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Dokumentenidentifikation DE69407905T2 30.04.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0643987
Titel Rauchgasentschwefelung mit biologischer Regenerierung
Anmelder The Babcock & Wilcox Co., New Orleans, La., US
Erfinder Johnson, Dennis Wayne, Barberton, Ohio 44203, US;
Bhat, Pervaje Ananda, North Canton, Ohio 44720, US;
Murphy, David William, Akron, Ohio 44312, US;
Myers, Robert Bruce, Copley, Ohio 44321, US
Vertreter Dr. Weber, Dipl.-Phys. Seiffert, Dr. Lieke, 65189 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69407905
Vertragsstaaten DE, ES, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 08.07.1994
EP-Aktenzeichen 943050468
EP-Offenlegungsdatum 22.03.1995
EP date of grant 14.01.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.04.1998
IPC-Hauptklasse B01D 53/50
IPC-Nebenklasse B01D 53/84   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Systeme und Verfahren zur Rauchgasentschwefelung (FGD) und insbesondere solche Systeme und Verfahren, die ein durch ein biologisches Mittel erzeugtes regeneratives Reagenz verwenden.

Die Verbrennung fossiler Brennstofte, wie Kohle oder Öl, erzeugt gewöhnlich Rauchgas, welches Verbindungen auf Schwefelbasis, wie Schwefeldioxid (SO&sub2;), Schwefeltrioxid (SO&sub3;) und andere Verunreinigungen enthält. Eine Anzahl von Verfahren oder Systemen wird verwendet, um den Schwefelgehalt des Rauchgases zu entfernen oder zu senken. Viele dieser Systeme oder Verfahren schließen die Verwendung eines regenerierten Reagenz zur Entschwefelung des Rauchgases ein. Verfahren zur Entschwefelung von Rauchgas mit regenerierbarem Reagenz schließen Systeme und Verfahren auf Natriumbasis, wie das Wellman-Lord-Verfahren, das Citrat- Verfahren, Verfahren auf Aminbasis und das MgO-Verfahren ein.

Regenerierbare FGD-Naßverfahren schließen allgemein eine Absorptionsstufe ein, in welcher frisches oder regeneriertes Reagenz mit SO&sub2; in einem Waschturm umgesetzt wird, um das Rauchgas zu reinigen und zu entschwefeln. Die SO&sub2;-Absorptionsreaktion erzeugt Produkte, die zu einem Regeneriersystem geschickt werden, welches allgemein die Zuführung von Wärme erfordert, um ein SO&sub2;-reiches Gas zu erzeugen. Dieses SO&sub2;-reiche Gas wird dann weiterbehandelt, um Schwefel, Schwefelsäure oder flüssiges SO&sub2; zu erzeugen. Das während des Absorptionsverfahrens verwendete Reagenz wird dann für weitere Verwendung in dem SO&sub2;- Absorptionsverfahren regeneriert. Die in den SO&sub2;-Absorptions- und Ausstreifverfahren auftretenden Reaktionen sind sehr komplex. Wegen ihrer Komplexität erfordem diese Reaktionen eine große Energiemenge, um vollständig abzulaufen.

Figur 1 der beiliegenden Zeichnungen ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines bekannten regenerierbaren Rauchgas-Naßentschwefelungssystems 10, welches das Wellman- Lord-Verfahren anwendet. Wie dort gezeigt, wird Rauchgas 12 von einem Kocher oder Vergasungsbrenner 14 an einen Vorwäscher 16 geliefert, um Flugasche und Chloride zu entfernen. Die Flugasche wird in einem Wasserschlamm 18 gesammelt, der vor der Entsorgung zu einem Absetzteich 20 transportiert wird. Vorgewaschenes Rauchgas 22 wird zu einem Absorber 24 zur Entfernung von Schwefeldioxid (SO&sub2;) geführt. Eine Natriumsulfitlösung (NaSO&sub3;) 26 wird von einem Ergänzungsbehälter 28 zu dem Absorber 24 für diesen Zweck geliefert. Gereinigtes gesättigtes Rauchgas 30 verläßt den Absorber 24 und wird zu einem wiedererhitzer 32 geschickt, bevor es über einen Kamin 34 an die Atmosphäre abgegeben wird. Wasserdampf 36 kann verwendet werden, um diese Wiedererhitzungsstufe durchzuführen. In dem Absorber 24 wird das Natriumsulfit in Natriumbisulfit (NaHSO&sub3;) 30 umgewandelt, welches zu einer Regeneriervorrichtung 40 geschickt wird. Wenn erforderlich, wird ein kleiner Anteil des Natriumbisulfits 38 zu der Regeneriervorrichtung 40 geführt, um die Sulfatproduktion bei 42 zu steuern. Die Regeneriervorrichtung 40 enthält einen Verdampfer-kristallisator. Der SO&sub2;-Dampf wird bei 44 aus der Regeneriervorrichtung 40 zur Schwefelgewinnung entfernt. Eine regenerierte Lösung 46, die aus Natriumsulfit besteht, wird von der Regeneriervorrichtung 40 abgenommen und tritt in den Ergänzungsbehälter 28 ein, wo Natriumcarbonat/Natriumhydroxid (Na&sub2;CO&sub3;/NaOH) durch einen Strom 48 zugegeben wird.

