CZ294601B6

CZ294601B6 - Způsob odstraňování kyselých znečišťujících látek jako je oxid siřičitý SO2, chlor Cl´, fluor F´, polykondenzovaných aromatických uhlovodíků, polychlorovaných dibenzodioxinů a dibenzofuranů , a dalších organických látek a těkavých toxických kovů z kouřových plynů

Info

Publication number: CZ294601B6
Application number: CZ20001614A
Authority: CZ
Inventors: Tomáš Táborský; Petr Hrbek
Original assignee: Vápenka Vitošov S. R. O.
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2000-05-03
Publication date: 2005-02-16
Also published as: CZ20001614A3

Abstract

Způsob zachycování kyselých znečišťujících látek, jako jsou SO.sub.2.n., Cl.sup.-.n. a F.sup.-.n., organických znečišťujících látek, jako jsou PCDD, PCDF, PAH a VOC a těkavých toxických kovů, jako jsou Hg, Tl, Cd a As spočívá v tom, že použitý sorbent obsahuje kromě vápenného hydrátu také aktivní uhlí o měrném povrchu 600 až 1100 m.sup.2.n./g v množství 2 až 20 hmotnostních %, přičemž tento sorbent je ve formě suspenze o obsahu 10 až 20 hmotnostních % sušiny, vyrobené dispergací sorbentu ve vodě pomocí ultrazvuku a vstřikované do reaktoru ve formě jemných kapiček. Ultrazvukové měniče jsou zabudovány ve dně nebo ve stěnách nádrže. V reaktoru dojde k odpaření vody z kapiček suspenze a k ochlazení spalin, v důsledku čehož mohou být organické látky a toxické kovy zachycovány na aktivním uhlí, přičemž částice sorbentu jsou spalinami unášeny do tkaninového filtru, kde na filtrační tkanině vytvářejí homogenní vrstvu, v níž jsou zachyceny ty podíly znečišťujících látek, které nebyly zachyceny již v reaktoru.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu současného zachycování kyselých znečišťujících látek, jako SO₂, Cl' a F' a organických znečišťujících látek, jako jsou polychlorované dibenzodioxiny (dále PCDD) a polychlorované dibenzofurany (dále PCDF), polyaromatické uhlovodíky (dále PAH), volatilní organické látky (dále VOC), a dále těkavých těžkých kovů (dále TK) jako jsou rtuť (Hg), thalium (TI), kadmium (Cd) a arzen (As) z kouřových plynů v běžných zařízeních pro mokrou vápennou a polosuchou vypírku spalin.

Dosavadní stav techniky

Spalovací zařízení v ČR jsou v převážné většině vybavena pouze vypírkou kyselých znečišťujících látek a emise organických látek převyšují limity platné v zemích EU. Tento stav je dán tím, že pro některé látky, jako jsou třeba PCDD a PCDF v ČR doposud nebyly stanoveny emisní limity a proto nenastala nutnost je zachycovat. Přitom pro dioxiny a furany platí dnes v zemích EU emisní limit pro TEQ PCDD/PCDF (tzv. ekvivalentní toxicita) 0,1 ng/m³.

Dosud používané postupy odstraňování uvedených znečišťujících látek (dále ZL) umožňují čištění spalin od těchto látek ve dvou stupních, kdy prvním stupněm je vlastní polosuchá nebo mokrá louhová nebo vápenná vypírka, na němž jsou odstraňovány kyselé ZL, a druhým stupněm jsou buď filtrační kolony plněné aktivním uhlím, neboje suché aktivní uhlí vnášeno do proudu spalin v potrubí za prvním stupněm. Protože i v ČR budou emisní limity EU pro PCDD, PCDF a další látky v rámci novelizace předpisů ochrany ovzduší platit, znamenalo by využití dosavadních postupů jejich zachycování nutnost rozsáhlých a investičně náročných úprav a rekonstrukcí dosavadního zařízení pro čištění spalin.

