Verfahren zur Abscheidung von SO- und NO

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von SO und NO gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Reaktor zur Durchführung des Verfahrens.

Dabei wird auf ein an sich bekanntes Verfahren zur Stickoxid¬ abtrennung zurückgegriffen, bei dem die Stickoxide durch eine katalytische Reaktion an Aktivkohlen/Aktivkoksen bei Tempera¬ turen zwischen 100 und 170 C unter Ammoriiakzugabe zu Stick¬ stoff und Wasserdampf reduziert werden. Das im Rauchgas ent¬ haltene SO wird adsorptiv von der Aktivkohle/ dem Aktivkoks aufgenommen. Ein Teil des SO- reagiert daneben mit dem Ammoni¬ ak zu Aramoniumsalz. Diese Reaktion erfolgt bevorzugt gegenüber der Reduzierung von Stickoxiden zu Stickstoff und Wasserdampf. Diese Gesetzmäßigkeiten werden in einem speziellen zweistufi¬ gen Verfahren zur gleichzeitigen Abscheidung von SO __■ und NO-X aus Rauchgasen genutzt. Dabei wird in der ersten Stufe die Hauptmenge des SO abgeschieden und in der zweiten Stufe vorzugsweise das NO Λ und das Rest-S0_-_« (E. Richter, K. Knoblauch,

H. Jüntgen, VDI-Berichte Nr. 391 (1980), S. 312).

Die beladene Aktivkohle bzw. der beladene Aktivkoks wird von Zeit zu Zeit durch eine vorzugsweise thermische Regeneration reaktiviert. Dabei fällt ein SO^-Reichgas an, das üblicherweise in Weiterverarbeitungsstufen zu Schwefelsäure oder Elementar¬ schwefel umgesetzt wird.

Zur Verminderung von SO_-Emissionen werden bisher hauptsächlich sogenannte Rauchgaswäschen verwendet. Diese sind in der Regel zwischen dem Elektrofilter und dem Kamin angeordnet. Das Rauch¬ gas hat in diesem Bereich etwa eine Temperatur von 120 - 150 C. Durch den Waschvorgang erfolgt eine Abkühlung auf 50 - 70 c. Damit die Rauchgase ihren thermischen Auftrieb nicht verlie¬ ren, werden sie wieder aufgeheizt, beispielsweise in einem Wärmeaustauscher. Die der Wäsche zufließenden Rauchgase geben Wärme an die aus der Wäsche herauskommenden Rauchgase ab, so daß die Rauchgase vor dem Eintritt in den Kamin wieder eine Temperatur von etwa 90 c haben.

Rauchgaswäschen können gemäß dem Sand der Technik mit unter¬ schiedlichen wäßrigen Lösungen in Wäschern verschiedener Typen durchgeführt werden. Als gebräuchlichste Waschflüssigkeit die¬ nen wäßrige Lösungen von Kalkhydrat oder Kalkstein. In diesen Waschlösungen wird durch chemische Reaktionen des SO« mit Cal- cium in der Lösung Calciumsulfit/Calciumsulfat gebildet, aus denen in nachgeschalteten Weiterverarbeitungsstufen handels¬ fähiger Gips gewonnen werden kann. (W. Kaminsky, Chem.-Ing.- Technik 55 (1983), S. 673 ff)

Es ist heute erwünscht, daß neben dem S0_ auch die Stickoxide weitgehend aus den Abgasen abgeschieden werden. Der Erfindung liegt deshalb ausgehend von einem Verfahren der eingangs ge¬ nannten Gattung die Aufgabe zugrunde, das Naßwaschverfahren zur Abscheidung von S0„ so weiterzuentwiekeln, daß eine NO - Abscheidung zusätzlich ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst.

Dadurch ist es überraschend gelungen, die Naßentschwefeiung mit der Trockenentstickung in optimaler Weise dadurch aufein¬ ander abzustimmen, daß die nasse SO -Abscheidung zunächst nur für einen Teil des Rauchgases und zwar den größeren Teil vor¬ genommen wird, während ein kleinerer Rauchgas-Teilstrom die Wäsche im Bypaß umgeht und zur zusätzlichen Aufheizung des Rauchgas-Hauptstromes genutzt wird, so daß die eine etwas höhere Temperatur erfordernde katalytische NO -Abscheidung an Aktivkohle/Aktivkoks unter Ammoniakzugabe ermöglicht wird. Das aus dem Teilstrom stammende SO- sowie das in dem Haupt¬ strom noch enthaltene Rest-SO- wird, im wesentlichen adsorp- tiv, gleichzeitig an die Aktivkohle/den Aktivkoks gebunden, teilweise reagiert das SO auch unmittelbar mit dem Ammoniak.

