CZ289517B6

CZ289517B6 - Pevná práąková reakční kompozice, způsob čistění kouřových plynů a pouľití uvedené kompozice při tomto způsobu

Info

Publication number: CZ289517B6
Application number: CZ19962150A
Authority: CZ
Inventors: Nilo Fagiolini
Original assignee: Solvay (Societe Anonyme)
Priority date: 1994-01-20
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 2002-02-13
Also published as: NZ278870A; ATE160518T1; FI119545B; KR100349493B1; HUT77492A; DE69501113T2; DE69501113D1; US6171567B1; HK1003489A1; GR3026119T3; RU2135269C1; CN1143333A; CN1090522C; FI962924A0; JP2008012535A; SK280562B6; HU9601983D0; PL315555A1; NO963020D0; JP4243347B2

Abstract

Pevn pr kov reak n kompozice ur en pro ist n plynu obsahuj c ho chlorovod k je tvo°ena alespo 99 hmotn. % hydrogenuhli itanu sodn ho a nejv² e 1 hmotn. % uhli itanu sodn ho, p°i em m granulometrii definovanou st°edn m pr m rem stic v rozmez od 0,010 do 0,030 mm a granulometrick² sp d v rozmez od 1 do 3. Zp sob ist n kou°ov²ch plyn obsahuj c ch chlorovod k spo v v tom, e se do kou°ov²ch plyn p°i teplot 125 a 600 .degree.C zav d uveden pevn pr kov reak n kompozice, na e se kou°ov plyny odpra uj . Pou it pevn pr kov reak n kompozice pro ist n kou°ov²ch plyn poch zej c ch ze spalov n odpad z dom cnost .\

Description

Pevná prášková reakční kompozice, způsob čistění kouřových plynů a použití uvedené kompozice při tomto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká pevné práškové reakční kompozice určené pro čistění plynu obsahujícího chlorovodík, způsobu čistění kouřových plynů obsahujících chlorovodík a použití uvedené pevné práškové reakční kompozice pro čistění kouřových plynů pocházejících ze spalování odpadů z domácností.

Dosavadní stav techniky

Spalování představuje technologický proces, který se začíná rostoucí měrou uplatňovat v souvislosti s likvidací jak odpadů z domácností, tak i městských odpadů. Spalování odpadů z domácností je doprovázeno tvorbou odpadních kouřových plynů, které obvykle obsahují chlorovodík. Před vypouštěním těchto kouřových plynů do ovzduší je nutné z nich chlorovodík odstranit.

V rámci dosavadního stavu techniky je znám způsob čistění odpadních kouřových plynů obsahujících chlorovodík, který spočívá v tom, že se takové kouřové plyny zpracují hydrogenuhličitanem sodným, který reaguje s chlorovodíkem přítomným v kouřovém plynu za vzniku chloridu sodného.

V tomto ohledu je zejména možné uvést způsob, při kterém se hydrogenuhličitan sodný zavádí v práškovém stavu do odpadních kouřových plynů, odváděných ze spalovací pece, a takto zpracované kouřové plyny se následně vedou na filtr za účelem odstranění částic takto vytvořeného pevného podílu chloridu sodného (Solvay et Cie.,brožura TR,895/5c-B-l-1290). Při provádění tohoto známého způsobu mají kouřové plyny v místě zavádění hydrogenuhličitanu sodného do kouřových plynů teplotu 260 °C. Zaváděný hydrogenuhličitan sodný má formu vytříděného prášku získaného mletím, přičemž 90 hmotn. % částic hydrogenuhličitanu sodného má průměr menší než 16 mikrometrů. Při praktickém provádění tohoto známého způsobu se používá práškový hydrogenuhličitan sodný s obsahem uhličitanu sodného, přičemž účinnost čistění plynu dosahovaná při tomto způsobu není ještě zcela uspokojivá.

Nyní bylo nově zjištěno, že účinnost čistění plynu podle tohoto známého způsobu je možné zlepšit použitím hydrogenuhličitanu sodného majícího sofistikovanou kvalitu.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je pevná prášková reakční kompozice určená pro čistění plynu obsahujícího chlorovodík podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že je tvořena alespoň 99 hmotn. % hydrogenuhličitanu sodného a nejvýše 1 hmotn. % uhličitanu sodného, přičemž má granulometrii definovanou středním průměrem částic v rozmezí od 0,010 do 0,030 mm a granulometrický spád v rozmezí od 1 do 3.

