DE4125214A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung eines gasgemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines Gasgemisches durch eine Gaswäsche in einer Waschkolonne mit einem physikalisch oder chemisch wirkenden Absorptionsmittel, wobei das Gasgemisch vor der Gaswäsche einer Quenchung mit Wasser unterzogen wird und wobei im oberen Bereich der Waschkolonne eine im wesentlichen mit Wasser betriebene Rückwäsche des Absorptionsmittels aus dem gereinigten Gasgemisch in einem Rückwaschabschnitt durchgeführt wird.

Bei zahlreichen Verfahren zur Gasreinigung mittels einer physikalischen oder chemisch wirkenden Wäsche wird eine Quenchung des Gasgemisches zur Vorkühlung des Gasgemisches eingesetzt, die im wesentlichen sicherstellt, daß nachfolgende temperaturempfindliche Anlagenteile (beispielsweise die Beschichtung der Waschkolonne oder Schüttungen in ihr), aber auch das Absorptionsmittel selbst, keinen Schaden nehmen. Die Quenchung mit Wasser bewirkt aber außer der Kühlung eine Vorreinigung des Gasgemisches z. B. von Reststäuben und uner­ wünschten Gasbestandteilen.

Ein derartiges Verfahren für den Anwendungsfall der Entfernung von SO₂ aus Rauchgasen mit einem physikalisch wirkenden Absorptionsmittel wird beispielsweise in "Ohne Gips geht es auch", J. Sporer, cav - High Tech 1990, Dezember, Seiten 9-14, beschrieben.

Um zu verhindern, daß bei einer Störung und einem damit verbun­ denen Ausfall der Wasserquenchung mögliche Schäden entstehen, wird üblicherweise ein Notsystem für die Wasserquenchung bereitgestellt. Als Störungen können beispielsweise Stromaus­ fälle, Düsenbrüche oder Düsenverlegungen im Wasserquenchsystem auftreten. Während bei derartigen Störungen das Wasserquench­ system unmittelbar ausfällt und damit die erforderliche Kühlung des heißen Gasgemisches, kann des heiße Gasgemisch zumindest kurzzeitig weiter in die Waschkolonne strömen, was zu den beschriebenen Schäden führen kann. Das Notquenchsystem muß also über mehrere Minuten das normale Quenchsystem ersetzen, nämlich solange, wie die Störung anhält bzw. solange, bis die Anlage abgeschalten ist und damit keine Gefahr einer Schädigung mehr besteht.

Das Notquenchsystem kann beispielsweise aus einem mit Wasser gefüllten Hochbehälter oder aber aus einem über mit Notstrom betriebenen zusätzlichen pumpengespeisten Wasserbedüsungs­ system bestehen. Für beide Varianten sind aber zusätzliche kostenintensive Anlagenteile notwendig. Ein derartiges Not­ quenchsystem ist auch bei anderen Waschverfahren, z. B. bei chemisch wirkenden NaOH-Wäschen, erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Notsystem für die Wasserquenchung bereitzustellen, das die genannten Nach­ teile auf einfache Art und Weise vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Ausfall des normalen Quenchsystems das Wasser aus dem Rückwaschabschnitt als Notquenchwasser für die Quenchung des Gasgemisches eingesetzt wird.

Für die Rückwaschung des Absorptionsmittels wird in der Regel demineralisiertes Wasser oder auch, im Fall eines physikalisch wirkenden Absorptionsmittels, ein Kondensat verwendet, das bei der Regenerierung des Absorptionsmittels gewonnen wird und im wesentlichen aus kondensiertem Wasser und sehr geringen Mengen an im Wasser gelösten Absorptionsmittel besteht. Der Absorp­ tionsmittelanteil im Rückwaschwasser beträgt etwa 1 bis 2%.

Im Rückwaschabschnitt der Waschkolonne sammelt sich über einem Kaminboden Rückwaschwasser. Da sich der Rückwaschabschnitt im obersten Bereich der Waschkolonne befindet, liegt das Rück­ waschwasser aufgrund der großen Bauhöhen der Waschkolonnen mit einem ausreichenden Druck vor, um bei Ausfall des normalen Quenchsystems direkt in die Quenchung eingedüst werden zu können. Die Füllmenge des Rückwaschwassers im Rückwaschab­ schnitt übersteigt im Waschbetrieb die für die Notbedüsung in der Quenchung benötigte Wassermenge bei weitem. Das erfindungs­ gemäße Notquenchsystem kommt damit ohne zusätzliche Wasser­ behälter und Pumpen aus. Die Betriebssicherheit ist damit beim erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich erhöht. Üblicherweise wird die Wasserzufuhr in den Rückwaschabschnitt standgeregelt, so daß nach Einsatz des erfindungsgemäßen Notquenchsystems keine zusätzlichen Füllschritte, wie sie etwa bei einem Hochbehälter notwendig sind, erforderlich werden, sondern das Notquenchsystem sofort wieder zur Verfügung steht.