Figur 2 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines anderen bekannten regenerierbaren Rauchgas-Naßentschwefelungssystems 50, welches das MgO-Naßwäscheverfahren verwendet. Die vereinfachten Reaktionen in einem MgO-Wäscher sind folgende:

Absorption Wärme Regenerierung

Wie in Figur 2 gezeigt, werden Rauchgas 12 und Wasser 52 an eine Abkühlvorrichtung 54 geliefert. Nachdem das Rauchgas 12 und das Wasser 52 in der Abkühlvorrichtung 54 reagiert haben, wird das abgekühlte Rauchgas 56 an einen Gaswäscher 58 geliefert, welcher auch einen von einer Ablöschvorrichtung 62 gelieferten Mg(OH)&sub2;-Schlamm 60 aufnimmt. Der Gaswäscher 58 produziert eine Lösung 64 von MgSO&sub3;, MgSO&sub4; und Wasser H&sub2;O. Etwas von der Lösung 64 wird zusammen mit dem Mg(OH)&sub2;-Schlamm 60 zurückgeführt, und der Rest wird an eine Entwässerungsvorrichtung 66 geliefert. MgO 68 wird zu der Ablöschvorrichtung 62 geführt, teilweise von einer Calciniervorrichtung 70 zurückgeführt, um den Mg(OH)&sub2;-Schlamm 60 zu erzeugen. Wasser 52 wird mit einer Lösung 72 aus der Entwässerungsvorrichtung 66 vermischt, um eine Lösung 74 zu bilden, die der Ablöschvorrichtung 62 zugeführt wird. Eine Nebenproduktlösung 76 aus der Entwässerungsvorrichtung 66 wird an eine Trockenvorrichtung 78 zusammen mit Brennstoff 80 geliefert, um die Lösung 76 zu trocknen. Das nun trockene Material 82 wird seinerseits an die Calciniervorrichtung 70 zusammen mit Brennstoff 80 geliefert, um das MgO 68 zu erzeugen. Das von der Calciniervorrichtung 70 erzeugte SO&sub2; 84 wird an eine Säureanlage 86 geliefert, um H&sub2;SO&sub4; 88 zu bilden. Gereinigtes entschwefeltes Rauchgas verläßt den Gaswäscher 58 bei 90.

