VDI 3679 Blatt 4-2014 Wet separators - Waste gas cleaning by oxidative gas scrubbing.pdf

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1、ICS 13.040.40, 13.060.99 VDI-RICHTLINIEN Oktober 2014 October 2014 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Nassabscheider Abgasreinigung durch oxidierende Gaswsche Wet separators Waste gas cleaning by oxidative gas scrubbing VDI 3679 Blatt 4 / Part 4 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf diese

2、r Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this standard has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German versio

3、n of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltschutztechnik VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 6: Abgasreinigung Staubtechnik Vervi

4、elfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgaben:VDI2443:1995-10;06.13Entwurf,deutschFormereditions:VDI2443:1995-10;06/13Draft,inGermanonlyZu beziehen durch/ Available atBeuth VerlagGmbH,10772Berlin AlleRechtevorbehalten/All rightsre

5、served(a)Verein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2014Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweise 3 3 Verfahrensprinzip . 3 3.1 Grundlagen . 3 3.2 Oxidationsmittel und ihre Auswahl . 4 4 Anlagentechnik . 8 4.1 Erfassen und Konditionieren der

6、 Abgase . 8 4.2 Bauarten von Gaswschern 8 4.3 Einbringen der Oxidationsmittel 9 4.4 Behandlung der Waschflssigkeiten 9 4.5 Mess- und Regeltechnik . 10 4.6 Sicherheitseinrichtungen 10 4.7 Werkstoffe . 11 5 Anwendungsbeispiele 11 5.1 Oxidierende Gaswsche mit Ozon . 11 5.2 Oxidierende Gaswsche von Klrg

7、asen mit Wasserstoffperoxid . 12 5.3 Oxidierende Gaswsche zur Abscheidung von Chlor/Brom/Jod mit Natriumsulfit 13 5.4 Oxidierende Gaswsche zur Abscheidung von Schwefeldioxid mit Wasserstoffperoxid 15 5.5 Oxidierende Gaswsche mit Natriumhypochlorit 16 5.6 Oxidierende Gaswsche mit Kaliumpermanganat .

8、18 5.7 Oxidierende Gaswsche mit Natriumbromat . 20 5.8 Oxidierende Gaswsche zur Abscheidung von H2S mit Fe3+und Regeneration mit Luftsauerstoff 22 5.9 Oxidierende Gaswsche zur Abscheidung von Quecksilber . 23 Schrifttum 24 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 3 3

9、Procedural principles . 3 3.1 Basic principles 3 3.2 Selection of oxidising agents . 4 4 Plant engineering 8 4.1 Removing and conditioning waste gases . 8 4.2 Gas scrubber types . 8 4.3 Adding the oxidising agent 9 4.4 Treating the scrubbing liquid . 9 4.5 Measurement and control instruments . 10 4.

10、6 Safety equipment and facilities 10 4.7 Materials 11 5 Applications 11 5.1 Oxidative gas scrubbing with ozone 11 5.2 Oxidative gas scrubbing with hydrogen peroxide to eliminate odours from sewages gases 12 5.3 Oxidative gas scrubbing with sodium sulphite to remove chlorine/bromine/ iodine . 13 5.4

11、Oxidative gas scrubbing with hydrogen peroxide to remove sulphur dioxide . 15 5.5 Oxidative gas scrubbing with sodium hypochlorite . 16 5.6 Oxidative gas scrubbing with potassium permanganate 18 5.7 Oxidative gas scrubbing with sodium bromate 20 5.8 Oxidative gas scrubbing with Fe3+to remove H2S and

12、 regeneration with atmospheric oxygen . 22 5.9 Oxidative gas scrubbing to remove mercury 23 Bibliography 24 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF8FD9NormCD - Stand 2015-01 2 VDI 3679 Blatt 4 / Part 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Vorbemerkung Der Inhal

13、t dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Ric

14、htlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter

15、dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3679. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (ph

16、otocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to expre

17、ss our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the internet at www.vdi.de/3679. Einleitung Die Richtlinienreihe VDI 3679 beschreibt Verfah-ren der Abgasreinigung mit Nassabscheidern. Nas-sabscheider di

18、enen der Entfernung fester, flssiger oder gasfrmiger Verunreinigungen aus einem Gas. Dabei werden die Verunreinigungen an die in die Strmung eingebrachte Waschflssigkeit ge-bunden und mit dieser zusammen abgeschieden. Die Abscheidemechanismen bei Partikeln, Gasmo-leklen und Tropfen unterscheiden sic

19、h allerdings wesentlich. Blatt 1 dieser Richtlinienreihe umfasst die Verfah-ren zur Abscheidung fester oder flssiger Verun-reinigungen. Die Abscheidung gasfrmiger Verunreinigungen in Nassabscheidern wird in Blatt 2 behandelt. Darin werden auch die wissenschaftlichen und theoreti-schen Grundlagen der

