Rauchgasbehandlung - Schadstoffe

Schwefeldioxid ist ein saures Gas, das auch als Schwefeloxid oder Anhydrit der Schwefelsäure bezeichnet wird. Es ist nicht brennbar und nicht explosiv. Dieser Schadstoff hat einen stechenden Geruch, ist giftig und reizt die Schleimhäute. In Anlagen, in denen schwefelhaltiger Brennstoff verbrannt wird, kann SO₂ beispielsweise durch ein Trockensorptionsverfahren aus dem Rauchgas abgeschieden werden, wobei SO₂ mit dem Kalkhydrat (Ca(OH)₂) zu Calciumsulfit (1) oder Calciumsulfat (2) reagiert:

Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₃ + H₂O (1)

Ca(OH)₂ + SO₂ + ½ O2 → CaSO₄ + H₂O (2)

Schwefeldioxid (SO₂) wird bei der Verbrennung von Kohle und Schweröl in Kraftwerken, in Müllverbrennungsanlagen, bei der Glas-, Ziegel- und Zementproduktion sowie bei der Eisen- und Stahlerzeugung und in anderen Industrieprozessen freigesetzt.

Calciumverbindungen – in Form von Kalkstein (CaCO₃), Branntkalk (CaO) oder Kalkhydrat (Ca(OH)₂) – werden auch in Zukunft die wichtigsten Sorptionsmittel zur Begrenzung der SO₂-Emissionen bleiben. Die Auswahl des Calcium-Sorptionsmittels hängt von der Art des verwendeten Abscheidungsverfahrens ab. Es muss ein Kompromiss zwischen den Kapitalkosten und den Betriebskosten für die verschiedenen Verfahren gefunden werden.

• Molekularformel: SO₂
• Molare Masse: 64.066 g/mol
• Erscheinungsbild: Gasförmig, farblos
• Geruch: Stechend
• Azidität: 1.71 pKa
• Gefahren: Giftig
• Siedepunkt: - 10°C

Chlorwasserstoff ist ein farb- und geruchloses saures Gas, das auch als Hydrochlorid, Chlorwasserstoffsäure oder Salzsäure bezeichnet wird.

HCl ist nicht brennbar und thermisch stabil, aber giftig und ätzend. HCl ist in Wasser sehr leicht löslich. Die Auflösung erzeugt große Mengen an Wärme.

Chlorwasserstoff kann mit dem Sorptionsmittel Calciumhydroxid (Ca(OH)₂) effizient abgeschieden werden. Die optimale Abscheideleistung hängt von der Rauchgaszusammensetzung, dem Rauchgasreinigungssystem und den Prozesstemperaturen ab. Der Reaktionsmechanismus ist komplex und erfolgt durch die Bildung von Calciumhydroxid-Chlorid (CaClOH) gemäß:

Ca(OH)₂ + HCl → CaClOH + H₂O 

CaClOH + HCl → CaCl₂ + H₂O 

HCl wird bei der Verbrennung von PVC-Abfällen und chlorhaltiger Kohle erzeugt. Chlor findet sich auch in Form von anorganischen Salzen (NaCl) in Holz, Papier und Pappe oder in salzhaltigen Lebensmittel- und Biomasse-Abfällen.

Seit vielen Jahren wird Kalkhydrat für verschiedene Trockensorptionsverfahren eingesetzt. Industrielle Ergebnisse zeigen, dass unsere Produkte in der Lage sind, HCl zu mehr als 98 % abzuscheiden und damit die gesetzlichen Anforderungen in den anspruchsvollsten Anwendungen einzuhalten. In Müllverbrennungsanlagen für kommunale und medizinische Abfälle wird eine HCl-Abscheidung von mehr als 99 % erreicht. Die geeignete Lösung kann speziell auf die Anforderungen der jeweiligen Rauchgasreinigungsanlage zugeschnitten werden.