Ein anderes Verfahren zur Absorption von SO&sub2; ist ein Doppelalkali-Rauchgasentschwefelungsverfahren, in welchem ein Reagenz, allgemein Natriumcarbonat/Natriumsulfit (Na&sub2;CO&sub3;/NaSO&sub3;), verwendet wird, um das SO&sub2; zu absorbieren. Das Produkt dieser Reaktion, Natriumbisulfit (NaHSO&sub3;) wird dann mit Kalk oder Kalkstein umgesetzt, um Calciumsulfit (CaSO&sub3;) und Calciumsulfat (CaSO&sub4;) zu bilden, so daß das Reagenz regeneriert werden kann. In Figur 3 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines solchen bekannten regenerierbaren Rauchgas- Naßentschwefelungssystems 100 gezeigt, welches ein Doppelalkaliverfahren (Kalkstein) verwendet. Rauchgas 12 wird an eine Ausfällvorrichtung 102 zur Entfernung von Flugasche 104 aus dem Rauchgas 12 geliefert. Das gereinigte Rauchgas 106 aus der Ausfällvorrichtung 102 tritt in einen Absorber 108 zur Erzeugung eines gereinigten und entschwefelten Rauchgases 110 ein, welches an einen Kamin 34 geliefert wird. Der Absorber 108 nimmt eine Natriumsulfitlösung 112 auf, welche als das Reagenz verwendet wird, um das 802 aus dem Rauchgas 106 zu entfernen. In dem Absorber 108 wird eine Natriumbisulfitlösung (NaHSO&sub3;) 114 unter SO&sub2;-Absorption erzeugt, und diese Lösung 114 wird zu einem Reaktionsbehälter 116 geschickt, wo sie mit einem Kalksteinschlamm 118 vermischt wird. Der Reaktionsbehälter 116 umfaßt den Regenerierabschnitt dieses bekannten Doppelakali (Kalkstein)-Rauchgasentschwefelungssystems. Zerkleinerter Kalkstein 120 wird mit Wasser 52 in einer Kugelmühle 122 vermischt, um den Kalksteinschlamm 118 zu erzeugen. Der Kalksteinschlamm 118 wird in einem Kalksteinschlammbehälter 124 für die Verwendung nach Bedarf in dem Verfahren gelagert. Wasserfreies Soda 126 wird zusammen mit Wasser 52 einem Ausgleichbehälter 128 zugeführt. Ein Eindicker 130 wird benutzt, um ein suspendiertes Feststoffprodukt oder einen Schlamm 132 aus dem Reaktionsbehälter 116 einzudicken. Dieses eingedickte Produkt 134 wird seinerseits zu dem Filter 136 geschickt. Das zurückgewonnene Wasser 131 läuft aus dem Eindicker 130 in den Ausgleichbehälter 128, wo es mit wasserfreiem Soda 126 vermischt wird, und wird als Ergänzung für Sodaverluste und Wasser, um Natriumsulfitlösung 112 zu erzeugen, verwendet. Das eingedickte Produkt 134 wird dann an ein Filter 136 zusammen mit Wasser 52 geliefert, welches benutzt wird, um das eingedickte Produkt 134 zu waschen. Flugasche 104 aus der Ausfälleinrichtung 102 wird mit Kalk 138 und dem gewaschenen eingedickten Produkt aus dem Filter 136 in einem Mischer 140 vereinigt, und das gesamte Gemisch wird gegebenenfalls in einer Deponle 142 entsorgt. In der Tat besteht ein allgemeines Problem in allen Doppelalkaliverfahren, daß ein Schlamm als ein Nebenprodukt dieser Reaktion erzeugt wird, der entweder deponiert oder in eine brauchbare Form umgewandelt werden muß.

Zusätzlich wurden nicht-regenerierte Rauchgasentschwefelungssysteme auf Calciumbasis für Entschwefelungszwecke verwendet. In diesen Systemen wird auch Kalk oder Kalkstein oder ein anderes Reagenz mit SO&sub2; umgesetzt. Das Endprodukt dieser Reaktion ist auch ein Schlamm ähnlich dem Schlamm, der durch die Doppelalkalisysteme erzeugt wird und der entsorgt oder in eine brauchbare Form umgewandelt werden muß.

Figur 4 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines solchen typischen Rauchgasentschwefelungssystems 150, speziell eines nicht-regenerierbaren Wegwerfsystems. Rauchgas 12 wird an einen Absorber 152 geliefert, um ein reines Rauchgas 153 zu erzeugen, welches zu einem Kamin 34 geht. Zerkleinerter Kalkstein 154 und Wasser 52 werden einer Kugelmühle 156 zugeführt, wo der Kalkstein 154 fein gemahlen wird, um einen Kalksteinschlamm 158 zu erzeugen. Der Kalksteinschlamm 158 wird für die Verwendung nach Bedarf in einem Speicherbehälter 160 gespeichert. Der Kalksteinschlamm 158 wird zu dem Absorber 152 geliefert, wo er mit dem SO&sub2; in dem Rauchgas 12 reagiert, um einen Schlamm 162 von primär Calciumsulfit (CaSO&sub3;) und Calciumsulfat (CaSO&sub4;) zu erzeugen. Dieser Schlamm 162 wird zurück zu einem oberen Abschnitt des Absorbers 152 durch eine Pumpe 164 geführt, um weitere SO&sub2;-Absorptionen zu fördern. Ein Teil des Schlammes 162 wird auch zu einem Teich 166 zur Entsorgung geschickt. Andere Alternativen für Schlammbearbeitung und -entsorgung existieren. Wasser 168 kann von dem Teich 166 zurückgeführt und in einer Mischstation 170 mit frischem Wasser 52 vermengt und in dem Absorber 152 als Ergänzungswasser verwendet werden.