Mit Vorteil wird bei einer Gaswäsche mit einem physikalisch wirkenden Absorptionsmittel beladenes Absorptionsmittel aus der Gaswäsche regeneriert und wieder in die Gaswäsche geführt.

Besondere Vorteile für die Gaswäsche lassen sich dadurch erzielen, daß nach der Wasserquenchung eine Wasservorwäsche im unteren Bereich der Waschkolonne durchgeführt wird, wobei das Gasgemisch nach der Vorwäsche durch einen Kaminboden in die Gaswäsche mit dem Absorptionsmittel geführt wird. Damit wird das Gasgemisch vor der Gaswäsche mit dem Absorptionsmittel weiter abgekühlt und die Vorreinigung wird noch effektiver.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durch­ führung des beschriebenen Verfahrens mit einem Wasserquench­ behälter mit einer Zuleitung und einem Abzug für das Gas­ gemisch, sowie einer Zuleitung für das Wasser und mit einer Waschkolonne mit einer Zuleitung für das Gasgemisch, einer Zuleitung für das Absorptionsmittel, einem Abzug für das beladene Absorptionsmittel, einer Zuleitung und einem Abzug für das Wasser des Rückwaschabschnittes, einem Abzug für das gereinigte Gasgemisch und einem Kaminboden zwischen dem Abzug für das Wasser aus dem Rückwaschabschnitt und der Zuleitung für das Absorptionsmittel. Erfindungsgemäß führt eine Leitung mit einem Ventil vom Abzug für das Wasser des Rückwaschab­ schnitts der Waschkolonne in die Quenchung im Quenchbehälter.

In einer Weiterbildung enthält die erfindungsgemäße Vorrich­ tung eine Waschkolonne mit einem Vorwaschabschnitt im unteren Bereich der Waschkolonne mit einer Zuleitung und einem Abzug für das Wasser der Vorwäsche, einem Kaminboden zwischen dem Abzug für des beladene Absorptionsmittel und der Zuleitung für das Wasser der Vorwäsche, wobei die Zuleitung des Gasgemisches in den Vorwaschabschnitt unterhalb der Zuleitung für das Wasser der Vorwäsche erfolgt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1: eine Vorrichtung gemäß einer Weiterbildung der Erfindung.

Über Leitung 1 wird ein heißer Rohgasstrom in den Behälter 2 des Wasserquench eingeleitet. Über Leitung 3 wird Wasser zur Quenchung des Rohgasgemisches dem Quenchbehälter 2 zugeführt. Über Leitung 4 wird das Gasgemisch zusammen mit dem Wasser der Quenchung in den Vorwaschabschnitt der Waschkolonne 5 geführt. Das Wasser der Vorwäsche wird über Leitung 6 in die Vorwäsche gegeben. Vom Sumpf der Waschkolonne 5 wird das beladene Wasser aus der Vorwäsche über Leitung 7 abgezogen und im wesentlichen über Leitung 8, Pumpe 9 und Leitung 6 im Kreislauf wieder in die Vorwäsche gepumpt. Ein Teil des Wassers aus Leitung 8 wird nach der Pumpe 9 in Leitung 3 abgezweigt und in der Wasser­ quenchung eingesetzt. Ein kleiner Teil des Wassers aus Leitung 7 wird zur Abscheidung der in der Quenchung und Vorwäsche aus dem Gasgemisch ausgewaschenen Bestandteilen über Leitung 10 abgeschlämmt. Wasser kann über Leitung 11 in den Wasserkreis­ lauf der Vorwäsche eingespeist werden. Die Wasserzugabe in den Wasserkreislauf der Quenchung und Vorwäsche über Leitung 11 kann aber auch entfallen, da das Gasgemisch vor der Einleitung in den Behälter 2 bereits einen Wasseranteil aufweisen kann. Dies trifft insbesondere für Rauchgase zu.

Das vorgereinigte Gasgemisch strömt durch den Kaminboden 12 in die eigentliche Gaswäsche. Über Leitung 13 wird das Absorp­ tionsmittel aufgegeben. Das beladene Absorptionsmittel wird über Leitung 14 abgezogen. Wird als Absorptionsmittel ein physikalisches Lösungsmittel eingesetzt, kann es regeneriert und anschließend wieder über Leitung 13 in die Wäsche gepumpt werden.

