CS196293B2

CS196293B2 - Method of combustion of aqueous liquor containing salts of alkali and other metals pre-thickened by heat from combustion gases

Info

Publication number: CS196293B2
Application number: CS867275A
Authority: CS
Inventors: Clive R Smith; Brian Mills
Original assignee: Peabody Holmes Ltd
Priority date: 1975-12-18
Filing date: 1975-12-18
Publication date: 1980-03-31

Abstract

Vynález se týká způsobu spalování vodného louhu obsahujícího soli alkalických a jiných kovů, předběžně zahuštěného účinkem tepla ze spalných plynů, vhodný zejména pro zpracování odpadních vodněalkalických louhů, obsahujících sloučeniny síry.The invention relates to a method of burning aqueous lye containing salts of alkali and other metals, preliminarily thickened by the effect of heat from combustion gases, suitable in particular for the treatment of waste aqueous alkaline lyes containing sulfur compounds.

Description

Vynález se týká způsobu spalování vodného louhu obsahujícího soli alkalických a jiných kovů, předběžně zahuštěného účinkem tepla ze spalných plynů, vhodný zejména pro zpracování odpadních vodněalkalických louhů, obsahujících sloučeniny síry.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for the combustion of aqueous liquor containing alkali and other metal salts pre-thickened by the effect of heat from combustion gases.

Při jednom ze známých způsobů odstraňování sirovodíku z topného plynu, například z plynu vyrobeného splyněním uhlí, se plyn promývá vodně alkalickým pracím louhem a získaný sirovodík se oxiduje na elementární síru, která se odstraní z pracího louhu pěnovou flotací. Sirovodík se oxiduje na síru působením soli kovu ve vysokém valenčním stupni, přičemž typickým kovem je pětimocný vanad, který se při oxidaci sirovodíku redukuje na čtyřmocný vanad. Zredukovaný vanad se znovu oxiduje na pětimocný vanad vzdušným kyslíkem v přítomnosti anthrachinondisulfonátu. Celkovým výsledkem je oxidace sirovodíku na elementární síru vzdušným kyslíkem.In one known method of removing hydrogen sulfide from fuel gas, for example from gas produced by coal gasification, the gas is washed with an aqueous alkaline scrubbing liquor and the hydrogen sulfide obtained is oxidized to elemental sulfur, which is removed from the scrubbing liquor by foam flotation. Hydrogen sulfide is oxidized to sulfur by the action of a metal salt in a high valence stage, a typical metal being pentavalent vanadium, which is reduced to tetravalent vanadium upon oxidation of hydrogen sulfide. The reduced vanadium is re-oxidized to pentavalent vanadium by air oxygen in the presence of anthraquinone disulfonate. The overall result is the oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur by air oxygen.

I když tento způsob je vysoce účinný a velmi používaný, vyskytují se při něm nežádoucí vedlejší reakce, které způsobují znečištění alkalického pracího louhu, takže se tento louh musí vypouštět do odpadu a nahrazovat novým. Hlavním nežádoucím vedlejším produktem je thiosíran, který vzniká přímou oxidací sirovodíku v roztoku vzduš2 ným kyslíkem nebo oxidací elementární síry v suspenzi v pracím louhu. Část thiosíranu může být dále oxidována na síran antrachinonem v pracím louhu. Thiosíran a síran jsou proto nežádoucí, že jejich tvorbou se váže alkálie a síra, takže se prací louh spotřebovává a síra se ztrácí. Kromě toho mohou velmi značné koncentrace thiosíranu způsobit vylučování drahých solí vanadu z roztoku.Although this process is highly efficient and widely used, undesirable side reactions occur which cause contamination of the alkaline wash liquor, so that it must be discharged into waste and replaced with a new one. The main undesirable by-product is thiosulphate, which is formed by direct oxidation of hydrogen sulfide in solution with airborne oxygen or by oxidation of elemental sulfur in the wash liquor. Part of the thiosulfate can be further oxidized to sulphate by anthraquinone in the wash liquor. Thiosulfate and sulphate are therefore undesirable because alkali and sulfur are bound to form so that the wash liquor is consumed and sulfur is lost. In addition, very high concentrations of thiosulfate can cause the precious vanadium salts to precipitate out of solution.

Koncentrace thiosíranu je ovládána nepřetržitým oddělováním části znečištěného pracího louhu a doplňováním čerstvým louhem. Oddělený znečištěný odpadní prací louh se obvykle zpracuje odpařením a zbytek po odpaření se vyváží na skládku.The thiosulfate concentration is controlled by continuously separating a portion of the soiled wash liquor and replenishing with fresh liquor. The separated contaminated waste liquor is usually treated by evaporation and the remainder after evaporation is exported to landfill.

Problém znečištění pracího louhu je velmi značně zvýrazněn přítomností kyanidu ve zpracovávaném topném plynu. Kyanovodík se velmi účinně absorbuje alkalickým pracím louhem a tvoří thiokyanatan reakcí s elementární sírou v suspenzi. Tvorba thiokya-. natanu, podobně jako tvorba thiosíranu, je nežádoucí, protože se tím váže alkálie a síra, a představuje ještě vážnější problém pro odstraňování, neboť thiokyanatan je biologicky škodlivý a nemůže být vyvezen na skládku bez předchozího zpracování, jakým je například oxidační spálení nebo velmi značné zředění.The problem of scrubbing liquor is greatly exacerbated by the presence of cyanide in the fuel gas to be treated. Hydrogen cyanide is very efficiently absorbed by the alkaline washing liquor and forms thiocyanate by reaction with elemental sulfur in suspension. Thiocya- formation. Natan, like thiosulfate formation, is undesirable because it binds alkali and sulfur, and is an even more serious disposal problem since thiocyanate is biologically harmful and cannot be landfilled without prior treatment such as oxidative incineration or very large dilution .

