CS204921B1

CS204921B1 - Exhausts processing method

Info

Publication number: CS204921B1
Application number: CS799979A
Authority: CS
Inventors: Rostislav Klimecek; Vaclav Choura; Bohuslav Soukup; Stanislav Honzik
Original assignee: Rostislav Klimecek; Vaclav Choura; Bohuslav Soukup; Stanislav Honzik
Priority date: 1979-11-21
Filing date: 1979-11-21
Publication date: 1981-04-30

Description

Vynález se týká způsobu zpracování alkalických a kyselých exhalací vznikajících ve výrobně průmyslovýoh hnojiv a zařízení k provádění tohoto způsobu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the treatment of alkaline and acidic fumes produced in an industrial fertilizer plant and to an apparatus for carrying out the process.

TaHn-fm _z modemíoh typů průmyslových hnojiv je třísložkové hnojivo s různým poměrem dusíku, fosforu a draslíku, dále označené jako NPK. V prooesu jeho výroby je nutno z jednotlivých výrobních aparátů a jejich souborů, tj. rozklad, čpavkování, granulaoe a sušení, odsávat kyselé a amoniakální, tj. alkalické výpary, které by jinak zamořovaly výrobní prostory a ohrožovaly svými fyziologickými účinky zdraví obslúhového personálu.TaHn-fm _{of the} modern fertilizer types is a three-component fertilizer with different nitrogen, phosphorus and potassium ratios, hereinafter referred to as NPK. In the process of its production it is necessary to extract acidic and ammoniacal, ie alkaline vapors, which would otherwise contaminate the production premises and endanger the health of the staff by their physiological effects.

Při stávajícím způsobu likvidace exhalací z výrobny NPK jsou vypírány exhalace kyselé a exhalace alkalické odděleně. Kyselé exhalace jsou tvořeny kysličníky dusíku, které se uvolňují z reakční směsí pří rozkladu fosfátů kyselinou dusičnou. Část kysličníků dusíku se z odtahových plynů vypere vodou, zbytek odchází do ovzduší. .Alkalické exhalace jsou tvořeny únikem amoniaku při neutralizaci břečky a jsou to v podstatě brýdové páry o teplotě 90 až 100 °C a obsahujíoí 1 až 5 % NH^. Amoniak se z větší části vypírá vodou, zbytek odchází do ovzduší.In the current method of disposal of exhalations from the NPK plant, acid exhalations and alkaline exhalations are washed separately. Acidic exhalations are formed by nitrogen oxides which are released from the reaction mixtures by decomposing phosphates with nitric acid. Some of the nitrogen oxides are washed out of the exhaust gases with water, the rest goes to the atmosphere. Alkaline exhalations consist of ammonia leakage at neutralization of the slurry and are essentially vapor vapor at a temperature of 90 to 100 ° C and contain 1 to 5% NH 4. Ammonia is largely washed with water, the rest goes to the atmosphere.

204204

921921

204 921204 921

Vzhledem k tomu, Se odpadní plyny obsahující taká tuhé prachové látky, provozuje se za současného stavu vypírka exhalátů s velkým nadbytkem vody a s velkou intenzitou zkrápění pracích aparátů, aby se zabránilo.usazování tuhých látek v pračkách a potrubí· Nutným důsledkem této praxe je velmi malá koncentrace chemikálií v pracích roztooíoh, které pak nemohou být znovu vráceny do výroby a tvoří odpadní vody, které znečišťují vodoteče· Navíc ještě při použití technologické vody pro vypírku alkalických exhalací je nutno cirkulující absorpční roztok chladit, oož je.spojeno s investičně a provozně náročným řešením ohladioího okruhu, kde uniká navíc do ovzduší značné množství vodní páry, mlhy a čpavku a chladicí věž vytváří další velmi významný zdroj exhalací.Since waste gases containing such solid dusts are present, the scrubbing of exhales with a large excess of water and with a high intensity of scrubbing of the washing apparatus is carried out at present in order to prevent the deposition of solids in washing machines and pipelines. Concentration of chemicals in detergent works, which cannot be returned to production and create wastewater that pollutes watercourses. In addition, a large amount of water vapor, mist and ammonia escapes into the atmosphere and the cooling tower creates another very important source of exhalation.

S oběhem velkýoh kvant pracího roztoku je za současného stavu spojena náročnost vypírky exhalací nejen na investiční prostředky, ale i na provozní a zejména energie.The circulation of large quantities of washing solution in the current state is associated with the difficulty of scrubbing exhalations not only for investment resources, but also for operating and especially energy.