Gemäß einer Weiterbildung kann das bei der thermischen Regene¬ ration der Aktivkohle/des Aktivkokses anfallende SO«-Reichgas seinerseits über die Naßwäsche in den für die Naßentschwefelung üblichen Weiterverarbeitungsablauf integriert werden. Es wird somit die sonst bei der kombinierten trockenen Entschwefelung und Entstickung erforderliche Weiterverarbeitungsstufe zu Schwe¬ felsäure oder Elementarschwefel vermieden.

Die Regeneration der Aktivkohl /des Aktivkokses kann aber auch gemäß einer anderen Weiterbildung in einer Naßwäsche vorgenom¬ men werden. Dadurch ist sowohl eine Rückgewinnung des zur SO - Bindung genutzten Ammoniaks als auch eine gemeinsame Weiter¬ v Veerraarrbbeeiittuunngg ddeerr WWaasscchhffllüüssssiiggkkeeiitteenn aus der SO--Wäsche und der AK-Wäsche zu Gips möglich geworden.

Durch die Erfindung wird ein Weg gewiesen, wie bereits be¬ stehende Naßwäschen für die Entschwefelung mit Vergleichs-

weise geringem Aufwand zu einer kombinierten Entschwefelungs¬ und Entstickungseinrichtung umgestaltbar sind. Da die Ver¬ fahren der Naßentschwefelung bereits einen hohen technischen Stand erreicht haben, ist es durchaus denkbar, daß auch Neu¬ anlagen nach der erfindungsgemäßen Kombination konzipiert werden können.

Gemäß einer anderen Weiterbildung kann die beladene Aktivkohle/ der beladene Aktivkoks aus dem Reaktor über ein Sieb geführt und dadurch Ammoniumsulfat abgetrennt und das gereinigte Ad¬ sorptionsmittel für den erneuten Einsatz dem Reaktor wieder zugeführt werden.

Weiterbildungen dieser Lösungsvariante sind in den Unteransprü¬ chen 4 bis 6 aufgeführt.

Es wurde überraschend festgestellt, daß die katalytischen Ei¬ genschaften von Aktivkohle/Aktivkoks durch die Nebenreaktionen des SO. mit Ammoniak und die teilweise Ablagerung der dabei entstehenden Reaktionsprodukte im Porensystem im Hinblick auf die NO -Zersetzung nicht beeinflußt werden. Durch das Absieben des im Lückenvolumen gebildeten Ammoniumsulfats wird vermieden, daß bei der technischen Durchführung durch die Ablagerungen der Druckverlust in der Schüttung zu stark erhöht und die Entstickung dadurch behindert wird. Das Adsorptionsmittel kann unmittelbar wiederverwendet und im Kreislauf in den Reaktor zurückgeführt werden. Sollten in bestimmten Fällen Restbeladungen durch Ammo¬ niumsulfat störend sein, kann ein Teil des Adsorptionsmittels einer Naßwäsche unterzogen werden, was gegenüber einer komplet¬ ten Naßwäsche immer noch erhebliche Einsparungen an Einrichtun¬ gen und Energie bewirkt. Das Verfahren kann in im Gleichstrom, oder im Gegenstrom, vorzugsweise aber im Querstrom, angeström-

ten Wanderschichtreaktor angewendet werden. Das abgesiebte Ammoniumsulfat kann zu Düngemittel weiterverarbeitet werden. Es kann aber auch einer NH -Rückgewinnung zugeführt werden. Das gleiche gilt dann, wenn ein Teilstrom des Adsorptionsmittels naßgewaschen wird, für das dabei anfallende Waschwasser. Auf diese Weise ist eine umweltfreundliche Entsorgung aller am Verfahren beteiligten Stoffe sichergestellt.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der Aktivkohle/Aktivkoks- Reaktor zur Durchführung des Verfahrens nach der technischen Lehre des Anspruchs 7 ausgebildet wird. Dabei wird dem Umstand Rechnung getragen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im AK-Reaktor nur das Rest-SO aus dem Rauchgas abgeschieden zu werden braucht, nicht das gesamte SO- wie bei einem ausschlie߬ lich trockenen Entschwefelungs- und Entstickungsverfahren unter Verwendung von Aktivkohle/Aktivkoks und Ammoniakzugabe.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung und der Beispiele näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt in