/Při dalším zlepšení výše popsaného způŠbbu’ se' plyny, obsahující.-.sirovodík předběžně. zpracují promytím vodně-alkalickým roztokem polysulfidu. Polysulfid reaguje s,kyanidem za vzniku thiokyanatanu, Úterý še rozpouští v pracím louhu. I když se tímto postupem zabrání znečištění pračího louhu · kyanidem, používaného ve vypíracím zařízení pro sirovodík, váže se tvorbou thiokyanatanu v pracím louhu v zařízení pro vypírání kyanovodíku opět alkálie a síra a tím vznikají tytéž problémy ze zbavováním znečištěného louhu.In further improving the above process, gases containing hydrogen sulfide are preliminarily. They were washed with an aqueous-alkaline polysulfide solution. The polysulfide reacts with cyanide to form a thiocyanate, Tuesday dissolving in the wash liquor. Although this process avoids contamination of the scrubbing liquor with the cyanide used in the scrubber for hydrogen sulfide, the formation of thiocyanate in the scrubbing liquor in the scrubber for hydrogen cyanide scrubbing again binds alkali and sulfur, thus creating the same problems of scrubbing the contaminated liquor.

Účelem vynálezu je poskytnout způsob spalování vodného louhu, obsahujícího soli alkalických a’ jiných kovů, předběžně zahuštěného účinkem tepla že spalných plynů. Jak již bylo uvedeno, je tento způsob obzvláště vhodný pro zpracování odpadních alkalických louhů, obsahujících sloučeniny síry, tak,- aby se -zpětně získaly alkálie. a síra.It is an object of the present invention to provide a method of combusting an aqueous liquor containing alkali and other metal salts pre-thickened by the heat of the combustion gases. As already mentioned, this process is particularly suitable for treating alkaline waste liquors containing sulfur compounds to recover alkali. and sulfur.

Způsob podle vynálezu pro spalování vodného louhu obsahujícího soli alkalických a jiných kovů, předběžně zahuštěného účinkem tepla ze spalných plynů, spočívá v tom, že se řídký louh rozstříkne v kapky, rozstříknuté kapky se uvedou do přímého styku s horkými spalnými plyny k částečnému odpaření vody s povrchu kapek řídkého louhu a k ochlazení uvedených spalných plynů, načež se louh, zahuštěný částečným odpařením, pak spálí ve spalovací zóně za získání horkých spalných plynů o teplotě v rozmezí 1200 až 1600 °C,-obsahujících jemně práškový produkt, jichž se pak použije pro předběžné zahuštění dalších podílů rozstříknutého řídkého louhu, načež se převedou do vypírací zóny, kde se ochladí a obsažené částice práškového produktu přejdou do vodného roztoku.The process according to the invention for the combustion of an aqueous liquor containing alkali and other metal salts pre-thickened by the effect of heat from the combustion gases consists in spraying the thin liquor into drops, contacting the droplets directly with hot combustion gases to partially evaporate the water. surface of the liquor liquor droplets and to cool said combustion gases, whereupon the liquor, thickened by partial evaporation, is then burned in the combustion zone to obtain hot combustion gases at a temperature of 1200 to 1600 ° C containing a finely powdered product which is then used concentrating further proportions of sprayed liquor, then transferred to a scrubbing zone where it is cooled and the powdered product particles are transferred to an aqueous solution.

Při., vypírání sirovodíku a kyanovodíku z plynného prostředí způsobem podle vynálezu/přičemž se sirovodík oxiduje ve vodně alkalickém louhu na elementární síru a kyanovodík ss odstraňuje polysulfidem ve vodně alkalickém louhu, se louh znečištěný odstraněním kyanovodíku přemění působením tepla ve spalovací komoře v redukční atmosféře na plynný spalný produkt, obsahující stržené jemně práškové částice, a získaný spalný produkt se pak ze spalovací komorý vede ďo pračky, kde se spalný produkt prudce ochladí a stržené práškové částice přejdou do vodného roztoku.By scrubbing hydrogen sulphide and hydrogen cyanide from the gaseous medium according to the invention (wherein the hydrogen sulphide is oxidized in aqueous alkaline lye to elemental sulfur and the hydrogen cyanide is removed by polysulphide in aqueous alkaline lye), the liquor contaminated by hydrogen cyanide removal is converted to the gaseous combustion product containing entrained fine powder particles and the obtained combustion product are then passed from the combustion chamber to a scrubber where the combustion product is quenched and the entrained powder particles pass into an aqueous solution.

Výhodně pracuje pračka tak, že se přeměněný vodný louh uvádí do proudu spalného produktu procházejícího pračkou. Při výhodné obměně je pračka opatřena rozstřikovacím zařízením, jímž se do proudu spalného produktu' přivádí chladicí kapalina, proud spalného produktu se po zavedení Chladicí kapaliny výhodně urychlí a výsledný vodný roztok se z pračky odvádí v podobě kapiček.Preferably, the washing machine operates by introducing the converted aqueous liquor into a combustion product stream passing through the washing machine. In a preferred variation, the washing machine is provided with a spraying device to supply coolant to the combustion product stream, the combustion product stream is preferably accelerated upon introduction of the cooling liquid, and the resulting aqueous solution is removed from the washing machine in the form of droplets.

Přivýhodném provedení má pračka podobu Venturiho pračky se zúženým hrdlem a s- rozstřikováním kapaliny v místě zúžení nebo před ním.In a preferred embodiment, the scrubber is in the form of a throat venturi scrubber with liquid spray at or in front of the constriction.

Podle výhodného provedení způsobu podle vynálezu se louh zahustí odpařením před přeměnou působením tepla ve spalovací komoř. Uspořádání je výhodně takové, že se část vody v louhu odstraní , z louhu odpařením a obchází spalovací komoru, takže ve spalovací komoře se tepelně přemění pouze zahuštěný louh. Pak se po přeměně obě frakce opět spojí v pozdějším stupni soustavy.According to a preferred embodiment of the process according to the invention, the caustic is concentrated by evaporation before being converted by heat into a combustion chamber. The arrangement is preferably such that part of the water in the caustic is removed from the caustic by evaporation and bypasses the combustion chamber so that only the thickened caustic is thermally converted in the combustion chamber. Then, after conversion, the two fractions are reunited at a later stage of the system.