Bekanntermaßen existieren natürlich vorkommende schwefelreduzierende Bakterien. Diese Bakterien oxidieren bekanntermaßen organische Stoffe zu Essigsäuren, die ihrerseits H&sub2;S durch Stoffwechselreduktion aus Gaswäscheschlamm erzeugen. Eine bekannte Reaktion (andere sind möglich) ist folgende:

Die obige Essigsäurereaktion mit einem Sulfit- oder Sulfatsalz wird jedoch in bekannten FGD- Systemen wegen der toxischen Natur und des mit dem H&sub2;S verbundenen Geruches allgemein als ungünstig angesehen. Wegen dieser Reaktion verwenden einige FGD-Systeme Biozide, um die H&sub2;S-Emissionen zu steuern. Schwefelreduzierende Bakterien wurden auch verwendet, um Schwefel aus der in dem Verbrennungsverfahren verwendeten Kohle zu reinigen. Umfangreiche Forschungen wurden durchgeführt, um wirtschaftliche Kohlereinigungsverfahren zu entwickeln, um vor der Verbrennung Schwefel in der Kohle zu reduzieren.

Außerdem wurden schwefelreduzierende Bakterien (entweder von der Gattung Desulfovibrio oder von der Gattung Desulfotomaculum) in FGD-Schlammverarbeitungs und -lagerungsbereichen identifiziert.

Die europäische Patentan meldung EP-A-0 451 922 beschreibt eine Methode zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem Rauchgas, bei dem das Rauchgas durch eine alkalisch wässrige Lösung geht, so daß das Schwefeldioxid als ein Sulfit gelöst wird. Die sulfithaltige Lösung wird schwefelreduzierenden Bakterien in einem anaeroben Reaktor derart ausgesetzt, daß das Sulfit zu Sulfid reduziert wird. Die Lösung wird dann schwefeloxidierenden Bakterien und einer dosierten Sauerstoffmenge ausgesetzt, um elementaren Schwefel zu erzeugen.

Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 326 457 beschreibt ein ähnliches Verfahren, welches in diesem Fall die Bildung sowohl von Sulfat als auch von Sulfit nach Berührung mit dem Abgas einschließt. Schwefelreduzierende Bakterien wandeln das Sulfat und Sulfit in Schwefelwasserstoff um, welcher dann unter Bildung von Schwefel oxidiert werden kann.

Nach einem Aspekt der Erfindung bekommt man ein Rauchgasentschwefelungsverfahren mit biologischer Regenerierung, bei dem man

Rauchgas, ein Reagenz zur Umsetzung mit dem Rauchgas und Wasser einer Absorbereinrichtung zuführt und dabei eine Absorption von Schwefel aus dem Rauchgas durch das Reagenz bewirkt,

verbrauchtes Reagenz aus der Absorbereinrichtung einem Aufschlußreaktor zuführt, der schwefelreduzierende Bakterien zur Regenerierung des Reagenz enthält, und

das regenerierte Reagenz der Absorbereinrichtung für weitere Umsetzung mit dem Rauchgas zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß das Reagenz ein Reagenz auf Calciumbasis ist, und weiterhin mit den Stufen, in denen man:

das in dem Aufschlußreaktor erzeugte Produkt in regeneriertes Reagenz und organische Feststoffe trennt und die organischen Feststoffe zu dem Aufschlußreaktor zurückführt.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung bekommt man ein Rauchgasentschwefelungssystem mit biologischer Regenerierung mit:

einer Rauchgasquelle,

einer Reagenzquelle,

einer Wasserquelle,

einer Absorbereinrichtung zur Aufnahme des Rauchgases, des Reagenz und des Wassers, um eine Absorption von Schwefel aus dem Rauchgas durch das Reagenz in der Absorbereinrichtung zu bewirken,

