CS217642B1

CS217642B1 - Method of removing sulphur dioxide from gases

Info

Publication number: CS217642B1
Application number: CS421781A
Authority: CS
Inventors: Miloslav Hartman; Karel Svoboda; Jan Cermak; Vendelin Macho
Original assignee: Miloslav Hartman; Karel Svoboda; Jan Cermak; Vendelin Macho
Priority date: 1981-06-05
Filing date: 1981-06-05
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Předmětem vynálezu je způsob odstraňování škodlivého kysličníku siřičitého z průmyslových exhalací na bázi velmi reaktivních vápenatých materiálů, při němž se částice těchto materiálů vystaví účinku kysličníku siřičitého v exhalacích při teplotě vyšší než 750 °C. Jako vápenatý materiál se používá hydroxid vápenatý nebo odpadní vápno z rozkladu karbidu vápníku vodou nebo saturační kaly odpadající při výrobě cukru. Uvedený reaktivní materiál se používá s velikostí částic 0,03 až 6 mm. Účinný kontakt částic sorbentu s horkými spalinami je nejlépe dosažen ve fluidní nebo- tryskající vrstvě nebo rozptýlením částic v reaktoru transportního nebo cyklónového typu.The subject of the invention is a method for removing harmful sulfur dioxide from industrial exhausts based on highly reactive calcareous materials, in which the particles of these materials are exposed to the effect of sulfur dioxide in the exhausts at a temperature higher than 750 ° C. Calcium hydroxide or waste lime from the decomposition of calcium carbide with water or saturation sludges from sugar production are used as the calcareous material. The said reactive material is used with a particle size of 0.03 to 6 mm. Effective contact of the sorbent particles with hot exhaust gases is best achieved in a fluidized or jetted bed or by dispersing the particles in a transport or cyclone type reactor.

Description

Vynález se týká způsobu odstraňování škodlivého kysličníku siřičitého z horkých plynů s použitím velmi účinných aditiv.The present invention relates to a process for the removal of harmful sulfur dioxide from hot gases using very effective additives.

Se stupněm industrializace je ovzduší stále více zamořováno plynnými škodlivými produkty. Z nich představuje odstraňování kysličníku siřičitého, se svým globálním rozsahem emisí, největší problém. Zdroje exhalací jsou především procesy sloužící k získávání energie, chemické výroby a úprava surovin. Exhalace z velkoprůmyslu, jako jsou tepelné elektrárny, obsahují kysličník siřičitý v nízkých koncentracích, rozptýlený v enormních objemech spalin. Odpadní plyny z chemických provozů obsahují vyšší podíl kysličníku siřičitého a mohou být příčinou lokálního nebezpečného klimatu. Rozmanitost ve zdrojích exhalací vyžaduje různý přístup k jejich odstraňování.With the degree of industrialization, the atmosphere is increasingly contaminated with gaseous harmful products. Of these, the removal of sulfur dioxide, with its global emission range, is the biggest problem. Sources of exhalation are mainly processes used to obtain energy, chemical production and treatment of raw materials. Exhalations from large-scale industries, such as thermal power plants, contain sulfur dioxide in low concentrations, dispersed in enormous volumes of flue gas. Waste gases from chemical plants contain a higher proportion of sulfur dioxide and may cause a local hazardous climate. The diversity of sources of exhalation requires a different approach to their elimination.

Z řady známých odsiřovacích metod mají tzv. suché procesy zřejmou výhodu v tom, že umožňují zachycovat a separovat kysličník siřičitý v jediné operaci. V literatuře je uvedeno několik regeneračních metod, ve kterých jako přenášeče síry slouží kysličník vápenatý, hořečnatý, měďnatý nebo manganiaitý. Regenerační krok a skuitečnoist, že vlastnosti kysličníků jsou negativně ovlivňovány mechanickými nečistotami, vždy přítomnými ve spalinách, komplikuje a prodražuje odsiřovací proces.Of the many known desulphurisation methods, the so-called dry processes have the obvious advantage that they make it possible to capture and separate sulfur dioxide in a single operation. Several regeneration methods are mentioned in the literature in which calcium, magnesium, copper or manganese dioxide are used as sulfur carriers. The regeneration step and the skuitečnoist that the properties of oxides are negatively influenced by mechanical impurities, always present in the flue gas, complicates and increases the cost of the desulfurization process.