Předmětem vynálezu je rovněž způsob čistění kouřových plynů obsahujících chlorovodík, jehož podstata spočívá v tom, že se do kouřových plynů při teplotě 125 až 600 °C zavádí pevná prášková reakční kompozice podle vynálezu, načež se kouřové plyny odprašují.

Předmětem vynálezu je dále použití pevné práškové reakční kompozice podle vynálezu pro čistění kouřových plynů pocházejících ze spalování odpadů z domácností.

- 1 CZ 289517 B6

V pevné práškové reakční kompozici podle vynálezu jsou hydrogenuhličitan sodný i uhličitan sodný v bezvodém stavu.

V rámci vynálezu obsahuje pevná prášková reakční kompozice alespoň 99 hmotn. % hydrogen- uhličitanu sodného a nejvýše 1 hmotn. % uhličitanu sodného. Tato reakční kompozice může případně obsahovat další nečistoty, které obvykle doprovázejí hydrogenuhličitan sodný běžné obchodní kvality, zejména chlorid sodný.

Pevná reakční kompozice podle vynálezu má formu prášku. Důležitou vlastností této kompozice ¹⁰ j^e jej* granulometrická distribuce definovaná středním průměrem D_m částic nejvýše rovným 0,030 mm a granulometrickým spádem nejvýše rovným 3.

V reakční kompozici podle vynálezu jsou střední průměr D_m a granulometrický spád σ definovány následujícími vztahy:

^D90 ^D10 ^D50 ve kterých ňj znamená četnost (hmotn.) částic o průměru Dj a D90 (případně D₅₀ a D10) znamenají maximální průměr 90 hmotn. % (případně 50 hmotn % a 10 hmotn. %) částic reakční kompozice.

Tyto granulometrické parametry je možno stanovit analytickou metodou za použití difrakce laserových paprsků za použití přístroje Sympatec, typ Helos 12LA.

Pevná prášková reakční kompozice podle vynálezu je obzvláště určena k čistění kouřových plynů, pocházejících ze spalovacích pecí zpracovávajících odpady z domácnosti. Tyto kouřové 25 plyny obvykle obsahují vedle chlorovodíku též oxid siřičitý. Bylo zjištěno, že reakční kompozice podle vynálezu tyto kouřové plyny účinně čistí od chlorovodíku i oxidu siřičitého současně.

V reakční směsi podle vynálezu je hlavní aktivní složkou hydrogenuhličitan sodný. Obsah uhličitanu sodného a granulometrické rozdělení jsou ostatně dva vzájemně závislé parametry. Jednak 30 bylo pozorováno, že za stejných ostatních podmínek nadměrný obsah uhličitanu sodného vyvolává spékání částic reakční směsi a tím snižuje jejich účinnost. Na druhé straně granulometrické rozdělení reakční směsi musí tvořit kompromis vtom smyslu, že pří jemném granulometrickém složení bude v čištěném plynu přednostně docházet k reakci s chlorovodíkem, zatímco při hrubším granulometrickém složení se usnadní pozdější oddělování tuhých reakčních produktů. 35 Zvláště doporučovanými reakčními směsmi v praxi jsou ty, v nichž hmotnostní podíl hydrogenuhličitanu sodného činí 99 % až 99,9 %, hmotnostní podíl uhličitanu sodného činí 0,1 % až 1 %, střední průměr částic se pohybuje v rozmezí od 0,010 milimetru do 0,030 milimetru a granulometrický spád je 1 až 3. Optimální hodnoty granulometrických parametrů jsou vázány na prostředky, použité na oddělování tuhých reakčních produktů z reakce mezi reakční kompozicí 40 s chlorovodíkem a případně oxidem siřičitým. Podle vynálezu bylo skutečně zjištěno, že tyto reakční produkty mají granulometrické rozdělení přímo souvisící s granulometrickým rozdělením použité reakční kompozice.