Nedostatkem vypírky exhalací za stávajícího stavu je konečně i okolnost, že pračky dosud používané mají nízkou účinnost jako důsledek funkční citlivosti na výkyvy prosazovaného množství plynů a značnou poruohovost způsobenou zanášením vnitřních povrchů tuhými látkami. 'Finally, the scarcity of scrubbing in the present state is the fact that the scrubbers used so far have low efficiency as a result of functional sensitivity to fluctuations in the advancing amounts of gas and the considerable failure caused by solid particles clogging the internal surfaces. '

Kyselé exhalace, obsahujíoí jako hlavní škodlivou složku kysličníky dusíku, se za současného stavu vypírají různými medií, které však do procesu vnášejí oizí sloučeniny, jako jsou např. alkalioké kovy, železo, halogenidy aj·, využívané při vypíroe jako aktivní látky. Tyto technologie jsou popsány například v USA. pat. č. 3 920 421, USA pat. č.Acidic exhalations, which contain nitrogen oxides as the main harmful component, are currently washed by various media, which, however, introduce into the process other compounds, such as alkali metals, iron, halides and others, which are used in the scrubbing process as active substances. Such technologies are described, for example, in the United States. U.S. Pat. No. 3,920,421, U.S. Pat. C.

635 657, SSSR aut. osv. č. 186 985, SSSR aut. osv. č. 539 594, DOS 8. 1 253 686 a NDR pat* č. 110 833. Rovněž je známo zaehyoování kysličníků dusíku z odpadních plynů v roztocích amoniaku a hydroxidů alkalických kovů.635 657, USSR aut. osv. No. 186 985, USSR aut. osv. No. 539,594, DOS 8,253,686, and GDR Pat. No. 110,833. It is also known to oxidize nitrogen oxides from waste gases in solutions of ammonia and alkali metal hydroxides.

Zachycování čpavku a alkalických exhalací z výroby NPK hnojiv je předmětem čs. aut. osv. č. 189 159. který je zaměřen 1 na využití zaohyoeného čpavku. Způsob podle citovaného čs. vynálezu je náročný na energii potřebnou k rozprašování absorpčního roztoku a zaehyoování jemných kapiček roztoku v cyklonu. Je technicky velmi nesnadné zajistit rozprášení absorpčního roztoku v celém průřezu rozměrnějších aparátů, jakož i potřebné doby styku kapalné a plynné fáze, oož spolu se souproudým charakterem absorpčního proeesu neumožňuje dosažení potřebné účinnosti hlavně u velkýoh provozníoh zařízení. Důsledkem je, že brýdové páry není možno pro zbytkový obsah amoniaku vypouštět volně do ovzduší.Capturing ammonia and alkaline exhalations from the production of NPK fertilizers is the subject of MS. aut. osv. No. 189 159. which is focused 1 on the use of ammonium. The method of cited cf. The invention is demanding on the energy required to spray the absorbent solution and heat the fine droplets of the solution in the cyclone. It is technically very difficult to ensure the spraying of the absorbent solution over the entire cross-section of larger apparatuses, as well as the necessary contact times of the liquid and gaseous phases, which, together with the co-current nature of the absorption process As a result, vapour vapors cannot be released freely into the atmosphere due to the residual ammonia content.

Při provádění tohoto způsobu navíc doohází ke zřeďování absorpčního roztoku v důsledku tepelných ztrát zařízení a vysoké relativní vlhkosti brýdovýoh par. Při běžně se vyskytujícím obsahu tuhýoh látek v absorpčním roztoku je tento způsob při provozování spojen se zaačnou poruohevostl, zacpáváním rozprašovacích trysek a jiných částí zařízení a tím i se zvýšenými nároky na obsluhu. Tento způsob rovněž neumožňuje zachycení jemně dispei*govanýoh částic aerosolu dusíkatých solí, rovněž obsažených ve zpraoovávanýoh brýdovýohIn addition, dilution of the absorbent solution occurs due to the heat loss of the apparatus and the high relative humidity of the vapor vapor. With the solids content of the absorbent solution present commonly, this process is associated with an initial failure rate, plugging of spray nozzles and other parts of the apparatus, and thus increased operator demand. This method also does not allow the entrapment of finely dispersed particles of aerosol of nitrogen salts, also contained in the treated vapors.