Je známo, že při aplikaci přírodního vápence v jednorázovém procesu odsiřování je proreagování částic a tím i využití kysličníku vápenatého značně nízké. T. Dogu ve své práci Reaction of calcined limestone with SO2, Chem. Eng. J. 21 213 (1981) zjistil maximální konverze CaO v rozmezí 8 až 18 procent. S výjimkou počátečních okamžiků expozice se kysličník siřičitý váže na částice jen zvolna. Uvedené skutečnosti se negativně promítají v neúměrně veliké spotřebě vápence a ve velikém objemu kontaktního zařízení.It is known that when natural limestone is applied in a one-time desulfurization process, the reactivity of the particles and thus the utilization of calcium oxide is very low. T. Dogu in his work Reaction of Calcined Limestone with SO2, Chem. Eng. J. 21 213 (1981) found maximum CaO conversions in the range of 8 to 18 percent. With the exception of the initial moments of exposure, sulfur dioxide binds slowly to the particles. These facts are negatively reflected in the disproportionately large consumption of limestone and the large volume of the contact device.

Tyto nedostatky odstraňuje způsob odstraňování škodlivého kysličníku siřičitého z průmyslových exhalací na bázi velmi reaktivních vápenatých materiálů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se částice těchto materiálů vystaví účinku kysličníku siřičitého v exhalacích při teplotě vyšší než 750 °C.These drawbacks are overcome by the process for removing harmful sulfur dioxide from industrial exhalations based on the highly reactive calcium materials of the invention, which comprises exposing particles of these materials to sulfur dioxide in exhalations at a temperature above 750 ° C.

Jako vápenatého materiálu se s výhodou použije hydroxidu vápenatého nebo odpadního vápna vzniklého rozkladem karbidu vápníku vodou nebo- saturačních kalů odpadajících při výrobě cukru.The calcium material used is preferably calcium hydroxide or lime waste formed by the decomposition of calcium carbide with water or saturation sludge which is lost in sugar production.

Částice jsou výhodně kontaktovány exhalalacemi při teplotě 750 až 950 °C, zejména při teplotě 800 až 850 ^CC.The particles are preferably contacted by exhalation at a temperature of 750 to 950 ° C, in particular at a temperature of 800 to 850 ^° C.

Výhodně se použije částic o velikosti 0,03 až 6 mm.Preferably a particle size of 0.03 to 6 mm is used.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že je tímto' způsobem možné zachycovat a separovat kysličník siřičitý v jediné operaci v poměrně malém objemu kontaktního zařízení.An advantage of the process according to the invention is that it is possible in this way to capture and separate sulfur dioxide in a single operation in a relatively small volume of the contact device.

Při způsobu podle vynálezu se částice hydroxidu vápenatého nebo částice vápna odpadající při výrobě acetylénu nebo částice saturačních kalů odpadající při výrobě cukru, vystaví účinků plynů obsahujících kysličník siřičitý.In the process according to the invention, the calcium hydroxide particles or lime particles lost in the acetylene production or the saturation sludge particles lost in the sugar production are exposed to sulfur dioxide-containing gases.

Tento postup je založen na následujících úhrnných reakcích:This procedure is based on the following summary reactions:

Ca(OH]2 + SO2 + % O2 -> CaSOá + H2O (1)Ca (OH) 2 + SO 2 +% O2 -> CaSO 3 + H2O (1)

CaCO3 + SO2 + V2 O2 - CaSCU + CO2 (2)CaCO3 + SO2 + V2 O2 - CaSCU + CO2

Dále, zvláště při nižších teplotách, se mohou v jisté míře uplatnit reakce:Furthermore, in particular at lower temperatures, reactions may occur to some extent:

Mg (OH) 2¹ + ŠO2 + Ví O2 - MgSCU + H2O (3)Mg (OH) 2 ¹ + SO2 + Vi O2 - MgSCU + H2O (3)

MgCO3 + SO2 + V2 O2 -> MgSOí + CO2 (4)MgCO3 + SO2 + V2 O2 -> MgSO4 + CO2 (4)

Při správně zvolených reakčních podipínkách se uplatní vysoká reaktivita uvedených vápenatých materiálů. Částice reagují s kysličníkem siřičitým velice rychle i v pokročilých stadiích siulfiaiace, kdy jíž téměř všechen kysličník zreagoval na síran. Pro odstranění 85 až 95% kysličníku siřičitého ze spalin o objemové koncentraci 0,29 % SO2 stačí stechiometrické množství uvedených vápenatých materiálů.If the reaction pads are correctly selected, the reactivity of said calcium materials is high. The particles react very quickly with sulfur dioxide even in the advanced stages of siulfiaation, when almost all of the oxide has reacted to sulfate. A stoichiometric amount of said calcium materials is sufficient to remove 85 to 95% sulfur dioxide from the flue gas at a concentration concentration of 0.29% SO2.