20、 Absorption dargestellt. Introduction The series of standards VDI 3679 describes wet separation processes for air pollution control. Wet separators are employed for removing solid, liquid and gaseous pollutants from gas streams. Removal is accomplished by collecting the pollutants on a scrubbing liq

21、uid injected into the gas stream from which they are then separated together with the scrubbing liquid. The removal mechanisms in-volved in the capture of particles, gas molecules and droplets differ substantially. Part 1 of this series of standards focuses on pro-cesses for the capture of solid or

22、liquid air pollu-tants. Wet separators for the removal of gaseous air pol-lutants are dealt with in Part 2, which also covers the scientific and theoretical principles of absorp-tion. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie behandelt die Verfahren der oxidie-renden Gaswsche zur Minderung von gas- oder

23、aerosolfrmigen luftfremden Stoffen sowie von Ge-ruchsstoffen im Abgas von technischen Prozessen. Neben dem Transport der Partikel zur Waschfls-sigkeit und der Anlagerung an die Waschflssig-keit mssen die Partikel anschlieend gemeinsam mit der Flssigkeit in sogenannten Tropfenab-scheidern aus dem Gas

24、strom entfernt werden. Die-ser Vorgang wird in Blatt 3 beschrieben. Alle bergreifenden Aspekte zum Betrieb und zur In-standhaltung, zur Messtechnik und zur technischen Gewhrleistung sowie sonstiger Grundlagen sind in Blatt 1 enthalten. Deshalb soll dieses Blatt 4 nur zusammen mit Blatt 1 angewendet

25、werden. 1 Scope This standard deals with oxidative gas scrubbing processes to reduce gas and aerosol air pollutants and odorants in the waste gas streams of technical processes. Apart from particle transport and attachment to the scrubbing liquid, wet separators must also provide for subsequent remo

26、val of entrained particles from the gas stream. This process is carried out in mist eliminators, which are the subject of Part 3. All aspects relating to operation and maintenance, measurement equipment, technical warranties and other basic principles are dealt with in Part 1. Therefore this Part 4

27、should be used only in con-junction with Part 1. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF8FD9NormCD - Stand 2015-01All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3679 Blatt 4 / Part 4 3 Auf die geltenden Gesetze und Vorschriften (siehe Schrifttum) wird hingewiesen. Please

28、 refer to the applicable acts and regulations (see Bibliography). 2 Normative Verweise Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 3679 Blatt 1:2014-07 Nassabscheider; Grund-lagen, Abgasreinigung von partikelfrmigen Stoffen VDI 3679 Blatt 2:2014-07 Nas

29、sabscheider; Abgas-reinigung durch Absorption (Wscher) 2 Normative references The following referenced documents are indispen-sable for the application of this standard: VDI 3679 Part 1:2014-07 Wet separators; Funda-mentals, waste gas cleaning of particle collec-tions VDI 3679 Part 2:2014-07 Wet sep

30、arators; Waste gas cleaning by absorption (scrubbers) 3 Verfahrensprinzip 3.1 Grundlagen 1 bis 3 Der Stoffaustausch bei der Absorption ist in VDI 3679 Blatt 2, Abschnitt 5.4 hinreichend darge-stellt. Auf die dort zitierte Literatur wird verwiesen. Der Gesamtvorgang wird darber hinaus durch die Reakt

31、ionsgeschwindigkeit der ablaufenden Oxida-tionsreaktionen in der flssigen Phase beeinflusst. Dabei ist die Absorptionsgeschwindigkeit durch drei Gren bestimmt. Dies sind die spezifische Phasengrenzflche a, der Stoffdurchgangskoeffizient tot und die treibende Differenz der Konzentration des luftfremd

32、en Stoffs in der Flssigkeit zwischen der Phasengrenze X* und dem Inneren der Fls-sigkeit X0. Durch die chemische Umsetzung des luftfremden Stoffs, z. B. mit einem Oxidationsmittel, wird die Konzentration des luftfremden Stoffs in der Fls-sigkeit geringer. Auf diese Weise vergrert sich die Differenz

33、der Beladungen X* X0des Reaktan-den zwischen Phasengrenze und dem Inneren der Flssigkeit, woraus eine erhhte Absorptionsge-schwindigkeit resultiert. Bei langsamen Reaktionen wird die Konzentration X0des luftfremden Stoffs im Inneren der Flssig-keit nur unwesentlich herabgesetzt. In diesem Be-reich w

34、ird die Absorptionsgeschwindigkeit durch die Reaktionsgeschwindigkeit bestimmt. In diesem Fall ist eine Kolonne mit hoher Verweilzeit der Flssigkeit bzw. ein Behlter auerhalb der Ko-lonne notwendig, um eine ausreichende Reaktions-zeit zur Regeneration der Waschflssigkeit zu ge-whrleisten. Bei hheren

