PROCESS AND APPARATUS FOR ELIMINATING SO3, SULFURIC ACID AND SULFURIC-ACID MIST FROM FLUE GASES

Abstract: The removal of SO3, sulphuric acid and sulphuric acid mists from flue gases of wet desulphurisation plants in the combustion of sulphur-rich coals is improved by spraying at least one separator layer of a demister system with a quantity of caustic soda, soda, aqueous ammonia or mixtures thereof, which is in excess relative to the total residual quantity of sulphuric acid in the gas. About 95% of the residual sulphuric acid in the pure gas can thus be removed. The alkali solutions flowing back into the reaction vessel do not interfere with the remainder of the desulphurisation process and the formation of large gypsum crystals.

Description: Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von S03, Schwefelsäure und Schwefelsäurenebeln aus Rauchgasen von nassen Entschwefelungsanlagen (Nass-REA > durch Besprühen von festen, aus mindestens zwei Abscheiderlagen bestehenden Tropfenabscheidersystemen. In nassen Entschwefelungsanlagen, insbesondere in zweistufigen Verfahren gemäss dem Verfahren der Knauf-Research Cottrell wird oberhalb der letzten Besprühung der Rauchgase mit der kalksteinhaltigen Waschsuspension, die Abscheidung von Wasser aus den Rauchgasen durch einen mit Wasser besprühten Tropfenabscheider vorgenommen. Es wurde festgestellt, dass das Reingas nach den Tropfenabscheidern immer noch gewisse Mengen an S03, Schwefelsäure und Schwefelsäurenebeln enthalten kann. Insbesondere wenn durch die Abkühlung der Säuretaupunkt unterschritten ist, führt dies zu der Ausbildung von flüssiger verdünnter Schwefelsäure, die in den nachgeschalteten Teilen der Anlage, nämlich dem Reingas-Kanalstück, einem etwa vorhandenem nassen Gebläse sowie dem Kamin zu schwerwiegenden Korrosionen führen kann. Es wurde weiter beobachtet, dass die Menge und Konzentration der dabei gebildeten Schwefelsäure überproportional ansteigt, wenn schwefelreiche Kohlen wie z.B. niedersächsische Salzkohle verbrannt werden. Dieses Entweichen von S03, Schwefelsäure und Schwefelsäurenebeln in die Reingase durch die festen Tropfenabscheidersysteme lässt sich trotz des erheblichen Über- schusses an eingespühter Kalksteinsuspension nicht vermeiden und erfordert daher zumindest eine säurefeste Ausgestaltung des Reingas-Kanalstückes, der nassen Gebläse, des Kamins sowie eines oftmals eingeschalteten regenerativen Gasvorwärmers (Regavo). Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Verfahren der nassen Entschwefelung von Rauchgasen so zu modifizieren, dass es zu einer vollständigen Abscheidung von SO3, Schwefelsäure und Schwefelsäurenebeln kommt, so dass diese nicht mehr mit dem Reingas entweichen und bei Unterschreitung des Säuretaupunktes zur Kondensation von verdünnter Schwefelsäure führen können. Diese Aufgabe lässt sich überraschend einfach dadurch lösen, dass mindestens eine der Abscheiderlagen besprüht wird mit einer, bezogen auf die insgesamte im Gas verbliebenen Menge Schwefelsäure überschüssigen Menge an Natronlauge, Soda, wässrigem Ammoniak oder Gemischen derselben. Dabei ist darauf zu achten, dass die abfliessende Sprühlösung einen pH-Wert von mindestens 9 aufweist. Überraschenderweise lässt sich die abfliessende Sprühlösung ohne Beeinträchtigung irgendeines Teiles des Gesamtverfahrens in die nasse Entschwefelungsanlage einleiten. Die abfliessende Sprühlösung enthält ausser Restmengen von unverbrauchter Natronlauge, Soda oder Ammoniak in erheblichem Umfang Natriumsulfat bzw. Ammoniumsulfat, von denen bekannt war, dass sie zumindest in grösseren Mengen das Kristallwachstum von Kalciumsulfatkristallen von kleinen zu grossen Kristallen negativ beeinflussen. Das Einsprühen von derartigen alkalischen Lösungen zur Absorption des im Rauchgas verbliebenen SO3, sowie der Schwefelsäure und Schwefelsäurenebel wurde deshalb vom Fachmann zunächst einmal gar nicht in Erwägung gezogen, da es zumindest erforderlich zu sein schien, die abfliessende Sprühlösung separat aufzufangen und nicht in die nasse Entschwefelungsanlage einzuleiten. Die abfliessende Sprühlösung hätte bei separater Ableitung obendrein ein neues, relativ problematisches Nebenprodukt dargestellt, das regeneriert werden musste und nicht ohne weiteres dem Abwasser zugeleitet werden konnte. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die Menge an abfliessender Sprühlösung im Verhältnis zur Gesamtmenge bei der nassen Entschwefelung eingesetzten Kalksteinsuspension so gering ist, dass sie das Gesamtverfahren nicht negativ beeinflusst. Um mit möglichst geringen Mengen an alkalischer Sprühlösung auszukommen, sollte die alkalisch besprühte Abscheiderlage einen grossflächigen Kontakt zwischen Gas und Waschlauge ermöglichen. Dazu kann es zweckmässig sein, nicht nur eine sondern mehrere Abscheiderlagen vorzusehen und alkalisch zu besprühen. Als Material für derartige Abscheiderlagen eignen sich insbesondere glas faserverstärktes Polypropylengewebe oder einfaches Polypropylengewebe. Die Besprühung erfolgt zumindest bei der obersten Abscheiderlage nur noch von unten. Bei Verwendung mehrerer alkalisch besprühter Abscheiderlagen können die unteren Abscheiderlagen sowohl von oben als von unten besprüht werden. Als alkalische Sprühlösung werden Natronlauge und Sodalauge oder Gemische derselben bevorzugt, da bei wässrigem Ammoniak gewisse Mengen an Ammoniakgas mit dem Reingas entweichen. Sofern jedoch nach der Entschwefelung noch eine katalytische Umsetzung der Stickoxide mit Ammoniak erfolgen soll, kann die Abscheidung von SO3, Schwefelsäure und Schwefelsäurenebeln aus dem Rauchgas auch mit wässrigem Ammoniak erfolgen, da bei der katalytischen Umsetzung der Stickoxide sowieso Ammoniak zugesetzt werden muss. Ein Besprühen des Tropfenabscheidersystems mit wässrigen Calciumhydroxidlösungen hat sich als ungeeignet erwiesen, da es hierbei leicht zur Ablagerung von schwerlöslichen Calciumsulfat an und in den Abscheiderlagen kommen kann, was zu schwerwiegenden Störungen des Gesamtsystems führen würde. Erfindungsgemäss wird daher die Abscheidung nur mit Natronlauge, Soda, wässrigem Ammoniak und Gemischen derselben durchgeführt. Das erfindungsgemässe Verfahren wird in dem nachfolgenden Beispiel näher erläutert; Beispiel Rauchgas aus einer Braunkohlefeuerung mit einer Feuerungsleistung von 3000 ms/h/MW, die mit niedersächsischer Salzkohle befeuert wurde, wies nach der nassen Entschwefelung (Nass-REA nach Knauf Cottrell) eine Rauchgastemperatur von 1600C auf. Die SO3-Konzentration im Reingas betrug noch immer 400 mg/m3. In einem anschliessenden Versuch wurde die obere Abscheiderlage des Tropfenabscheidersystems von unten anstelle von Prozesswasser mit einer 1%-igen Natronlaugelösung besprüht. Die Menge betrug 40 ml/m3 Rauchgas. Die SO3- Konzentration im Reingas sank daraufhin auf unter 20 mg/m3. Die verdünnte Natronlauge floss dabei wie bei der herkömmlichen Verfahrensweise das Prozesswasser nach unten in den Absorberturm ab und vermischte sich mit der Kalksteinsuspension bzw. der entstehenden Gipssuspension. Dabei wurden keine Störungen des Kristallwachstums der Gipskristalle oder sonstige Störungen beobachtet. Bei der wesentlich niedrigeren SO 3-Konzen- tration im Reingas wurden keine SO 3-Nebel oder sauren Kondensate beobachtet, die zur Korrosion des Reingaskanalstückes, der nassen Gebläse, des Kamins oder des regenerativen Gasvorwärmers beobachtet. Versuche mit Sodalösung führten zu vergleichbar guten Ergebnissen, so dass die Natronlauge ganz oder teilweise durch Soda ersetzt werden kann. In beiden Fällen ist es möglich, den Wirkungsgrad der SO3-Abscheidung aus dem Reingas auf ca. 95% einzustellen und damit auch Salzkohle mit einer erfindungsgemäss modifizierten nassen Entschwefelungsanlage ausreichend und zufriedenstellend zu entschwefeln.

Claims: Process for the separation of SO₃, sulphuric acid, and sulphuric acid mists from flue gas of wet desulphurizing plants (Naß-REA) by spraying of permanent droplet separating systems consisting of at least two separator layers, characterized in that at least one separator layer is sprayed with an amount of caustic soda, soda, aqueous ammonia or mixtures thereof in excess over the total amount of sulphuric acid remaining in the gas, and the spray solution flowing off has a pH value of at least 9. Process according to claim 1, characterized in that the spray solution flowing off is fed into the wet desulphurizing plant.

Inventors: HUELLER, ROLF, DR. DIPL.-CHEM., KNUELLE, HELMUT, DR. DIPL.-ING., Hüller, Rolf, Dr. Dipl.-Chem., Knülle, Helmut, Dr. Dipl.-Ing.
Applicants: NOELL-KRC UMWELTTECHNIK GMBH
Application year: 1985
Main classification: B01D53
IPC codes: B01D53, C01F11