Odparkou je výhodně přímá kontaktní odparka, v níž se louh zahřívá a koncentruje horkými spalnými produkty ze spalovací komory. Odparka a spalovací komora výhodně tvoří jedinou nádobu.The evaporator is preferably a direct contact evaporator in which the caustic is heated and concentrated by the hot combustion products from the combustion chamber. The evaporator and the combustion chamber preferably form a single vessel.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se redukční atmosféra vytváří při zvýšené teplotě v nepřítomnosti louhu určeného k tepelné přeměně, který se pak přivádí do horké redukční atmosféry, čímž dochází k jeho přeměně působením tepla.According to a further preferred embodiment of the invention, the reducing atmosphere is formed at an elevated temperature in the absence of the caustic to be converted, which is then fed to the hot reducing atmosphere, thereby converting it under the effect of heat.

Vytvoření horké redukční atmosféry a tepelná přeměna louhu se s výhodou provádějí v od sebe oddělených zónách komory. I když se tato 'komora v předchozím označuje jako spalovací komora, probíhá spalování, jímž se obvykle rozumí oxidační proces, pouze v. první zóně, v níž se například spaluje topný plyn, jako je koksárenský plyn, v daném objemu vzduchu, což má za následek neúplné spálení topného plynu a tím vznik horké redukční atmosféry. Tepelná přeměna louhu je spíše redukčním než oxidačním pochodem.The generation of the hot reducing atmosphere and the thermal conversion of the caustic are preferably carried out in separate zones of the chamber. Although this chamber is previously referred to as a combustion chamber, combustion, typically an oxidation process, only takes place in a first zone in which, for example, fuel gas, such as coke oven gas, is burned in a given volume of air, as a result of incomplete combustion of the fuel gas, resulting in a hot reducing atmosphere. The heat conversion of lye is a reduction rather than an oxidation process.

Má-li se louh zahustit odpařením v komoře, v níž probíhá přeměna louhu působením tepla, budou v komoře upraveny tři více méně oddělené zóny, totiž první spalovací zóná, v níž se vytváří horká redukční atmosféra, střední reakční róna, v níž dochází k přeměně louhu působením tepla, a poslední chladicí a odpařovačí zóna, v níž teplo z horkých plynů přechází do vstupujícího louhu, čímž se tento zahustí odpařením a horké plyny se ochladí.If the lye is to be concentrated by evaporation in a heat-treatment chamber, three more or less separate zones will be provided in the chamber, namely the first combustion zone in which the hot reducing atmosphere is formed, the central reaction zone in which the conversion takes place. and the last cooling and evaporation zone in which heat from the hot gases passes to the incoming lye, thereby concentrating it by evaporation and cooling the hot gases.

Vynález je blíže objasněn dále uvedeným popisem, uvedeným pouze jako příklad, s přihlédnutím k připojeným výkresům, kde na obr. 1 je schematicky znázorněno zařízení, pracující podle prvé obměny způsobu podle vynálezu, spolu se zařízením pro vypírání kyanidu, na obr. 2 je schematicky znázorněno zařízení, pracující podle druhé obměny způsobu podle vynálezu, rovněž v kombinaci se zařízením pro vypírání kyanidu, na obr. 3 je schematicky znázorněno zařízení, pracující podle třetí obměny způsobu podle vynálezu, kde jsou zobrazeny tří oddělené zóny v komoře pro tepelné zpracování, a na obr. 4 je znázorněna upravená verze zařízení z obr. 3.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated by the following description, given by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 schematically illustrates a device operating according to a first variation of the method of the invention together with a cyanide scrubber; FIG. 3 is a schematic representation of a device operating in accordance with a third variation of the method of the invention, showing three separate zones in a heat treatment chamber; and Fig. 4 shows a modified version of the device of Fig. 3.

Zařízení na vypírárií kyanidu, znázorněné na obr. 1, zahrnuje prací věž 10 a gene196293The cyanide scrubber apparatus shown in Figure 1 includes a wash tower 10 and gene196293

S rátor 12 polysulfidu sodného. Na spodku prací věže je umístěna nádrž 14 na prací louh, z níž selouh čerpá čerpadlem 18 a jde potrubím 16 do horní části věže; prací louh pak stéká věží a vrací se do nádrže 14. Polysulfid sodný z generátoru 12 se mísí s louhem v nádrži 14 a ve věži 10 reaguje s kyanovodíkem, obsaženým v plynu přicházejícím do věže potrubím 20, čímž vzniká thiokyanatan sodný. Promytý plyn opouští věž potrubím 22.Sodium polysulfide generator 12. At the bottom of the wash tower is located a wash liquor tank 14, from which the malfunction is pumped by a pump 18 and goes through a line 16 to the top of the tower; The wash liquor then flows down the tower and returns to the tank 14. The sodium polysulfide from the generator 12 is mixed with the caustic in the tank 14 and in the tower 10 reacts with hydrogen cyanide contained in the gas entering the tower via line 20 to form sodium thiocyanate. The scrubbed gas leaves the tower via line 22.

Pro ovládání koncentrace thiokyanatanu v louhu je nutné odstraňovat část znečištěného louhu potrubím 24 a přivádět čerstvý louh přes generátor 12 polysulfidu. Až dosud bylo se znečištěným louhem, odváděným potrubím 24, nakládáno jako s odpadním produktem. Odstraňování odpadního produktu vyvolávalo obtíže zejména proto, že tento odpadní produkt obsahuje thiokyanatan sodný, který je biologicky škodlivý. í když thiokyanatan je biodegradabilní v přítomnosti určitých organismů v koncentracích řádově 1Ó00 ppm, vyžadovalo by vypouštění znečištěného/ louhu do odpadu velkou potřebu vody pro ředění a mělo by samozřejmě též za následek ztrátu cenných látek. Na druhé straně je však možno znečištěný louh zpracovat před vypuštěním do odpadu, například oxidačním spálením.To control the concentration of thiocyanate in the caustic, it is necessary to remove some of the contaminated caustic via line 24 and to supply fresh caustic via the polysulfide generator 12. Until now, the contaminated caustic effluent 24 has been treated as a waste product. The disposal of the waste product has caused particular difficulties because the waste product contains sodium thiocyanate, which is biologically harmful. Although thiocyanate is biodegradable in the presence of certain organisms in concentrations of the order of 100 ppm, discharging of contaminated / caustic into waste would require a great need for dilution water and would of course also result in the loss of valuable substances. On the other hand, however, the contaminated liquor can be treated before being discharged into waste, for example by oxidative incineration.

