CZ307007B6 - Způsob dekontaminace zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob dekontaminace zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, a zařízení k provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307007B6 CZ307007B6 CZ2016-543A CZ2016543A CZ307007B6 CZ 307007 B6 CZ307007 B6 CZ 307007B6 CZ 2016543 A CZ2016543 A CZ 2016543A CZ 307007 B6 CZ307007 B6 CZ 307007B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- inert
- carrier
- sorbent
- gas
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 31
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 31
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 76
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 75
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims abstract description 41
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 47
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 11
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 10
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 10
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 claims description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 claims description 6
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 claims description 6
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 5
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical class [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 abstract description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 abstract description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 21
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 19
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- QIMMUPPBPVKWKM-UHFFFAOYSA-N 2-methylnaphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC(C)=CC=C21 QIMMUPPBPVKWKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 6
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- FGRVOLIFQGXPCT-UHFFFAOYSA-L dipotassium;dioxido-oxo-sulfanylidene-$l^{6}-sulfane Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=S FGRVOLIFQGXPCT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 3
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 3
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 3
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JNVCSEDACVAATK-UHFFFAOYSA-L [Ca+2].[S-]SSS[S-] Chemical compound [Ca+2].[S-]SSS[S-] JNVCSEDACVAATK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAYYUXPSKDFLEC-UHFFFAOYSA-L calcium;dioxido-oxo-sulfanylidene-$l^{6}-sulfane Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=S FAYYUXPSKDFLEC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- LWJROJCJINYWOX-UHFFFAOYSA-L mercury dichloride Chemical compound Cl[Hg]Cl LWJROJCJINYWOX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- RCTYPNKXASFOBE-UHFFFAOYSA-M chloromercury Chemical compound [Hg]Cl RCTYPNKXASFOBE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 1
- 238000002290 gas chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000007210 heterogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 150000002731 mercury compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 motor fuels Chemical class 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000003802 soil pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012418 validation experiment Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Způsob dekontaminace zemin kontaminovaných
uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí a jejími
sloučeninami současně v jednom komplexním procesu
spočívajícím v termální desorpci kontaminantů do
nosného inertního plynu, odstranění těkavých těžkých
kovů z nosného inertního plynu chemisorpcí na sorbent a
následné katalytické oxidaci uhlovodíků z nosného
inertního plynu na neškodné produkty oxid uhličitý a
vodu, s cílem významně zvýšit životnost heterogenních
katalyzátorů, a dále zařízení k provádění tohoto způsobu.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká oblasti dekontaminace znečištěného životního prostředí, konkrétně způsobu dekontaminace zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, a zařízení k provádění tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
Zeminy, které se dostaly do kontaktu s uhlovodíky, například s motorovými palivy, jsou v různé míře kontaminované alifatickými a aromatickými uhlovodíky. Alifatické uhlovodíky mohou být v zemině v dlouhém časovém horizontu degradovány díky přirozené atenuaci, zatímco aromatické uhlovodíky, zejména ze skupiny benzen, toluen a xylen, případně ze skupiny nafltalenu, které jsou častou součástí motorových paliv nebo odpadů po zpracování fosilních paliv, zůstávají dlouho v zemině nerozložené. Uhlovodíky tak mohou pronikat až do podzemních vod a významně ohrožovat životní prostředí. Vzhledem k jejich relativně nízké teplotě varu se z hlediska dobré účinnosti a přijatelných nákladů vyplatí takové zeminy dekontaminovat jejich vytěžením, separovat organické pólutanty ze zeminy termální desorpcí do par a poté je zneškodnit. Zeminy, kontaminované uhlovodíky, jsou často současně kontaminované těžkými kovy, zejména rtutí, olovem a kadmiem. Typická je taková kontaminace v lokalitách, kde byly užívány metalurgické technologie, spolu s technologiemi výroby energie z fosilních zdrojů.
Termální desorpce je ověřená technologie pro separace organických polutantů z tuhých odpadů a zemin. Separované organické látky v podobě par v nosném plynu, kterým je nejčastěji vzduch s vodní parou, ale může to být i dusík, se kondenzují, nebo se spalují. Je známo, že při kondenzaci organických par z inertních plynů vznikají aerosoly, které se obtížně kondenzují a přecházejí až do atmosféry. Běžné přímé spalování organických odpadů plamenem za přítomnosti kyslíku vyvolává ve společnosti kritiku, zejména proto, že za obvyklé přítomnosti stop chlorovaných látek v zemině dochází při přímém kontaktu při spalování s kyslíkem ke vzniku vysoce nebezpečných dioxinů a furanů.