Podle jednoho způsobu (patent DE 40 34 417 Al) je používána jako sorbent směs páleného vápna, mletého jílu a koksu, případně kamenných mouček, popílku a stejně tak vodního skla, která je v důsledku speciálního postupu výroby pórovitá. K tvorbě pórů je používáno vnášení vzduchu či jiných inertních plynů do suspenze, neboje tvorby pórů dosahováno vnášením práškového hliníku nebo zinku do suspenze, obsahující hydroxid vápenatý, přičemž póry jsou vytvářeny vodíkem, vznikajícím při chemické reakci hliníku nebo zinku s hydroxidem vápenatým. Suspenze je pak rychle zbavována přebytečné vody a vysoušena za současného zachování vzniklých pórů. Přítomnost takto vzniklých pórů pak umožňuje zachycování škodlivin z čištěných plynů. Pro dostatečnou účinnost takto připraveného sorbentu je tedy nutno vyrobit suchou směs s dostatečným objemem pórů a čištěné plyny musí procházet kolonu, naplněnou touto směsí.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že do standardního sorbentu na bázi suspenze vápenného hydrátu ve vodě je vnášena složka na bázi aktivního uhlí, získaná parciální oxidací ropných látek, přičemž toto aktivní uhlí je přidáváno do vápenného hydrátu ještě před jejich smísením s vodou. Aktivní uhlí má velikost částic 2 až 10 nm, vyskytuje se však ve formě pevných aglomerátů, které se samovolně nerozpadají. Po smísení s vodou je aktivní uhlí v sorbentu velmi jemně dispergováno pomocí ultrazvuku a takto upravený sorbent je vstřikován do reaktoru polosuché vypírky. Při průchodu sorbentu reaktorem jsou zčásti zachycovány jak kyselé ZL, tak organické látky a těžké kovy. Přitom dochází k odpaření vody ze sorbentu a k ochlazení spalin na teploty ležící mezi 160 °C a rosným bodem. Sor

-1 CZ 294601 B6 bent je již ve formě jemného prachu spalinami unášen do tkaninových filtrů, kde je společně s popílkem, pocházejícím ze spalovaného odpadu, zachycován. Na filtrační tkanině přitom během provozu vzniká tzv. aglomerační plocha, neboli stabilní vrstva tvořená sorbentem, která s vysokou účinností zachycuje ZL, které nebyly zachyceny již v reaktoru. Pokud nejsou aglomeráty aktivního uhlí v sorbentu rozrušeny a jeho částice dokonale dispergovány, vrstva sorbentu na filtrační tkanině není homogenní a dostatečně stabilní a její účinnost je nižší. Ke zvýšení účinnosti sorpce organických látek a těžkých kovů je pak nutno podstatně zvýšit obsah aktivního uhlí v sorbentu, což vede k výraznému prodražení procesu zachycování těchto ZL. Při využití způsobu podle vynálezu jsou všechny uváděné znečišťující látky zachycovány v dosavadním používaném zařízení jen s jeho minimálními úpravami, spočívajícími v zabudování výkonových ultrazvukových měničů do stěn či dna rozplavovací nádrže.

Příklad rozmístění ultrazvukových měničů ve dně rozplavovací nádrže ve tvaru válce 3 je uveden na přiloženém obrázku č. 1. Zde jsou zakresleny dva měniče, jejich počet se volí podle pracovního objemu nádrže a výkon instalovaných měničů tak, aby celkový vyzařovaný výkon byl dostatečný pro rozplavení sorbentu. Ultrazvukové měniče 1 a 2 jsou umístěny symetricky ve vzdálenosti 1/2 poloměru nádrže od jejího středu. Aby nedocházelo k sedimentaci částic sorbentu a k rozměšování, je nádrž opatřena rotačním míchadlem s lopatkami 5 a pohonem 4. Sorbent je vyráběn smísením suchého vápenného hydrátu se stanoveným množstvím aktivního uhlí, nebo může být také vyroben hydratací vzdušného bílého vápna vodou v přítomnosti aktivního uhlí přesně stanoveným množstvím vody, obdobně jako je vyráběn samotný čistý vápenný hydrát.

Jako aktivní uhlí je s výhodou použit produkt parciální oxidace ropných zbytků. Měrný povrch BET tohoto produktu standardně činí 1000-1100 m²/g. Může však být použit jakýkoliv obdobný produkt na bázi čistého uhlíku o měrném povrchu BET alespoň 600 m²/g. Druhou základní složkou sorbentu je vápenný hydrát, vyráběný standardní technologií suché hydratace páleného vzdušného bílého vápna. Může však být použit i vápenný hydrát dolomitický, získaný suchou hydratací vzdušného vápna dolomitického.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

K čištění kouřových plynů na spalovně nebezpečných odpadů byl použit sorbent, sestávající z vápenného hydrátu čistého podle ČSN 72 2247 o měrném povrchu BET 18 m²/g a produktu parciální oxidace ropných zbytků s obchodním názvem Chezacarb SH o měrném povrchu BET 1035 m²/g. Suchá směs obsahovala 10 % hmotnostních Chezacarbu SH a její měrný povrch BET činil 113m²/g. Z tohoto sorbentu a vody byla dispergací ultrazvukem připravena suspenze o obsahu 13,65 % sušiny, která byla vstřikována do reaktoru zařízení pro polosuchou vypírku spalin. Rozplavovací nádrž ve tvaru válce o jmenovitém objemu 400 1 (průměr 0,65 m, výška 1,2 m), opatřená rotačním míchadlem, byla upravena tak, že do jejího dna byly zabudovány dva ultrazvukové měniče, každý o výkonu 100 W a pracovní frekvenci 25 kHz. Teploty spalin na vstupu do reaktoru činily 225 °C a na tkaninovém filtru 155 °C. Během provozu byla naměřena průměrná koncentrace polychlorovaných dibenzodioxinů a dibenzofuranů vyjádřená jako TEQ PCDD/PCDF před vstupem do reaktoru ve výši 2,23 ng/m³ a na výstupu z tkaninového filtru ve výši 0,035 ng/m³.