V zařízení, znázorněném ha obr. 1, se znečištěný louh, odváděný potrubím 24, přivádí přes rozštřikovací zařízení 26 do spalovací komory 28, v níž se louh při vysoké teplotě působením tepla přemění v rekukční atmosféře. Teplota ve spalovací komoře 28 sb udržuje s výhodou pomočí hořáku 30, do něhož se přivádí přesně regulovaná množství paliva, plynu a vzduchu. Poměr plynu ke vzduchu, přiváděnému do spalovací komory, je typicky takový, aby ve spalovací komoře vznikla atmosféra, obsahující až 4 objemová % kysličníku uhelnatého, až 10 objemových % vodíku, dusík a uhlovodíky. Rozštřikovací zařízení 26, jímž se znečištěný louh přivádí do této redukční atmosféry, je s výhodou tvořeno parními atomizačními rozstřikovači, aby byla zajištěna tvorba jemných kapiček louhu a současně aby se zabránilo vnikání vzduchu do komory. Jak je patrné z obr. 1, je rozštřikovací zařízení 28 upraveno v komoře 28 pod hořákem 30 v dostatečně velké vzdálenosti, takže se horká redukční atmosféra vytváří v nepřítomnosti znešištěného louhu a znečištěný louh se poté vstřikuje do horké redukční atmosféry za účelem přeměny působením tepla. Spálením louhu v komoře 28 se uvolní většina síry v thiokyanatanu v podobě sirovodíku, který se vede, spolu s ostatními plynnými podíly, které jsou popřípadě přítomny, a s tuhými jemně práškovými částicemi, zahrnujícínli sodné sloučeniny, potrubím 32 do Venturiho pračky 34, v níž se páry kondenzují a tuhé částice přecházejí do vodného roztoku, čímž vzniká rekonstituovaný alkalický prací louh v podobě jemných kapiček, Venturiho pračka 34 obsahuje úzké hrdlo 36 a vstupní část 38 a výstupní část 40 ve tvaru komolých kuželů. Louh se přivádí potrubím 42 pomocí rozstřikovače (nezakresleno) umístěného uvnitř Venturiho pračky 34 nad zúženým hrdlem 36.In the apparatus shown in FIG. 1, the contaminated liquor discharged via line 24 is fed via a spray device 26 to a combustion chamber 28 in which the liquor is converted into a recirculating atmosphere at high temperature by heat. The temperature in the combustion chamber 28 sb is preferably maintained by a burner 30 to which precisely controlled amounts of fuel, gas and air are supplied. The ratio of gas to air supplied to the combustion chamber is typically such that an atmosphere containing up to 4% by volume of carbon monoxide, up to 10% by volume of hydrogen, nitrogen and hydrocarbons is created in the combustion chamber. The spray device 26 through which the polluted liquor is fed to this reducing atmosphere is preferably formed by steam atomizing sprayers to ensure the formation of fine liquor droplets while preventing air from entering the chamber. As can be seen from FIG. 1, the spray device 28 is provided in the chamber 28 below the burner 30 at a sufficiently long distance so that a hot reducing atmosphere is formed in the absence of contaminated caustic and the contaminated caustic is then injected into the hot reducing atmosphere. The combustion of the caustic in chamber 28 releases most of the sulfur in the hydrogen sulfide thiocyanate, which is passed along with any other gaseous constituents, if any, and solid fine particulate matter, including sodium compounds, via line 32 to a venturi scrubber 34 in which the vapors condense and the solids pass into the aqueous solution, thereby forming a reconstituted alkaline wash liquor in the form of fine droplets. The caustic is supplied via line 42 via a sprinkler (not shown) located inside the venturi scrubber 34 above the constricted neck 36.

Rozpuštěné tuhé částice, zkondenzované páry, nezkondenzované páry a plyny jsou z Venturiho pračky 34 uvedeny potrubím 44 do odlučovacího cyklónu 46, v němž se oddělí kapalné podíly od plynných. Kapalina, kterou je v podstatě roztok uuhličitanu sodného, se shromažďuje v nádrži 48, zatímco plynné podíly jdou do chladiče 50, zkondenzovaná kapalina se odvádí z chladiče 50 do nádrže 48 a nezkondenzované plyny, které obsahují značný podíl sirovodíku, se odvádějí potrubím.52, které se spojuje s potrubím 22, jímž se odvádí promytý plyn z věže 10.Dissolved solids, condensed vapors, non-condensed vapors and gases are vented from venturi scrubber 34 via line 44 to a cyclone separator 46 where the liquid fractions are separated from the gaseous fractions. The liquid, which is essentially a sodium carbonate solution, is collected in the tank 48 while the gaseous fractions go to the cooler 50, the condensed liquid is discharged from the cooler 50 to the tank 48 and the non-condensed gases containing a significant proportion of hydrogen sulphide are discharged via line.52. which communicates with a conduit 22 through which the scrubbed gas is discharged from the tower 10.

Z nádrže 48 se louh dopravuje pomocí čerpadla 54 potrubím 56, z něhož se odvětvuje potrubí 42 do Venturiho pračky 34, jakož i potrubí 58, kterým se louh přivádí do generátoru 12 polysulfidu, kam se rovněž přivádí potrubím 60 elementární síra, suspendovaná v alkalickém louhu. Množství lohu, přiváděného do generátoru 12 polysulfidu se suspenzí síry, je prakticky shodné, alespoň pokud jde o rozpuštěné alkalie, s množstvím louhu odváděným ze zařízení potrubím 56.From the tank 48, the liquor is conveyed by means of a pump 54 through a line 56 from which the pipe 42 is vented to the venturi scrubber 34 as well as a line 58 through which the liquor is fed to the polysulfide generator 12, where elemental sulfur suspended in alkaline liquor is also fed. . The amount of caustic fed to the sulfur-containing polysulfide generator 12 is virtually identical, at least in terms of dissolved alkali, to the amount of caustic removed from the apparatus via line 56.