Vhodným řešením degradace organických kontaminantů je proto katalytická oxidace organických par, která je selektivní a poskytuje jako produkty neškodné nebo snadno odstranitelné látky oxid uhličitý, vodu a v případě přítomnosti stop chlorovaných látek i chlorovodík, který lze snadno zachytit. Problém dosažení dokonalé a hlavně dlouhodobě dobré účinnosti katalyzátorů je však v přítomnosti těžkých kovů nebo jejich sloučenin, které při termální desorpcí za teplot, blížících se 300 °C, těkají do par a mohou nevratně otrávit katalyzátory a vyřadit je z činnosti. Je proto nezbytné před vstupem par do katalytické jednotky tyto těžké kovy odstranit.
Termální desorpce byla ve velkém měřítku úspěšně užita k remediaci zemin v mnoha tzv. Superfund lokalitách v USA v devadesátých letech minulého století (P. R. de Percin, J. Hazard. Mat. 40 (1995) 203). Obecně se nepředpokládá užití termální desorpce pro ošetření zemin obsahujících kovy, ale bylo dokázáno, že termální desorpce je též velmi účinná pro dekontaminace půd, kontaminovaných rtutí (T.C. Chang, J.H. Yen, J. Hazard. Mat. 128 (2006) 208).
V literatuře lze nalézt velmi mnoho komerčních variant termální desorpce, vyčerpávající informace poskytují zprávy americké EPA - Agentury na ochranu životního prostředí, jako např. OverView of thermal desorption technology. Contract Report CR 98.008-ENV, Naval Facilities Engineering Service Center, Port Hueneme, Califomia, 1998, nebo zprávy, které akcentují tuto technologii i v Evropské unii, zejména_Treating waste by thermal desorption (An addendum to S5.06), Environment Agency; DIRECTIVE 2008 (Codified version) nebo zpráva: Innovative site
- 1 CZ 307007 Β6 remediation technology. Design and application. Thermal desorption US EPA 542-B-97-008, May 1998.
O katalytickou oxidaci se v souvislosti s dekontaminací začal projevovat zájem teprve nedávno. Použití katalyzátoru snižuje teplotu oxidace a produktem jsou oxid uhličitý, voda a případně chlorovodík. Reakce probíhá za podstatně nižších teplot než spalování, uvádí se rozsah mezi 310 až 540 °C (Remediation technologie screening matrix and reference guide, Second Edition, U.S. DOD). Popisy experimentů katalytické oxidace jsou jen vzácně dostupné a možnosti oxidace desorbovaných par jsou bez bližšího zmiňovány pouze jako možné, jak popisuje např. US 5 190 405, i když prací, věnovaných teoretickým problémům katalytické oxidace je mnoho a jejich citace se vymyká tomuto textu (např. N. Mizuno, M. Misono: Heterogeneous Catalysis, Chem. Rev. 98 (1998) 199). Možnost aplikace oxidativní katalýzy je zmiňována pouze jako možná alternativa, v případě, že produkty katalýzy neotráví brzy katalyzátor (Complete systém Solutions for air pollution control, Durr).
Obecně je nutno konstatovat, že problematika katalytické oxidace par odcházejících z termální desorpce není doposud vyřešena. Podle jedné práce, zaměřené na dekontaminace benzenu ve vzduchu katalytickou dekontaminací na kovových katalyzátorech, byla destrukce pozorována při 300 °C za aplikace nanočástic mědi na TiO2 (S.S. Hong, G.H. Lee, G.D. Lee, Korean J. Chem. Eng. 20 (2003) 440). BTX neboli lehké aromatické sloučeniny jsou podle jiné práce laboratorně odstraňovány při 300 až 400 °C s účinností 87,4 % a 94,03 % na zrnech zeolitu neboli clinoptiolitu pokrytých nanočásticemi nula mocného železa a oxidu mědi při průtocích BTX do cca 200 pg/cm3.h, vztaženo na objem katalyzátoru. Dostupné informace o katalytické oxidaci jsou založeny pouze na laboratorních výsledcích se vzorky tuhé fáze, neobsahujícími těžké kovy a/nebo jejich sloučeniny.
Velikost měrného specifického povrchu je jednou ze základních charakteristik partikulárních látek. K jejímu měření je využívána metoda adsorpce inertního plynu na povrch vzorku při teplotě kapalného dusíku, kdy měrný povrch vzorku je vypočten pomocí tzv. izotermy BET (S.J. Gregg, K.S.W. Sing, Adsorption, Surface Area and Porosity, Academie Press 1982).
Pokud bylo možno zjistit, odstraňováním těžkých kovů a jejich sloučenin před katalytickou oxidací v parní fázi se nikdo systematicky nezabýval. Experimentálně jsme ověřili, že desorbované uhlovodíky lze v parní fázi účinně odstranit katalytickou oxidací pouze v případě, že páry neobsahovaly těžké kovy a jejich sloučeniny. V případě aplikace oxidů přechodových kovů jako nejčastějších účinných složek katalyzátorů, mohou však být katalyzátory otráveny těžkými kovy a metaloidy, zejména pak rtutí, olovem kadmiem i arzénem, které bývají často přítomné v zeminách. Z tohoto důvodu se ukazuje užitečné tyto kovy, respektive jejich sloučeniny, které těkají za vysoké desorpční teploty do par, odstraňovat. Jak jsme experimentálně ověřili, těžké kovy v různých koncentracích jsou součástí většiny kontaminovaných zemin, nicméně jejich odstraňování před katalytickým reaktorem není nikde jednoznačně uváděno.