Příklad 2

Na stejném zařízení jako v příkladu 1 byla použita směs stejných komponent jako v příkladu 1. Obsah Chezacarbu SH v sorbentu činil pouze 4 % hmotnostní. Měrný povrch BET tohoto sorbentu činil 70 m²/g. Obsah sušiny v připravené suspenzi činil 14,6 %. Teplota spalin před reakto

-2CZ 294601 B6 rem byla 229 °C, na tkaninovém filtru 157 °C. Průměrná hodnota TEQ PCDD/PCDF na vstupu do reaktoru činila 1,68 ng/m³ a na výstupu z tkaninového filtru 0,089 ng/m³.

Příklad 3

Na stejném zařízením jako v příkladu 1 byla použita směs, složení z vápenného hydrátu čistého o měrném povrchu BET 12 m²/g a produktu parciální oxidace ropných zbytků s obchodním názvem Chezacarb B o měrném povrchu BET 1044 m²/g. Obsah Chezacarbu B v sorbentu činil 8 % hmotnostních a měrný povrch BET sorbentu činil 105 m²/g. Obsah sušiny v připravené suspenzi činil 14,52 %. Teplota spalin na vstupu do reaktoru činila 231 °C a na tkaninovém filtru 159 °C. Měřeny byly koncentrace Hg, Cd a TI. Na vstupu do reaktoru dosahovaly průměrné koncentrace následujících hodnot: Hg - 0,68 mg/m³, Cd - 0,04 mg/m³ a TI 0,02 mg/m³. Na výstupu z tkaninového filtru byly naměřeny tyto hodnoty: Hg - 0,042 mg/m³, Cd a TI pod detekčním limitem analytické koncovky.

Příklad 4

Při stejném měření jako v příkladu 2 byl sledován obsah rtuti v kouřových plynech. Koncentrace Hg na vstupu do reaktoru činila 1,02 mg/m³, na výstupu z tkaninového filtru 0,091 mg/m³.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Způsob odstraňování kyselých znečisťujících látek, jako je oxid siřičitý SO₂, chlor Cl’ a fluor F’, polykondenzovaných aromatických uhlovodíků, polychlorovaných dibenzodioxinů a dibenzofuranů a dalších organických látek a těkavých toxických kovů, jako je rtuť, thalium, kadmium a arzen z kouřových plynů, vyznačující se tím, že k zachycení uvedených látek je použita suspenze sorbentu, vyrobeného z vápenného hydrátu čistého nebo dolomitického o měrném povrchu nejméně 5 m²/g a aktivního uhlí o měrném povrchu 600 až 1100 m²/g, připravená dispergací suchého sorbentu ve vodě pomocí ultrazvuku tak, že veškerá zrnka aktivního uhlí jsou dispergována na základní částice o velikosti 2 až 20 nm, přičemž obsah sušiny v suspenzi dosahuje 10 až 20 hmotnostních % a obsah aktivního uhlí v sušině dosahuje 2 až 20 hmotnostních %, vstřikovaná ve formě jemných kapiček do spodní části reaktoru, v němž dochází za současného poklesu teploty spalin na 150 až 160 °C k vázání znečišťujících látek na sorbent, který je po odpaření vody vynášen spalinami směrem vzhůru zreaktoru a je zachycován na tkaninovém filtru, kde vytváří homogenní a přitom pro plyny propustnou aktivní vrstvu, v níž jsou zachycovány znečišťující látky, které nebyly zachyceny již v reaktoru.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že zdrojem ultrazvuku jsou ultrazvukové měniče, které jsou zabudovány ve dně nebo ve stěnách rozplavovací nádrže na sorbent.

3. Způsob podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m , že jako aktivní uhlí jsou použity produkty, získané parciální oxidací ropných zbytků, jejichž měrný povrch stanovený metodou BET dosahuje hodnoty 1000 až 1100 m²/g.

-3 CZ 294601 B6

4. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že suchý sorbent je vyroben mechanickým smísením aktivního uhlí s vápenným hydrátem mimo vlastní zařízení pro čištění kouřových plynů.

5. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že sorbent je vyroben suchým hašením vzdušného vápna bílého nebo dolomitického v přítomnosti aktivního uhlí.