Kdyby bylo žádoucí, ze zpracovávaného plynu pouze odstraňovat kyanovodík k získání plynu majícího větší obsah sirovodíku než jaký měl původně, mohlo by .se zařízení, znázorněné na obr. 1, učinit úplným s uzavřeným okruhem tím, že by se elementární síra suspendovala v pracím louhu odbíráním z potrubí 56 a vzniklá suspenze síry by se přiváděla do generátoru 12 polysulfidu potrubím 60. Přidaná síra by se tím spotřebovala a odcházela by v podobě sirovodíku potrubím 22. Avšak zařízení znázorněné na obr. 1, je obzvláště vhodné pro použití se zařízením pro vypírání sirovodíku, v kterémžto zařízení se elementární síra získává ze zpracovávaného plynu. V takovémto zařízení se plyn z potrubí 22 promývá vodně-alkalickým pracím louhem a získaný kyselý sirník se oxiduje na elementární síru, která se získává ž pracího louhu pěnovou flotací. Kyselý sirník se oxiduje na síru pětimocným vanadem v komplexu s citranem, kterýžto vanad se během oxidace kyselého sfrníku redukuje na čtyřmocný vanad. Zredukovaný vanad se znovu oxiduje na pětimocný vanad vzdušným kyslíkem v přítomnosti antrachinondisulfonátu. Celkovým výsledkem je oxidace sirovodíku na elementární síru vzdušným kyslíkem. Když plyn, přiváděný potrubím 20. do věže pro vypírání kyanidu, již obsahuje sirovodík, stačí pouze část znovuzískané síry suspendovat v pracím louhu a vracet do generátoru 12 polysulfidu.If it were desired to only remove hydrogen cyanide from the process gas to obtain a gas having a higher hydrogen sulfide content than originally had, the device shown in Fig. 1 could be made complete with a closed circuit by suspending the elemental sulfur in the scrubbing liquor. removal from line 56 and the resulting sulfur suspension would be fed to the polysulfide generator 12 via line 60. The added sulfur would be consumed and would be discharged as hydrogen sulfide through line 22. However, the apparatus shown in Figure 1 is particularly suitable for use with a scrubber apparatus. hydrogen sulfide, in which the elemental sulfur is obtained from the gas to be treated. In such an apparatus, the gas from line 22 is washed with an aqueous-alkaline scrubbing liquor and the acid sulfide obtained is oxidized to elemental sulfur, which is obtained from the scrubbing liquor by foam flotation. The acid sulphide is oxidized to sulfur with pentavalent vanadium complexed with citrate, which vanadium is reduced to tetravalent vanadium during oxidation of the acidic sulphate. The reduced vanadium is re-oxidized to pentavalent vanadium by air oxygen in the presence of anthraquinone disulfonate. The overall result is the oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur by air oxygen. When the gas supplied via line 20 to the cyanide scrubbing tower already contains hydrogen sulfide, it is sufficient to suspend part of the recovered sulfur in the wash liquor and return it to the polysulfide generator 12.

I když vynález byl popsán ve spojení se zařízením pro vypírání kyanidu, je možno jej mezi jinými rovněž použít se zařízením pro vypírání sirovodíku, například výše popsaného typu·.-Při' vzdušné oxidaci čtyřmocného vanadu na pětimocný vanad se jakýkoliv kyselý sirník, zbývající v roztoku, bude.' .oxidovat, na.thiosíran a část suspendované sň?y sed rovněž bude oxidovat na thiosíran, Anthrachinon bude rovněž oxidovat thiosíran na síran. Proto, ták jako u výše popsaného:, zařízení pro vypírání kyanidu, se alkalický prací louh musí odstraňovat a nahrazovat čerstvým, čímž dochází ke ztrátám na alkáliích a. síře louhem vypouštěným do odpadu. Znázorněného zařízení, po vypuštění částí 10 až 22 a 58 a 60, je možno použít pro regeneraci odpadního pracího louhu znečištěného thiosíranem, síranem a, obsahuje-li vstupní plyn kyanid, thiokyanatanem. Prací louh se z části odstraňuje potrubím 24 a regenerovaný alkalický louh ,se vrací potrubím 56.Although the invention has been described in connection with a cyanide scrubbing device, it may also be used with a hydrogen sulfide scrubbing device, for example of the type described above. In the airborne oxidation of tetravalent vanadium to pentavalent vanadium, any acid sulphide remaining in solution , will be.' Oxidizing the thiosulfate and part of the suspended salt will also oxidize to the thiosulfate, Anthrachinone will also oxidize the thiosulfate to sulfate. Therefore, as with the cyanide scrubber described above, the alkaline wash liquor must be removed and replaced with fresh, thereby causing loss of alkali and sulfur by the liquor discharged into the waste. The apparatus shown, after draining portions 10 to 22 and 58 and 60, can be used to regenerate a scrubbing liquor contaminated with thiosulfate, sulfate and, if the feed gas contains cyanide, thiocyanate. The wash liquor is partially removed via line 24 and the recovered alkaline liquor is returned via line 56.

Obměna podle obr. 2 je obdobná obměně znázorněné na obr. 1; k označení obdobných částí je použito obdobných vztahových značek. Zařízení na obr. 2 se liší od zařízení na obr. 1 tím, že zahrnuje odparku 25, jíž znečištěný louh prochází před přeměnou působením tepla.The variation of FIG. 2 is similar to that shown in FIG. 1; similar reference numerals are used to designate like parts. The apparatus of FIG. 2 differs from the apparatus of FIG. 1 in that it comprises an evaporator 25 through which the contaminated liquor passes before being converted by heat.