Způsob odstraňování škodlivého kysličníku siřičitého jeho vázáním na hydroxid vápenatý nebo na vápenaté materiály, které jsou odpadem průmyslových výrob, využívá experimentálně zjištěné vysoké reaktivity a veliké sorpční kapacity těchto aditiv při teplotách vyšších než 750 °C.The process for removing harmful sulfur dioxide by binding it to calcium hydroxide or to lime materials, which are waste of industrial production, utilizes experimentally found high reactivities and high sorption capacities of these additives at temperatures above 750 ° C.

Komerční hydroxid vápenatý se přídavkem vody uvede do těstovité konzistence a protlačením přes hrubé síto se připraví drobné válečky. Ty se po usušení rozdrtí na nepravidelné částice o velikosti 0,03 až 6 mm. Odpadní materiály se po vysušení také nadrtí na velikost 0,03 až 6 mm.Commercial calcium hydroxide is made into a dough-like consistency by addition of water and small rolls are prepared by passing through a coarse sieve. After drying, these are crushed to irregular particles of 0.03 to 6 mm in size. After drying, the waste materials are also ground to a size of 0.03 to 6 mm.

Teplota spalin se udržuje v rozmezí 750 až 950 °C, optimální teplota je 800 až 850 °C. Objemové složení spalin je v následujících mezích:The flue gas temperature is maintained at 750 to 950 ° C, the optimum temperature is 800 to 850 ° C. The volume composition of the flue gas is within the following limits:

0,05 až 20 % kysličníku siřičitého, až 20 % kyslíku, až 20 % vodní páry.0.05 to 20% sulfur dioxide, up to 20% oxygen, up to 20% water vapor.

Podle požadavků na použitelnost sulfatovaného produktu jsou nebo nejsou spaliny zbavovány mechanických nečistot.Depending on the usability requirements of the sulfated product, the flue gas is or is not stripped of mechanical impurities.

Účinný kontakt částic sorbentú s horkými spalinami je realizován ve fluidní nebo tryskající vrstvě nebo rozptýlení částic v reaktoru transportního nebo cyklónového typu. PříkladEffective contact of the sorbent particles with the hot flue gas is effected in a fluidized or blasting layer or dispersion of particles in a transport or cyclone type reactor. Example

Spaliny vycházející z teplárenského zařízení o teplotě 820 ± 20 °C obsahující 0,3 %Flue gas coming from a heating plant with a temperature of 820 ± 20 ° C containing 0,3%

217 objemu SO2 se uvádějí do spodní části vysokoteplotního reaktoru s fluidní vrstvou. Do ireiakitorju j|sioiu .uváděny čáfeťiíce hydroxidu vápenatého o velikosti 0,2 až 1,5 mm takovou rychlostí, aby stechiometrický přebytek kysličníku vápenatého vůči průtoku kysličníku siřičitého ve spalinách byl 1 až 1,1. Průchodem sípialiin fluidní vrstvou se .odstraní 85 až 95 % kysličníku siřičitého. Zreagované částice se odvádějí přepadem a jsou odváženy na skládku nebo dále zpracovány. Spaliny zbavené škodlivého kysličníku siřičitého se vedou přes odlučovač jemných podílů a po zužitkování jejich tepelného obsahu jsou vypouštěny do atmosféry.217 volumes of SO2 are fed to the bottom of the high temperature fluidized bed reactor. Calcium hydroxide particles 0.2 to 1.5 mm in size are introduced into the irradiator at a rate such that the stoichiometric excess of calcium oxide relative to the flow of sulfur dioxide in the flue gas is 1 to 1.1. 85 to 95% of the sulfur dioxide was removed by passing the silicon dioxide through the fluidized bed. The reacted particles are discharged via an overflow and are sent to landfill or further processed. The flue gas, free of harmful sulfur dioxide, is passed through a fines separator and, after utilizing its heat content, is discharged into the atmosphere.

Claims

A process for removing harmful sulfur dioxide from industrial exhalations based on highly reactive calcium materials, characterized in that the particles of these materials are exposed to sulfur dioxide in exhalations at a temperature above 750 ° C.

2. Process according to claim 1, characterized in that calcium hydroxide or waste lime resulting from the decomposition of the calcium carbide of the invention or the saturation sludge which is produced during the sugar production is used as the calcium material.

3. The method according to claim 1, characterized in that the particles are contacted by exhalation at a temperature of 750 to 950 [deg.] C., preferably 800 to 850 [ ^deg .] C.

4. A process as claimed in any one of claims 1 to 3, wherein a particle size of 0.03 to 6 mm is used.