-2CZ 289517 B6

Jedna z forem reakční kompozice podle vynálezu, zvláště určená pro případ používání elektrostatického filtru jako prostředku pro oddělování uvedených reakčních produktů, představuje provedení této kompozice, při kterém je střední průměr částic v rozmezí od 0,020 milimetru do 0,030 milimetru a granulometrický spád mezi 1,25 až 2. Ve výhodném provedení je variantou této formy podle vynálezu kompozice, ve které má alespoň 90 % hmotnostních částic průměr rovný 0,055 milimetru nebo menší, a maximálně 10 % hmotnostních má průměr menší než 0,006 milimetru.

Jinou formou realizace reakční kompozice podle vynálezu, zvláště přizpůsobenou pro použití tkaninového filtru (například filtru hadicového) jako prostředku pro mechanické oddělení uvedených reakčních produktů, je směs, která má střední průměr částic v rozmezí od 0,010 milimetru do 0,020 milimetru a granulometrický spád 1 až 3. Ve výhodném provedení je variantou této další formy reakční kompozice taková směs, ve které nejméně 90 % hmotnostních částic má průměr rovný 0,035 milimetru nebo menší a maximálně 10 % hmotnostních částic má průměr menší než 0,005 milimetru.

Reakční kompozice podle vynálezu se obecně získává mletím hrubého prášku hydrogenuhličitanu sodného o běžné obchodní kvalitě. Složení prášku a jeho granulometrie mají na kvalitu výsledné reakční kompozice podle vynálezu důležitý vliv.

Jedna ze zvláště doporučovaných forem reakční kompozice podle vynálezu je taková kompozice, která se získá mletím prášku, který obsahuje více než 98 % hmotnostních (ve výhodném provedení nejméně 99 % hmotnostních) hydrogenuhličitanu sodného a méně než 2 % hmotnostních (ve výhodném provedení maximálně 1 % hmotnostního) uhličitanu sodného, a tato reakční kompozice má granulometrické rozdělení takové, že nejméně 85 % hmotnostních jejích částic má průměr menší než 0,500 milimetru a že nejvýše 25 % hmotnostních jejích částic má průměr menší než 0,040 milimetru. Podle výhodného provedení této varianty reakční kompozice podle vynálezu má prášek, použitý pro mletí, takové granulometrické rozdělení, že ze 100 hmotových dílů svých částic má 85 dílů průměr menší než 0,250 milimetru, 50 až 70 dílů má průměr menší než 0,125 milimetru, 30 až 50 dílů má průměr menší než 0,090 milimetru a méně než 25 dílů má průměr menší než 0,045 milimetru.

Ve výše uvedené zejména vhodné formě reakční směsi představují podmínky mletí důležitý parametr. Zvláště je důležité regulovat mletí tak, aby se zabránilo nevhodnému nebo nadměrnému tepelnému rozkladu hydrogenuhličitanu sodného v prášku vlivem tepla vznikajícího při mletí. Optimální parametry mletí jsou přímo vázány na jiné parametry, např. na použitý mlýn, granulometrii prášku přiváděného do procesu mletí a na jeho obsah hydrogenuhličitanu sodného a uhličitanu sodného, na požadované granulometrické rozdělení reakční kompozice podle vynálezu, jakož i na požadovaný obsah hydrogenuhličitanu sodného a uhličitanu sodného. V praxi se mohou optimální parametry mletí v každém jednotlivém případě stanovit rutinní laboratorní prací.

Za stejných ostatních podmínek vykazuje reakční kompozice podle vynálezu optimální účinnost jako reakční činidlo pro čistění odpadních kouřových plynů od chlorovodíku i v případě oxidu siřičitého. Tato účinnost se projevuje na výši přebytku, potřebného k rozkladu definovaného podílu chlorovodíku a oxidu siřičitého vplynu, vzhledem kpotřebnému stechiometrickému množství.

Reakční kompozice podle vynálezu nachází zajímavé použití při čistění kouřových plynů pocházejících ze spalování odpadů z domácností.

Do rozsahu vynálezu rovněž náleží postup čistění kouřových odpadních plynů obsahujících chlorovodík, podle kterého se do kouřového plynu o teplotě v rozmezí od 125 °C do 600 °C vhání reakční kompozice podle vynálezu, obsahující hydrogenuhličitan sodný, přičemž následuje odprášení neboli odstranění prachu.