Figur 1 eine schematische Darstellung der Verfahrungsführung des kombinierten Entschwefelungs- und Entstickungs- verfahrens mit thermischer Regeneration der Aktiv¬ kohle/des Aktivkokses

Figur 2 eine schematische Darstellung der Verfahrensführung des kombinierten Entschwefelungs- und Entstickungs- verfahrens mit Regeneration der Aktivkohle/des Ak- tivkokses in einer Naßwäsche

Figur 3 eine schematische Darstellung der Verfahrensführung des kombinierten Entschwefelungs- und Entstickungs- verfahrens, bei der die beladene Aktivkohle/ der be¬ ladene Aktivkoks über ein Sieb geführt wird

Figur 4 eine schematische Darstellung einer Weiterbildung der Arbeitsweise gemäß der Fig. 3, bei der ein Teil¬ strom des gereinigten Adsorptionsmittels einer Na߬ wäsche zugeführt wird

Figur 5 einen für die Rest-SO--Abscheidung besonders geeig¬ neten AK-Reaktor.

Aus Figur 1 und 2 geht hervor, daß der von einer Feuerung 1 kom¬ mende SO - und NO -haltige Rauchgasgesamtstrom 20 vor Eintritt in eine Naßwäsche 10 zur Rauchgasentschwefelung in einen Rauchgas- Hauptstrom 2 und einen Rauchgas-Teilstrom 9 aufgeteilt wird. Der Rauchgas-Hauptstrom 2 wird über einen Wärmeaustauscher 11 in die Naßwäsche 10 geführt. Der kleinere Rauchgas-Teilstrom 9 strömt direkt unter Umgehung von Wärmeaustauscher 11 und Na߬ wäsche 10 zu einem Aktivkoks/Aktivkohle-Reaktor 12 (AK-Reaktor). Vorher wird er mit dem abgekühlten und weitgehend von SO sowie teilweise von NO befreiten Rauchgas-Hauptstrom 2, nachdem dieser im Wärmeaustauscher 11 wieder aufgeheizt worden ist, vermischt. Die Temperatur des wieder vereinigten Rauchgas-Gesamtstroms 7 nach der Mischung des Rauchgas-Teilstroms 9 und des Rauchgas- Hauptstroms 2 liegt zwar unter der Temperatur des von der Feue¬ rung 1 kommenden Rauchgasgesamtstroms 20, ist aber noch ausrei¬ chend für die katalytische NO -Reduktion an Aktivkohle bzw. Ak¬ tivkoks in dem AK-Reaktor 12. Er weist aber einen höheren S0-- Gehalt auf als der weitgehend entschwefelte Rauchgas-Haupt¬ strom 2. Es hat sich nun überraschenderweise herausgestellt, daß diese Temperaturerhöhung für den Betrieb des AK-Reaktors 12 Vorteile bringt, während aus dem etwas höheren SO -Gehalt keine Nachteile mit Ausnahme eines etwas höheren Ammoniakverbrauchs resultieren. Außerdem ist es vorteilhaft, daß nur ein verrin¬ gerter Rauchgasstrom durch die Naßwäsche 10 strömt, in der so¬ mit Waschkapazität freibleibt, die anderweitig nutzbar ist, wie weiter unten beschrieben wird.

Der AK-Reaktor 12 wird nach Zugabe von Ammoniak in den ver¬ einigten Rauchgasgesamtstrom 7 zur Simultanentfernung von NO und SO eingesetzt. Der den AK-Reaktor 12 verlassende gerei¬ nigte Rauchgasstrom 8 weist eine geringfügig höhere Temperatur auf als der vereinigte Rauchgasgesamtstrom 7 vor dem AK-Reaktor 12. Das gereinigte Rauchgas ist fast vollständig von SO befreit, während die NO -Verringerung zwischen 20 und über 90 % betragen kann, je nach NH--Zugabe und Auslegung des AK-Reaktors 12.

Die Aktivkohle/der Aktivkoks im AK-Reaktor 12 wird zunehmend mit Ammoniumhydrogensulfat und Ammoniumsulfat beladen, so daß zumindest ein Teil in zeitlichen Intervallen oder kontinuier¬ lich entnommen und regeneriert werden muß.

