CS265109B1

CS265109B1 - Způsob suchého odstraňování oxidů síry, fluorovodíku a chlorovodíku ze spalin a odpadních plynů s obsahem vodnfch par

Info

Publication number: CS265109B1
Application number: CS187A
Authority: CS
Inventors: Karel Ing Csc Svoboda; Karel Rndr Csc Jakubec; Miloslav Ing Csc Hartman; Vaclav Ing Csc Vesely; Zdenek Ing Csc Musil
Original assignee: Svoboda Karel; Karel Rndr Csc Jakubec; Hartman Miloslav; Vesely Vaclav; Zdenek Ing Csc Musil
Priority date: 1987-01-03
Filing date: 1987-01-03
Publication date: 1989-10-13

Abstract

Způsob suchého odstraňování oxidů síry, fluorovodíku a chlorovodíku ze spalin a odpadních plynů s obsahem vodních par kontaktování s částicemi oxidu nebo hydroxidu vápenatého, spočívající v tom, že při koncentraci CO2 v plynech menší než 0,1 % obj. je vhodné rozmezí teplot sorpce SO2 250 až 500 °C, s výhodou 350 až 450 °C, za přítomnosti koncetrací CO2 nad 0,1 % objemových je vhodné v rozmezí teplot pro zachycování SO2 250 až 350 °C, při poměru koncentrací NOX ku SO2 v rozmezí 0,1 až 1 je vhodné rozmezí teplot zachycování SO2 150 až 350 °C, s výhodou 200 až 300 °C, za přítomnosti HC1 a nebo HF v plynech v objemových koncentracích pod 0,5 % je vhodné rozmezí teplot sorpce SO2, HC1 a HF 200 až 400 °C, s výhodou 250 až 350 °C. Postup je možno využít při odstraňování SOX a případně též HF a HC1 ze spalin elektráren, tepláren, a spaloven, dále při odstraňování SOX, HF a HC1 z odpadních pražných plynů barevné metalurgie - např. z pražení, aglomerace, tavení a elektrolýzy

Description

Vynález se týká suchého odstraňování oxidů síry, fluorovodíku a chlorovodíku ze spalin a odpadních plynů s obsahem vodních par.

Běžné a používané suché způsoby zachycování oxidů síry využívají bud va^Zpenaté aditivum při teplotách nad 80(1 °c, nebo aktivní sodu vytvořenou in šitu rozkladem hydrogenuhličitanu sodného ve fluidním nebo pneumotranáportním reaktoru za teplot 120 až 200 °C.

Pokud spaliny či odpadní plyny obsahují vedle oxidů síry nebo samostatně též nízké koncentrace fluorovodíku a/nebo chlorovodíku, je jejich zachycení za teplot nad 800 °C na vápenatém sorbentu nedokonalé, přičemž jejich sorpce se dále snižuje s rostoucí teplotou vlivem pyrohydrolýzy fluoridu a chloridů vápenatého. Odstraňování fluorovodíku a chlorovodíku samostatně nebo vedle oxidů síry pomocí aktivní sody je sice proveditelné, avšak vzhledem k ceně vstupní suroviny a rozpustnosti tuhých produktů ve vodě je tento způsob neekonomický a ekologicky nevyhovující.

Nověji byl navržen suchý způsob odsiřování spalin a odpadních plynů v rozmezí teplot 250 až 500 °C ve fluidní vrstvě částic oxidu nebo hydroxidu vápenatého - např. čs. AO 256 455. Umístění odsiřovacího zařízení je navrhováno mezi kotel a odlučovač částic ze spalin.

Uvedené řešení problému však nebere v úvahu vliv koncentrace oxidu uhličitého a oxidů dusíku ve spalinách a odpadních plynech na vhodné rozmezí 'teplot pro zachycování oxidů síry.

Tuhý odpadní produkt odsíření obsahuje směs vápenatých sloučenin a popílku, případně jiných heterogenních částic obsažených v odsiřovaných plynech.

