaltes der heißen Rohgase für die Trocknung sowie der Verwertung von Abfallaugen als Absorptionsmittel und Reaktionspartner.

Ausführungsbeispiel

10000 m³ i. N./h fluorhaltiges Rohgas werden aus Trommelschmelzöfen einer Emailfrittenschmelze mit einer Temperatur von25O⁰C über die Rohgasleitung 1 in den Sprühtrockner 2 gefördert. Dieses Rohgas enthält 10kg/h Fluorwasserstoff und einen

Reststaubgehalt von 0,2 kg/h. Gleichzeitig werden durch die Flüssigkeitsleitung 3525kg/h untersättigte Natriumfluoridlösung mit einem Gehalt von

4 Masseanteilen in % NaF mittels der Pumpe 14 in den Trockner gefördert und versprüht.

Dabei werden 504 kg/h Wasser verdampft und die dadurch anfallenden 21 kg/h getrockneten NaF-Kristalle werden über ein

geeignetes Austragsaggregat bei 4 aus dem Trockner herausgefördert.

Das mit Wasserdampf beladene und auf 97⁰C gekühlte fluorhaltige Rohgas wird durch die Gasleitung 5 in den Naßreiniger β

geleitet. Die Rohgastemperatur liegt oberhalb des Taupunktes, so daß es In der Gasleitung zu keinem Kondensat- bzw.

Säureanfall kommt. Das Gas durchströmt zunächst den Vorreinigungsteil im Gegenstrom zu ca. 11 mVh NaF-Lösung, die zum Teil mittels Kreiselpumpe 8 über die Rohrleitung 9 im Kreislauf gefördert wird, wobei eine Intensive Vorreinigung des HF-haltigen Gases und eine gute Flüssigkeitsvermischung bei einer mittleren Verweilzeit von 7 Min. erfolgt.

Bei diesem Vorreinigungs- und Mischprozeß wird das Gas mit Wasserdampf gesättigt, und es stellt sich eine Flüssigkeitstemperatur von 47⁰C ein.

Der pH-Wert in der Vorreinigungsstufe 7 wird über die Zuführung frischer NaOH-Lösung konstant auf pH 7 geregelt. Am Kopf des Naßreinigers werden somit über die Zuführungsleitung 13785 kg/h NaOH-Lösung mit einem Gehalt von 2,55 Masseanteilen in % NaOH eingedüst. Diese eingedüste NaOH-Lösung durchströmt im Gegenstrom zum vorgereinigten HF-haltigen Abgas die Nachreinigungsstufe 10 und vermiscnt sich in der Vorreinigungsstufe mit der NaF-Lösung. Das so gereinigte Endgas gelangt mit einem HF-Gehalt von kleiner 5 mg/m³ über den Tropfenabscheider 11 in die Abgasleitung 12 und wird in einer vorgeschriebenen Schlothöhe emittiert.

Claims

1. Verfahren zur Naßreinigung fluorhaltiger Abgase bei gleichzeitiger Erzeugung von Alkalifluoriden mit einer alkalischen Lösung als Absorptionsmittel und Reaktionspartner, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluorverbindungen im Rohgas im Nachreinigungsteil einer Naßreinigungsstufe mit einer maximal 3%igen Alkalihydroxidlösung absorbiert und zu Alkalifluoriden umgesetzt werden, daß die dabei entstehende alkalische Fluoridlösung im Vorreinigungsteil dieser Naßreinigungsstufe durch intensive Rückvermischung mittels Kreislauffahrweise des Absorptionsmittels sich vollständig zu einer Salzlösung mit den entsprechenden Alkalifluoriden umsetzt, daß im Sumpf dieses Vorreinigungsteiles ein konstanter pH-Wert zwischen 5 und 8 über die Alkalizuführung eingestellt wird, daß die so erzeugte Salzlösung in einer vorgeschalteten Trocknungsstufe im Gegenstrom zu den heißen fluorhaltigen Rohgasen durch Versprühen getrocknet wird, wobei wasserfreie Alkalifluoride entstehen, und daß das auf diese Weise abgekühlte und mit Wasserdampf beladene Rohgas in die Naßreinigungsstufe gefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der zugoführten Alkalihydroxidlösung im Nachreinigungsteil der Naßreinigungsstufe durch Versprühen von Wasser und konzentrierter Lösung eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Einstellung eines konstanten pH-Wertes Alkalihydroxidlösung unmittelbar dem Absorptionsmittelkreislauf des Vorreinigungsteiles zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorreinigungsteil der Naßreinigungsstufe in mehrere Abschnitte mit unterschiedlicher Flüssigkeitsbelastung bei gesonderter Absorptionsmittelzuführung unterteilt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzuführung in die Naßreinigungsstufe so eingestellt wird, daß der Taupunkt des Rohgases nach der Trocknungsstufe nicht unterschritten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Verweilzeit des Absorptionsmittels im Sumpf der Naßreinigungsstufe zwischen 5 und 10 Min. liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzuführung über eine Dichtemessung der Salzlösung geregelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des Rohgases vor dem Sprühtrockner abgezweigt und nach dem Sprühtrockner wieder zugeführt wird.