Dies wird gemäß Figur 1 in einer AK-Regeneration 13 thermisch durchgeführt. Dabei wird der Aktivkoks bzw. die Aktivkohle in bekannter Weise durch Kontakt mit heißem Sand, durch Kreislauf¬ führung von heißem Reichgas oder durch Verbrennungsabgase auf¬ geheizt. Das so gewonnene SO«-Reichgas kann gemäß dem derzeiti¬ gen Stand der Technik zu Schwefelsäure oder Elementarschwefel in einer gesonderten Einheit weiterverarbeitet werden. Ein be¬ sonderer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht nun da¬ rin, daß der SO--Reichgasstrom 14, dessen Temperatur über 350 C liegt, dem Rauchgas-Hauptström 2, der durch die Naßwäsche 10 strömt, beigegeben wird. Das SO- aus der Regeneration (S0_-Reich- gasstrom 14) wird in der Naßwäsche 10 zusammen mit dem SO aus dem Rauchgas-Hauptstrom 2 abgeschieden. Dadurch erhöht sich der Volumenstrom des_ Rauchgases geringfügig. Allerdings wird die SO -Konzentration um 10 bis 40 % vermehrt. Wegen der verringer¬ ten Rauchgasmenge des Hauptstromes 2, die durch die Naßwäsche 10 strömt, ist eine ausreichende Kapazität verfügbar, diese zu¬ sätzliche SO -Menge abzuscheiden und somit in den üblichen Wei¬ terverarbeitungsgang, z.B. Aufarbeitung zu Gips, zu integrieren.

Die Regeneration kann auch gemäß Figur 2 durch Auswaschen mit Wasser in einer AK-Wäsche 30 erfolgen. Der Aktivkoks/die Aktiv¬ kohle muß vor dem Wiedereinsatz im AK-Reaktor 12 in einer geson¬ derten AK-Trocknung 31 von Wasser befreit werden. Die Waschlösung aus der AK-Wäsche 30 enthält neben Ammoniumsulfat auch Ammonium¬ hydrogensulfat und Schwefelsäure.

Aus dieser Lösung ließe sich Ammoniumsulfat durch zusätzliche Ammoniakzugabe bilden. Die Weiterverarbeitung der Ammoniumsul¬ fatlösung durch Eindampfen zu festem Ammmonimsulfat ist aber bekanntlich sehr aufwendig. Die Nachteile dieser Konzeption werden dadurch vermieden, daß der die AK-Wäsche 30 verlassen¬ den Lösung in einer Ca-Fällung 32 Ca(0H)_ oder CaCO- zugegeben werden (beide Stoffe werden auch in der Rauchgaswäsche zur SO - Entfernung eingesetzt) . Durch die Zugabe der Ca-Verbindungen wird bewirkt, daß sich aus Ammoniumsulfat Calciumsulfat (Gips) bildet, wobei Ammoniak freigesetzt wird, das durch Strippen aus der Lösung wieder entfernt und dem Rauchgas vor dem AK-Reaktor 12 wieder zugeführt wird. Dort muß ohnehin für die katalytische NO -Reduktion und die Rest-SO«-Bindung NH_ zugegeben werden, so daß durch Rückführung des NH- der Einsatz von frischem NH_ ver¬ mindert wird. Die Ca-haltigen Abwässer aus der Ca-Fällung werden gemeinsam mit den aus der Rauchgaswäsche anfallenden Abwässern in einer Weiterverarbeitung 33 vorzugsweise zum Endprodukt Gips weiterverarbeitet. Somit wird eine getrennte Weiterverarbeitung der Schwefelverbindungen aus der Regeneration von Aktivkoks/Ak¬ tivkohle vermieden.

Eine bestehende Rauchgaswäsche 10 kann folglich in besonders vor¬ teilhafter Weise durch eine katalytische NO -Reduktion an Aktiv- kohle/Aktivkoks ergänzt werden. Vergleicht man die in Figur 1 und 2 dargestellte Einrichtung zur kombinierten SO ___- und NOΛ-Entfer- nung mit einer üblichen Rauchgaswasehe, die allein der Rauch¬ gasentschwefelung dient, so zeigt sich, daß durch die neue technische Lehre dieser Verfahrenskombination eine synergisti-

sehe Wirkung erzielt wird, denn neben der NO -Entfernung wird auch noch eine bessere SO -Abscheidung erreicht, weil in dem AK- Reaktor 12 zusätzlich das verbleibende Rest-SO des Rauchgases weitestgehend abgeschieden wird.