Úkolem vynálezu je odstranit výše uvedené nedostatky a vytvořit způsob dekontaminace zemin znečištěných současně různými kontaminanty různé chemické povahy, který by účinně odstraňoval tyto sloučeniny z kontaminovaných zemin současně vjednom procesu a jednom zařízení, aniž by docházelo k destrukci či rychlému opotřebování jednotlivých prvků zařízení, tedy za nízkých finančních nákladů, a který by významně zvyšoval životnost heterogenních katalyzátorů v katalytických reaktorech při současném odstraňování různých kontaminantů z kontaminovaných zemin.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob dekontaminace znečištěných zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, podle tohoto vynálezu. Při způsobu dekontaminace znečištěných zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, se nejprve
-2CZ 307007 B6 provede termální desorpce, kde se zemina zahřívá na teplotu 80 až 500 °C, a páry kontaminantů se desorbují ze zeminy do nosného inertního plynu. Následně se provede katalytická oxidace, kde se páry kontaminantů oxidují za přítomnosti katalyzátoru. Podstata vynálezu spočívá v tom, že po termální desorpci se nosný inertní plyn s parami kontaminantů ochlazuje a vede se na sorbent tvořený inertním nosičem se zabudovanými chemicky aktivními částicemi síry, kdy pracovní teplota sorbentu leží v rozmezí 125 až 190 °C. Těžké kovy a jejich sloučeniny, zejména na bázi rtuti, jsou z nosného inertního plynu chemisorpcí odstraněny na sorbentu před vstupem do katalytického reaktoru za vzniku nerozpustných simíků a hydroxidů. Chemisorpce probíhá, aniž by za užité reakční teploty docházelo k adsorpci uhlovodíků na sorbent. Následně se nosný plyn s parami kontaminantů ohřívá před katalytickou oxidací na pracovní teplotu katalyzátoru ležící v teplotním rozmezí 250 až 350 °C, kde jsou kvantitativně oxidovány uhlovodíky za užití vhodných katalyzátorů. Optimální teploty termální desorpce se liší podle složení uhlovodíků v zeminách a reakční teploty chemisorpce jednotlivých uhlovodíků. Reakční teploty katalytické oxidace jsou různé v souladu se složením uhlovodíků v parní fázi. Podle tohoto vynálezu je možno teploty těchto technologických prvků, tj. při termální desorpci, ve vrstvách sorbentu a katalyzátoru, nezávisle řídit a dosáhnout tak optimálních účinností za optimálních energetických výdajů.
S výhodou se po provedení katalytické oxidace nosný inertní plyn s parami kontaminantů zbavenými těžkých kovů a uhlovodíků chladí, absorpcí se odstraní kyselé plyny a kyslík a následně se nosný inertní plyn odvádí nebo se recykluje jako nosný inertní plyn vstupující do termální desorpce. Tímto provedením je možné celý proces sestavit jako vsádkový či kontinuální pro nastavení co nejpříznivějších podmínek celého procesu dekontaminace.
Ve výhodném provedení se nosný plyn s parami kontaminantů před katalytickou oxidací ohřeje za 20 až 60 sekund. Tímto provedením je způsob dekontaminace urychlen, nedochází tedy k časovým prodlevám a proces dekontaminace je optimalizován a zároveň ekonomicky výhodný.
Nosný inertní plyn s parami kontaminantů se po termální desorpci s výhodou chladí chladicí vodou, která se následně použije jako chladicí médium pro chlazení nosného inertního plynu s parami kontaminantů zbavených těžkých kovů a uhlovodíků po katalytické oxidaci. Dochází tedy k recyklaci chladicí vody a její několikanásobné využití v různých částech procesu dekontaminace přináší zejména ekonomickou výhodu tohoto způsobu.
Předmětem vynálezu je rovněž zařízení pro dekontaminaci znečištěných zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, výše uvedeným způsobem, které zahrnuje alespoň jednu termálně-desorpční komoru opatřenou vstupem kontaminované zeminy, vstupem ohřátého nosného inertního plynu a výstupem propojeným s alespoň jedním katalytickým reaktorem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že výstup z termálně-desorpční komory je napojen do druhého tepelného výměníku, na jehož výstup je napojena alespoň jedna chemisorpční kolona se sorbentem tvořeným inertním nosičem se zabudovanými chemicky aktivními částicemi síry s pracovní teplotou ležící v rozmezí 125 až 190 °C, která je napojena na třetí tepelný výměník, na jehož výstup je napojen alespoň jeden katalytický reaktor s katalyzátorem s pracovní teplotou ležící v rozmezí 250 až 350 °C.
