CS273164B2 - Method of sulphur dioxide removal from hot combustion products and equipment for realization of this method - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu odstraňování oxidu siřičitého z horkých spalin a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Je známý způsob, při kterém se oxid siřičitý nechá reagovat v reaktoru, kterým proudí spaliny, s vodným roztokem bromu na kyselinu sírovou a kyselinu bromovodíkovou, potom se kyselina bromovodíková podrobí elektrolýze, při které vzniká vodík a brom, který se zavádí zpět do reaktoru protékaného spalinami. Kyselina bromovodíková se od kyseliny sírové oddělí odpařením v koncentrátoru, kterým proudí horké spaliny.

Takovýto způsob a odpovídající zařízení jsou známé z patentního spisu EP č, 0016 290, Vzniká zde kyselina sírová o koncentraci vyšěi než 80 % hmot., pokud teplota spalin je aleepoň 180 °C. V moderních elektrárenských zařízeních však tento předpoklad nemůže být splněn. Za prvé se zkouší s ohledem na životní prostředí snížit teplotu spalin na výstupu z komína elektrárny tak, jak je to jen možné bez újmy na provozu komína, za druhé kolísají teploty spalin silně s výkonem elektrárny. Tak může například teplota spalin, která při plném výkonu čini 150 °C, poklesnout při faktoru výkonu 0,3 na 100 °C. Je jasné, že při takto nízkých teplotách spalin není koncentrátor, zahřívaný spalinami, již tak účinný a že koncentrace kyseliny sírové alespoň 75 % hmot., která je nutná pro produkt schopný prodeje, se prakticky nedá dosáhnout.

Účelem předloženého vynálezu je odstranění výše uváděných nevýhod, to znamená, že úkolem je vypracování způsobu a zařízení pro jeho provádění tak, aby také při poklesu teploty spalin zůstala dostatečně vysoká koncetrace získávané kyseliny sírové.

Výše uváděné nevýhody jsou odstraněny vypracováním způsobu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v koncentrátoru získaná kyselina sírová se podrobí dalšímu odpaření v přídavném koncentrátoru , protékaném plyny v rozmezí 250 až 400 °C,

Výhodně se jedná také o spaliny, které se po průchodu přídavným koncentrátorem zavádějí do proudu čištěných spalin.

Výhodnost uvedeného způsobu spočívá v tom, že i při poklesu teploty spalin zůstává dostatečně vysoká koncentrace získané kyseliny sírové.

Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že ke koncentrátoru je přiřazen přídavný koncentrátor, přičemž za reaktorem je zařazena promývací kolona, spojená vedením vyčištěných spalin s tepelným výměníkem, kterým prochází také vedení znečištěných horkých spalin do reaktoru.

Přídavný koncentrátor je výhodně spojen s vedením spalin, odebíraných bezprostředně za ekonomizérem elektrárny. Také výhodně může být spojen přídavný koncentrátor a přívody vzduchu z předehřívače vzduchu z elektrárny.

Vynález je blíže objasněn na základě připojeného výkresu, který schematicky znázorňuje výhodnou formu provedení uvedeného zařízení.

Zařízení sestává ze šesti základních jednotek, totiž koncentrátoru 1, přídavného koncentrátoru 2, reaktoru £, elektrolýzní buňky 4, promývací kolony £ a tepelného výměníku 6. Koncentrátor 1, reaktor £, promývací kolona £ a tepelný výměník 6 jsou v řadě protékány malou částí čištěných spalin. Větší zbytek prochází nejprve tepelným výměníkem 6, kde vyčištěný proud spalin zahřívají na teplotu optimální pro odvod do komína, a odtud se přivádějí k prvnímu dílčímu proudu před vstup do reaktoru £. Přídavný koncentrátor 2 je zásobován spalinami s vysokou teplotou, které jsou odebírány přímo za ekonomizérem neznázoměné tepelné elektrárny a po průchodu tímto přídavným koncentrátorem 2 se zavádějí společně s dílčím proudem čištěných spalin do koncentrátoru 1. Alternativně se může použít také horký vzduch, pocházející z předehřívače vzduchu tepelné elektrárny.

V koncentrátoru 1 a přídavném koncentrátoru 2 se kyselina bromovodíková ze zahřáté Bměsi kyselin odpaří a je strhávána se spalinami, zatímco výševrouoí kyselina sírová í

fa se koncentruje. V reaktoru se uvádí do kontaktu spaliny s bromem rozpuštěným ve vodě, přičemž probíhá následující reakce:

S0₂ + Br₂ + 2 HgO-$> HgSO^ + 2 HBr

Z uvedené rovnice vyplývá vznik uvažované směsi kyselin. Aby se kontakt látek zintensivnil, udržuje se směs stále v cirkulaci a při tom se vždy opět vstřikuje do reaktoru. Část této směsi se stále nastřikuje do koncentrátoru 1 a další část do elektrolýzní buňky 4. Tato elektrolýzní buňka £ se známým způsobem zásobuje přes grafitové elektrody a štěpí se zde kyselina bromovodíkové na molekulární brom a na vodík. Brom se vrací společně se zbytkem směsi opět do reaktoru 2» zatímco vodík se jako prodejný produkt odvádí.