Bestehende Rauchgaswäschen zur SO--Entfernung können auf die dargestellte Weise zur NO -Entfernung nachgerüstet wer- den, ohne daß ein zusätzlicher Aufwand für die Weiterverar¬ beitung des bei der Regeneration von Aktivkoks oder Aktiv¬ kohle anfallenden SO«-Reichgases erforderlich wird.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß das Rauchgas aus der Rauchgas¬ wäsche durch eine Leitung 41 in den AK-Reaktor 12 eingeführt wird. Dem Rauchgasstrom wird mittels einer Leitung 46 Ammoniak zugegeben. In dem AK-Reaktor 12 erfolgt die simultane Abschei¬ dung von NO Ä und SO«__ _* . Der den AK-Reaktor 2 verlassende, gerei- nigte Rauchgasstrom 45 ist teilweise vom SO befreit. Die NO - Verringerung kann zwischen 20 und über 90 % betragen, je nach Ammoniakzugabe und Auslegung des AK-Reaktors 12.

Die Aktivkohle/der Aktivkoks im AK-Reaktor 12 wird zunehmend mit Ammoniumhydrogensulfat und Ammoniumsulfat beladen. Das Ad¬ sorptionsmittel wird kontinuierlich im Kreislauf geführt, wobei vom Adsorptionsmittel mit Hilfe von Sieb 43 das Ammoniumsulfat abgetrennt wird und das Adsorptionsmittel für den erneuten Ein¬ satz dem Wanderschichtreaktor mit einer Leitung 44 wieder zuge¬ führt wird. Das abgesiebte Ammoniumsulfat kann einer geeigneten Verwendung zugeführt werden.

Gemäß Fig. 4 haben die Bezugszeichen 41 bis 46 die gleiche Bedeu¬ tung wie bei der in Fig. 3 beschriebenen Arbeitsweise. Darauf wird gemäß Figur 4 ein Teilstrom 50 des abgesiebten Adsorptions¬ mittels in einer Naßwäsche regeneriert. Diese Regeneration er-

folgt durch Auswaschen mit Wasser in einer AK-Wäsche 47. Der Aktivkoks/die Aktivkohle muß vor dem Wiedereinsatz im AK-Reak¬ tor 12 in einer gesonderten AK-Trocknung 48 von Wasser befreit werden. Die Waschlösung aus der AK-Wäsche 47 enthält neben Ammoniumsulfat auch Ammoniumhydrogensulfat und Schwefelsäure.

Auch bei dieser Lösungsvariante wird der die AK-Wäsche 47 durch eine Leitung 51 verlassenden Lösung in einer Ca-Fällung 49 Ca(OH)« oder CaCO zugegeben. In diese Lösung kann auch das abgesiebte Ammoniumsulfat über eine Leitung 52 geführt werden. Durch die Zugabe der Ca-Verbindungen wird bewirkt, daß sich aus Ammoniumsulfat Calciumsulfat (Gips) bildet, wobei Ammoniak frei¬ gesetzt wird, das durch Strippen aus der Lösung wieder entfernt und dem Rauchgas vor dem AK-Reaktor 12 durch eine Leitung 53 wieder zugeführt wird. Dort muß ohnehin für die katalytische NO -Reduktion und die SO«-Bindung NH_ zugegeben werden, so daß durch Rückführung des NH- der Einsatz von frischem NH_ vermin¬ dert wird. Die Ca-haltigen Abwässer aus der Ca-Fällung werden mit Hilfe einer Leitung 54 gemeinsam mit den aus der Rauch¬ gaswäsche anfallenden Abwässern in einer Weiterverarbeitung 55 vorzugsweise zum Endprodukt Gips weiterverarbeitet. Somit wird eine getrennte Weiterverarbeitung der Schwefelverbindun¬ gen aus der Regeneration von Aktivkoks/Aktivkohle vermieden.