Das Gasgemisch aus der Gaswäsche strömt durch den Kaminboden 15 in den Rückwaschabschnitt der Waschkolonne 5. Über Leitung 17 wird das Wasser in den Rückwaschabschnitt eingeleitet. Das Rückwaschwasser sammelt sich über dem Kaminboden 15 und wird über Leitung 16 abgezogen. Das gereinigte Gasgemisch wird vom Kopf der Waschkolonne 5 über Leitung 18 abgezogen. In der Waschkolonne 5 können, wie in Fig. 1 dargestellt, Schüt­ tungen, aber auch Böden eingebracht sein.

In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Notquenchsystem für die Vorwäsche mit Leitung 20 und Ventil 19 dargestellt. Im Normalbetrieb ist das Ventil 19 geschlossen. Im Bedarfsfall, also während eines Ausfalls des normalen Quenchsystems, wird Ventil 19 geöffnet. Rückwaschwasser wird dann aus Leitung 16 abgezogen und über Leitung 20 in den Behälter 2 der Quenchung eingespeist. Die Steuerung des Ventils 19 kann beispielsweise über eine Temperaturmessung in Leitung 4 erfolgen.

Im folgenden wird die Erfindung mit einem Zahlenbeispiel einer Anlage verdeutlicht. Der Rückwaschabschnitt befindet sich in einer Höhe von 40m. Bei Betrieb der Anlage sammelt sich im Rückwaschabschnitt Rückwaschwasser mit einer Füllmenge von mindestens 15 m³. Für die Betriebssicherheit bei einem Aus­ fall des normalen Quenchsystemes ist ein Wasserdurchfluß in den Quenchbehälter von 32 m³/h während einer Zeit von etwa 5 min erforderlich. Das bedeutet einen Verbrauch während des genannten Zeitraumes von ca. 3 m³ des Rückwaschwassers als Wasser für die Quenchung. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt demgemäß in Ersetzen des im Normalbetrieb einge­ setzten Quenchsystems durch das Notquenchsystem problemlos über mehrere Minuten.

Claims (5)

1. Verfahren zur Reinigung eines Gasgemisches durch eine Gaswäsche in einer Waschkolonne mit einem physikalisch oder chemisch wirkenden Absorptionsmittel, wobei das Gasgemisch vor der Gaswäsche einer Quenchung mit Wasser unterzogen wird und wobei im oberen Bereich der Waschkolonne eine im wesentlichen mit Wasser betriebene Rückwäsche des Absorptionsmittels aus dem gereinigten Gasgemisch in einem Rückwaschabschnitt durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Ausfall des normalen Quenchsystems Wasser aus dem Rückwaschabschnitt als Notquenchwasser für die Quenchung des Gasgemisches eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Gaswäsche mit einem physikalisch wirkenden Absorptionsmittel beladenes Absorptionsmittel aus der Gaswäsche regeneriert und wieder in die Gaswäsche geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Wasserquenchung eine Wasservorwäsche im unteren Bereich der Waschkolonne durchgeführt wird, wobei das Gasgemisch nach der Vorwäsche durch einen Kaminboden in die Gaswäsche mit dem Absorptionsmittel geführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens mit einem Wasserquenchbehälter (2) mit einer Zuleitung (1) und einem Abzug (1) für das Gasgemisch, sowie einer Zuleitung (3) für das Wasser und mit einer Waschkolonne (5) mit einer Zuleitung (4) für das Gasgemisch, einer Zuleitung (13) für das Absorptionsmittel, einem Abzug (14) für das beladene Absorptionsmittel, einer Zuleitung (17) und einem Abzug (16) für das Wasser des Rückwaschabschnit­ tes, einem Abzug (18) für das gereinigte Gasgemisch und einem Kaminboden (15) zwischen dem Abzug (16) für das Wasser aus dem Rückwaschabschnitt und der Zuleitung (13) für das Absorptionsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (20) mit einem Ventil (19) vom Abzug (16) für das Wasser des Rückwaschabschnitts der Waschkolonne (5) in die Quenchung im Quenchbehälter (2) führt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschkolonne (5) mit einem Vorwaschabschnitt im unteren Bereich der Waschkolonne (5) mit einer Zuleitung (6) und einem Abzug (7) für das Wasser der Vorwäsche, einem Kaminboden (12) zwischen dem Abzug (14) für das beladene Absorptionsmittel und der Zuleitung (6) für das Wasser der Vorwäsche ausgestattet ist, wobei die Zuleitung (4) des Gasgemisches in den Vorwaschabschnitt unterhalb der Zuleitung (6) für das Wasser der Vorwäsche liegt.