CS251070B2

CS251070B2 - Method of waste gases cleaning with simultaneous removal of nitrogen and sulphur oxides

Info

Publication number: CS251070B2
Application number: CS827261A
Authority: CS
Inventors: James R Donnelly; Karsten S Felsvang; Per Morsing; Preston L Veltman
Original assignee: Niro Atomizer As
Priority date: 1981-10-12
Filing date: 1982-10-11
Publication date: 1987-06-11
Also published as: EP0077170B1; ES516262A0; YU229982A; US4442080A; AU8879382A; CA1190380A; JPS5876127A; US4442079A; ES8308709A1; PH18116A; KR890000512B1; ZA826968B; KR840001846A; IN156397B; EP0077170A1; ATE19475T1; DE3270880D1; DK450781A; GR76536B; AU551657B2

Description

Vynález se týká způsobu čištění odpadních plynů za současného· odstraňování oxidů dusíku a oxidů síry.

Některé druhy odpadních plynů, mezi které je možno· zahrnout kouřové plyny a jiné zplodiny hoření, stejně jako vysokopecní plyny z metalurgických procesů prováděných za vysokých teplot, obsahují škodlivé oxidy dusíku v takovém množství, že vypouštění těchto· plynů do okolní atmosféry může být pro okolní životní prostředí nebezpečné.

Přítomnost oxidů dusíku například v kouřových plynech je důsledkem skutečnosti, že se oxidy dusíku mohou tvořit pyrolýzou sloučenin obsahujících dusík, které jsou přítomny v palivu a kromě toho mohou vznikat reakcí molekulárního dusíku s molekulárním kyslíkem za zvýšené teploty. Oxidy dusíku jsou hlavně přítomny ve formě oxidu dusnatého NO, ale obvykle jsou přítomny i další oxidy dusíku, zejména oxid dusičitý NOž. V dalším textu budou všechny tyto oxidy dusíku ooniačovány společným vzorcem NO_X.

Odpadní plyny obsahující oxidy dusíku často· obsahují také oxidy síry, zejména oxid siřičitý a malé množství oxidu sírového. Oxidy síry budou označovány společným vzorcem SO_X.

Tyto -oxidy síry vznikají hořením síry obsažené v palivu nebo vznikají při metalurgických postupech.

Z ekologického hlediska je nezbytné vyhnout se vypouštění velkým množství oxidů síry do atmosféry. Z výše uvedeného· vyplývá, že je nutno vyvinout postupy vhodné nejen pro snižování obsahu oxidů dusíku, ale také oxidů síry v odpadních plynech před jejich vypouštěním do atmosféry.

Dosud bylo navrženo· několik metod pro současné odstraňování oxidů dusíku a oxidů síry z odpadních plynů. Přehled těchto metod je uveden v publikaci „Environmental Control Implications of Ge-neratiing Electric Power From Coal, 1977 Technolog! Status Report, Appendix G, vypracované Tennessee Valley Authority, Muscle Shoals, Alabama, USA, prosinec 1977 a publikované National Technical Informatlon Service, Springfield, USA.

Tyto postupy podle dosavadního· stavu techniky je možno· rozdělit na tak zvané „mokré procesy“ a „suché procesy“ podle toho, zda se oxidy dusíku absorbují pomocí vodného· roztoku nebo suspenze.

Z těchto dvou kategorií postupů se dává obecně přednost procesům suchého, čištění odpadních plynů, protože je možno se při jejich aplikaci vyhnout nevýhodám mokrých postupů, které souvisí například s malou rozpustností oxidů dusíku ve vodných roztocích, s nutností rozsáhlého chlazení odpadního plynu -a se vznikem ·kalu, jehož odstraňování může být příčinou obtíží. Kromě toho investiční náklady jsou podstatně vyšší u mokrého· procesu než u procesu suchého.

Postup podle uvedeného· vynálezu náleží do kategorie procesů suchých.

I když dosud vyvinuté suché procesy podle dosavadního· stavu techniky předčí procesy mokré, mají určité nevýhody. Kromě jiného· je zapotřebí amoniaku nebo· relativně nákladných absorbentů na bázi aktivního uhlí. Mimoto některé suché procesy používají vyšších reakčních teplot než je žádoucí. Nevýhodou dosud známých suchých procesů podle dosavadního stavu techniky je také citlivost těchto postupů k částicím přítomným v odpadním plynu, jako· například k popílku.

Při provádění suchých procesů podle dosavadního· stavu techniky, u kterých se uvádí, že umožňují velmi účinné odstranění oxidů dusíku, se používá ozařování oxidů síry a oxidů dusíku obsažených v odpadním plynu elektronovým svazkem, což je příčinou reakcí mezi oxidy síry a oxidy dusíku, při kterých vzniknou produkty, které se mohou oddělit z plynu v zařízení pro· elektrostatické odlučování. Tyto procesy však vyžadují veliké pořizovací a provozní náklady.

Vedle redukčních postupů, při kterých se používá amoniaku k selektivní redukci oxidů dusíku na molekulární dusík Na, byly navrženy i jiné redukční metody používající jako· redukční prostředky uhlovodíky, oxid uhelnatý nebo vodík. V případě zpracovávání plynu, obsahujícího i jiné oxidační látky než oxidy síry a oxidy dusíku, jako například kyslík, však vyžadují obě tyto· metody velká množství redukčních prostředků. Zpracovávání odpadních plynů za použití těchto uvedených metod se rovněž provádí při vyšších teplotách, než jsou odpovídající vhodné teploty.