Auslegungsbeispiel 1

In der Tabelle (Seite 19) und in Fig. 1 ist ein Auslegungsbei¬ spiel einer Rauchgasreinigung gemäß der neuen technischen Lehre wiedergegeben. Dem Beispiel liegt ein bestimmter Rauchgasvolu¬ menstrom zugrunde, hier 100.000 m /h (i.N.), mit einem vorgege- benen S0«-Gehalt, hier 2000 mg S0«/m (i.N.), und vorgegebenem NO X-Gehalt, hier 1200 mg NOt/m ³ (i.N.), (der Anteil NO _* * an NOX

beträgt ca. 8 Mol.-%) und mit einer Temperatur von 130°C. Der Rauchgas-Hauptström 2 umfaßt einen Volumenstrom von 75.000 m /h (i.N.), während der im Bypaß geführte Rauchgas-Teilstrom 9 dem¬ entsprechend 25.000 m /h (i.N.) beträgt. Hinter dem Wärmeaus¬ tauscher 11 und vor der Naßwäsche 10 beträgt die Temperatur 85 C, hinter der Rauchgaswäsche 65 C. Durch die Wiederaufhei- zung im Wärmeaustauscher 11 wird die Temperatur auf 101°c an¬ gehoben. Nach der Wiederzugabe des Rauchgas-Teilstroms 9 ergibt sich eine weitere Temperaturanhebung auf 108 C, die für eine katalytische NO -Entfernung ausreicht. Im AK-Reaktor 12 erfolgt nochmals eine Temperaturanhebung auf 109 c so daß ein ausrei¬ chender Auftrieb für das gereinigte Rauchgas 8 im Schornstein gewährleistet ist.

In der Naßwäsche 10 wird der SO_-Gehalt von 2000 auf 200 mg (i.N.) vermindert und der NOX-Gehalt von 1200 auf 1140 mg (i.N.) herabgesetzt. Durch Hinzufügen des oben erwähnten rückgeführten SO -Reichgasstroms 14 aus der AK-Regeneration 13 zum Rauchgas-Hauptstrom 2 erhöht sich der Rauchgas-Volumenstrom in der Naßwäsche 10 von 75.000 auf 76.000 m /h (i.N.).

Nach dem Zusammenführen des Rauchgas-Teilstroms 9 mit dem Rauchgas-Hauptstrom 2 wird der SO«-Gehalt im vereinigten Rauch- gasgesamtstrom 7 wieder auf 650 mg SO«/m (i.N.) erhöht und der NO -Gehalt von 1140 auf 1154 mg NO«/m (i.N.). Vor dem AK-Reak- tor 12 erfolgt eine NH -Zugabe in einer Menge, daß sich ein NH_- Gehalt im Rauchgas von 608 mg NH /m (i.N.) ergibt. Im AK-Reak¬ tor 12 erfolgt dann eine Herabsetzung des SO -Gehaltes auf 60 mg SO /m 3 (i.N.) und des NO -Gehaltes auf 200 mg NO«/m3 (i.N.).

Beide Werte liegen wesentlich unter denen, die künftig mit 400 mg SO /m 3 (i.N.) bzw. 200 mg NO / 3 (i.N.) Rauchgas angestrebt werden sollen.

Auslegungsbeispiel 2

Dem Beispiel 2 liegen die gleichen Betriebsparameter (Tabelle Seite 19) zugrunde.

Gemäß Fig. 2 haben die Bezugszeichen die gleiche Bedeutung wie bei der in Fig. 1 beschriebenen Arbeitsweise.

Nach dem Zusammenführen des Rauchgas-Teilstroms 9 mit dem Rauchgas-Hauptstrom 2 wird der SO -Gehalt im vereinigten Rauch- gasgesamtstrom 7 wieder auf 650 mg SO«/m (i.N.) erhöht und der NO -Gehalt von 1140 auf 1154 mg NO«/m (i.N.). Vor dem AK-Reak- tor 12 erfolgt eine NH -Zugabe in einer Menge, daß sich ein NH_- Gehalt im Rauchgas von 608 mg NH /m 3 (i.N.) ergibt. Im AK-Reak¬ tor 12 erfolgt dann eine Herabsetzung des SO_-Gehaltes auf 60

3 3 mg SO ___/m (i.N.) und des NOÄ-Gehaltes auf 200 mg N0 t«€*/m (i.N.).

Beide Werte liegen wesentlich unter denen, die künftig mit 400 ii..NN.) bzw. 200 mg NO /m3 (i.N.) Rauchgas angestrebt werden sollen.