• Molekularformel: HCI
• Molare Masse: 36.46 g/mol
• Erscheinungsbild: Gasförmig, farblos
• Geruch: Stechend
• Azidität: -6.3 pKa
• Gefahren: Ätzend, giftig
• Siedepunkt: -86°C

Fluorwasserstoff ist ein nicht brennbares und nicht explosives Gas, das auch als Flusssäure, Hydrofluorid, hydrofluoridische Säure oder Fluormonohydrid bezeichnet wird. Es hat einen stechenden Geruch und ist ätzend, reizend und giftig. Fluorwasserstoff im Rauchgas reagiert spontan mit Kalkhydrat:

Ca(OH)₂ + 2HF → CaF₂ + 2H₂O 

Fluorwasserstoff stammt aus der Anwesenheit von Fluorid in Rohstoffen oder brennbaren Stoffen. HF-Emissionen können bei der Verbrennung von Kohle, fluorierten Polymeren oder Textilien und bei der Zersetzung von CaF₂ und Rohstoffen zur Herstellung von Ziegeln oder Glas entstehen. HF ist auch in Abfällen wie inerten Materialien, Aluminiumdosen und synthetischen Stoffen vorhanden.

Unsere Sorptionsmittel können über 99 % der HF-Emissionen in trockenen und halbnassen Verfahren auffangen. Alle unseren Calcium-basierten Sorptionsmittel können, abhängig von Ihren Anforderungen und spezifischen Betriebsbedingungen, HF abscheiden. Kalkhydrate sind Natriumsorbentien wie Natriumbicarbonat überlegen, wenn es darum geht, HF in hohem Maße und effizient zu entfernen. Heute verwendet ein Großteil der Glasproduzenten weltweit unsere Sorptionsmittel, um eine besonders hohe Abscheidungsleistung zu erreichen.

• Molekularformel: HF
• Molare Masse: 20.01 g/mol
• Erscheinungsbild: Gasförmig, farblos oder flüssig, farblos (unter 19,5 °C)
• Geruch: Scharf, stechend, irritierend
• Azidität: 3.17 pKa
• Gefahren: Ätzend, giftig
• Siedepunkt: 20°C

Diese Verbindung wird auch als Anhydrid der Schwefelsäure oder Schwefeltrioxid bezeichnet. SO3 ist eine klare, ölige Flüssigkeit, die jedoch häufiger als ein Gas auftritt. Es sollte mit äußerster Vorsicht behandelt werden, da es heftig mit Wasser reagiert, um eine stark ätzende Schwefelsäure zu bilden. SO₃ reagiert mit Kalkhydrat, um Calciumsulfat zu bilden:

Ca(OH)₂ + SO₃ → CaSO₄ + H₂O

Dieser Schadstoff wird hauptsächlich in Kraftwerken, bei der Glas-, Ziegel- und Nichteisenmetallherstellung, in der kommunalen und industriellen Müllverbrennung, und in mit Schweröl befeuerten Kesseln erzeugt. Darüber hinaus können sich die SO₃-Konzentrationen erhöhen, wenn eine selektive katalytische Reduktion zur Begrenzung von NOx eingesetzt wird, da dabei in der Regel die Oxidation von SO₂ zu SO₃ katalysiert.

Zur Abscheidung der typischen SO₃-bedingten Abgasfahne sowie zur Vermeidung von Betriebsproblemen im Zusammenhang mit diesem Schadstoff werden in der Regel trockene Calciumhydroxid-Produkte verwendet.

In der Regel ist Kalkhydrat in der Lage, den SO₃-Gehalt im Abgasunter den üblicherweise angestrebten Wert von 5 ppm zu senken. Um jedoch SO₃-Werte von weniger als 2 ppm zu erreichen, sind optimierte Produkte erforderlich.

• Molekularformel: SO₃
• Molare Masse: 80.066 g/mol
• Erscheinungsbild: colorless liquid (room temperature)
• Geruch: sharp, irritating
• Azidität: < -10 pKa
• Gefahren: oxidizing agent
• Siedepunkt: 45°C

Selendioxid, auch als Selenoxid bezeichnet, ist ein saures Gas. Es ist nicht brennbar und nicht explosiv. Dieser Schadstoff, der nach verfaultem Rettich riecht, ist giftig und reizt die Atemwege. In Anlagen, in denen schwefelhaltiger Brennstoff verbrannt wird, kann SeO₂ beispielsweise durch ein Trockensorptionsverfahren aus dem Rauchgas abgeschieden werden, wobei SeO₂ mit dem Kalkhydrat (Ca(OH)₂) zu Calciumselenit (1) oder Calciumselenat (2) reagiert:

Ca(OH)₂ + SeO₂ → CaSeO₃ + H₂O (1)

Ca(OH)₂ + SeO₂ + ½ O₂ → CaSeO₄ + H₂O (2)

Selen wird als Zusatz bei der Glasherstellung verwendet und als SeO₂ während des Herstellungsprozesses freigesetzt. SeO₂ wird auch durch die Verbrennung von Kohle in industriellen Prozessen, beispielsweise in Kraftwerken, freigesetzt.

