Die nasse Rauchgasentstickung ist eine Technik zur Reinigung von Rauchgas durch Waschen, Absorbieren und Eliminieren von Stickstoff. Der Großteil des im Verbrennungsrauchgas vorhandenen NOx besteht aus NO, das in Wasser schwer löslich ist. In der nassen Rauchgasentstickungstechnologie sind die üblicherweise verwendeten Verfahren Säureabsorption, Alkaliabsorption, Komplexabsorption und Ozonentstickung. Durch die Anwendung dieser Methoden können die resultierenden Verbindungen adsorbiert oder absorbiert werden, und über 95 % des NOx können entfernt werden. Im Folgenden wird eine Einführung in die oben genannten Methoden gegeben.

Säureabsorptionsmethode

Die Säureabsorptionsentstickung beinhaltet die Absorption von NOx aus Rauchgas unter Verwendung von sauren Substanzen wie Salpetersäure, da die Löslichkeit von NOx in Säure im Vergleich zu Wasser deutlich höher ist. Konzentrierte Schwefelsäure ist in der Lage, NOx effektiv zu absorbieren. Durch die Nutzung dieser Eigenschaft können sowohl NO als auch NO2 in konzentrierte Schwefelsäure absorbiert werden, was zur Herstellung von nitros Schwefelsäure (NOHSO4) führt, die anschließend zurückgewonnen werden kann.

Die Effizienz der Entstickung mit der Säureabsorptionsmethode wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, darunter Absorptionstemperatur und -druck. Diese Technik steht jedoch vor bestimmten technischen Herausforderungen, wie z. B. hohem Energieverbrauch und einem erheblichen Bedarf an Säurezirkulation während des Absorptionsprozesses. Diese Probleme stellen wichtige Überlegungen bei der Implementierung der Säureabsorptionsmethode zur Entstickung dar.

Alkaliabsorptionsmethode

Die Alkaliabsorptionsentstickung beinhaltet die Verwendung von alkalischen Lösungen wie NaOH, KOH oder NH3 · H2O als Absorptionsmittel. Der Prozess der Alkaliabsorptionsentstickung ist relativ einfach und ermöglicht die Rückgewinnung von Entstickungsnebenprodukten wie Nitriten und Nitraten. Diese Methode hat jedoch auch Nachteile, darunter eine geringere Entstickungseffizienz und Einschränkungen bei der Behandlung höherer NOx-Konzentrationen im Rauchgas.

Komplexe Absorptionsmethode

Die vorherrschende Form von NOx im Rauchgas ist NO, das im Wesentlichen wasserunlöslich ist und in einem flüssigen Medium nicht effektiv erfasst werden kann. Um diese Herausforderung zu bewältigen, verwendet die nasse Komplexierungsabsorptionsmethode Metallchelate wie Fe(E)·EDTA, Fe(NTA), Fe(II)-EDTA, Fe(II)-EDTA-Na2SO3 und FeSO4. Diese Chelate erleichtern die schnelle Reaktion und Komplexbildung mit gelöstem NOx, insbesondere NO. Beim Erhitzen setzt der Komplex NO frei, wodurch es für die anschließende Rückgewinnung, weitere Reduktion oder Oxidationsbehandlung konzentriert wird. Dieses Prinzip untermauert die Wirksamkeit der nassen Komplexierungsabsorptionsmethode.

Die Komplexabsorptionsmethode weist eine hohe Effizienz bei der Entfernung von NOx auf. Sie birgt jedoch Herausforderungen in Bezug auf das Chelat-Recycling. Während der Reaktion gehen Chelate verloren, was zur Deaktivierung der absorbierenden Flüssigkeit führt. Folglich wird die Regeneration erschwert, was zu einer geringen Nutzung führt und die Behandlung der Abfallflüssigkeit erschwert. Diese Faktoren tragen zu hohen Betriebskosten im Zusammenhang mit der Komplexabsorptionsmethode bei.

Ozonlösung

Ozon ist eine energiereiche Form von Sauerstoff, mit extrem starker OxidationOzon kann Stickoxide, Schwefeldioxid, Fluorchlorkohlenwasserstoffe usw. effektiv entfernen und kann auch zur Sterilisation, Dekontamination, Bleiche und Desodorierung verwendet werden. Bei der Aufspaltung von Chemikalien wird Ozon schließlich zu Sauerstoff und Wasser reduziert, wodurch keine sekundäre Verschmutzung verursacht wird.

Die Ozonentstickung dient hauptsächlich dazu, die starke Oxidation von Ozon zu nutzen, um unlösliche, preiswerte Stickoxide zu löslichen, hochpreisigen Stickoxiden zu oxidieren. Anschließend wird das Stickoxid des hohen Zustands im Wäscher absorbiert, um den Zweck der Entstickung zu erreichen.

Die Verwendung von Ozon im Bereich der Oxidation und Entstickung bietet mehrere Vorteile. Ozon weist eine hohe Selektivität gegenüber NOx auf und wirkt schnell, wobei die Oxidation von NO innerhalb von etwa 0,05 Sekunden abgeschlossen ist. Um die Absorption der oxidierten Produkte zu verbessern, wird am Backend ein Sprühabsorptionsprozess eingesetzt. Bemerkenswert ist, dass das Rauchgas nicht erhitzt werden muss, um N2O5 durch die alkalische Lösung effektiv zu absorbieren, und Ozon hilft auch bei der Oxidation und Entfernung von Schwermetall Schadstoffen wie Quecksilber. Darüber hinaus hat das Vorhandensein hoher Konzentrationen von Staub oder Feststoffpartikeln im Rauchgas keinen signifikanten Einfluss auf die Entfernungseffizienz von NOx. Die Produktion von Ozon kann flexibel an die Konzentration von NOx im Rauchgas angepasst werden, was eine anpassungsfähige Behandlung ermöglicht.

Der komplexe Oxidationsreaktionsprozess von O3 für NOx beinhaltet hauptsächlich die Veränderung des Wertigkeitszustands von Stickstoff (N). Die wichtigsten Reaktionen umfassen Folgendes:

NO+O3=NO2+O2

2NO2+O3=N2O5+O2

2NO+3O3=N2O5+3O2

Vorteile der Ozon-Rauchgasbehandlung

• Die NOx-Entfernungsraten können so konfiguriert werden, dass sie zwischen 30 % und über 95 % liegen.
• Die effiziente Bekämpfung eines breiten Spektrums von Stickoxiden und schädlichen Schadstoffen ist auch in Verbindung mit verschiedenen Geräten zur Luftreinhaltung (Air Pollution Control, APC) möglich.
• Diese zukunftsorientierte Lösung ist in der Lage, die sich ständig ändernden NOx-Vorschriften zu erfüllen und ihre Relevanz für die Zukunft zu gewährleisten.
• Die Investitionsausgaben (CAPEX) sind gering, wenn der NOx-Eingangspegel moderat ist und vorhandene Geräte zur Luftreinhaltung (APC) genutzt werden können.
• Die mit dem Ozonverbrauch verbundenen Kosten sind transparent und stehen in direktem Zusammenhang mit der Effizienz der NOx-Entfernung.
• Es ist weder erforderlich, in vorhandene Verbrennungsanlagen einzugreifen oder diese zu verändern, noch ist es erforderlich, das Rauchgas auf hohe Temperaturen zu erhitzen.
• Es ist nicht erforderlich, gefährliche Chemikalien zu lagern, die typischerweise in traditionellen Abbauprozessen verwendet werden.