Další typ suchého procesu je založen na adsorbci oxidů síry a oxidů dusíku na speciálním aktivním uhlí. Při provádění regenerace, kdy se uhlí zahřívá na teplotu asi 650 °C, se adsorbované oxidy dusíku převedou na oxid dusičitý. Tento· regenerační postup však způsobuje, že je celkový postup poněkud složitý.

V patentu Spojených států amerických č. 4 273 750 je uvedeno, že při použití hašeného vápna pro· desulfuraci kouřových plynů při suchém procesu dochází rovněž i k určitému poklesu úrovně oxidů dusíku v kouřových· plynech. Podle uvedeného patentu se kouřové plyny, obsahující oxid siřičitý a oxidy dusíku, uvádí do· styku s hašeným vápnem při teplotách v rozmezí od 316 do 149 °C. Odstraňování oxidů dusíku uvedeným postupem však není tak účinné, jak by bylo potřebné.

Ve zprávě Browna a kol. „Interactions of stack gas sulfur and nitrogen oxides on dry sorbents“ National Environmental Research

Center, North Carolina (USA), září 1973

2«1070 (publikováno National Technical Iinformation Service, Springfield, USA) je uvedeno, že koncentraci oxidů dusíku a oxidů síry je možno snížit kontaktováním plynu, obsahujícího tyto dvě složky se sušícím prostředkem Drieritem nebo· s molekulárním sítem. Na druhé straně při sušení těchto· odpadních plynů chloridem vápenatým se nezdá, že by došlo k ovlivnění koncentrace oxidů dusíku a oxidů síry. Výsledky těchto· výzkumů se však nevyužívají v žádném průmyslovém postupu pro· čištění kouřových plynů pravděpodobně z toho důvodu, že dochází ke komplikacím· při regeneraci Drieritu nebo molekulárních sít.

Cílem uvedeného vynálezu je navrhnout postup kombinovaného čištění odpadních plynů od oxidů dusíku a oxidů síry, který by byl ekonomicky snadno aplikovatelný v průmyslové praxi a který by neměl nevýhody postupů podle dosavadního· stavu techniky.

Podstata způsobu čištění odpadních plynů za současného odstraňování oxidů dusíku a oxidů síry, při kterém se tyto· odpadní plyny s molárním poměrem oxidů dusíku k oxidům síry maximálně 3 zpracovávají vodnou suspenzí hydroxidu vápenatého · a/nebo hydroxidu hořečnatého v rozstříkovací sušárně za účelem současného· sušení rozstřikovaných částic uvedené vodné suspenze a · absorpce oxidů síry, přičemž se takoo zpracovaný plyn společně s obsaženými částicemi, vzniklými při sušení a absorpci, zavádí do· jednotky na oddělování částic, ze které se odvádí vyčištěný plyn a oddělené částice, spočívá podle uvedeného vynálezu v tom, že se množství rozstřikované suspenze hydroxidu vápenatého· a/nebo hydroxidu horečnatého upraví v rozstříkovací sušárně tak, aby ve vystupujícím plynu, který je odváděn do jednotky na oddělování částic, byl molární poměr oxidů dusíku k oxidům síry maximálně 3, přičemž se současně v plynu přiváděném do jednotky na oddělování částic upravuje koncentrace kyslíku na přinejmenším 0,5 % objemu přidáváním jakéhokoliv plynu obsahujícího· kyslík, a v uvedené jednotce na oddělování částic se udržuje teplota plynu v rozmezí od 85 do 145 °C.

Ve výhodném provedení postupu podle vynálezu se teplota plynu v rozstříkovací sušárně sníží na 40 až 85 °C úpravou množství vody v suspenzi, která je rozstřikována do tohoto · plynu, přičemž před zavedením tohoto plynu do· jednotky na oddělování částic se teplota zvýší na 85 až 145 °C smícháváním s proudem horkého odpadního plynu vedeného obtokem mimo rozprašovací sušárnu.

Rovněž je výhodné zpracovávat alespoň podíl pevných částic odebíraný z rozprašovací sušárny a/nebo· z jednotky na oddělování částic kapalinou vybranou ze skupiny zahrnující vodu, vodné roztoky siřičitanů alkalických kovů, vodné roztoky sloučenin alkalických kovů vytvářejících kontaktem s oxidem siřičitým siřlčitany, jako například hydroxid sodný nebo uhličitany sodné, dále vodné roztoky obsahující sloučeniny dvojmocného· železa a sodnou sůl kyseliny ethylendiamintetraoctové EDTA, přičemž potom se takto zpracované pevné částice zavádí do· jednotky na oddělování pevných částic. Množství použité kapaliny odpovídá výhodně obsahu vlhkosti v uvedeném podílu pevných částic v rozmezí cd 4 do 9 % hmotnosti.

Výhodou postupu podle uvedeného vynálezu je vysoká účinnost odstraňování škodlivých složek z odpadních plynů a možnost kombinovaného odstranění jak oxidů síry tak i oxidů dusíku. Podstatná výhoda postupu podle vynálezu spočívá v tom, že se tento· postup může aplikovat na zařízení, která se až dosud běžně používají k provádění desulfuračních postupů.