und einem Aufschlußreaktor zur Aufnahme von verbrauchtem Reagenz aus der Absorbereinrichtung, nachdem der Schwefel aus dem Rauchgas durch das Reagenz absorbiert ist, wobei der Aufschlußreaktor schwefelreduzierende Bakterien zur Regenerierung des Reagenz enthält, das regenerierte Reagenz zurück in die Absorbereinrichtung für weitere Umsetzung mit dem Rauchgas geschickt wird und Trenneinrichtungen zur Trennung des in dem Aufschlußreaktor erzeugten Produktes in regeneriertes Reagenz und organische Feststoffe vorgesehen sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Reagenz ein Reagenz auf Calciumbasis ist und

Einrichtungen zum Rückführen der organischen Feststoffe zu dem Aufschlußreaktor vorgesehen sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert ein Verfahren und System zur Entschwefelung von Rauchgas unter Verwendung eines durch schwefelreduzierende Bakterien erzeugten regenerierten Reagenz. Eine Nährstoffquelle, wie jene, die man üblicherweise im organischen Abfallschlamm aus Anlagen zur Behandlung von kommunalem Abwasser findet, kann gegebenenfalls verwendet werden, um das Bakterienwachstum zu maximieren.

Die bevorzugte Ausführungsform verwendet einen Absorber zur Aufnahme von Rauchgas, Reagenz und Wasser zum Absorbieren von Schwefel oder SO&sub2; aus dem Rauchgas. Wenn das Reagenz mit dem Rauchgas in dem Absorber umgesetzt ist, wird das verbrauchte Reagenz zu einem Aufschlußreaktor geliefert. In dem Aufschlußreaktor enthaltene schwefelreduzierende Bakterien reagieren mit dem verbrauchten Reagenz und regenerieren es. Durch die Umsetzungen in dem Aufschlußreaktor erzeugte Gase können von einem Gassammier aufgefangen werden. Von dem Gassammler aufgefangenes H&sub2;S-reiches Gas wird einer Endverarbeitungsvorrichtung zugeführt.

Eine Nährstoffquelle, wie organischer Abfallschlamm aus Behandlungsanlagen für kommunales Abwasser, kann verwendet werden, um Bakterienwachstum und somit die H&sub2;S-Gaserzeugung und Reagenzregenerierung zu maximieren.

Eine Trennvorrichtung wird verwendet, um das regenerierte Reagenz aus dem Bakterienschlamm organischer Feststoffe in dem Aufschlußreaktor zu trennen. Der Schlamm kann dann eine Verarbeitungsvorrichtung für organischen Schlamm geliefert werden, während das regenerierte Reagenz zurück in den Absorber für weitere Umsetzung mit dem Rauchgas geführt wird.

So ist ein Aspekt der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines Abfallstromes, wie Schlamm aus einer Anlage zur Behandlung von kommunalem Abwasser, um Bakterienwachstum zu maximieren und die Geschwindigkeit der H&sub2;S-Bildung und Reagenzregenerierung zu steigern.

Das bevorzugte Verfahren und System zur Entschwefelung von Rauchgas ist effizient und kostenwirksam.

Die Erfindung wird nun beispielhalber unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in welcher insgesamt gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und in der:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten bekannten regenerativen Rauchgasentschwefelungssystems unter Verwendung des Wellman-Lord-Verfahrens ist,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines zweiten bekannten regenerativen Rauchgasentschwefelungssystems unter Verwendung von MgO-Naßgaswäsche ist,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines dritten bekannten Rauchgasentschwefelungssystems unter Verwendung der Doppelalkali (Kalkstein)-Gaswäsche ist,

Figur 4 eine schematische Darstellung eines vierten bekannten, nicht-regenerierbaren (Wegwerf-)- Rauchgasentschwefelungssystems ist und

Figur 5 eine schematische Darstellung eines Rauchgasentschwefelungssystems mit biologischer Regenerierung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.