Ve výhodném provedení je výstup z katalytického reaktoru přes čtvrtý tepelný výměník napojen do absorpční kolony s vrstvou aktivního uhlí a s vývěvou napojenou do výstupního potrubí ze zařízení. Zařízení dále zahrnuje první tepelný výměník, umístěný na vstupu nosného inertního plynu do termálně-desorpční komory, do kterého je napojeno recyklační potrubí odbočené z výstupního potrubí. Díky zabudovaným účinným a řízeným výměníkům teplaje umožněno rychlé a nezávislé nastavení optimálních teplotních režimů jednotlivých částí zařízení. Použití nového sorbentu v chemisorpční koloně, rychle reagujících výměníků tepla a řízení teplotních režimů přináší jako výsledek dlouhodobou stabilitu katalyzátorů a optimální hospodaření s energiemi, díky čemuž zařízení pracuje v ekonomicky příznivém režimu.
-3 CZ 307007 B6
Chemicky aktivní částice síry v sorbentu chemisorpční kolony jsou s výhodou oxidy alkalických kovů a zemin, zejména vodný roztok polysulfidů alkalických kovů a/nebo alkalických zemin, zejména polysulfidu vápenatého. Sorbent je vytvořen vypálením při teplotách nad 300 °C v inertním prostředí, kdy účinnými složkami pro chemisorpci těžkých kovů jsou společně elementární síra a oxid vápenatý. Alkalická část složení sorbentu zachycuje i případnou přítomnost SO2, který by jinak rychle otrávil katalyzátory v katalytickém reaktoru. Tím je zajištěno zvýšení délky času práce katalyzátorů v katalytickém reaktoru, což představuje značnou ekonomickou výhodu.
Inertní nosič sorbentu je tvořen částicemi o velikosti menší než 1 mm a/nebo granulemi o velikosti do 3 mm z materiálu ze skupiny: porézní silikáty s obsahem Si, O, Ca, K, Na, Al a Mg, bentonit s povrchem BET alespoň 50 m2/g s částicemi síry do koncentrace 11 % hmotn. a oxidy vápníku, draslíku a sodíku v koncentracích do 20 % hmotn., aktivní uhlí s velikostí BET povrchu větší než 100 m2/g.
Ve výhodném provedení je druhý tepelný výměník multikanálový typ s tlakovou ztrátou v plynné fázi maximálně 1,5 kPa za průtoku plynné fáze menšího než 1 m3/h.
Druhý tepelný výměník je s výhodou opatřen vstupem chladicí vody, přičemž výstup chladicí vody z druhého tepelného výměníku je veden do čtvrtého tepelného výměníku, který je opatřen výstupem chladicí vody ze zařízení. Částečně ohřátá voda vycházející z druhého tepelného výměníku dále vstupuje do čtvrtého tepelného výměníku, kde částečně ochladí horký nosný inertní plyn zbavený těžkých kovů a uhlovodíků odcházející z katalytického reaktoru a odchází ven ze zařízení, kde může ještě částečně být využito její zbytkové teplo. Tím dochází k recyklaci použitým médií a celé zařízení, resp. proces se stávají ekonomicky velmi výhodné.
Teplosměnné médium pro ohřev nosného inertního plynu v prvním tepleném výměníku tvoří ve výhodném provedení spalné plyny, přivedené na vstup prvního tepelného výměníku a dále potrubím do třetího tepelného výměníku, který je opatřen výstupem spalných plynů ze zařízení. Ve výhodném provedení je třetí tepelný výměník dvoukomorový, přičemž první komora je upravena pro ohřev nosného inertního plynu s parami kontaminantů, a druhá komora je upravena pro ohřev vzduchu pro pohánění nosného inertního plynu s parami kontaminantů, přivedeného na vstup třetího tepelného výměníku.
Výhody způsobu dekontaminace zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, a zařízení k provádění tohoto způsobu podle tohoto vynálezu spočívají zejména ve schopnosti současného odstraňování těchto sloučenin v jednom procesu a jednom zařízení bez destrukce či rychlého opotřebení jednotlivých prvků zařízení, tedy za nízkých finančních nákladů a významném zvýšení životnosti heterogenních katalyzátorů v katalytických reaktorech při současném odstraňování různých kontaminantů z kontaminovaných zemin.
Objasnění výkresů
Uvedený vynález bude blíže objasněn na následujících vyobrazeních, kde:
obr. 1 znázorňuje schéma zařízení pro dekontaminaci znečištěných zemin, obr. 2 znázorňuje graf závislosti konverze těkavých organických látek a selektivity na oxid uhličitý na teplotě při úplné oxidaci etanolu nebo toluenu, obr. 3 znázorňuje graf závislosti konverze těkavých organických látek a selektivity na kyselinu chlorovodíkovou na teplotě při úplné oxidaci dichlormetanu.