Wie bei der Abscheidung von SO₂ ist Calcium in Form von Branntkalk (CaO) oder Kalkhydrat (Ca(OH)₂) die vorherrschende Chemikalie, die zur Begrenzung von SeO₂-Emissionen eingesetzt wird. Selenverbindungen sind auf Calcium-Sorptionsmitteln von Natur aus stabiler als auf Natrium-Sorptionsmitteln. Die Auswahl des Calcium-Sorptionsmittels hängt von der Art des verwendeten Abscheidungsverfahrens ab.

• Molekularformel: SeO₂
• Molare Masse: 110.96 g/mol
• Erscheinungsbild: Gelb-grün
• Geruch: Stechend
• Gefahren: Ätzend, giftig
• Siedepunkt: 315°C

Quecksilber (Hg⁰, Hg²⁺) ist das einzige Metall, das bei Raumtemperatur- und Umgebungsdruck flüssig ist. Es ist bei Verschlucken oder Einatmen hochgiftig.

Quecksilber ist in Kohle enthalten und wird durch industrielle Prozesse, zum Beispiel in Kohlekraftwerken, Müllverbrennungsanlagen und Zementwerken, freigesetzt.

Quecksilber kann bei der Injektion mit trockenen Sorptionsmitteln durch physikalische Adsorption an der Oberfläche geeigneter Sorptionsmittel abgeschieden werden. Dies sind typischerweise Kohlenstoff-basierte Materialien mit einer sehr großen Oberfläche. Dazu gehören pulverisierte Aktivkohle, spezielle oberflächenbehandelte (oder imprägnierte) Aktivkohle, aktivierter Braunkohlenkoks und Mischungen.

Lhoist bietet eine große Auswahl an Mischungen mit ähnlichen Sorptionsmitteln und ausgewählten Komponenten wie Kalkhydrat (Ca(OH)₂) und mineralischen Produkten, die auf die Anforderungen jeder Rauchgasreinigungsanlage zugeschnitten sind. Dies bietet eine einfache, flexible, wirtschaftliche und effektive Möglichkeit zur simultanen Abscheidung von Mikroverunreinigungen wie Quecksilber und sauren Gasbestandteilen.

• Molekularformel: Hg
• Molare Masse: 200.59 g/mol
• Erscheinungsbild: Hellgrau
• Geruch: Geruchlos
• Gefahren: Giftig
• Siedepunkt: 357°C

Diese Gruppe von Mikroverunreinigungen wird als polychlorierte Dibenzo-Dioxine/Furane zusammengefasst. Sie bestehen aus chlorierten Biphenyl-Molekülen, die mit verschiedenen Sauerstoffbrücken verknüpft und sehr toxisch sind.

Dioxine und Furane werden in Rauchgasen erzeugt, wenn sowohl Chloride als auch organische Stoffe bei relativ niedrigen Temperaturen vorhanden sind.

Dioxine/Furane können in DSI-Verfahren durch physikalische Adsorption an der Oberfläche geeigneter Sorptionsmittel abgeschieden werden. Diese sind in der Regel Materialien mit sehr großer spezifischer Oberfläche, beispielsweise pulverisierte Aktivkohle, aktivierter Braunkohlenkoks oder spezielle mineralische Mischprodukte.

Bei Lhoist bieten wir eine große Auswahl an Mischungen mit ähnlichen Sorptionsmitteln und ausgewählten Komponenten wie Kalkhydrat (Ca(OH)₂) und mineralischen Produkten an, die auf die Anforderungen jeder Rauchgasreinigungsanlage zugeschnitten sind. Sie bieten eine einfache, flexible, wirtschaftliche und effektive Möglichkeit zur simultanen Abscheidung von Mikroverunreinigungen wie Dioxinen/Furanen und sauren Gasbestandteilen.