PROCESS AND APPARATUS FOR REMOVING SO2 FROM SMOKE

Abstract: 1. A process for removing SO2 from flue gases by scrubbing with a physically active solvent to which an aromatic compound is added and which, having absorbed SO2 , is regenerated and returned to the scrubbing step, characterized in that the aromatic compound is added to the solvent prior to the scrubbing step whereupon the solvent is regenerated and a phase containing sulphuric acid which is formed as a result of the addition of the aromatic compound is separated from the regenerated solvent.

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von S02 aus Rauchgasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von 502 aus Rauchgasen durch Wäsche mit einem physikalisch wirkenden Lösungsmittel, das nach Aufnahme von SOL einer Regenerierung unterzogen und in die Wäsche zurückgeführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Problem der Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile, insbesondere S02 aus Rauchgasen gewinnt zunehmend an Akutalität. Die Entfernung von 502 wird sowohl mittels chemisch als auch physikalisch wirkenden Lösungsmitteln durchgeführt. Als chemisch wirksame Lösungsmittel kommen dabei insbesondere solche mit Alkali- oder Erdalkaliverbindungen als wesentliche Bestandteile in Betracht. Als Reaktionsprodukt ergeben sich die jeweils entsprechenden Hydrogenverbindungen. Als physikalisch wirkende Lösungsmittel werden unter anderem Dimethylformamid oder gemäss P 32 37 388.0 Polyäthylenglykole bzw. deren Atherverbindungen vorgeschlagen. In diesen Polyäthylenglykolen bzw. Polyäthylenglykoläthern findet eine langsame aber kontinuierliche Anreicherung von Schwefelsäure statt, die durch Oxidation eines geringen Anteils SO2, ca. 0,02% bezogen auf das 502 im Rauchgas, bei Anwesenheit von Wasser entsteht. Die Schwefelsäure kann eine schädigende Wirkung auf das Lösungsmittel, wie z.B. Spaltung der Äther ausüben und muss aus diesem Grunde ausgeschleust werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass auf einfache Art eine Anreicherung von Schwefelsäure im Lösungsmittel vermieden wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass dem Lösungsmittel eine aromatische Verbindung zugesetzt wird. Untersuchungen haben gezeigt, dass die gebildete Schwefelsäure die Tendenz hat, zusammen mit Wasser und Salzresten (z.B. als Folge von Korrosion an der Anlage) eine gesonderte Phase zu bilden, die infolge ihrer höheren Dichte vom Lösungsmittel leicht abtrennbar ist. Dabei hat sich ergeben, dass dieser Effekt begünstigt wird, wenn dem Lösungsmittel eine aromtatische Verbindung und hierbei insbesondere Verbindungen zugesetzt werden, die aus einem oder mehreren phenolischen Ringen, die mit Alkylgruppen und insbesondere Tertiär-Butylgruppen substituiert sein können, bestehen. Diese aromatischen Verbindungen werden üblicherweise als Oxidationsinhibitoren verwendet, doch hat sicher überraschenderweise gezeigt, dass die Abbauprodukte dieser aromatischen Verbindungen eine ölartige Phase bilden, in der auch die Schwefelsäure vorhanden ist. Mit der erfindungsgemässen Verfahrensführung wird somit eine Erhöhung der Lebensdauer des Lösungsmittels, sowie eine Verringerung von Lösungsmittelverlusten erzielt, da keine Anschlämmung zur Entfernung von zersetztem Waschmittel mehr erforderlich ist. Überdies verringert sich die Werkstoffkorrosion, da die aggressive Schwefelsäure aus dem Lösungsmittel entfernt wird. Mit Vorzug wird dem Lösungsmittel dabei die aromatische Verbindung in einer geringen Konzentration, insbesondere 0,3 bis 5 Gew.%, vorzugsweise 0,5 bis 1 Gew.%, zugesetzt. Der geschilderte Effekt lässt sich in einer grosstechnischen Anlage zur Entfernung von gebildeter Schwefelsäure ausnutzen, wenn man gemäss einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens von dem Lösungsmittel eine sich durch die Zugabe der aromatischen Verbindung ausbildende, Schwefelsäure enthaltende Phase abtrennt. Mit Vorteil erfolgt diese Abtrennung nach der Desorption des mit 502 beladenen Lösungsmittels, d.h. also nach Regenerierung des Lösungsmittels. Mit besonderem Vorteil wird die schwefelsäurehaltige Phase in einem Abscheider abgetrennt. In dem Abscheider scheidet sich infolge der dort herrschenden geringen Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenz eine mit Schwefelsäure und Wasser stark angereicherte, ölartige Phase ab, die diskontinuierlich abgelassen werden kann. Als Ergänzung zu dieser Verfahrensweise oder wahlweise als vollwertige Alternative hierzu