Podle uvedeného· vynálezu bylo zjištěno, že oxidy dusíku a oxidy síry je možno· odstranit z odpadních plynů tak, že se tyto plyny uvedou do styku s částicemi materiálu, který je absorbentem oxidů síry, na bázi alkalických zemin, přičemž je nutno · současně splnit následující podmínky:

— reakční teplota musí být v rozmezí od 85 do 145 °C, protože mimo toto teplotní rozmezí je odstraňování oxidů dusíku nedostatečné, — poměr oxidů dusíku k oxidům síry musí být maximálně 3, — je nutno· aby byly v určitém množství přítomny kyslík a vlhkost, protože jinak nedojde k reakci mezi oxidy dusíku a oxidy síry, která je nezbytná k odstranění těchto látek z odpadních plynů.

Postup podle uvedeného vynálezu, při kterém se z odpadních plynů odstraňují oxidy síry a dusíku, a při kterém je molární poměr oxidů dusíku k oxidům síry 3 nebo· méně, se provádí podle vynálezu tak, že se odpadní plyny uvedou do· styku s částicemi materiálu, který je absorbentem oxidů síry, na bázi sloučenin alkalických zemin, přičemž je při tomto· postupu zajištěno, aby alespoň během části doby styku bylo· dosaženo· teploty plynu v rozmezí od 85 do 145 °C a dále aby byl přítomen kyslík a voda.

Při ověřování postupu podle vynálezu nebylo· zkoumáno, které chemické reakce se účastní odstraňování oxidů dusíku a síry. Bylo· však zjištěno, že teplota je rozhodujícím parametrem těchto reakcí, přičemž optimální teplota je v rozmezí od 100 do 110 stupňů Celsia, jak bude ještě detailněji vysvětleno· dále.

Testy provedené v souvislosti s uvedeným vynálezem ukázaly, že uspokojivé odstranění oxidů dusíku bylo· při tomto postupu dosaženo jen v těch případech, kdy byl přítomen alespoň jeden mol oxidu siřičitého· na každé tři moly oxidů dusíku, což po praktické stránce znamená, že v případě, kdy se postup podle vynálezu aplikuje na dosud používané desulfurační postupy po-, dle dosavadního stavu techniky, je nutno dát pozor na to, aby se při předcházející desulfuraci neodstranil příliš velký podíl oxidů síry.

V případě, kdy koncentrace kyslíku v odpadním plynu poklesla na méně než asi 0,5 procenta objemu byl zjištěn podstatný pokles účinnosti odstraňování oxidů dusíku a síry při provádění tohoto postupu podle vynálezu. Po· praktické stránce to znamená, že jestliže se postup podle vynálezu použije v kombinaci s až dosud používanými neselektivními katalytickými redukčními metodami pro· odstraňování oxidů dusíku a oxidů síry podle dosavadního· stavu techniky jak bylo uvedeno· výše, je nutné zajistit zvýšení koncentrace kyslíku v odpadním plynu před jeho· zpracováním postupem podle vynálezu. Stejné opatření je pochopitelně nutno provést i v případě zpracovávání odpadního plynu pocházejícího· z redukčního· spalování nebo odpadního plynu z nějakého jiného zdroje dodávajícího odpadní plyn s velmi nízkým· obsahem kyslíku.

Podle uvedeného· vynálezu byk- zcela neočekávatelně zjištěno, že právě při koncentracích oxidů dusíku a· oxidů síry několik set ppm je podstatná relativně vysoká koncentrace kyslíku, tzn. alespoň 0,5 % objemu (odpovídá 5 000 ppm).

Postup podle uvedeného vynálezu je možno provést jako modifikaci desulfuračních postupů podle dosavadního stavu techniky, jako například typ postupu uvedený v patentu Spojených států amerických číslo 4 279 873, tedy postupů, při kterých se vodná suspenze obsahující absorbent rozstřikuje do· horkého· odpadního plynu, přičemž jemně rozprášená suspenze se suší na formu prášku, čímž se současně absorbuje podstatné množství oxidů síry.

Ve výhodném provedení patentu podle vynálezu se postupuje následujícím způsobem:

a) připraví se vodná suspenze obsahující zásaditou sloučeninu kovu alkalické zeminy,

b) získaná suspenze se rozstřikuje do· horkého odpadního· plynu v rozztřikovací sušárně za účelem současného sušení výsledných atomizovaných kapiček a absorbce části oxidů síry z odpadního plynu, přičemž množství zásadité rozstřikované sloučeniny se snižuje tak, aby byl v odpadním plynu zajištěn molární poměr oxidů dusíku k oxidům síry maximálně 3,

c) přidá se libovolný plyn obsahující molekulární kyslík potřebný k zajištění koncentrace molekulárního kyslíku v odpadním plynu 0,5 % objemu nebo· více,

d) takto zpracovaný plyn se zavede společně s použitými částicemi vzniklými sušením a absorbcí ve stupni b) do zařízení na oddělování částic, přičemž během alespoň části doby setrvání plynu a částic v uvedeném zařízení na oddělování částic je zajiš těna teplota plynu v rozmezí Od 85 do 145 stupňů Celsia,

e) odvedou se částice oddělené v zařízení k oddělování částic, a

f) odstraní se a vypustí se plyn z tohoto zařízení na oddělování částic při dosažení podstatného· snížení obsahu oxidů dusíku a oxidů síry.