-3 CZ 289517 B6

Při postupu podle vynálezu se do kouřového plynu vhání reakční kompozice v pevném stavu. Obvykle se reakční kompozice zavádí do proudu kouřového plynu procházejícího reakční komorou. V této reakční komoře hydrogenuhličitan sodný reaguje s chlorovodíkem obsaženým v kouřovém plynu za vzniku chloridu sodného. Proces odprašování kouřového plynu pak má za cíl odstranit z něj částice vytvořeného chloridu sodného. Odprášení se může provádět libovolným běžně známým postupem a vhodnými prostředky podle dosavadního stavu techniky, například je možno toto odprašování provádět mechanickým oddělením v cyklonu, filtrací přes filtrační tkaninu a nebo elektrostatickým způsobem. Při provádění postupu podle vynálezu je nutné vzít v úvahu dobu nutnou k dostatečné reakci hydrogenuhličitanu sodného s chlorovodíkem v kouřovém plynu předtím, než se přistoupí k jeho odprášení. V praxi se ukázalo jako výhodné, aby k odprašování docházelo za více než 2 sekundy po skončení zavádění reakční kompozice do kouřového plynu.

Zvláště výhodné uplatnění postupu podle vynálezu představuje čistění kouřového odpadního plynu pocházejícího ze spalování odpadů z domácností. Při této aplikaci postupu podle vynálezu obsahuje pevný produkt, získaný po provedení odprášení, obvykle vedle chloridu sodného síran sodný, vícemocné kovy v kovovém stavu nebo vázané, jakož i uhličitan sodný. Tento pevný produkt se může zpracovávat způsobem popsaným v mezinárodní patentové přihlášce PCT WO 93/04983 [SOLVAY S.A.].

Popis obrázků

Charakteristické znaky a další podrobnosti vynálezu vyplynou z následujícího popisu připojených výkresů.

Na obrázku 1 je schematicky znázorněno zařízení na spalování odpadů z domácností, ve kterém je aplikován postup podle vynálezu.

Na obrázku 2 a 3 jsou dva grafy představující kumulativní granulometrické rozdělení dvou zvláštních forem reakční kompozice podle vynálezu.

Spalovací zařízení na obr. 1 je tvořeno spalovací pecí 1 (částečně znázorněnou), rekuperačním kotlem 2, svislou válcovitou reakční komorou 3, odprašovací soustavou 4 a komínem 5. Odprašovací soustava 4 obsahuje cyklon 6, za kterým je zařazena skupina elektrostatických filtrů 7. Tato soustava může případně obsahovat tkaninový filtr, například hadicový, nahrazující skupinu elektrostatických filtrů 7, nebo zařazený za nimi.

Reakční komora 3 je vybavena injektorem 8 spojeným s podávači jednotkou 14 reakční směsi.

Při provozu zařízení podle obrázku 1 se vytváří ve spalovací peci 1 kouřové plyny obsahující chlorovodík, oxid siřičitý a různé plynné a pevné nečistoty, mezi jiným těžké kovy. Tyto kouřové plyny opouštějí pec 1, procházejí rekuperačním kotlem 2, kde se získává část jejich tepla, a pak se vedou kouřovým vedením 9 do spodní části reakční komory 3 pod injektor 8. Do tohoto injektoru 8 se zavádí prášková reakční kompozice podle vynálezu z podávači jednotky 14. jejíž činnost bude popsána níže. V komoře 3 tak kouřové plyny reagují s reakční kompozicí přiváděnou z injektoru 8, což vede k reakci této reakční kompozice s chlorovodíkem a oxidem siřičitým, obsaženým v tomto plynu, za současného vzniku chloridu sodného a síranu sodného. Po výstupu z reakční komory 3 se kouřové plyny odvádí do odprašovací soustavy 4, kde se z nich oddělují pevné podíly, které tyto plyny obsahují, zvláště těžké kovy a chlorid sodný a síran sodný, vzniklé v reakční komoře 3. Vyčištěné kouřové plyny pak odcházejí do komína 5.