-4CZ 307007 B6
Příklady uskutečnění vynálezu
Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní případy uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoliv jako omezení vynálezu na uvedené příklady. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zajistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících patentových nároků.
Na obr. 1 je schematicky znázorněno zařízení pro dekontaminaci zemin podle vynálezu. Způsob dekontaminace znečištěných zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, se provádí tak, že termálně-desorpční komora 2 se vstupem 16 naplní vsádkou kontaminované zeminy a nepřímo se vyhřívá bez přístupu vzduchu, kde vstup tepla je zprostředkován pláštěm a/nebo výměníkem ve vrstvě zeminy a/nebo radiací. Do prvního tepelného výměníku I, kteiý může být součástí termálně-desorpční komory 2, jsou vstupem 12 spalných plynů vedeny spalné plyny ze spalování propanu nebo zemního plynu a předehřívají nosný inertní plyn, a to dusík, který je předehřátý vstupem 15 dopravován do vyhřívané termálně-desorpční komory 2 a prochází vrstvou vsázky kontaminované zeminy v termálně-desorpční komoře 2 a/nebo prochází nad vrstvou vsázky a je nosným plynem pro desorbované páry organických látek, vody z vlhkosti kontaminované zeminy, případně těkajících těžkých kovů a/nebo jejich sloučenin. Nosný inertní plyn s parami kontaminantů vstupuje do druhého tepelného výměníku 3, který je opatřen vstupem 11 chladicí vody, a kde je nosný inertní plyn s parami kontaminantů ochlazen studenou vodou na pracovní teplotu blízkou optimální teplotě chemisorpce, v rozmezí 125 až 190 °C, a vstupuje do chemisorpční kolony 4 se sorbentem kovů, kde se z nosného inertního plynu díky chemické reakci se sorbentem odstraní těžké kovy. Odtud postupuje nosný inertní plyn zbavený těžkých kovů chemickou reakcí se sorbentem, a postupuje dále do třetího tepelného výměníku 5, kde je ohřátý na pracovní teplotu blízkou optimální teplotě katalytické reakce, v rozmezí 250 až 350 °C, která probíhá v katalytickém reaktoru 6, kde dochází k odstranění uhlovodíků z nosného inertního plynu. Ohřevné médium ve třetím tepelném výměníku 5 představují spalné plyny, které se částečně ochladily v prvním tepelném výměníku i, ale jejich enthalpie je dostatečná k předání tepla nosnému inertnímu plynu s parami kontaminantů ve třetím tepelném výměníku 5. Třetí tepelný výměník 5 obsahuje dvě komory, kdy v každé je zabudován elektricky napájený ohřívací element, přičemž obě komory k sobě těsně přiléhají kovovou stěnou a navíc jsou obě vloženy do pláště, do kterého je přiváděn potrubím J_8 spalný plyn. Následně je spalný plyn odváděn výstupem 20. Do jedné komory třetího tepelného výměníku 5 vchází a/nebo je vstupem 19 čerpán vzduch, který se zde ohřeje a je využíván jednak jako hnací plyn v ejektoru u katalytického reaktoru 6, jednak jako oxidační médium v katalytickém reaktoru 6. Druhou komorou ve třetím tepelném výměníku 5 prochází nosný inertní plyn s parami uhlovodíků a vodní parou, který se zde ohřívá na teplotu blízkou pracovní teplotě v katalytickém reaktoru 6.
Částečně ohřátá voda odcházející z druhého tepelného výměníku 3 postupuje do čtvrtého tepelného výměníku 7, kde částečně ochladí nosný inertní plyn s parami kontaminantů odcházející z katalytického reaktoru 6 a voda odchází výstupem 17 ven ze zařízení, kde může ještě částečně být využito její zbytkové teplo. Částečně ochlazený nosný inertní plyn s parami kontaminantů po reakci odchází ze čtvrtého tepelného výměníku 7 přes absorpční kolonu 8, kde jsou odstraněny kyselé plyny a stopy kyslíku, a pomocí čerpadla a/nebo vývěvy 10 se mohou vracet přes recyklační potrubí J4 zpět do zařízení, tj. do prvního tepelného výměníku 1, nebo vycházet ze zařízení do atmosféry výstupním potrubím 13, obvykle ještě přes bezpečnostní adsorpcí na aktivním uhlí 9. Nosný inertní plyn s parami kontaminantů odchází ze třetího tepelného výměníku 5 do katalytického reaktoru 6 tak, že je strháván do ejektoru typu Venturiho trubice, umístěného těsně nad nebo v horní úrovni katalytického lože reaktoru 6, do kterého je přiváděný horký vzduch, prošlý a ohřátý v jedné z komor třetího tepelného výměníku 5, přičemž tento horký vzduch vytváří v ejektoru podtlak, využitý k dopravě nosného inertního plynu s parami kontaminantů do katalytického reaktoru 6. Vysoké teploty totiž neumožňují použití běžných vývěv k dopravě horkých plynů. Tento vzduch je současně využit jako okysličovací médium v katalytickém reaktoru 6.