Při tomto provedení se hlavní část oxidů síry absorbuje ve stupni b), zatímoo v podstatě veškeré oxidy dusíku se odstraňují ve stupni d), přičemž v tomto stupni se také dosáhne odstranění podstatné části · oxidu siřičitého.

Výhodně se rovněž alespoň část podílu pevných částic, který se odvádí z jednotky na oddělování částic, disperguje v plynu přiváděném do· této· jednotky na oddělování částic z rozprašovací sušárny. Částice vzniklé sušením a absorbcí v rozprašovací sušárně se odvádí ze spodní části tohoto· zařízení, přičemž alespoň část tohoto· podílu pevných částic se disperguje v plynu přiváděném do této rozprašovací sušárny.

Zásaditou sloučeninou kovu alkalické zeminy, · která se v postupu podle uvedeného vynálezu používá pro přípravu vodné suspenze, je s výhodou hašené váprbo, včetně dolomitického vápna, to jest hydroxid vápenatý Ca(0H)2 a/nebo hydroxid hořečnatý Mg(OH)2.

Podle uvedeného vynálezu bylo zjištěno, že přítomnost určitého· množství siřičitanu sodného společně se zásaditou sloučeninou kovu alkalické zeminy podstatně zlepšuje odstraňování oxidů dusíku v uvedeném stupni d). Také přídavek kationtů Fe2+ společně se sodnou solí kyseliny ethylendiamintetraoctové EDTA zlepšuje odstraňování oxidů dusíku.

Vzhledem k výše uvedenému je možno výhodné provedení postupu podle vynálezu charakterizovat tak, že se sodná sloučenina vybraná ze skupiny zahrnující siřičitany a sodné sloučeniny tvořící siřičitan sodný při jejich uvedení do styku s oxidem siřičitým, zavádí do procesu v množství i až 20 %, vztaženo na hmotnost částic materiálu, se kterým se plyn uvádí do styku. Siřičitan sodný nebo· sloučeniny sodíku se mohou zavádět v jednom nebo několika stupních postupu, jak bude ještě podrobně vysvětleno dále.

Zlepšení odstraňování oxidů dusíku dosažené přidáváním uvedených sloučenin sodíku je zvláště překvapivé s ohledem na skutečnost, že v případech kdy se zásaditá sloučenina kovu alkalické zeminy zcela nahradí sloučeninami sodíku tvořícími stykem s oxidem siřičitým siřičitan sodný, nedosáhne se v podstatě žádného odstranění oxidů dusíku.

V alternativním provedení je možno postup podle vynálezu provádět jako modifikaci tak zvaného suchého· injekčního desulfuračního postupu, který je popsán na231070 příklad v patentu Spojených států amerických č. 4 273 750, který je citován výše. V tomto případě se požadované teploty v rozmezí od 85 do 145 °C může dosáhnout rozstřikováním vody do plynu buď v místě nad vstřikováním suchého absorbentu do proudu odpadního plynu nebo mezi tímto místem pro vstřikování suchého absorbentu a místem pro oddělování upotřebeného absorbentu z plynu.

Postup podle vynálezu bude v dalším ilustrován s pomocí připojených výkresů, kde:

na obr. 1 je znázorněn průběh křivek ilustrující optimální teplotu pro odstraň svání oxidu dusnatého, na obr. 2 je ilustrováno základní uspořádání postupu podle uvedeného vynálezu, jak bylo vysvětleno shora, obr. 3 představuje velmi zjednodušené průtokové schéma výhodného provedení postupu podle vynálezu, a obr. 4 představuje velmi zjednodušené průtokové schéma ilustrující zdokonalení výhodného provedení postupu podle obr. 3.

V grafu na obr. 1 jsou znázorněny dvě křivky označené jako A a B, ilustrující procentuální odstraňování oxidu dusnatého v závislosti na použité reakční teplotě. Křivka A se vztahuje к testům prováděným na testovacím zařízení а к postupům prováděným v příkladech 1 až 12, zatímco křivka В se týká testů prováděných na poloprovozním zařízení, které jsou blíže popisovány v příkladech 13 až 20. Procento odstraňování oxidů dusíku znázorněné křivkou В je třeba hodnotit pouze jako relativní výsledek, protože při provádění nepřetržitého postupu, kdy je také možno optimalizovat ostatní parametry procesu, je možno dosáhnout vyšších hodnot procenta odstranění oxidů dusíku v odpadním plynu.

Na obr. 2 je znázorněno základní uspořádání postupu podle vynálezu, resp. jsou zde uvedeny základní podmínky к provádění tohoto postupu. Do procesu vstupuje odpadní plyin a absorbent a vystupuje vyčištěný plyn a použitý absorbent. V přiváděném odpadním plynu musí být poměr oxidu dusíku к oxidům síry maximálně 3 nebo méně, přičemž к úspěšnému uskutečnění piostupu je nutná přítomnost kyslíku a vody. Alespoň v části tohoto procesu je nutno udržovat teplotu v rozmezí od 85 do 145 °C.

Na obr. 3 je znázorněna jednotka 1 pro přípravu zaváděné látky, kterou v nejjednodušším provedení tvoří mísící zásobník. D0‘ této- jednotky 1 ústí potrubí 2 pro přívod absorbentu na bázi sloučenin alkalických zemin a potrubí 3 pro přívod vody.