Odparka 25 slouží k zahuštění a předehřátí znečištěného louhu přiváděného potrubím 24; zahuštěný louh odchází z odparky pomocí čerpadla 64 potrubím 66 do rozstřikovacího zařízení 26 a vodní pára se z odparky odvádí potrubím 32. Část vody v louhu odváděném potrubím 24 proto obchází spalovací komoru 28, to jest jde z potrubí 24 přímo do potrubí 32, aniž by byla rozstřikována ve spalovací komoře rozstřikovacím zařízením 26. Tento obtok vody kolem spalovací komory umožňuje velmi významné snížení velikosti některých částí zařízení jakož i snížení spotřeby paliva, potřebného pro spalování louhu. Snížená spotřeba paliva má za následek snížení množství vodní páry, přiváděné do soustavy hořákem 30, takže množství vody, které se musí odpařit v pozdějším stupni k údržení rovnovážného stavu vody v odsiřovacím zařízení, je rovněž nižší.The evaporator 25 serves to thicken and preheat the contaminated caustic fed via line 24; the concentrated liquor leaves the evaporator via the pump 64 via line 66 to the sprinkler 26 and the water vapor is removed from the evaporator via line 32. Part of the water in the liquor removed via line 24 therefore bypasses the combustion chamber 28, i.e. This bypass of water around the combustion chamber allows a very significant reduction in the size of some parts of the plant as well as a reduction in the fuel consumption required for the caustic combustion. The reduced fuel consumption results in a reduction in the amount of water vapor supplied to the system by the burner 30, so that the amount of water that must be evaporated at a later stage to maintain the equilibrium state of the desulfurization plant is also lower.

Na obr. 2 jsou spalovací komora 28 a odparka 25 spojeny v jediné nádobě pro přímý přestup tepla ze spalných produktů do louhu, který se má zahustit. Tím se louh zahustí a předehřeje a spalné produkty se ochladí a smísí s vodní parou z louhu. Proto může být Venturiho pračka 34 nízkoteplotním zařízením, které je možno snadno konstruovat tak, aby zahrnovalo nastavitelný průřez hrdla.In Fig. 2, the combustion chamber 28 and the evaporator 25 are connected in a single vessel for direct transfer of heat from the combustion products to the caustic to be thickened. Thereby the liquor is thickened and preheated and the combustion products are cooled and mixed with water vapor from the liquor. Therefore, the venturi scrubber 34 may be a low temperature device that can be easily constructed to include an adjustable throat cross section.

Poněvadž louh - je , :yelmi korozívní, není vhodné použít běžné trubkové odparky; odparkou 25 je výhodně výměník tepla s přímým stykem. v podobě rozstřikovací věže, která je konstruována tak, že se voda odpařuje z louhu horkými spalnými produkty, avšak regenerované tuhé látky ve spalných produktech se louhem neodstraní. Louh však může výhodně odstraňovat z nádoby 25, 28 těžké tuhé látky, které popřípadě mohou ve spalovací komoře vznikat.Since the lye is very corrosive, it is not advisable to use conventional tube evaporators; The evaporator 25 is preferably a direct contact heat exchanger. in the form of a spray tower designed to evaporate water from the caustic by hot combustion products, but the regenerated solids in the combustion products are not removed by the caustic. However, the caustic may advantageously remove heavy solids from the vessel 25, 28 which may be formed in the combustion chamber.

Bylo zjištěno, že tepelný obsah ve spalných produktech může být takový, že se louh v odparce příliš zahustí a stane se příliš viskózním, než aby mohl být rozstřikován rozstřikovacím zařízením 26. Proto, je, jak je patrné z obr. 2, upraveno potrubí 68, jímž je možno přivádět část kondenzátu z chladiče 50, aby se smísila s louhem v potrubí 24.It has been found that the thermal content of the combustion products may be such that the liquor in the evaporator becomes too thick and becomes too viscous to be sprayed by the spraying device 26. Therefore, as shown in FIG. by which part of the condensate can be fed from the cooler 50 to be mixed with the caustic in line 24.

Na obr. 3 zahrnuje nádoba 123 pro tepelné zpracování komoru se třemi oddělenými zónami, to jest nejprve spalovací zónu 127, v níž se nadbytek topného plynu spaluje ve vzduchu, čímž se vytvoří horká redukční atmosféra, dále střední reakční zónu 128, do níž horká redukční atmosféra přechází, aby působením tepla opět vytvořila zahuštěný louh, který se přivádí potrubím pod spojovací zónu 127 v místě 126, a konečně odpařovací zóna 125, v níž se louh zahušťuje odpařením.In Fig. 3, the heat treatment vessel 123 comprises a chamber with three separate zones, i.e. first a combustion zone 127 in which excess fuel gas is combusted in air to form a hot reducing atmosphere, and a central reaction zone 128 into which the hot reducing zone is heated. the atmosphere passes to heat again to form a thickened lye, which is fed through the conduit below the connecting zone 127 at 126, and finally the vaporizing zone 125 in which the lye is concentrated by evaporation.

Znečištěný louh, určený pro přeměnu působením tepla, se potrubím 124 přivádí do odpařovací zóny 125, zahustí se přímým stykem s horkými plyny v nádobě 123 a odvádí se pomocí čerpadla 164 potrubím 166 do reakční. zóny 128 v místě 126. Reakční produkty, které se ochladily přestupem tepla do vstupujícího louhu v odpařovací zóně 125, se odvádějí potrubím 132 do Venturiho pračky 134, v níž se páry zkondenzují a tuhé částice přecházejí., do vodného roztoku, čímž vzniká rekonstituovaný alkalický prací louh. Venturiho pračka 134 zahrnuje úzké hrdlo 136 a vstupní část 138 a výstupní část 140 ve tvaru komolých kuželů. Louh se přivádí potrubím 142 přes rozstřikovač (nezakreslený), umístěný uvnitř Venturiho pračky 134.The contaminated caustic to be converted by heat is fed via line 124 to the evaporation zone 125, concentrated by direct contact with the hot gases in vessel 123, and discharged via pump 166 through line 166 to the reaction zone. The reaction products, which have been cooled by the transfer of heat to the incoming caustic in the evaporation zone 125, are discharged via line 132 to a venturi scrubber 134 in which the vapors condense and the solids pass into an aqueous solution to form a reconstituted alkaline. washing liquor. The venturi washing machine 134 comprises a narrow neck 136 and an inlet portion 138 and a frustoconical outlet portion 140. The liquor is fed via line 142 through a sprinkler (not shown) located within the Venturi scrubber 134.