204 921 parách·204 921 par ·

Podstatně výhodnějším se jeví způsob zpraoování exhalací alkalické a kyselé povahy z výroby průmyslových hnojlv typu NPK podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že exhalaoe alkalické povahy se mísí s exhalacemi kyselé povahy a případně vzduchem, načež se zkrápí cirkulujícím absorpčním roztokem o teplotě 50 až 100 °C a pH 0 až 5, jehož acidita i složení se udržuje přídavkem vymražené břečky a/nebo kyseliny fosforečné, přičemž použitý absorpční roztok se vrací zpět do procesu výroby NPK hnojiv.The process of treating alkaline and acidic exhalations from the production of NPK-type industrial fertilizers according to the present invention appears to be substantially more advantageous in that the alkaline-type exhalae is mixed with acid-like exhalations and possibly air, and then sprayed with a circulating 50 up to 100 ° C and pH 0 to 5, the acidity and composition of which is maintained by the addition of a frozen slurry and / or phosphoric acid, the absorption solution used being returned to the NPK fertilizer production process.

Řešení podle vynálezu umožňuje snížit technickou i ekonomickou náročnost, zvýšit účinnost, podstatně snížit celkové množství vypouštěných závadných odpadních vod a plynných exhalací a snížit spotřebu surovin základní výrobny NPK úměrně zachycenému množství exhalaoí·The solution according to the invention makes it possible to reduce the technical and economic demands, increase efficiency, substantially reduce the total amount of discharged defective wastewater and gaseous emissions and reduce the raw material consumption of the basic NPK plant in proportion to the amount of exhalable collected.

Pro řešení likvidace exhalaoí podle vynálezu je základní operaoí částečná neutralizace vymražené břečky amoniakem z brýdovýoh par. Tímto způsobem se prakticky zachytí a zpětně využije veškerý amoniak. Protože by v.tomto případě docházelo k zředění břečky a tím k přetěžování odpařovaoí části výrobny, je třeba k brýdovým parám přidávat další rnoŽství vzdušiny, aby při absorpci nedocházelo ke kondenzaoi vodní páry.In order to solve the exhalation of the present invention, the basic operation is the partial neutralization of the frozen slurry with ammonia from the vapors. In this way, all ammonia is virtually captured and recovered. Since in this case the slurry would be diluted and thus the evaporating part of the plant would be overloaded, an additional amount of air must be added to the vapor vapors to avoid water vapor condensation upon absorption.

K tomuto účelu se výhodně použijí exhalace kyselé povahy, přičemž dochází po vzájemném smísení ke vzniku dusitanu a dusičnanu amonného a tím k likvidaci kysličníků dusíku. Dusičnan amonný se zachycuje jako takový v cirkulačním absorpčním roztoku, dusitan amonný reaguje s amonnými ionty za vzniku plynného dusíku a vody. Pokud by objem kyselých exhalaoí nebyl dostačující, je možno přidávat vzduch z atmosféry.For this purpose, it is advantageous to use an acid-like exhalation, which, when mixed together, results in the formation of ammonium nitrite and nitrate and thus the destruction of nitrogen oxides. Ammonium nitrate is captured as such in a circulating absorption solution, and ammonium nitrite reacts with ammonium ions to form gaseous nitrogen and water. If the volume of acidic exhalases is not sufficient, air from the atmosphere may be added.

Při provádění způsobu likvidace exhalaoí podle předkládaného vynálezu se pohybuje teplota absorpčního roztoku v rozmezí 50 až 100 °C, v závislosti na obsahu amoniaku v brýdovýoh parách. Při vyšším obsahu amoniaku se roztok v důsledku uvolněného reakčního tepla ohřívá na vyšší teplotu. Do absorpčního systému se záměrně nepřivádí ani neodvádí teplo, praouje téměř adiabaticky.In carrying out the exhalation method of the present invention, the temperature of the absorbent solution is in the range of 50 to 100 ° C, depending on the ammonia content of the vapor vapor. At higher ammonia content, the solution is heated to a higher temperature due to the released reaction heat. The absorption system deliberately does not supply or dissipate heat, it flows almost adiabatically.

Reakoe absorpčního roztoku se pohybuje v kyselé oblasti, pH 0 až 5, ale z hlediska rozpustnosti fosfátů amonných v břečoe je vhodné udržovat reakoi roztoku na pH 0 až 1.The reacoe of the absorption solution is in the acid range, pH 0 to 5, but from the viewpoint of solubility of ammonium phosphates in the slurry, it is desirable to maintain the re-solution of the solution to a pH of 0 to 1.