V jednotce 1 pro přípravu zaváděné látky se připravuje vodná suspenze absorbentu. Suspenze se atomizuje v rozstřikovací sušárně 4. Do této sušárny se zavádí proud horkého· odpadního plynu obsahujícího oxidy síry a Oxidy dusíku, který je určen к čištění, například tento proud plynu pochází ze spalovacího kotle.

V rozstřikovací sušárně se atomizované kapičky suší na prášek a současně se absorbuje podstatné množství oxidů síry obsažené v odpadním plynu a takto se tyto oxidy síry převádí na siřičitau a síran, které potom tvoří složky uvedeného prášku.

Ve znázorněném provedení se část prášku může odvádět ode dna rozstřikovací sušárny společně s částí popílku přítomnému v odpadním plynu. Tyto látky se odvádějí potrubím 5.

Plyn společně se strženým zbývajícím podílem prášku a zbývajícím podílem popílku se odvádí z rozstřikovací sušárny vedením 6 ústícím do jednotky 7 к oddělování stržených částic, přičemž tuto jednotku s výhodou tvoří usazovací komora z textilního filtru. Tato jednotka к oddělování částic může však být případně vytvořena jako zařízení к elektrostatickému odlučování nebo podobný jiný typ zařízení к odlučování prachu.

V rozstřikovací sušárně 4 se absorbuje podstatná část oxidů síry, které jsou obsaženy v odpadním plynu. Ovšem množství atomizovaného absorbentu v rozstřikovací sušárně se omezuje takovým způsobem, aby se zajistilo pouze částečné odstranění oxidů síry v tomto stupni, přičemž molární koncentrace ox dů síry musí být menší než V3 koncentrace oxidů dusíku.

V nej jednodušším provedení se monžství vody odpařené v rozprašovací sušárně upravuje tak, aby se zajistila v jednotce 7 к oddělování částic teplota plynu a částic v rozmezí od 85 do 145 ^QC.

Odstraňování oxidů dusíku probíhá hlavně v jednotce 7 к oddělování částic.

Díky odpařování vody v rozstřikovací sušárně 4 je obsah vodní páry v plynu, přítomný v jednotce 7 к oddělování částic, dostatečný pro dosažený podstatného odstranění oxidů dusíku v této jednotce.

Je-li koncentrace kyslíku v odpadním plynu nižší než 0,5 % objemu zavádí se kyslík do tohoto plynu ve výhodném provedení postupu podle vynálezu ve formě vzduchu na kterékoliv místo vhodné к tomuto účelu (neznázorněno), před zavedením plynu do jednotky 7 к oddělování částic.

Z jednotky 7 na oddělování částic se odpadní plyn se sníženým obsahem oxidů dusíku a oxidů síry zavádí do komína (není znázorněn) kanálem 8.

Částice oddělené z plynu v jednotce 7 sestávají z látky vytvořené při rozstřikovacím sušení a při absorbční reakci, které probíhají v rozstřikovací sušárně 4 a případně z popílku. Částice se odvádějí potrubím 9. Alespoň část částic odváděných potrubím 9 a/nebo potrubím 5 se odvádí ze systému, což je naznačeno odváděcím potrubím 10. Zbývající podíl částic odváděných potrubím 9 a potrubím 5 se recirkuluje db systému 1 pro· přípravu zaváděné látky, čímž se sníží nárok na přivádění čerstvého · absorbentu.

V alternativním provedení postupu podle vynálezu je možno místo odvádění částic materiálu potrubím 5 odvádět veškerý podíl částic prostřednictvím proudu plynu vedením 0 do jednotky 7 k oddělování částic, jak je tomu v některých běžně používaných desulfuračních postupech podle dosavadního stavu techniky.

Výhodné provedení výše uvedeného postupu podle vynálezu je znázorněno na obr. 4, kde vztahové značky 1 až 10 mají stejný význam jako na obr. 3.

Na rozdíl od obr. 3 je na tomto obr. 4 znázorněno obtokové potrubí 11, kterým se parciální proud horkého odpadního plynu vede okolo rozprašovací sušárny 4. Uvedený parciální proud se s výhodou odebírá v místě proti proudu, kde je umístěn výměník tepla (není znázorněn) k předehřívání vzduchu pro spalovací kotel. Vzhledem k výše uvedenému je teplota tohoto parciálního· proudu dosti vysoká, například 300 až 500 °C. Tento parciální proud horkého odpadního· plynu se opět zavádí do· hlavního proudu odpadního plynu, který poté co byl zpracován v rozprašovací sušárně 4 se odvádí z této rozprašovací sušárny vedením 6.

Pomocí tohoto opatření je možné upravovat absorpční proces rozstřikovacího sušení v rozstřikovací sušárně 4 za účelem dosažení optimálních teplot pro odsiřování, které se provádí v této sušárně. Optimální teploty odpovídají teplotě plynu na výstupu z rozprašovací sušárny v rozmezí od 40 do 85 °C.

Ve vedení 6 se tento relativně chladný plyn míchá · s . horkým proudem odpadního plynu přiváděným obtokovým potrubím 11, přičemž celková konečná teplota plynu se zvýší na hodnotu, při které se dosahuje optimálního· odstraňování oxidů dusíku v jednotce 7 na oddělování částic, to jest na teplotu v rozmezí od 85 do 145 °C. Při tomto uspořádání se dosáhne optimálních podmínek jak k odstranění oxidů síry v rozprašovací sušárně 4, tak 1 k odstranění oxidů dusíku v jednotce 7 na odstraňování částic.