Reakční kompozice, použitá pro zavádění do injektoru 8, se přivádí z podávači jednotky 14. Tato jednotka je tvořena zásobníkem 10. ve kterém je skladován práškový hydrogenuhličitan sodný

-4 CZ 289517 B6 obchodní kvality, a mlecím zařízením 11 na výstupu ze zásobníku, přičemž v tomto místě je uspořádán vibrační podavač 12. Mlecí zařízení 11 je třecí zařízení, kde je energie pro tření dodávána mletému materiálu proudem vzduchu (viz. Kirk Othmer, Encyclopedia of chemical technology, sv. 21, 1983, str. 157). V tomto mlecím zařízení je uspořádáno prosévací ústrojí. S injektorem 8 je toto mlecí zařízení spojeno potrubím 13.

Příklady provedení vynálezu

Pevná prášková reakční kompozice pro čistění odpadních kouřových plynů obsahujících chlorovodík a postup čistění těchto kouřových plynů podle vynálezu budou v dalším ilustrovány s pomocí konkrétních příkladů provedení, které jsou pouze ilustrativní a nijak neomezují rozsah tohoto vynálezu.

Příklad 1

Podle tohoto příkladu byly v průmyslovém zařízení, znázorněném na obr. 1, spalovány odpady z domácností. Na výstupu ze spalovací pece měly vzniklé kouřové plyny tyto vlastnosti:

Hmotnostní složení (mg/Nm³):

HCL: 1300 ________SO₂: 200________ ______Teplota: 250 °C

Množství: 3500 Nm /h

Při tomto postupu byl použit práškový hydrogenuhličitan sodný běžné obchodní kvality, který vykazoval tyto vlastnosti:

Hmotnostní složení:

NaHCO₃: > 99 % Na₂CO₃: < 1 % Granulometrické rozdělení

Průměr (mm) < 0,250 <0,125 < 0,088 <0,044

Frakce hmot. >85 50-70 34-50 >25

Tento práškový hydrogenuhličitan sodný o běžné obchodní kvalitě byl mlet v třecím mlýně RTM 300-S. Činnost mlýna byla regulována tak, aby se získala reakční směs s granulometrickým rozdělením znázorněným na obr. 2, a s následujícím složením:

NaHCO₃: > 99 % hmotn.

Na₂CO₃: < 1 % hmotn.

Na obrázku 2 je znázorněno kumulativní granulometrické rozložení reakční kompozice získané v tomto mlecím zařízení. Na tomto obrázku jsou na ose úseček vyneseny průměry částic a na ose pořadnic pak kumulované množství frakcí, vyjádřené v % hmotnostních.

Reakční kompozice, získaná v tomto mlecím zařízení, byla ihned vháněna do kouřových plynů v množství odpovídajícímu přibližně 1,6 mol NaHCO₃ na mol (HCI + SO₂) v kouřových plynech. Zreagované kouřové plyny pak byly podrobeny procesu odprášení na elektrostatickém filtru.

-5CZ 289517 B6

Po vyčistění a odprášení bylo analyzováno složení kouřových plynů:

HC1:20 mg/Nm³

SO₂:10 mg/Nm³

Pokus z příkladu 1 byl opakován s kouřovými plyny, které měly po odvedení ze spalovací komory tyto hodnoty:

Hmotnostní složení (mg/Nm³):

HC1:647 _____________SO₂: 100____________ _________Teplota: 167 °C Množství: 36 000 Nm³

Při dalším pokusu byl použit stejný práškový hydrogenuhličitan sodný o běžné obchodní kvalitě jako v příkladu 1. Byly však změněny podmínky mletí tak, aby se získala reakční kompozice s kumulativním granulometrickým rozdělením podle obrázku 3 (stupnice na ose pořadnic i na ose úseček jsou stejné jako na obr. 2) a s následujícím složením:

NaHCOj: > 99 % hmotn.

Na₂CO₃: < 1 % hmotn.

Mletím získaná reakční kompozice byla ihned vháněna do kouřových plynů v množství odpovídajícímu přibližně 1,2 mol NaHCO₃ na mol (HC1 + SO₂) v těchto kouřových plynech. Vyčištěné kouřové plyny byly potom podrobeny procesu odprášení na tkaninovém filtru.