-5CZ 307007 B6
Příklad 1
Příklad 1 popisuje ověření účinnosti sorbentů v chemisorpčních kolonách 4 a katalyzátorů v katalytických reaktorech 6 pro zneškodnění par etanolu, toluenu a dichlormetanu, vybraných jako modelové sloučeniny kontaminace zemin organickými látkami a těžkými kovy. Dále potvrzuje relevantnost navržené koncepce způsobu termální desorpce jako zařízení, slučujícího procesy termální desorpce organických látek a těžkých kovů do nosného inertního plynu, záchytu par těžkých kovů z nosného inertního plynu na reaktivním sorbentu v chemisorpční koloně 4 a katalytické oxidace nosného inertního plynu s parami kontaminantů zbavených těžkých kovů do jednotného komplexního systému s optimalizovanými teplotami těchto stupňů.
Nejprve je ověřena účinnost chemisorpční kolony 4 s originálním sorbentem pro sorpci těžkých kovů. Sorbent umožňuje záchyt těžkých kovů z nosného inertního plynu, zejména rtuti, kadmia, olova a arzenu, přičemž zejména sloučeniny rtuti a elementární rtuť jsou častým doprovodným polutantem zemin. Použije se suchá modelová písčitá zemina kontaminovaná chloridem rtuťnatým. Koncentrace rtuti v zemině je 200 mg/kg, tedy přesahující přípustnou koncentraci rtuti v zeminách tzv. průmyslově využívaných dle definice Metodického pokynu MZP - indikátory znečištění, tj. 43 mg/kg. Základní sorbent - práškový bentonit s obsahem montmorillonitu 72 % a velikostí částic pod 1 mm je aktivován impregnací za použití komerčního výrobku Sulka extra, což je směs polysulfidů draselných, polysulfidů vápenatých, močoviny, thiosíranu draselného a thiosíranu vápenatého. Po vypálení v inertní atmosféře na 200 °C sorbent obsahuje volnou síru s obsahem 6 % hmotn. a oxid vápenatý se stopami alkalických kovů. Účinnost sorbentu je ověřována na laboratorním desorpčním zařízení tak, že do desorpční části laboratorního zařízení, které je tvořeno vertikální válcovou komorou o průměru 30 mm vně vyhřívanou na 400 °C, je vložena kontaminovaná zemina o hmotnosti 80 g. Do chemisorpční kolony 4 pro sorbent par těžkých kovů, která je tvořena válcovou vertikální kolonou o průměru 30 mm, těsně přilehlou k termálnědesorpční komoře 2, je vložen studovaný sorbent. Teplota v chemisorpční koloně 4 pro sorbent těžkých kovů je udržována na hodnotě 170 °C, která se ukázala po sérii ověřovacích experimentů jako optimální. Do vstupu 15 termálně-desorpční komory 2 je přiváděn dusík o průtoku 80 ml/min a teplota desorpční části zařízení je z laboratorní teploty zvyšována rychlostí 6 °C/min až do 400 °C, doba desorpce na této teplotě je 20 minut, množství sorbentu je 16 g. Za těchto podmínek je desorpce rtuti totální a její záchyt na sorbentu je 100 %. Současně musí být sorbent lokalizován co nejblíže k termálně-desorpční komoře 2, aby nedocházelo ke spontánní kondenzaci par před vstupem par do chemisorpční kolony 4 se sorbentem.
Účinnost katalytického rozkladu organických par odcházejících z termálně-desorpční komory 2 je ověřována za užití komerčního katalyzátoru EnviCat® VOC-1544 s aktivními složkami Cu a Mn a katalyzátorů EnviCat® VOC-5565 a EnviCat® HHC-5557 s aktivními složkami Pt a Pd. Pro ověření účinnosti katalyzátorů jsou organické páry odcházející z termální desorpce simulovány parami těchto látek, připravenými odpařením čistých složek před katalytickým reaktorem 6.
Odstranění těkavých organických látek je sledováno pomocí tří kvantitativních ukazatelů: teploty (T5o), při které je konverze těkavé organické látky 50 %, teploty (T90), při které je konverze těkavé organické látky 90 % a selektivity na žádoucí produkt, jako je oxid uhličitý v případě ethanolu a toluenu při konverzi 95 %, resp. 90 % (S95, S90)· Typický průběh experimentu při totální oxidaci etanolu a toluenu je podobný a je znázorněn na obr. 2. Experimenty jsou prováděny při zatížení 20 000 cm3g',h'1 a koncentrace těkavé organické látky ve vzduchu na vstupu do reaktoru je 1000 ppm. Aktivity katalyzátorů se však pro oba polutanty liší, jak je znázorněno v tabulce 1 a tabulce 2.