Řešení používající parciálního' proudu odpadního plynu vedeného obtokovým potrubím, jak je ilustrováno na· obr. 4, je jako, takové známo z patentu DOS č. 30 11 177. Avšak v uvedeném patentu NSR se obtok odpadního plynu provádí z jediného· důvodu, a sice proto aby bylo· možno použít menší a tudíž levnější rozprašovací sušárnu, přičemž obtokové vedení odpadního plynu kolem rozprašovací sušárny není navrženo jako řešení pro úpravu teploty v jednotce na oddělování částic.

Další výhodné provedení znázorněné na obr. 4 se týká zavádění částicového materiálu do· odpadního plynu v místě před jednotkou 7 na oddělování částic, přičemž k tomuto zavádění částicového materiálu slouží potrubí 12. Tímto materiálem mohou být částice získané z potrubí 5 a/nebo z potrubí

9.

Před zaváděním částic materiálu · do odpadního plynu potrubím 12· se mohou částice materiálu zpracovat v jednotce 13 pro zpracování prášku. V této jednotce 13 se na částice působí vodou, s výhodou v množství, kterým se dosahuje obsahu · vlhkosti částic 4 až 9 % hmotnosti, přičemž touto úpravou se dosáhne zlepšení při odstraňování oxidů dusíku a oxidů síry v jednotce 7 na oddělování částic.

Zpracovávání materiálu vodou v jednotce 13 pro zpracovávání prášku se s výhodou provádí přiváděním vodného roztoku siřičitanu sodného nebo sloučeniny sodíku alkalického charakteru, jako je například hydroxid sodný nebo· uhličitan sodný. Zavádění sodné sloučeniny v této· fázi postupu se jeví mnohem příznivější pro odstraňování oxidů dusíku v jednotce 7, než přivádění sodných sloučenin do· jednotky 1 pro přípravu zaváděné látky.

Postup podle vynálezu bude dále ilustrován následujícími příklady, ve kterých jsou všechna procenta a díly vztahující se k plynům míněny jako procenta objemu, pokud nebude výslovně uvedeno· jinak.

Příklady 1—12

Postupy podle těchto· příkladů 1 až 12 byly prováděny · na testovacím zařízení za použití reaktoru s pevným ložem.

V každém z těchto příkladů byl plyn, ze kterého byly odstraňovány oxidy dusíku a oxidy síry veden reaktorem opatřeným pevným ložem tvořeným práškem uloženým na filtru, kterým procházel · plyn. V každém příkladu bylo použito 50 gramů prášku pocházejícího ze systému, ve kterém byla prováděna desulfurace odpadmho· plynu pomocí suchého vápna, přičemž hlavní složky prášku byly síran, siřičitan a hydroxid vápenatý. Ke zlepšení absorpce oxidů dusíku byl prášek zpracován 10 mililitry vodného roztoku obsahujícího· 2,5 gramu siřičitanu sodného.

Reaktor byl opatřen zařízením umožňujícím v něm udržovat předem stanovenou teplotu.

Složení plynu bylo stanoveno analyticky před a po jeho· průchodu reaktorem.

a] Příklady 1 až 5 ilustrující účinek teployy:

Při provádění těchto postupů sestával plyn z 95 % dusíku, 5 % kyslíku, 300 ppm oxidu dusnatého NO a 300 ppm oxidu siřičitého (vztaženo· na suchý plyn) s rosnou teplotou 50 °C, přičemž množství tohoto plynu vedeného reaktorem bylo· 370 litrů za hodinu. Reakční teploty a odpovídající odstranění oxidu dusnatého· a oxidu siřičitého· jsou uvedeny v následující tabulce č. 1:

I _; f‘ λ.

Tabulka 1

Příklad č.	Reakční teplota (°C)	Průměrné % odstranění NO (první hodinu)	Průměrné % odstranění SO2 (první hodinu)
1	70	11	72
2	80	32	86
3	90	53	91
4	100	70	91
5	110	57	66

Hodnoty absorpce oxidu dusnatého uvedené v této tabulce jsou vyneseny na obr. 1 v závislosti na teplotě jako· křivka A.

b) Příklady 6 až 8 ilustrující účinek kyslíku:

Podmínky při provádění těchto testů byly podobné jako v příkladu 4 s tím rozdí lem, že část kyslíku v plynu byla nahrazena dusíkem, takže obsah kyslíku odpovídal v jednotlivých provedeních 1,5 %, 0,80 % a 0,15 °/o.

Získané výsledky jsou uvedeny v následující tabulce č. 2, společně s výsledky z příkladu 4.

Tabulka 2

Příklad č.	% kyslíku v plynu	Odstranění NO (první hodinu)	Odstranění SO2 (první hodinu)
6	0,15	0%	80 '%
7	0,80	47 %	92 %
8	1,5	56 %	92 %
4	5,0	70 %	91 %

c] Příklady 9 a 10 ilustrující účinek poměru · NO/SOa:

Podmínky při provádění těchto testovacích postupů byly podobné jako v příkladu s tím rozdílem, že koncentrace oxidu siřičitého byla 100' a 900 ppm, místo 300 ppm.

Výsledky těchto dvou příkladů jsou uveděny v tabulce č. 3 společně s výsledky z příkladu 4.