Podstata způsobu suchého odstraňování oxidů síry, fluorovodíku a chlorovodíku ze spalin a odpadních plynů s obsahem vodních par kontaktováním z částicemi oxidu nebo hydroxidu vápena· tého spočívá podle vynálezu V tom, že vhodné rozmezí teplot pro zachycování SO₂ závisí na složení plynů, přičemž při koncentraci CO₂ v plynech menší než 0,1 i objemových je vhodné rozmezí teplot sorpce SO₂ 250 až 500 °C, s výhodou 350 až 450 °C za přítomnosti koncentrací CO₂ nad 0,1 % objemových je vhodné rozmezí teplot pro zachycování SC>₂ 250 až 350 °C, při poměru koncentrací Ν0_χ ku S0₂ v rozmezí 0,1 až 1 je vhodné rozmezí teplot zachycování SO₂150 až 350 °C, s výhodou 200 až 300 °C, za přítomnosti HCl a/nebo HF v plynech v objemových koncentracích pod 0,5 % je vhodné rozmezí teplot sorpce SO₂, HCl a HF 200 až 400 °C, s výhodou 250 až 350 °C.

Výhodou navrhovaného způsobu zachycování SO₂, HCl a HF je optimalizace volby podmínek odstraňování plynných škodlivin z plynů podle jejich složení, zvláště podle obsahů CC>₂ a ΝΟ_χ. Zařízeni k provádění suchého odstraňování škodlivin počle popsaného způsobu může být umístěno také za odlučovačem popílku, čímž je umožněno menší znečištění tuhých produktů odsiřování a j< jich lepší .využivatelnost, např. ve stavebnictví.

Vhodným typem kontaktního zařízení pro reakci mezi částicemi sorbentu a odpadními plyny je reaktor s fluidní vrstvou částic hydroxidu nebo oxidu vápenatého, reaktor s cirkulující fluidní vrstvou částic sorbentu nebo transportní reaktor s recirkulací částečně zreagovaných částic sorbentu zachycených v odlučovači, např. v cyklonu.

Konverze hydroxidu vápenatého na siřičitan a síran vápenatý dosahuje 30 až 60 molárních % podle teploty, do kontaktu částic sorbentu s plynem, velikosti částic, obsahu SO₂, CO₂a vodních par v plynu.

Při stoupajícím poměru koncentrací CO₂ ku SO₂ jsou znevýhodňovány vyšší teploty, nad 350 °C při zachycování jak oxidů síry tak fluorovodíku a chlorovodíku pro zvýšenou tvorbu uhličitanu vápenatého ze sorbentu·

Vlivem rostoucí koncentrace Ν0_χ ve spalinách nebo odpadních plynech klesá vhodné rozmezí teplot zachycováni SO₂ a podstatně se zmenšuje obsah siřičitanu vápenatého v produktech odsiřování na úkor tvorby síranu.

Obsah dusičnanu vápenatého v produktech odsiřování klesá s rostoucí teplotou.

Za teplot nad 250 °C je při koncentracích ΝΟ_χ v plynu pod 0,3 % objemových obsah 03(1403)2 v tuhých produktech pod 0,7 % hmot. Koncentrace dusitanu vápenatého ve výsledném produktu je vždy nižší než koncentrace CaíNO^^, mírně stoupá s rostoucí teplotou a koncentrací SO2 v plynech.