-6CZ 307007 B6
Tabulka 1 - Aktivita katalyzátorů a selektivita na CO2 při totální oxidaci etanolu.
| Katalyzátor | Aktivní složka (wt. %) | T50 (°C) | T90 (°C) | S95 (%) |
| VOC-5565 | 0.05 Pt + 0.05 Pd | 154 | 193 | 95 |
| HHC-5557 | 0.13 Pt + 0.11 Pd | 160 | 179 | 90 |
| VOC-1544 | 3.34 Cu + 5.44 Mn | 172 | 210 | 66 |
Tabulka 2 - Aktivita katalyzátorů a selektivita na CO2 při totální oxidaci toluenu.
| Katalyzátor | Aktivní složka (wt. %) | T50 (°C) | T90 (°C) | S95 (%) |
| VOC-5565 | 0.05 Pt + 0.05 Pd | 253 | 268 | 99 |
| HHC-5557 | 0.13 Pt + 0.11 Pd | 184 | 197 | 96 |
| VOC-1544 | 3.34 Cu + 5.44 Mn | 153 | 184 | 100 |
V případě experimentů s dichlormethanem je pracováno se zatížením 71 000 cm3 ^1^’1 a koncentrace substrátu odpovídá 1 000 ppm. Typický průběh závislosti konverze a selektivity na kyío selinu chlorovodíkovou na teplotě při totální oxidaci dichlormetanu je zobrazen na obr. 3. Tabulka 3 popisuje aktivitu katalyzátorů a selektivitu na HC1 při totální oxidaci dichlormetanu.
Tabulka 3 - Aktivita katalyzátorů a selektivita na HC1 při totální oxidaci dichlormetanu.
| Katalyzátor | Aktivní složka (wt. %) | T50 (°C) | T90 (°C) | S90 (%) |
| VOC-5565 | 0.05 Pt + 0.05 Pd | 376 | 426 | 100 |
| HHC-5557 | 0.13 Pt + 0.11 Pd | 421 | 507 | 100 |
| VOC-1544 | 3.34 Cu + 5.44 Mn | 376 | 443 | 98 |
Pro provozní ověření technologií procesu katalytické oxidace nosného inertního plynu s parami kontaminantů z termálně-desorpční komory 2 se jako vhodný s prvky univerzálnosti jeví katalyzátor VOC-5565. Tyto výsledky potvrzují, že pro různé kontaminující organické látky, pro různé použité katalyzátory a pro zvolený sorbent těžkých kovů, je pro dosažení žádaných selektivit oxidace různých organických polutantů nad 90 % třeba volit různé teploty. V příkladu 1 jsou to teploty pro katalyzátory mezi 191 až 507 °C, pro sorbent 170 °C, pro termální desorpci mezi 110 až 500 °C, což vyžaduje možnost optimálně měnit teploty všech vrstev, tj. teploty zeminy v termálně-desorpční komoře 2, ve vrstvě sorbentu v chemisorpční koloně 4 a katalyzátorů v kataly25 tickém reaktoru 6. Z hlediska využití tepla, které je rozhodujícím faktorem pro ekonomickou
-7CZ 307007 B6 bilanci celého zařízení pro dekontaminaci zemin, kontaminovaných společně organickými látkami a těžkými kovy, je vhodné všechny tři technologie prostorově co nejvíce přiblížit, a co nejvíce recyklovat teplo, což nově splňuje zařízení dle tohoto vynálezu. Propojení je třeba navrhnout tak, aby nedocházelo ke kondenzaci nosného inertního plynu s desorbovanými parami kontaminantů ve spojovacím potrubí a navíc je třeba sladit různé provozní parametry obou jednotek, zejména tlakové. Příklad 1 dokazuje, že aplikovaný katalyzátor vykazuje univerzální užití pro různé organické látky a může být tudíž aplikován i pro systém vybraných uhlovodíků.
Příklad 2
Příklad 2 popisuje laboratorní ověření katalytické účinnosti katalyzátoru EnviCat® VOC-1544, pracujícího za doby zdržení par na katalytické vrstvě předpokládané pro pilotní experimenty.
Nejprve je ověřena účinnost katalytické oxidace katalyzátoru, vybraného pro pilotní zkoušky, aje provedena na oxidaci par toluenu ve vzduchu za podmínek, které se předpokládají, že budou v pilotním pokusu, zejména z hlediska ověření dob kontaktu par s katalyzátorem. Reakce je uskutečněna ve skleněném, elektricky ohřívaném katalytickém reaktoru 6 o vnitřním průměru 5 mm s vrstvou katalyzátoru EnviCat® VOC-1544, 0,225 g o velikosti částic 0,160 až 0,320 mm, prostorová rychlost plynů je 71 m3/kg/h až 80 m3/kg/h, rychlost ohřevu je 3,5 °C/min, v teplotním rozmezí 50 až 400 °C. Vstupní koncentrace toluenu byla 0,1 % objemového. Po výstupu nosného inertního plynu z katalytického reaktoru 6 není toluen detekován. Konverze mírně stoupala až do teploty 240 °C, aby rychle stoupla až na 99 % při teplotě 313 °C.