Tabulka 3

Příklad č. SO2 (ppm) NO (ppm) Poměr NO/SO2 Odstranění NO Odstranění SO2 (první hodinu) (první hodinu)

9	100	300	3	34 %	92 %
4	300	300	1	70 %	91 %
10	900	300	1/3	66%	64 %

Z výsledků uvedených v tabulce č. 3 je zřejmé, že přítomnost oxidu siřičitého· má podstatnou důležitost pro odstraňování oxidu dusnatého, přičemž poměr NO/SO2 nad 3 působí nepříznivě na odstraňování oxidu dusnatého.

d) Příklady 11 a 12 ilustrující účinek vlhkosti:

Při provádění postupu podle příkladu 11 byly použity podobné podmínky jako· při provádění postupu podle příkladu 4 s tím rozdílem, že bylo použito plynu, který nebyl vlhký.

V postupu podle příkladu 12 bylo· použito také suchého· plynu, avšak v tomto· příkladu byl prášek zpracovaný siřičitanem sodným před stykem s oxidem dusnatým a oxidem siřičitým sušen v reaktoru tak, že byl práškem veden molekulární dusík za teploty 100 ^QC po dobu 2 hodin.

Výsledky těchto postupů podle příkladu a 12 jsou uvedeny v následující tabulce

č. 4, přičemž v této tabulce jsou rovněž uvedeny výsledky podle příkladu 4.

Tabulka 4

Příklad č.	Podmínky při postupu	Odstranění NO (první hodinu)	Odstranění SOž (první hodinu)
4	vlhký plyn vlhký prášek	70 %	91 %
11	suchý plyn vlhký prášek	40 %	71 %
12	suchý plyn suchý prášek	30 %	34 %

Z výsledků uvedených v tabulce č. 4 je patrné, že vlhkost je důležitým faktorem pro odstraňování oxidů siřičitého (což je dobře známo), ale také pro odstraňování oxidu dusnatého.

Příklady 13 až 20

Postupy podle těchto příkladů byly prováděny na poloprovozním zařízení stejného typu jako je znázorněno na obr. 3 a 4. Jednotka 7 na oddělování částic byla tvořena usazovací komorou.

a) Příklady 13 až 17 ilustrující účinek teploty:

Podle těchto postupů bylo za hodinu čištěno 2 000 kilogramů odpadního plynu obsahujícího molekulární kyslík, oxid uhličitý, vodu, oxid dusnatý a oxid siřičitý za použití hašeného vápna jako absorpčního prostředku. Koncentrace . oxidu dusnatého· a oxidu siřičitého· v odpadním plynu byla 500 a. 1 500 ppm na přívodu do· rozprašovací sušárny 4.

Teplota plynu na výstupu z rozprašovací sušárny a na výstupu z osazovací komory byla měněna, jak je to zřejmé z následující tabulky č. 5. Odstranění oxidu dusnatého a oxidu siřičitého· bylo· zjišťováno. pro· samotnou rozprašovací sušárnu a dále pro rozprašovací sušárnu a oddělovací jednotku dohromady.

Tabulka 5

Příklad č. Teplota Teplota Odstranění NO Odstranění SOž na výstupu na výstupu v rozstřiko- v rozstřiko- v rozstřiko- v rozstřikoz rozstřikovací z oddělovací vací sušárně vací sušárně vací sušárně vací sušárně sušárny (°C) jednotky (°C) (%) a v oddělo- (%) a v oddělovací jednot- vací jednot· ' ce (%) ce 0°/o)

13	66	66	0	0	72	100
14	90	88	6	21	54	83
15	101	99	8	35	35	67
16	110	106	5	37	25	55
17	130	124	5	30	15	34

Výsledky týkající se celkového odstranění oxidu dusnatého, dosažené při provádění těchto postupů jsou vyneseny jako křivka B v grafu na obr. 1.

b) Příklad 18 ilustrující účinek sloučenin sodíku alkalického charakteru v dávkované suspenzi:

Postup podle tohoto příkladu byl prováděn stejně jako postup v příkladu 15 s tím rozdílem, že· 11% hmotnosti vápna bylo nahrazeno hydroxidem sodným. Odstranění oxidu dusnatého· odpovídalo· 2 % v rozstřikovací sušárně a 44 % celkem, což představuje zlepšení o 9 %. Absorpce oxidu siřičitého byla 41 % v rozstřikovací sušárně a 73 % celkem.

e) Příklad 19 ilustrující účinek injekčního zavádění zpracovávaného· prášku do· odpadního· plynu na vstupu do- oddělovací jednotky:

Při provádění tohoto postupu byly použity podobné podmínky jako v příkladu 15 s tím rozdílem, že 115* kg/hodinu prášku z usazovací komory bylo sušeno za teploty 150 stupňů Celsia aby se odstranila povrchová a hydratovaná veda a potom bylo provedeno zpracování ‘ s 18 kg/hodinu vodného· roztoku obsahujícího 16 % hmotnosti siřičitanu sodného. Po tomto zpracování byl prášek injekčně zaváděn do· přívodního· vedení oddělovací jednotky a tím byl suspendován v plynu. V tomto příkladu byl odstraněn oxid dusnatý z 10 % v rozstřikovací sušárně a ze 63'% celkově. Oxid siřičitý byl odstraněn z 38 % v rozstřikovací sušárně a 96 % celkem. To znamená, že byly podstatně zlepšeny výsledky dosahované v příkladu 15.

d) Příklad 20 ilustrující výhodné provedení využívající opětného zahřívání hlavního proudu plynu:

V postupu podle tohoto příkladu byl obtokem kolem rozstřikovací sušárny veden parciální proud odpadního plynu, což bylo provedeno stejným způsobem jako je ilustrováno¹ na obr. 4. Ostatní podmínky postupu byly podobné jako v příkladu 18. Množství odpadního plynu vedeného obtokem kolem rozprašovací sušárny bylo 14 % a tento· obtékající proud měl teplotu 290 °C, přičemž byl smícháván s plynem odcházejícím z rozprašovací sušárny za účelem zvýšení teploty plynu z 83 na 110 °C. Na výstupu z usazovací komory byla teplota plynu 105 °C.