Figur 5 ist eine vereinfachte schematische Darstellung des Rauchgasentschwefelungssystems (FGD) mit biologischer Regenerierung 200 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie hier gezeigt, empfängt das FGD-System 200 mit biologischer Regenerierung Rauchgas 12, das während der Verbrennung fossiler Brennstoffe, wie Öl oder Kohle, oder von Abfallbrennstoffen erzeugt wurde. Das Rauchgas 12 wird an einen Absorberturm oder Modul 202 für SO&sub2;-Absorption zusammen mit Reagenz 204 und Wasser 52 geliefert. Das Wasser 52 kann aus einer Quelle 206 stammen. Nachdem SO&sub2; aus dem Rauchgas 12 durch das Reagenz 204 absorbiert ist, wird das verbrauchte Reagenz 208 an einen Aufschlußreaktor 210 geliefert. Schwefel reduzierende Bakterien in dem Aufschlußreaktor 210 bewirken die Entwicklung von H&sub2;S aus dem verbrauchten Reagenz 208, was ein Produkt 212 ergibt, das sowohl regeneriertes Reagenz als auch organische Feststoffe enthält. Durch in dem Aufschlußreaktor 210 auftretende Reaktionen gebildete Gase werden in einem Gassammler 214 aufgefangen. Der Gassammler 214 kann verwendet werden, um H&sub2;S-reiches Nebenproduktgas 216 zu sammeln, welches in einer Endverarbeitungsvorrichtung 218 verarbeitet werden kann.

Eine Trennvorrichtung 220 wird benutzt, um von dem verbrauchten Reagenz 208 das Produkt 212 zu trennen, das durch Umsetzungen in dem Aufschlußreaktor 210 auftritt. Dieses Trennverfahren erzeugt einen organischen Feststoffschlamm 222 und regeneriertes Reagenz 224. Der durch die Trennvorrichtung 220 abgetrennte Schlamm 222 wird an einen Schlammverarbeitungsvorrichtung 226 geliefert und zu dem Aufschlußreaktor 210 zurückgeführt. Das regenerierte Reagenz 224, das von dem Schlamm 222 in der Trennvorrichtung 220 abgetrennt wurde, wird zurück zu dem Absorber 202 für weitere Umsetzung mit dem Rauchgas 12 zurückgeführt.

Eine Nährstoffquelle 228 wird gegebenenfalls dem Aufschlußreaktor 210 zugeführt, um darin Bakterienwachstum zu fördern.

Das System 200 liefert somit ein Rauchgasentschwefelungsverfahren mit biologischer Regenerierung, das schwefelreduzierende Bakterien als ein Reduktionsmittel benutzt, um das Reagenz 204 zu regenerieren, welches zum Entschwefeln des Rauchgases 12 benutzt wird. Da das Rauchgasentschwefelungsverfahren auf Calcium bemht, werden die Bakterien benutzt, um Calcium/Schwefel-(SO&sub4;²&supmin; oder SO&sub3;²&supmin;)salze in Calciumcarbonat (CaCO&sub3;) oder Caciumbicarbonat (Ca(HCO&sub3;)&sub2;) umzuwandeln, die physikalisch von dem organischen Feststoffschlamm 222 als das regenerierte Reagenz 224 für die Wiederverwendung in dem System 200 abgetrennt werden können. Das System erzeugt auch das Nebenprodukt H&sub2;S-Gas 216, welches in der Verarbeitungsvorrichtung 218 verbrannt werden kann, um einen SO&sub2;-reichen Gasstrom zur Erzeugung von SO&sub2; zu bilden, oder unter Bildung von Schwefel nach einer Claus-Reaktion umgesetzt werden kann. Außerdem kann Schwefelsäure (H&sub2;SO&sub4;) auch aus diesem Nebenprodukt H&sub2;S-Gas 216 erzeugt werden.