35、 Reaktionsgeschwindigkeiten wird der absorbierte luftfremde Stoff bereits weitgehend in der flssigkeitsseitigen Grenzschicht umgesetzt. Die Konzentration X0des luftfremden Stoffs im Inneren der Flssigkeit geht gegen null. Die Ab-sorptionsgeschwindigkeit wird im Wesentlichen 3 Procedural principles 3

36、.1 Basic principles 1 to 3 Mass transfer during absorption is described in detail in VDI 3679 Part 2, Section 5.4. Please refer to the relevant referenced literature. The entire absorption process is influenced by the rate of the oxidative reactions taking place in the liquid phase. Here, the absorp

37、tion rate is deter-mined by three parameters: the specific interfacial area a, the overall mass transfer coefficient tot and the difference in air pollutant concentration between the interface X* and the inside of the liquid X0that drives the mass transfer. When the air pollutant chemically reacts w

38、ith an oxidising agent, for example, the air pollutant con-centration in the liquid falls. This increases the difference between reactant loads X* X0at the interface and inside the liquid, resulting in an in-creased absorption rate. With slow reactions there is only a negligible de-cline in the air

39、pollutant concentration X0inside the liquid. In this area the absorption rate is deter-mined by the reaction rate. In this case, a column with a long liquid retention time or a vessel outside the column is required to allow sufficient reaction time to regenerate the scrubbing liquid. With faster rea

40、ction rates most of the absorbed air pollutant is reacted at the liquid-side interface. The air pollutant concentration X0inside the liquid is close to zero. The absorption rate is largely deter-mined by the mass transfer rate in the liquid. Col-umns which achieve high a- and tot values, e.g. B55EB1

41、B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF8FD9NormCD - Stand 2015-01 4 VDI 3679 Blatt 4 / Part 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 durch die Geschwindigkeit des Stofftransports in der Flssigkeit bestimmt. Kolonnen, die hohe a- und tot-Werte gewhrleisten, z. B. Fllkrp

42、er-sulen, sind zu bevorzugen. Bei sehr schnellen Reaktionen, z. B. Ionenreaktio-nen, ist die Reaktionsgeschwindigkeit so gro, dass die absorbierten luftfremden Stoffe bereits in der Phasengrenzflche vollstndig umgesetzt werden. Der Stofftransport aus der Gasphase durch die gasseitige Grenzschicht wi

43、rd bestimmend fr die Absorptionsgeschwindigkeit. Als apparative L-sung empfiehlt sich in einem solchen Fall eine Anordnung mit mglichst turbulenter Gasstr-mung, das heit auer Fllkrpersulen auch Ven-turi-, Strahl- oder Sprhwscher. In der im Kreislauf gefhrten Waschflssigkeit kommt es wegen der stndig

44、en Zufuhr von Luft-verunreinigungen und Oxidationsmittel im Allge-meinen zu einer Aufkonzentrierung von Reakti-onsprodukten. Ein Teil der Lsung muss deshalb von Zeit zu Zeit ausgeschleust und ersetzt werden. Die mit den Reaktionsprodukten beladene, ausge-schleuste Lsung wird entweder verwertet, aufg

45、e-arbeitet und zurckgefhrt oder entsorgt. packed columns, are preferred in such cases. With very rapid reactions, e.g. ion reactions, the reaction rate is so fast that the absorbed air pollu-tants are already fully reacted in the interfacial area. The absorption rate is determined by mass transfer f

46、rom the gas phase through the gas-side boundary layer. In such cases, it is advisable to create maximum turbulence in the gas stream, which is achieved by including apparatus such as Venturi, jet or spray scrubbers in addition to packed columns. The scrubbing liquid fed into the circuit generally co

47、ntains a high concentration of reaction products due to the continuous input of air pollutants and oxidising agent. Some of the solution must there-fore be discharged and replaced from time to time. The discharged solution loaded with reaction prod-ucts can either be re-utilised, recovered, treated

48、and fed back into the process or disposed of. 3.2 Oxidationsmittel und ihre Auswahl Bei Auswahl der Oxidationsmittel sollen folgende Gesichtspunkte bercksichtigt werden: Art und Konzentration der einzelnen luftfrem-den Stoffe im Rohgas Oxidationsgeschwindigkeit fr den jeweiligen luftfremden Stoff mi

49、t dem betreffenden Oxida-tionsmittel erforderliche Konzentration des Oxidationsmit-tels im Waschwasser fr ausreichende Reakti-onsgeschwindigkeiten Khlgrenztemperatur des Abgases Verbrauch und Kosten des Oxidationsmittels Mglichkeit der Messung und Regelung der erforderlichen stationren Konzentration des Oxidationsmittels im Waschwasser optimaler pH-Wert fr Absorptions- und Oxida-tionsgeschwindigkeit Bei Verwendung von alkalische