lässt sich die gebildete Schwefelsäure auch durch vorzugsweise diskontinuierliches Zuschalteneihes handelsüblichen, schwach basischen Ionentauschers vollständig aus dem Lösungsmittel entfernen. Die schwach basischen Aminogruppen des Harzes reagieren hierbei gemäss EMI3.1 Nach vollständiger Beladung des Austauscherharzes mit Schwefelsäure erfolgt die Regenerierung mit z.B. wässriger Natronlauge. Die Erfindung bezieht sich überdies auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Waschsäule mit einem Zulauf für regeneriertes und ein Ablauf für beladenes Lösungsmittel und mit einer über den Ablauf mit der Waschsäule verbundenen Regeneriersäule, deren Ableitung den Zulauf zur Waschsäule bildet. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf zur Waschsäule über eine Leitung mit einem Vorratsbehälter für eine konzentrierte Lösung der aromatischen Verbindung im SO2-Lösungsmittel verbunden ist. In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist ausserdem in der Ableitung der Regeneriersäule ein Abscheider und/oder ein Ionentauscher angeordnet. Der Abscheider ist dabei mit Vorteil als Kessel mit Trennsack ausgebildet. Die Erfindung ist auf physikalisch wirkende Lösungsmittel, die zur Absorption von SO2 aus Rauchgasen geeignet sind, anwendbar, wie z.B. auf Äthylenglykole und dessen längerkettige Homologe, wie Polyäthylenglykole, auf Äthylenglykoldialkyläther und deren längerkettige Homologe, wie Polyäthylenglykolalkyläther, und auf Dimethylformamid. Im folgenden sei das erfindungsgemässe Verfahren anhand eines in zwei Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 Verfahrens führung mit Abscheider und Figur 2 Verfahrensführung mit Ionentauscher. Über Leitung 1 tritt gemäss Figur 1 SO2-haltiges Rauchgas in eine Waschsäule 2 ein. Die Waschsäule 2 wird im oberen Bereich mit regeneriertem Lösungsmittel aus Leitung 3 beaufschlagt, das im Gegenstrom zu dem aufsteigenden Rauchgas aus diesem das S02 absorbiert. Am Kopf der Waschsäule 2 wird daher gereinigtes Rauchgas über Leitung 4 abgezogen. Das mit SO2 beladene Lösungsmittel wird am Sumpf über Leitung 5 abgezogen, in einem Wärmetauscher 6 gegen regeneriertes Lösungsmittel angewärmt und einer Regeneriersäule 7 im oberen Bereich aufgegeben. Über eine Sumpfheizung 8 wird das im Lösungsmittel vorhandene SOL ausgetrieben und verlässt die Regeneriersäule 7 am Kopf über Leitung 9. In dem von 502 befreiten Lösungsmittel, das über Leitung 10 vom Sumpf der Regeneriersäule abgezogen wird, sind nunmehr noch die gebildete Schwefelsäure sowie die als Oxi dationsinhibitor zugesetzte aromatische Verbindung vorhanden, bzw. in geringer Konzentration deren Abbau- und Zersetzungsprodukte, die infolge der thermischen Bedingungen in der Strippsäule entstanden sind. Die aromatische Verbindung wurde dabei dem Lösungsmittel vor dessen Eintritt in die Waschsäule in gelöster Form über eine Leitung 11 aus einem Vorratsbehälter 12 zugesetzt. Die thermischen Abbauprodukte der aromatischen Verbindung bilden zusammen mit der durch Anwesenheit von SOL, Wasser und Luftsauerstoff gebildeten Schwefelsäure eine ölartige Phase aus, welche sich vom Waschmittel abtrennt. Erfindungsgemäss wird daher das regenerierte Lösungsmittel nach Abkühlung im Wärmetauscher 6 einem Kessel 13 zugeführt, der einen Trennsack 14 aufweist. In diesem Trennsack kann ohne Schwierigkeiten die infolge der geringen Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenz sich absetzende ölartige Phase höherer Dichte über Leitung 15 abgezogen werden. Das Ausschleusen der schwefelsäurehaltigen Phase erfolgt mit Vorteil diskonti nuierlich über eine in Leitung 15 angeordnetes Ablassventil 16. Das nunmehr vollständig regenerierte und von Schwefelsäure befreite Lösungsmittel wird über Leitung 3 in die Wäsche zurückgeführt. Während des Betreibens einer Pilotanlage mit einer#esamt- menge an Lösungsmittel für 502 von 55 Litern und einem mittleren SO2-Gehalt des Einsatzgases von 0,5 Vol.% konnte diskontinuierlich eine Phase abgetrennt werden mit einem Schwefelsäuregehalt von 20 Gew.%. Der Schwefelsäuregehalt im SO2-Lösungsmittel liess sich hiermit konstant auf einem sehr niedrigen Niveau von 0,7 Gew.% halten. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2 ist anstelle eines Abscheiders ein Ionentauscher vorgesehen.Die in Bezug auf die Absorption bzw. Desorption von SO, wirksamen Verfahrensschritte entsprechen denen gemäss Figur 1 und werden daher nicht mehr erläutert. Das von 502 befreite und im Wärmetauscher 6 abgekühlte Lösungsmittel in Leitung 10 wird zur Ausschleusung der Schwefelsäure über ein Ventil 17 einem Ionentauscher 18 zugeführt derein schwach basisches Harz aufweist. Das Harz belädt sich bei Überleiten des Lösungsmittels mit der Schwefelsäure, so dass über Leitung 19 mit Ventil 20 und Pumpe 21 schwefelsäurefreies Lösungsmittel abgezogen werden kann, das über Leitung 3 zurück in die Wäsche geführt wird. Der Ionentauscher 18 ist über eine Leitung 22 mit Ventil 23 einerseits über Ventil 24 mit einem Wasserreservoir 25 und andererseits über Ventil 26 mit einem Behälter 27 für eine Alkalilauge, z.B. Natronlauge, verbunden. Von Leitung 23 zweigen überdies eine Leitung 28 mit Ventilen 29 und 30 sowie eine Leitung 31 mit Ventil 32 ab. Weiterhin ist an den Ionentauscher 18 eine Leitung 33 mit Ventil 34 angeschlossen. Alle diese zusätzlichen Leitungen mit Ventilen dienen der Regenerierung des Ionentauschers, wenn dieser vollständig mit Schwefelsäure beladen ist. Diese Regenerierung wird wie folgt durchgeführt (die jeweils nicht erwähnten Ventile sind geschlossen): - Auslaufenlassen des Lösungsmittels aus dem Ionentauscher bett. Diese Massnahme dient zur Minimierung der Lösungs mittelverluste (Ventil 20, 34 offen). - Nachspülen mit entionisiertem Wasser (Ventile 20, 24, 29, 30 offen). - Rückspülen mit entionisiertem Wasser (Ventile 23, 24, 34, offen). - Regenerieren mit wässriger, 0,1 molarer Natronlauge (Ven tile 23, 26, 34, offen). - Spülen mit entionisiertem Wasser, um Laugereste zu ent fernen (Ventile 23, 24, 34,offen). - Auslaufenlassen des Wassers aus dem Ionentauscherbett (Ventile 32, 34, offen). - Erneute Beschickung mit Lösungsmittel (Ventile 17, 20, offen). Zahlenbeispiel: Während des Betriebes einer Pilotanlage zur Rauchgasentschwefelung mit 95% Wirkungsgrad hatten sich nach vierwöchigem Betrieb bzw. nach Durchleiten von 20 000 m3 eines Rauchgases mit ca. 1 Vol.% SO2 50 g Schwefelsäure im Lösungsmittel angereichert. Zur annähernd vollständigen Entfernung genügte das Zuschalten eines Ionentauscherbettes mit einem Schüttgewicht von 500 g über6 Stunden im Bypassbetrieb. Anschliessend erfolgt die Regenerierung des Ionentauscherbettes wie oben beschrieben.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Entfernung von 502 aus Rauchgasen durch Wäsche mit einem physikalisch wirkenden Lösungsmittel, das nach Aufnahme von SO2 einer Regenerierung unterzogen und in die Wäsche zurückgeführt wird, dadurch gekenn zeichnet, dass dem Lösungsmittel eine aromatische Ver bindung zugesetzt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als aromatische Verbindung eine aus einem oder mehreren phenolischen Ringen bestehende Substanz zugesetzt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz mit Alkylgruppen substituiert wird. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz mit Tertiär-Butylgruppen substituiert wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die aromatische Verbindung in einer Konzentration von 0,3 bis 5 Gew.%, bevorzugt 0,5 bis 1 Gew.%, zugesetzt wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass von dem Lösungsmittel eine sich durch die Zugabe der aromatischen Verbindung ausbildende, Schwefelsäure enthaltende Phase abgetrennt wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schwefelsäurehaltige Phase aus dem regenerierten Lösungsmittel abgetrennt wird. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schwefelsäurehaltige Phase in einem Abscheider oder die Schwefelsäure durch Ionentausch abgetrennt wird. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Ionentauschers dieser diskonti nuierlich zugeschaltet wird. 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1 mit einer Waschsäule mit einem Zulauf für regeneriertes und einen Ablauf für beladenes Lösungs mittel und mit einer über den Ablauf mit der Waschsäule verbundenen Regeneriersäule, deren Ableitung den Zulauf zur Waschsäule bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (3) der Waschsäule (2) über eine Leitung (11) mit einem Vorratsbehälter (12) für eine konzentrierte Lösung der aromatischen Verbindung im Lösungsmittel für 502 verbunden ist. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ableitung (10) der Regeneriersäule (7) ein Abscheider und/oder ein Ionentauscher (18) angeord net ist. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheider als Kessel (13) mit Trennsack (14) ausgebildet ist.

Inventors: BAUR, KARL, DR. RER. NAT., KRISTOF, WOLFGANG, DR. RER. NAT.
Applicants: LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: B01D53
IPC codes: B01D53