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Abscheidung von sauren Bestandteilen

Saure gasförmige Abgasbestandteile werden in Wäschern oder Reaktoren mit oder ohne Wasserzugabe und unter Zugabe von Hilfsstoffen (Adsorbenzien und Absorbenzien) gebunden und abgeschieden. Hierzu können nasse, quasitrockene oder trockene Verfahren eingesetzt werden.

 

Nassverfahren

Die nassen Verfahren zur Abgasreinigung werden nur aus Gründen der Vollständigkeit erwähnt und sind nicht Bestandteil dieser Betrachtung.

 

Das heiße Abgas wird in einer Quenchstufe bis zur Sättigung abgekühlt, die sauren Abgasbestandteile werden in Wäschern durch intensiven Kontakt mit einer Waschflüssigkeit aus dem Abgas ausgewaschen. Die abgeschiedene(n) Substanz(en) werden in der Waschflüssigkeit direkt oder durch ein in der Waschflüssigkeit vorhandene Reagenz gebunden und zusammen mit der Waschflüssigkeit aus dem Kreislauf entfernt.

 

Quasitrockenes Verfahren

Allen quasitrockenen Verfahren gemeinsam ist, dass in einem Reaktor Wasser verdampft wird und über die Verdampfungswärme das Abgas auf die gewünschte Temperatur abgekühlt wird. Das Reagenz wird gemeinsam mit dem Wasser als Suspension oder getrennt trocken in den Reaktionsraum eingebracht. Die Temperatur des Abgases wird dadurch auf eine optimale Reaktionstemperatur gebracht.

 

Abscheidung mit Ca-haltigem Absorbenz

Beim Einsatz von Ca als Reaktionspartner bildet ein Sprühabsorber mit Düsen oder Sprühteller zum Einbringen des Wassers/der Suspension den optimalen Reaktionsraum (Bild 4). Der Reaktor ist so ausgelegt, dass sich eine entsprechend lange Verweilzeit zum Reagieren mit den Abgasbestandteilen und zum Trocknen der Partikel ergibt.

 

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Bild 4:  Sprühabsorber

 

 

Die gasförmigen und flüssigen Bestandteile reagieren mit dem fein verteilten Reagenz. Die Reaktionsprodukte werden in einem nachgeschalteten Abscheider abgeschieden. Beim Einsatz von Ca-haltigen Reagenzien wird eine Temperatur von 140 bis 150 °C eingestellt.

 

Diese Temperaturuntergrenze darf nicht unterschritten werden. Hintergrund ist, dass beim Einsatz Ca-haltiger Adsorbenzien unter Anwesenheit von HCl Calciumchlorid (CaCl2) entsteht. Kristallines CaCl2 nimmt Wasser aus dem Abgas als exotherme Reaktion auf und baut dieses im Kristallgitter ein. Dabei vergrößert sich das Salzkristall stark, wird klebrig und wirkt stark korrosiv. Der Volumenzuwachs ist vor allem beim Einsatz von filternden Abscheidern zu beachten.

 

Die Filtermedien bei filternden Abscheidern werden dadurch verstopft und lassen sich nur durch Waschen reaktivieren. Allerdings verschlechtert sich das Filtrationsverhalten der Filtermedien in den meisten Fällen.

 

Bei der quasitrocknen Abgaseinigung mit Ca als Medium sollte in Anwesenheit von HCl die Temperatur am filternden Abscheider von 140°C nicht unterschritten werden. Bei hoher relativer Feuchte im Abgas ist eine noch höhere Temperatur zur Erhöhung der Lebensdauer der Filter empfehlenswert.

 

Abscheidung mit mit Na-haltigem Absorbenz

Bei diesem Verfahren wird die Abgastemperatur nach der letzten Wärmetauschers des Kessels nur noch aus Sicherheitsgründen und wegen dem Einsatz des kohlenstoffhaltigen Absorbenz  abgesenkt. In einen Reaktor werden die Sorbenzien trocken eingeblasen. 

 

Zum Einsatz kommt beispielsweise NaHCO3, Natriumbicarbonat.

 

Während der optimale Temperaturbereich für Ca-haltige Verbindungen eher bei 140°C liegt, ist es beim Einsatz von Na-haltigen (z. B. NaHCO3) sinnvoll die Temperatur nicht unter 180 °C absinken zu lassen. Bei einer Temperatur von > 180 °C platzt die von SOx belegte Oberfläche durch Volumenzuwachs automatisch ab und legt so jeweils neue, reaktive Oberflächen frei.

 

Die unterschiedlichen stöchiometrischen Faktoren bei der Schadgaseinbindung spielen bei der ökonomischen Betrachtung eine wesentliche Rolle. Bei trockenen Verfahren wird der Garantiewert der Hersteller in der Größenordnung von 2 bis 2,5 beim Einsatz von Ca(OH)2 liegen. Beim Einsatz von NaHCO3 kann mit einem Faktor von 1,05 bis 1,25 ausgegangen werden [2].

 

Kombiverfahren

Bei entsprechender Prozessführung können auch beide Reagenzien, Ca(OH)2 und NaHCO3 eingesetzt werden.

 

Mit dem preiswerteren Ca(OH)2, Kalziumhydroxid, wird der Hauptteil der sauren Bestandteile eingebunden, mit dem reaktiveren und teureren NaHCO3 wird die Nachreaktion durchgeführt.

 

Inwieweit sich dieses Verfahren unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten günstig darstellt, ist in jedem Einzelfall zu überprüfen.

 

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