Rozpuštěné tuhé částice, zkondenzované páry, nezkondenzované páry a plyny jsou z Venturiho pračky 134 vedeny potrubím 144 do odlučovacího cyklónu 146, v němž se kapalné podíly oddělí od plynných. Oddělená kapalina, kterou je v podstatě roztok uhličitanu sodného, se shromažďuje v nádrži 148, zatímco plynné podíly jdou do chladiče 150; zkondenzovaná kapalina se z chladiče 150 odvádí do nádrže 148 a nezkondenzované plyny, které obsahují značný, podíl sirovodíku, se odvádějí potrubím, 152 pryč ze zařízení.The dissolved solids, condensed vapors, non-condensed vapors and gases are passed from venturi scrubber 134 through line 144 to a cyclone separator 146 where the liquid fractions are separated from the gaseous. The separated liquid, which is essentially a sodium carbonate solution, collects in the tank 148 while the gaseous fractions go to the cooler 150; condensed liquid is discharged from condenser 150 to tank 148, and non-condensed gases containing a significant proportion of hydrogen sulfide are discharged via line 152 away from the apparatus.

Čerpadlem 154 se louh čerpá z nádrže 148 výstupním potrubím 156, a potrubím 142 do Venturiho pračky 134.The pump 154 pumped liquor from tank 148 through outlet line 156, and line 142 to venturi scrubber 134.

Tepelný obsah reakčních produktů může být tak veliký, že se louh příliš zahustí v odpařovací zóně 125 a stane se příliš viskózním, než aby mohl být rozstřikován do reakční zóny 128. Proto je, jak je patrno z výkresu, upraveno obtokové potrubí 168, jímž se část kondenzátu z chladiče 150 může odvádět pro smísení s louhem v potrubí 124.The heat content of the reaction products may be so great that the liquor becomes too thick in the evaporation zone 125 and becomes too viscous to be sprayed into the reaction zone 128. Therefore, as shown in the drawing, a bypass line 168 is provided through which part of the condensate from the cooler 150 can be discharged for mixing with the caustic in line 124.

Obr. 4 znázorňuje modifikovanou soustavu, v níž nádoba 223 zahrnuje boční komoru tvořící spalovací zónu 227, v níž se vytváří horká redukční atmosféra. Koncentrovaný louh, přiváděný potrubím 266 pomocí čerpadla 264 z níže položené odpařovací zóny 225, se rozstřikuje rozstřikovačem 226, umístěným kolmo nad reakční zónou 228. Znečištěný louh, určený pro zahuštění, se přivádí potrubím 224 a vstupuje do odpařovací zóny 223 rozstřikovačem 229. Reakční produkty odcházejí přímo do Venturiho pračky 234 a pak do odlučovacího cyklónu 246. Rekonstituovaný louh z odlučovacího cyklónu 246 se odvádí pomocí čerpadla 254 potrubím 255, které ústí do výstupního potrubí 256, a potrubí 242, kterým se část louhu přivádí do Venturiho pračky 234. Páry z odlučovacího cyklónu 246 jdou do chladiče 250 z něhož se plynné podíly odvádějí pryč ze zařízení potrubím 252 a kondenzát se vede přímo na sací stranu čerpadla 254. Odvětvéného potrubí 259 se používá k přivádění části kondenzátu do odpařovací zóny 225 rozstřikovačem 261 za účelem regulování konsistence zahuštěného louhu, který se přivádí do reakční zóny 228.Giant. 4 illustrates a modified assembly in which vessel 223 includes a side chamber forming a combustion zone 227 in which a hot reducing atmosphere is formed. The concentrated liquor supplied via line 266 via pump 264 from the downstream evaporation zone 225 is sprayed with a sprinkler 226 disposed perpendicularly above reaction zone 228. The contaminated liquor to be concentrated is supplied through line 224 and enters evaporation zone 223 with sprinkler 229. The reconstituted liquor from the separator cyclone 246 is discharged by means of a pump 254 through a conduit 255 which opens into an outlet conduit 256 and a conduit 242 through which a portion of the caustic is fed to a Venturi scrubber 234. Separation cyclone 246 goes to a cooler 250 from which the gaseous fractions are discharged away from the device via line 252 and condensate is routed directly to the suction side of pump 254. Branch line 259 is used to feed a portion of condensate to evaporation zone 225 by sprayer 261 to control consistency of the concentrated caustic which is fed to the reaction zone 228.

Při obměnách, znázorněných na obr. 2, 3 a 4, se znečištěný louh zahušťuje rozstřikováním louhu v hrubých kapkách do spalovacích pytlů, přicházejících z reakční zóny, kde dříve zahuštěný louh se právě přeměňuje působením tepla. Hrubé kapky kapaliny mají dostatečný povrch, aby docházelo k účinnému odpařování s povrchu, na druhé straně však jsou kapky příliš velké, než aby pohltily významnější množství jemně práškových tuhých látek, vyskytujících se ve spalovacích plynech. Toto umožňuje, aby se spalovací plyny ochladily, aby si však podržely svůj obsah tuhých látek, dokud nepřejdou z odparky do Venturiho pračky nebo do jiného vhodného odprašovacího zařízení. Takto zahuštěný louh se zachycuje ve spodní části odpařovací zóny, odkud se vrací do vysokoteplotní reakční zóny, kde se velmi jemně rozstřikuje, takže tuhá produkty spálení tvoří jemný dým, který je schopen projít odpařovací zónou, aniž by byl pohlcen hrubými kapkami, které se zde zahušťují.In the variations shown in FIGS. 2, 3 and 4, the contaminated liquor is thickened by spraying the liquor in coarse drops into the combustion bags coming from the reaction zone, where the previously thickened liquor is being converted by heat. The coarse liquid droplets have sufficient surface area to efficiently evaporate from the surface, but on the other hand, the droplets are too large to absorb significant amounts of finely divided solids occurring in the combustion gases. This allows the combustion gases to be cooled, but to retain their solids content until they pass from the evaporator to a venturi scrubber or other suitable dedusting device. The concentrated liquor is trapped at the bottom of the evaporation zone from where it returns to the high temperature reaction zone, where it is sprayed very finely, so that the solid combustion products form a fine smoke that is able to pass through the evaporation zone without being absorbed by the coarse droplets. thicken.