Po vyčistění a odprášení bylo analyzováno složení kouřových plynů, které bylo následující:

HC1: 5 mg/Nm³

SO₃: < 1 mg/Nm³)

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Pevná prášková reakční kompozice určená pro čistění plynu obsahujícího chlorovodík, vyznačená tím, že je tvořena alespoň 99 hmotn. % hydrogenuhličitanu sodného a nejvýše 1 hmotn. % uhličitanu sodného, přičemž má granulometrii definovanou středním průměrem částic v rozmezí od 0,010 do 0,030 mm a granulometrický spád v rozmezí od 1 do 3.
2. Pevná prášková reakční kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že je tvořena 99 až 99,9 hmotn. % hydrogenuhličitanu sodného a 0,1 až 1 hmotn. % uhličitanu sodného.
3. Pevná prášková reakční kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že má střední průměr částic v rozmezí od 0,020 do 0,030 mm a granulometrický spád v rozmezí od 1,25 do 2,5.
4. Pevná prášková reakční kompozice podle nároku 3, vyznačená tím, že je tvořena částicemi, z nichž alespoň 90 hmotn. % má průměr nejvýše rovný 0,055 mm a nejvýše 10 hmotn. % má průměr menší než 0,006 mm.
5. Pevná prášková reakční kompozice podle nároku3 nebo 4, vyznačená tím, že má kumulativní granulometrickou distribuci graficky znázorněnou na obr. 2.

-6CZ 289517 B6
6. Pevná prášková reakční kompozice podle nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že má střední průměr částic v rozmezí od 0,01 do 0,02 mm a granulometrický spád v rozmezí od 1 do 3.
7. Pevná prášková reakční kompozice podle nároku 6, vyznačená tím, že je tvořena částicemi, z nichž alespoň 90 hmotn. % má průměr nejvýše rovný 0,035 mm a nejvýše 10 hmotn. % má průměr menší než 0,005 mm.
8. Pevná prášková reakční kompozice podle nároku6 nebo 7, vyznačená tím, že má granulometrickou distribuci graficky znázorněnou na obr. 3.
9. Pevná prášková reakční kompozice podle některého z nároků 1 až 8, vyznačená t í m , že je získána mletím prášku, který obsahuje alespoň 99 hmotn. % hydrogenuhličitanu sodného a nejvýše 1 hmotn. % uhličitanu sodného a která má takovou granulometrickou distribuci, že nejméně 85 hmotn. % jejích částic má průměr menší než 0,500 mm a nejvýše 25 hmotn. % jejích částic má průměr menší než 0,040 mm.
10. Pevná prášková reakční kompozice podle nároku 9, vyznačená tím, že ze 100 hmotnostních dílů částic této kompozice má 85 hmotnostních dílů částic průměr menší než 0,250 mm, 50 až 70 hmotnostních dílů částic má průměr menší než 0,125 mm, 30 až 50 hmotnostních dílů částic má průměr menší než 0,090 mm a méně než 25 hmotnostních dílů částic má průměr menší než 0,045 mm.
11. Způsob čistění kouřových plynů obsahujících chlorovodík, vyznačený tím, že se do kouřových plynů při teplotě 125 až 600 °C zavádí pevná prášková reakční kompozice podle některého z nároků 1 až 10, načež se kouřové plyny odprašují.
12. Způsob podle nároku 11, vyznačený tím, že do kouřových plynů se zavádí pevná prášková reakční kompozice podle některého z nároků 3 až 5 a následné odprašování se provádí elektrostaticky.
13. Způsob podle nároku 11, vyznačený tím, že se do kouřových plynů zavádí pevná prášková reakční kompozice podle některého z nároků 6 až 8 a následné odprašování se provádí pomocí tkaninového filtru.
14. Způsob podle některého z nároků llažl3, vyznačený tím, že doba uplynulá mezi ukončením zavádění pevné práškové reakční kompozice do kouřových plynů a započetím odprašování kouřových plynů je delší než 2 s.
15. Způsob podle nároku 14, vyznačený tím, že doba uplynulá mezi ukončením zavádění pevné práškové reakční kompozice do kouřových plynů a započetím odprašování kouřových plynů je rovna 2,6 až 5 s.
16. Použití pevné práškové reakční kompozice podle některého z nároků 1 až 10 pro čistění kouřových plynů pocházejících ze spalování odpadů z domácností.