Při vyšším pH j e zvýšené nebezpečí zakrustování celého zařízení. K úpravě kyselosti roztoku lze výhodně použít kyseliny fosforečné, která se do výrobny přidává v rámci intenzifikace. Náhradou břečky, obsahující mimo jiné i volnou kyselinu dusičnou, za kyselinu fosforečnou, se sníží obsah kysličníků dusíku ve vystupujících plynech. Objem cirkulačního roztoku je udržován na konstantní výši a přírůstek objemu, způsobený přídavkem břečky nebo kyseliny fosforečné je eliminován odváděním části roztoku z absorpčníhoAt higher pH, there is an increased risk of crusting of the entire device. Phosphoric acid, which is added to the plant as part of the intensification, can be advantageously used to adjust the acidity of the solution. By replacing the slurry, which also contains free nitric acid, with phosphoric acid, the content of nitrogen oxides in the exiting gases is reduced. The volume of the circulating solution is kept constant and the volume increase caused by the addition of slurry or phosphoric acid is eliminated by draining part of the solution from the absorbent

204 921 okruhu do neutralizační části výrobny.204 921 circuit to the neutralization part of the plant.

Pro realizaci předmětného vynálezu je výhodné použít absorpční zařízení, které pracuje protiproudně, hydraulický odpor nepřesáhne 1 kPa, výplň je orientována vertikálně a zaujímá méně než 20 % volného průřezu absorpčního zařízení.For the implementation of the present invention, it is advantageous to use an absorbent device which operates countercurrently, the hydraulic resistance does not exceed 1 kPa, the pad is oriented vertically and occupies less than 20% of the free cross-section of the absorbent device.

Vynález je ozřejměn na dále uváděném příkladu provedení.The invention is illustrated by the following example.

Alkalické exhalaoe v množství 150 m^/h a kyselé exhalace v množství 150 m^/h byly po vzájemném smísení vedeny do absorpční kolony ,s výplní orientovanýoh šroubovio. Zde byly plyny protiproudně zkrápěny absorpčním roztokem, ve kterém se přídavkem vymražené břečky udržovala koncentrace cca 2 gramekvivalenty volné kyseliny v 1 1. Přebytek absorpčního roztoku byl odváděn zpět do výrobny NPK. Na poloprovozním zařízení o výšce výplně 3 m bylo dosaženo 100 % účinnosti při zachycování volného amoniaku a 90 % účinnosti při zachycování aerosolů solí.Alkaline exhalation at 150 m < 3 > / h and acid exhalation at 150 m < 3 > / h were fed to an absorption column with a helix-like packing after mixing. Here the gases were countercurrently scrubbed with an absorption solution in which the addition of a frozen slurry maintained a concentration of about 2 gram equivalents of free acid in 1 L. The excess absorption solution was returned to the NPK plant. In a pilot plant with a filling height of 3 m, 100% efficiency in trapping free ammonia and 90% efficiency in trapping aerosols of salts.

Zkoušená absorpční kolona s výplní orientovanýoh šroubovio měla světlost 300 mm, takže fiktivní ryohlost plynu v koloně byla 1,2 m/s. Pracovní teplota v koloně byla 60 až 70 °C. Volný průřez kolony vzhledem k výplni činil ooa 92 % a v průběhu zkoušek nebylo pozorováno žádné zanášení vnitřních povrchů tuhými úsadami. Hydraulloký odpor kolony byl zanedbatelně nízký.The helix-oriented absorption absorption column tested had a clearance of 300 mm so that the imaginary gas velocity in the column was 1.2 m / s. The working temperature in the column was 60-70 ° C. The free cross-section of the column with respect to the packing was about 92% and no clogging of the internal surfaces was observed during the tests. The hydraulic resistance of the column was negligibly low.

Claims

SUBJECT . OF THE INVENTION

A process for the treatment of alkaline and acidic exhalations from the manufacture of NPK type fertilizers, characterized in that the alkaline-type exhalae is mixed with acidic exhalations and possibly air, and then sprayed with a circulating absorbent solution having a temperature of 50-100 ° C and pH 0-5. The acidity and composition are maintained by the addition of a frozen slurry and / or phosphoric acid, the absorption solution used being returned to the process of NPK fertilizer production.