Das System 200 sorgt für die Förderung von Bakterienwachstum durch Zugabe des Nährstoffes aus der Quelle 228 und durch Steuerung der Umgebungsbedingungen, wie der Temperatur, des pH-Wertes und des Sauerstoffgehaltes, in dem Aufschlußreaktor 210. Die optimalen Bereiche dieser Parameter hängen von dem jeweiligen Stamm der schwefelreduzierenden Bakterien ab, die in dem Aufschlußreaktor 210 verwendet werden. Es ist bevorzugt, daß die schwefelreduzierenden Bakterien von der Gattung Desulfovibrio oder der Gattung Desulfotomaculum sind. Geeignete Temperaturabfühleinrichtungen 230, pH-Wert-Abfühleinrichtungen 232 und Sauerstoffabfühleinrichtungen 234 sind für diesen Zweck zusammen mit den Nährstoffströmungsgeschwindigkeit abfühlenden Einrichtungen 236, Nährstoffströmungseinrichtungen 238 und Ventileinrichtungen 240 vorgesehen. Die Nährstoffquelle 228 ist vorzugsweise ein organischer Abfallschlamm des Typs, wie er sich üblicherweise in Anlagen für die Behandlung von kommunalem Abwasser findet, um das Bakterienwachstum zu maximieren. Durch Förderung des Bakterienwachstums und Auswahl der geeignetsten Bakterien kann die Größe des Aufschlußreaktors 210 für irgendeine spezielle Anwendung optimiert werden.

Der Aufschlußreaktor 210 kann ein einzelner Behälter sein oder aus mehreren Behältern mit einem ausreichenden Volumen bestehen, um zu erlauben, daß die mikrobielle Reduktion des verbrauchten Reagenz 208 auftritt. Das indem Aufschlußreaktor 210 stattfindende Reduktionsverfahren kann entweder ansatzweise oder kontinuierlich erfolgen.

Der Gassammler 214 kann ein Fluid, eine Kammer, einen Deckel oder eine Blase umfassen, die freigesetzte Gase einschließlich H&sub2;S ohne wesentliches Vermischen mit Umgebungsluft einfangen können. Der Aufschlußreaktor 210 und der Gassammler 214 können Verdampfer ersetzen, die üblicherweise sich in bisher vorgeschlagenen Systemen für die Regenerierung von Reagenz finden. Durch Ausschaltung der Notwendigkeit solcher Verdampfer wird die Notwendigkeit von Wasserdampfausstreif- und Calcinierstufen und die mit ihnen verbundenen Einrichtungen zusammen mit dem großen Energiebedarf dieser Stufen beseitigt. Große Einsparungen an Energieverbrauch können somit erreicht werden, Einsparungen, die bei bekannten regenerierbaren Systemen nicht erhältlich sind.

Außerdem ergibt das vorliegende System eine erhebliche Verminderung der erforderlichen Ergänzung von Reagenz 204, welches in dem System 200 verwendet wird. Effektive Einsparung von Reagenzhandhabungs- und -herstellungsanlagen kann erreicht werden, mit Ausnahme kleiner Behälter und/oder Silos für das Reagenz 204. So kann man wesentiiche Einsparungen von Kapital und Betriebskosten erzielen.

Das vorliegende System ersetzt komplizierte und teure Einrichtungen, wie Wasserdampfausstreifer, mehrstufige Verdampfer, Trockner und Calciniereinrichtungen, durch die Verwendung kompakter Tanks und Behälter für biologische Schwefelreduktion.

Obwohl eine spezielle Ausführungsform der Erfindung gezeigt und im einzelnen beschrieben wurde, um die Anwendung der Prinzipien der Erfindung zu erläutern, wird verständlich sein, daß die Erfindung auch anderweitig ohne Verlassen dieser Prinzipien realisiert werden kann.


Anspruch[de]

1. Rauchgasentschwefelungsverfahren mit biologischer Regenerierung, bei dem man:

Rauchgas (12), ein Reagenz (204) zur Umsetzung mit dem Rauchgas (12) und Wasser (52) einer Absorbereinrichtung (202) zuführt und dabei eine Absorption von Schwefel aus dem Rauchgas (12) durch das Reagenz (204) bewirkt,

verbrauchtes Reagenz (208) von der Absorbereinrichtung (202) zu einem Aufschlußreaktor (210) führt, der schwefelreduzierende Bakterien für die Regenerierung des Reagenz enthält, und

das regenerierte Reagenz (224) der Absorbereinrichtung (202) für weitere Umsetzung mit dem Rauchgas (12) zuführt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Reagenz (204) ein Reagenz auf Calciumbasis ist und man die weiteren Stufen durchführt, in denen man

das in dem Aufschlußreaktor (210) erzeugte Produkt (212) in regeneriertes Reagenz (224) und organische Feststoffe (222) trennt, und

die organischen Feststoffe (222) zu dem Aufschlußreaktor (210) zurückführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 mit der zusätzlichen Stufe, in der man eine Nährstoffquelle (228) dem Aufschlußreaktor (210) zuführt, um das Wachstum der schwefelreduzierenden Bakterien darin zu fördern.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 mit der zusätzlichen Stufe, in der man durch Regenerierung des verbrauchten Reagenz (208) in dem Aufschlußreaktor (210) erzeugtes H&sub2;S-Gas (216) sammelt.