Odpařením přímým stykem hrubých kapek s horkými plyny je možno se vyhnout obtížím, ke kterým dochází při jiných způsobech odpařování. Nepřímé výměníky tepla, jako jsou trubkové nebo deskové výměníky, jsou nákladné, nesnadně se čistí a vyskytují se u nich problémy s usazováním a s korozí. Jiný známý postup spočívá v tom, že se kompaktním, nerozstříknutým louhem v nádrži nechají probublávat horké spalovací plyny.Evaporation by direct contact of the coarse droplets with hot gases avoids the difficulties encountered in other evaporation processes. Indirect heat exchangers, such as tube or plate heat exchangers, are expensive, difficult to clean and have problems of settling and corrosion. Another known method consists in allowing hot combustion gases to be bubbled through the compact, non-splashed lye in the tank.

Při tomto postupu je však nesnadné dosáhnout neměnného tlaku plynu a vznikají obtíže, spojené s pěněním. Rovněž je nemožné se vyhnout zachycení značného množství tuhých látek v kompaktním louhu.In this process, however, it is difficult to achieve a constant gas pressure and problems with foaming arise. It is also impossible to avoid trapping a considerable amount of solids in the compact liquor.

PříkladExample

Spálení louhu, obsahujícího 200 g/litr thiokyanatanu sodného, se dosáhne tím, že se louh podrobí působení redukční atmosféry při zvýšené teplotě nad 600 °C. Kdyby se tento louh vstřikoval přímo do vysokoteplotní zóny spalovací pece, činily by požadavky na pomocné palivo řádově 6,976 MJ/kg přiváděného odpadního louhu. Avšak zahuštěním surového odpadního louhu se netto požadavky na pomocné palivo sníží na hodnotu 4,65 MJ/kg. Zahuštění se dosáhne rozstřikováním surového přiváděného louhu do odpařovací zóny spalovací pece, čímž še vytvoří kapky o průměru v podstatě nad 1 mm. Částečně zahuštěný louh se shromažďuje v dolní části spalovací pece s koncentrací tuhých látek ož 450 g/litr, načež se vrací do spalovací vysokoteplotní zóny, do níž se rozstřikuje parními atomizačními rozstřikovači, čím vznikají kapičky o průměru pod 100 Am, převážně o průměru kolem 10 mikronů. Redukcí tohoto louhu vysokoteplotními plyny vzniká dým, jehož tuhé částice mají průměr pod 1 mikron a který je schopen procházet rozstřikovači pro předběžné zahuštění, i když jeho nosný plyn se ochladí na teplotu 120 °C. Ochlazený produkt se pak vede do vysokotlaké Venturiho pračky, kde se vzniklý tuhý uhličitan sodný získá ve formě roztoku.Combustion of the lye containing 200 g / liter of sodium thiocyanate is achieved by subjecting the lye to a reducing atmosphere at an elevated temperature above 600 ° C. If this liquor were injected directly into the high-temperature zone of the furnace, the auxiliary fuel requirements would be of the order of 6.976 MJ / kg of waste liquor to be supplied. However, by concentrating the raw waste liquor, the net auxiliary fuel requirements are reduced to 4.65 MJ / kg. Thickening is achieved by spraying the crude feed liquor into the evaporation zone of the furnace, thereby forming droplets having a diameter substantially above 1 mm. The partially thickened caustic is collected in the lower part of the furnace with a solids concentration of up to 450 g / liter before returning to the high-temperature combustion zone, where it is sprayed by steam atomizing sprayers, resulting in droplets below 100 Am, mostly about 10 microns. Reduction of this liquor with high-temperature gases produces a smoke whose solid particles have a diameter below 1 micron and which is capable of passing through the pre-thickening sprinklers even if its carrier gas is cooled to 120 ° C. The cooled product is then fed to a high pressure Venturi scrubber where the solid sodium carbonate formed is recovered as a solution.

Při druhém pokusu se vodný louh, obsahující thiosíran sodný, podrobí oxidačnímu spálení při zvýšené teplotě nad 700 °C, čímž vznikne uhličitan sodný a kysličník siřičitý. Takto získaný vlhký kyselý plyn je vysoce korozívní a poškodil by povrchové plochy k výměně tepla u obvyklých nepřímých výměníků tepla a došlo by též k usazování tuhých látek. Aby bylo možno se vyhnout těmto problémům, provádí se zahuštění surového louhu tak, že se spalovací plyny vedou surovým louhem, rozstřikovaným do hrubých kapek o průměru řádově 1 mm při době setrvání přibližně 1 vteřina. Koncentrace rozpuštěných podílů v louhu se tím zvýši ze 150 na 300 g/litr a spalovací plyny se ochladí přibližně 80 °C. Bylo zjištěno, že hrubé kapky pohltí pouze asi 15 % uhličitanu sodného a velmi malé množství kysličníku siřičitého.In a second experiment, the aqueous liquor containing sodium thiosulfate is subjected to oxidative combustion at an elevated temperature above 700 ° C to form sodium carbonate and sulfur dioxide. The moist acid gas thus obtained is highly corrosive and would damage the heat exchanger surfaces of conventional indirect heat exchangers and would also cause solids to settle. In order to avoid these problems, the raw liquor is thickened by passing the combustion gases through the raw liquor sprayed into coarse droplets of the order of 1 mm in diameter for a residence time of approximately 1 second. The dissolved solids concentration in the caustic is thereby increased from 150 to 300 g / liter and the combustion gases are cooled to approximately 80 ° C. It was found that the coarse droplets absorb only about 15% of sodium carbonate and a very small amount of sulfur dioxide.

Claims

SUBJECT

A method of burning an aqueous liquor containing alkali or other metal salts pre-thickened by the effect of heat from combustion gases, characterized in that the liquor is sprayed into droplets, the sprayed droplets are brought into direct contact with hot combustion gases to partially evaporate water from the surface. drops of thin liquor and to cool said combustion gases, after which the liquor, thickened by partial evaporation, is then burned in the combustion zone. to obtain hot combustion gases at a temperature in the range of 1200 to 1600 ° C containing a finely powdered product, which is then used to pre-concentrate further proportions of spray liquor, then transferred to a scrubbing zone where it is cooled and the powdered product particles pass into an aqueous solution.

2. The method of claim 1 wherein the particle size of the powdered product obtained by burning the liquor thickened by partial evaporation is at least ten times smaller than the droplet size resulting from the spraying of the liquor.

3. A method according to claim 1, characterized in that the combustion and evaporation is carried out in a common closed zone.

4 sheets of drawings