V promývací koloně 2 se voda v uzavřeném okruhu nastřikuje vždy shora, přičemž spaliny'proudí kolonou v protiproudu. Ztráty vody, které nastávají odpařováním v reaktoru 2 a způsobují zvýšení stavu vody v promývací koloně £, se vyrovnávají tím, že se část vody z promývací kolony přečerpává zpět do reaktoru 2· Kapaliny, které se shromažďují v koncentrátorech, reaktoru a promývací koloně se přepravují běžným způsobem za odpovídajícího tlaku pomocí čerpadel 2, 8, 2» 10. a 11.

Bříklad

Jaou uváděny parametry zařízení,?'které je schopno vyčistit množství spaliD;

000 m³/h. Údaje o prosazení se vztahují na normální tlak a teplotu okolí. Jsou vždy uváděny hodnoty pro plný výkon a pro částečný výkon s faktorem výkonu 0,3. Čištěné spaliny mají následující složení:

Dusík oxid uhličitý voda kyslík oxid siřičitý celkový tok spalin

72,9/75 % objemových 14/11 % objemových 9/5 % objemových 4/9 % objemových 790/470 ppm 20000/6000 m³/h

Z celkového toku spalin přichází 66,3/64,4 % objemových do tepelného výměníku 6, 32,0/33,1 % objemových do koncentrátoru JL a 1,7/2,5 % objemových pochází z ekonomizéru elektrárny a přichází do přídavného koncentrátoru 2.

Teplota nečištěných spalin před tepelným výměníkem 6 činí 150/100 °C a za tímto výměníkem 90/75 °C. Teplota vyčištěných spalin činí před tepelným výměníkem 6 41,7/30,9 °C a za tímto tepelným výměníkem 82/47 °C. Koncentrace kyseliny sírové je v obou provozních případech v koncentrátoru 1 okolo 50 $ a v přídavném koncentrátoru 2 okolo 95% . ? reaktoru 2 ^a® vedle nepatrného množství.molekulárního bromu v obou provozních případech nachází asi 15 % hmot. kyseliny bromovodíkové a 15 % hmot. kyseliny sírové, Zbytek tvoří voda.

Když se zvolí v reaktoru 2 vyšší podíl bromu, to znamená 20 % hmot. kyseliny bromovodíkové a 10 % hmot. kyseliny sírové, potom se volí vyšší podíl, totiž 51 % celkového toku spalin pro přívod do koncentrátoru 1 a nižší podíl , totiž 47,3 %, pro ohřívání vyčištěných spalin. Vyčištěné spaliny totiž přicházejí do tepelného výměníku při teplotě 41,7 °0 a zahřívají se zde na teplotu 70 °C.

Z když jsou výše uvedené hodnoty typická a vhodné pro jedno čisticí zařízení, není předložený vynález omezen pouze na tento příklad. Obzvláště u velkovýrobních zařízení může být rozdělení celkového toku spalin závislá na požadovaná minimální teplotě vyčištěných spalin na vstupu do komína a může být zvoleno jinak. Když má teplota vyčištěných spalin na výstupu z tepelného výměníku 100 °C, potom se může například 71 % znečistěných spalin přivádět do tepelného výměníku 6 k zahřátí vyčištěných spalin na tuto teplotu, 23 % do koncentrátoru 1 a 6 % do přídavného koncentrátoru 2.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob odstraňování oxidu siřičitého z horkých spalin, při kterém oxid siřičitý reaguje v reaktoru protékaném spalinami s vodným roztokem bromu na kyselinu sírovou a kyselinu bromovodíkovou a potom se kyselina bromovodíková podrobí elektrolýze, při které vzniká vodík a brom, zaváděný zpět do reaktoru, přičemž kyselina bromovodíková ae odděluje odpařováním v koncentrátoru protékaném horkými spalinami od zkoncentrované kyseliny'sírové, vyznačující se tím, ža kyselina sírová, získávaná v koncentrátoru, se podrobí dalšímu odpařování v přídavném koncentrátoru, protékaném plyny o teplotě v rozmezí 250 až 400 °C.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že uvedené plyny představují také spaliny, které se po průchodu přídavným koncentrátorem zavádějí do proudu čištěných horkých spalin.
3. 3. Zařízeníkodstraňování oxidu siřičitého z horkých spalin způsobem podle bodu 1, tvořené reaktorem s přívodem spalin-a vodného roztoku bromu, elektrolyzní buňkou pro štěpení v reaktoru vznikající kyseliny bromovodíková na vodík a opětně používaný brom, a koncentrátorem prb koncentrování v reaktoru vznikající kyseliny sírové odpařováním, vyznačující se tím, že ke koncentrátoru /1/ je přiřazen přídavný koncentrátor /2/, přičemž za reaktorem /3/ je zařazena promývací kolona /5/, spojená vedením vyčištěných spalin s tepelným výměníkem /6/, kterým prochází také vedení znečištěných horkých spalin do reaktoru /3/.
4. 4. Zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, že přídavný koncentrátor /2/ je spojen s vedením spalin, odebíraných bezprostředně za ekonomizérem elektrárny.
5. 5. Zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, že přídavný koncentrátor /3/ je spojen s přívody vzduchu z předehřívače vzduchu z elektrárny.