4. Verfahren nach Anspruch 3 mit der zusätzlichen Stufe, in der man das durch Regenerieren des Reagenz (208) in dem Aufschlußreaktor (210) erzeugte, gesammelte H&sub2;S-Gas (216) unter Bildung von Schwefeldioxid, Schwefel oder Schwefelsäure verarbeitet.

5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche mit der zusätzlichen Stufe, in der man die Bedingungen, wie die Temperatur (230), den pH-Wert (232), den Nährstoffgehalt (236) und/oder den Sauerstoffgehalt (234) in dem Aufschlußreaktor (210) steuert, um darin Bakterienwachstum zu fördern.

6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die schwefelreduzierenden Bakterien aus der Gattung Desulfovibrio oder aus der Gattung Desulfotomaculum stammen.

7. Rauchgasentschwefelungssystem mit biologischer Regenerierung mit:

einer Rauchgasquelle (12)V

einer Reagenzquelle (204),

einer Wasserquelle (52),

einer Absorbereinrichtung (202) zur Aufnahme des Rauchgases, des Reagenz und des Wassers, um eine Absorption von Schwefel aus dem Rauchgas durch das Reagenz in der Absorbereinrichtung (202) zu bewirken, und

einem Aufschlußreaktor (210) zur Aufnahme von verbrauchtem Reagenz (208) aus der Absorbereinrichtung (202), nachdem der Schwefel aus dem Rauchgas durch das Reagenz absorbiert ist, wobei der Aufschlußreaktor (210) schwefelreduzierende Bakterien zur Regenerierung des Reagenz enthält und das regenerierte Reagenz (224) in die Absorbereinrichtung (210) zur weiteren Umsetzung mit dem Rauchgas (12) zurückgeführt wird, und

einer Trennvorrichtung (220) zur Trennung des in dem Aufschlußreaktor (210) erzeugten Produktes (212) in regeneriertes Reagenz (224) und organische Feststoffe (222),

dadurch gekennzeichnet, daß

das Reagenz (204) ein Reagenz auf Calciumbasis ist und

Einrichtungen zur Rückführung der organischen Feststoffe (222) zu dem Aufschlußreaktor (210) vorgesehen sind.

8. System nach Anspruch 7 weiterhin mit einer Einrichtung (238) zur Lieferung einer Nährstoffquelle (228) an den Aufschlußreaktor (210), um das Wachstum derschwefelreduzierenden Bakterien darin zu fördern.

9. System nach Anspruch 7 oder Anspruch 8 weiterhin mit einer Gassammiereinrichtung (214), die funktionsmäßig mit dem Aufschlußreaktor (210) zum Sammeln von Gasen (216) verbunden ist, welche durch Regenerierung des verbrauchten Reagenz (208) In dem Aufschlußreaktor (210) erzeugt werden.

10. System nach Anspruch 9 weiterhin mit einer Einrichtung (218) zur Verarbeitung des durch Regenerierung des verbrauchten Reagenz (208) in dem Aufschlußreaktor (210) erzeugten gesammelten Gases (216) unter Bildung von Schwefeldioxid, Schwefel oder Schwefelsäure.

11. System nach einem der Ansprüche 7 bis 10 weiterhin mit einer Einrichtung zur Steuerung von Bedingungen, wie der Temperatur (230)V des pH-Wertes (232), des Nährstoffgehaltes (236) und/oder des Sauerstoffgehaltes (234) in dem Aufschlußreaktor (210), um darin Bakterienwachstum zu fördern.

12. System nach einem der Ansprüche 7 bis 11, in welchem die schwefelreduzierenden Bakterien in dem Aufschlußreaktor (210) aus der Gattung Desulfovibrio oder der Gattung Desulfotomaculum stammen.







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