Als Waschflüssigkeit für die Naßwäsche 30 zur AK-Regeneration

3 wweerrddeenn 77,,65 m Wasser/h mit einem NH.-Gehalt von 0,13 Mol/l benötigt,

Auslegungsbeispiel 3

Rauchgas aus einer Kohlefeuerung verläßt eine Rauchgaswäsche mit wäßriger Calciumcarbonatlösung (Endprodukt aus der Wäsche nach Weiterverarbeitung der Waschlösung: Gips) in folgendem Zustand (nach der Wiederaufheizung) :

3 Rauchgasvolumenstrom: 100.000 m /h (i.N.)

Temperatur: 90°C

Sauerstoffgehalt: 6,2 Vol.-%

3 Schwefeldioxidgehalt: 400 mg SO _« /m (i.N.) Stickoxidgehalt: 800 mg N0«/m 3 (i.N.)

(5 % NO am NO )

Dem Rauchgas werden 37,0 kg NH./h vor einem Wanderbettreaktor mit 2,0 m Schichttiefe und einer Querschnittsfläche (Anström-

2 fläche) von 155 m zugegeben. Der Wanderbettreaktor ist ge¬ füllt mit Aktivkoks, der im Lieferzustand eine Schüttdichte von 580 kg/m 3 und eine spezifische Oberfläche von 450 m2/g nach Brunauer, Emmett und Teller (DIN 66131) aufweist. Pro

3 Stunde werden 4,7 m Aktivkoks am unteren Reaktorende abgezo¬ gen, gesiebt (und dabei von Staub und an der äußeren Oberfläche anhaftendem Ammoniumsulfat befreit) und am oberen Kopf des Reak¬ tors wieder zugeführt. Beim Absieben fallen 53,6 kg/h Ammonium¬ sulfat an.

Das gereinigte Rauchgas enthält nach dem Reaktor an Stickoxiden, gerechnet als NO * , 190 mg- NOώ/m (i.N.) (NOώ«-Anteil am NOXkleiner als 1 %) und 140 mg SO /m (i.N.).

Auslegungsbeispiel 4

(Vergleichsbeispiel zu Beispiel 3)

Das Rauchgas verläßt die Rauchgaswäsche unter denselben Bedin¬ gungen wie im Beispiel 3. Der Wanderbettreaktor hat wie im Bei-

2 spiel 3 eine Anströmfläche von 155 m und eine Schichttiefe von

2,0 m. Er wird von oben mit einem regenerierten Aktivkoks be- schickt, der im Lieferzustand eine Schüttdichte von 580 kg/m

2 und eine spezifische Oberfläche von 450 m /g nach Brunauer,

Emmett und Teller (DIN 66131) aufweist. Dem Rauchgas werden vor dem Wanderbettrektor 42,3 kg NH /h zudosiert. Pro Stunde wer- den 3,4 m 3 Aktivkoks am unteren Ende des Reaktors abgezogen und erneut in die Regenerationsstufe überführt. Dabei wird das ad¬ sorbierte Ammoniumsulfat entfernt.

3 Den Reaktor verläßt ein Rauchgas, das 190 mg N0-/m (i.N.)

(N0«-Anteil am NO kleiner als 1 %) und weniger als 40 mg

S0_/m (i.N.) aufweist.

Die Beispiele belegen, daß bei einer Kreislaufführung des Aktiv¬ kokses ohne aufwendige Regeneration (Beispiel 3) außerdem die zu- zudosierende NH_-Menge geringer als im Beispiel 4 (mit Regenera¬ tion) ist, wobei die NO -Abscheidung gleich gut ist. Im Beispiel 4 werden zwar günstigere SO -Werte erreicht, jedoch liegt die SO--Abscheidung in Beispiel 3 noch weit unter den vom Gesetz¬ geber geforderten Werten.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Aktivkohle/Aktivkoks- Führung in einem AK-Reaktor 12 gemäß Figur 5 erfolgt. Es ent¬ spricht dem derzeitigen Stand der Technik, daß bei querdurch¬ strömten Wanderbettreaktoren das körnige Adsorptions/Kataly¬ satormaterial an einer Stelle am Kopf des Apparates zugegeben und an einer Stelle am Fuß abgezogen wird, um es zu regenerie¬ ren. Bei entsprechender Gestaltung der konischen Ein- und Aus¬ laufteile fließt das körnige Material gleichmäßig durch den von seitlichen Jalousien begrenzten eigentlichen Adsorptions/ Reaktionsraum. Die Fließgeschwindigkeit darf bestimmte Mindest¬ geschwindigkeiten nicht unterschreiten, wenn das zu reinigende Rauchgas Staub enthält (Verstopfungen durch Staubablagerungen) oder eine gasförmige Komponente (wie hier das SO«) adsorptiv abgeschieden wird (Verminderung der Adsorptionsfähigkeit) . In beiden Fällen wird der in Strömungsrichtung des Gases gesehen