Odstranění oxidu dusnatého odpovídalo 0 % rozprašovací sušárně a 38 % celkem. Oxid siřičitý byl odstraněn ze 72'% v rozprašovací sušárně a z 98 % celkem. Tyto výsledky ukazují, že při použití opětovného· zahřívání hlavního proudu plynu, tzn. postupu využívajícího obtoku, je možné zlepšit odstraňování oxidu siřičitého a současně udržet odstraňování oxidu dusnatého na přijatelné úrovni.

Příklad 21

V tomto příkladu je ilustrováno použití kationtů Fe²⁺ a sodné soli kyseliny ethylendiamintetraoctové EDTA.

Tento příklad byl prováděn na stejném testovacím zařízení jako v příkladech 1 až 12.

Zpracovávaný plyn obsahoval vzduch se 100 ppm Oxidu dusnatého a 300 ppm oxidu siřičitého, přičemž jeho rosná teplota byla 55 °C. Práškovitý absorbent tvořící lože byl shodný s absorbentem použitým v příkladech 1 až 12 s tím rozdílem, že byl zpracován s 10 mililitry vodného roztoku obsahujícího 0,80 gramu heptahydrátu síranu železnatého FeSO4 . 7 H2O a 0,6 gramu sodné soli kyseliny ethylendiamintetraoctové EDTA, místo zpracování roztokem siřičitanu sodného.

Použitá reakční teplota byla 100 °C. Krátce po zahájení postupu bylo pokud se týče odstraňování oxidu dusnatého dosaženo nejvyšší hodnoty 96 °/o, po· 10 minutách poklesla účinnost odstraňování na 62 % a po 60 minutách na 19 °/o.

Claims

pRedmět

1. Způsob čištění odpadních plynů za současného odstraňování oxidů dusíku a oxidů síry, při kterém se tyto odpadní plyny s molárním poměrem oxidů dusíku к oxidům síry maximálně 3 zpracovávají vodnou suspenzí hydroxidu vápenatého a/nebo hydroxidu hořečnatého v rozstřikovací sušárně za účelem současného sušení rozstřikovaných částic uvedené vodné suspenze a absorpce oxidů síry, přičemž takto zpracovaný plyn společně s obsaženými částicemi, vzniklými při sušení a absorpci, se zavádí do jednotky na oddělování částic, ze které se odvádí vyčištěný plyn a oddělené částice, vyznačující se tím, že se množství rozstřikované suspenze hydroxidu vápenatého a/nebo hydroxidu hořečnatého upraví v rozstřikovací sušárně tak, aby ve vystupujícím plynu, který je odváděn do jednotky na oddělování částic, byl molární poměr oxidů dusíku к oxidům síry maximálně 3, přičemž se současně v plynu přiváděném do jednotky na oddělování částic upravuje koncentrace kyslíku na přinejmenším 0,5 % objemu přidáváním jakéhokoliv plynu obsahujícího kyslík, a v uvedené jednotce na oddělování částic se udržuje teplota plynu v rozmezí od 85 do 145 °C.
2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se teplota plynu v rozstřikovací sušárně sníží na 40 až 85 °C úpravou množství vody v suspenzi, která je rozstřikována do tohoto plynu, přičemž před zavedením tohoto· plynu do jednotky na oddělování částic se teplota zvýší na 85 až 145 °C smíchá-

VYNÁLEZU váním s proudem horkého· odpadního plynu vedeného· obtokem mimo rozprašovací sušárnu.
3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že podíl pevných částic odebíraný z rozprašovací sušárny a/nebo z jednotky na oddělování částic se zpracovává kapalinou vybranou ze skupiny zahrnující voidu, vodné roztoky siřičitanů alkalických kovů, vodné roztoky sloučenin alkalických kovů vytvářejících kontaktem s oxidem siřičitým siřičitany, jako například hydroxid sodný nebo· uhličitany sodné, dále vodné roztoky obsahující sloučeniny dvojmocného železa a sodnou sůl kyseliny ethylendiamintetraoctové EDTA, přičemž potom se takto zpracované pevné částice zavádí do jednotky na oddělování pevných částic.
4. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se přinejmenším část podílu pevných částic, který se odvádí z jednotky na oddělování částic disperguje v plynu přiváděném do této jednotky· na oddělování částic z rozprašovací sušárny.
5. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se částice vzniklé sušením a absorpcí v rozprašovací sušárně odvádí ze spodní části, přičemž přinejmenším část tohoto podílu pevných částic se disperguje v plynu přiváděném do této rozprašovací sušárny.
6. Způsob podle bodu 3, vyznačující se tím, že se množství použité kapaliny odpovídá obsahu vlhkosti v uvedeném podílu pevných částic v rozmezí od 4 do 9 % hmotnosti.