Pro omezování emisí HCL a HF je vhodné rozmezí teplot sorpce 200 až 400 °C, při přičemž u fluorovodíku lze za těchto podmínek dosáhnout výše než 90 % odstranění z plynů. V případě chlorovodíku je možné 60 až 90 % omezení koncentrací v plynech. Zdárný průběh zachycování SO^, HF a HCI vyžaduje zvlhčený plyn s obsahem vodních par nad 0,5 % obj., což u většiny spalin a odpadních plynů je automaticky splněno. Vzhledem k možnosti zachycování SO^ a/nebo HCI a HF za teplot 300 °C nebo dokonce i pod 250 °C, lze umístit zařízení pro odstraňování těchto plynů až za odlučovače popílku u elektráren, tepláren a spaloven, což má své výhody především v poměrně čistém produktu sorpce, obsahující CaSO^, CaCO^, CaSO^, nepatrné koncentrace CaíNO^^ a podle obsahu HF a HCI ve spalinách též většinou nízké koncentrace CaF₂ a CaC^. Obsah toxických těžkých kovů jako arzenu, olova, kadmia v odpadním tuhém vápenatém produktu je velmi nízký, vzhledem k zachycení jejich hlavních částí odlučovacích popílku, např. elektrofiltrech.

V případě odpadních plynů z různých procesů barevné metalurgie je většinou nižší pcsněr koncentrací CO2 ku SO^ než ve spalinách, což umožňuje vést proces odstraňování zvláště SO^ též při vyšších teplotách v oblasti teplot 300 až 500 °C, tzn. je-li to z nějakého důvodu výhodné, lze odstraňovat SO^ nebo případně i HF a HCI též před odlučovačem tuhých částic z plynu.

Příklad

Odpadní plyny s obsahem (% obj.) CO2 8 %, SO2 0,8 %, ΝΟ_χ 0,4 %, O2 7 %, vodní páry 1,5 % byly při teplotě 300 °C kontaktovány s částicemi hydroxidu vápenatého ve fluidní vrstvě umístěné v reaktoru o průměru 3,4 cm. Fluidní vrstva, tvořená částicemi Ca(OH)₂o velikosti 0,35 až 0,8 mm, byla vysoká asi 5,5 cm. Lineární rychlost plynu v prázdném průřezu reaktoru byla 0,22 m/s, což představovalo asi dvojnásobek rychlosti plynu potřebné k dosažení fluidace celé vrstvy částic. Plyny procházely vrstvou částic po dobu, kdy celkové prošlé molární množství SO2 se vyrovnalo látkovému obsahu Ca(OH)2 ve vrstvě.

Objevení se prvních stop SO2 v plynech vystupujících z fluidního reaktoru nastalo po době, kdy prošlo a bylo zachyceno vrstvou SO2 v množství asi 1/5 látkového množství sorbentu. Tuhý odpadní produkt po době odsiřování, kdy prošlo fluidní vrstvou látkové množství SO2 odpovídající množství látky CaO, obsahoval asi 13 % hmot. CaCO^, 2,3 % CaSO^,

27,9 % CaSO^, 0,3 % CaťNO^^, zbytek byl tvořen CaO, CafOH^ a inerty z původního sorbentu.

Vynález je možno využít při odstraňování SO_x a případně též HF a HCI ze spalin elektráren, tepláren a spaloven, dále při odstraňování εθ_χ, HF a HCI z odpadních pražných plynů barevné metalurgie - např. z pražení, aglomerace, tavení a elektrolýzy.

Claims

Způsob suchého odstraňování oxidů síry, fluorovodíku a chlorovodíku ze spalin a odpadních plynů s obsahem vodních par kontaktováním s částicemi oxidu nebo hydroxidu vápenatého, vyznačený tím, že pří koncentrací CO₂ v plynech menší než 0,1 % objemových je vhodné rozmezí teplot sorpce SC>2 250 až 500 °C s výhodou 350 až 450 °C za přítomnosti koncentrací CC>2 nad 0,1 % objemových je vhodné rozmezí teplot pro zachycování SO₂ 250 až 350 °C, při poměru koncentrací ΝΟ_χ ku SO₂ v rozmezí 0,1 až 1 je vhodné rozmezí teplot zachycování SO₂ 150 až 350 °C s výhodou 200 až 300 °C, za přítomnosti HCI a/nebo HF v plynech v objemových koncentracích pod 0,5 % je vhodné rozmezí teplot SO₂, HCI a HF sorpce 200 až 400 °C, s výhodou 250 až 350 °C.