rückwärtige Teil des Adsorptions/Reaktionsvolumens nicht hin¬ reichend ausgenutzt, weil dort die Belastung geringer ist. Als Lösung wurde schon ein zweistufiger Betrieb in getrennten Ad- sorbern vorgeschlagen, wobei die Abzuggeschwindigkeit des ge¬ ringer belasteten körnigen Adsorptionsmittels aus dem zweiten Adsorber niedriger ist als die aus dem ersten. Der Aufwand zweier getrennter Adsorber kann bei der in Figur 5 dargestell¬ ten Betriebsweise vermieden werden, wenn erfindungsgemäß ein Trennelement 15, das gas- aber nicht partikeldurchlässig ist, eingebaut wird. Das Trennelement 15 reicht in den oberen koni¬ schen Teil 16 des AK-Reaktors 12. Nach unten ist es fortgeführt bis zu getrennten Abzugseinheiten 17, 18 für das körnige Mate¬ rial. Über diese Abzugseinheiten wird das körnige Material mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abgezogen, um die unter¬ schiedliche Belastung in den beiden Schichten 19, 21 auszu¬ gleichen.

Außerdem kann das Volumen des durchströmten Raumes durch das Trennelement 15 unterschiedlich aufgeteilt werden, wodurch eine weitere Ausgleichsmöglichkeit einer unterschiedlichen Belastung in den beiden Schichten 19, 21 gegeben ist. Als Trennelement 15 können spezielle Gitter oder auch Lochbleche dienen.

Beispiel

In einem AK-Reaktor 12 ohne Trennelement 15 und mit gleich¬ mäßigem AK-Abzug am Reaktorfuß ergäbe sich bei einer Bett- tiefe von 1,75 m ei .n ^' AK-Reaktionsvolumen von 270 m3. Die

3 zur Regeneration abzuführende AK-Menge würde 3,8 m /h be¬ tragen.

Unter vergleichbaren Bedingungen ergeben sich bei einer Ver¬ wendung des erfindungsgemäßen AK-Reaktors 12 mit Trennelement 15 und getrennten AK-Abzugseinheiten 17, 18 aus den beiden Schichten 19, 21 folgende Werte: Bei einer Gesamtbettiefe von

1,75 entfallen auf die Bettiefe an der Gaseintrittsseite

0,77 m und auf die Bettiefe auf der Gasaustrittsseite 0,98

3 m, was wiederum einem AK-Gesamtvolumen von 270 m entspricht.

Wegen der möglichen unterschiedlichen Abzugsgeschwindigkeit aus den beiden Schichten 19, 21 werden auf der Gaseintritts- seite 1,35 m 3/h und auf der Gasaustrittsseite 0,95 m3/h abge-

3 zogen, was einer Gesamtmenge von 3,3 m /h AK entspricht, die zur Regeneration abzuführen sind.

Hieraus ergibt sich, daß die pro Stunde zu regenerierende AK- Menge im Falle des erfindungsgemäßen AK-Reaktors 12 um 0,5

3 m /h niedriger ist als im Vergleichsbeispiel unter Verwendung eines Reaktors gemäß dem Stand der Technik.

Auslegunqsbeispiel entsprechend Fig . 1 und 2

Voluroenstrαm S0 ₂ -Gehalt NQx-Gehalt Temperatur m ³ /h (i.N. ) mg SO_ /m ³ mg NQz /m ^{3 '} (i.N.) (i.N.) °C

Rauchgas-Gesamtstrom hinter Feuerung 1 100.000 2000 1200 130

Rauchqas-Hauptstrσm 2 vor Wärmeaustauscher 11 75.000 2000 1200 130

Rauchgas-ELauptstrαu 2 hinter Wärmeaustauscher 11 75.000 2000 1200 85

Pauch-ras-Hauptstrom 2 nach Naßwäsche 10 76.000 200 1140 65

Rauchgas-Hauptstrαα 2 nach Wiederaufhei-Tung im I-Täπreaustauscher 11 76.000 200 1140 101

Rauchgas-Teilstrαn 9 im Bypass 25.000 2000 1200 130

Vereinigter Rauchqas-Gesaiπt- strσ 7 vor AK-Reaktor 12 101.000 650 1154 108

Gereinigter Rauchgasstr n 8 hinter AK-Reaktor 12 101.000 60 200 109