Příklad 3
Příklad 3 popisuje poloprovozní experimenty termální desorpce zeminy kontaminované směsí uhlovodíků a rtutí.
Písčito-jílnatý typ zeminy, tzv. hnědozem s velikostí částic pod 3 mm byl kontaminován motorovou naftou, reprezentující „ropné látky“, stanovené jako NEL, toluenem, reprezentujícím „BTEX“ a 2-metylnaftalenem, reprezentujícím „polyaromatické uhlovodíky“. Rtuť byla zastoupena přídavkem chloridu rtuťnatého. K aktivaci sorbentu impregnací s následnou kalcinací v atmosféře dusíku je jako aktivní látka použit komerční výrobek Sulka extra, tedy směs polysulfidů draselných, polysulfidů vápenatých, močoviny, thiosíranu draselného a thiosíranu vápenatého, samostatný nosič sorbentu je na bázi práškového bentonitu s povrchem BET 92 m2/g, který obsahuje 8,9 % hmotn. volné síry a 12,1 % hmotn. CaO.
Termálně-desorpční komoru 2 představuje sklářská pec, do které se vloží vana o velikosti 300 mm šířky, 900 mm délky s 40 až 60 mm výškou vrstvy zeminy. Nad výškou vrstvy je volná plocha do 200 mm, daná geometrií termálně-desorpční komory 2 použité pece. Pec je vyhřívaná elektricky tak, že na stěnách termálně-desorpční komory 2 pece jsou elektrická topná tělíska, včetně tělísek pod vanou a nad vanou, takže teplo je do vrstvy přiváděno kombinovaně konvekcí, kondukcí i sáláním. Teplota je měřena ve vrstvě zabudovanými termočlánky, v různých výškách a po délce vrstvy, jako teplota desorpce je udávána průměrná teplota měřená z šesti termočlánků. Teplota ve vrstvě postupně stoupá až do hodnoty 400 °C, doba k dosažení této teploty se pohybuje kolem 360 až 400 minut. Na této teplotě je systém poté udržován 20 minut, poté je případný ohřev jednotlivých částí celého zařízení zastaven. Na vstupu do termálně-desorpční komory 2 je umístěn vstup 15 nosného inertního plynu, konkrétně dusíku, dusík se pohybuje nad povrchem vrstvy zeminy. Průtok dusíku je volen tak, aby lineární rychlost nad vrstvou byla 0,8 až 1,2 cm/s. Dusík je získáván kombinací odběru z lahve se stlačeným plynem a dusíkem, zbylým po absorpci vzduchu ve vodném roztoku thiosíranu draselného, zejména v počátku ohřevu zeminy, z důvodu šetření dusíku z tlakových lahví.
-8CZ 307007 B6
Do chemisorpční kolony 4 tvořené válcovou nádobou o průměru 300 mm a výšky 400 mm, je nasypán práškový, resp. zlomkový sorbent. Chemisorpční kolona 4 je opatřena dvojitým perforovaným dnem s výškou meziprostoru 20 mm, s velikostí otvorů 2 mm, volná plocha otvorů je 1 %, do které vstupují páry z desorpce, nad otvory jsou umístěny kloboučky, jejichž výška válcovitého hrdla je 8 mm, plocha mezikruží kloboučku je rovná 2x ploše průměru otvoru. Účelem kloboučků je zamezit propadu práškovitého sorbentů. Páry procházejí těmito otvory. Objem sorbentů se pohybuje v rozmezí 20 až 28 % objemu zeminy. Uvnitř chemisorpční kolony 4 se sorbentem jsou podélně umístěny vertikální tenkostěnné kovové trubky, a to 9 trubek o průměru 1,5 cm, mající roli vnitřního výměníku tepla, kterým mohou procházet kapalná teplosměnná média, podporující jak přestup tepla z okolního sorbentů do trubky, tak přestup tepla z tohoto výměníku tepla do sorbentu, je-li to potřeba. Kolona 4 se sorbentem tedy působí jako chemický reaktor s vnitřní regulací tepla.
Před vstupem par desorbovaných v termálně-desorpční komoře 2 do chemisorpční kolony 4 se sorbentem, je umístěn druhý tepelný výměník 3, kde teplosměnné médium je voda obvyklé teploty z vodního řadu. Systém výměníků umožňuje regulovat teplotu vrstvy sorbentů v rozmezí 90 až 190 °C s nejistotou ± 2 °C. Teplota v chemisorpční koloně 4 pro sorbent těžkých kovů je udržována na střední hodnotě 170 °C. Na této teplotě je zařízení udržováno 20 minut, poté se ohřev jednotlivých částí celého zařízení zastaví. Nosný inertní plyn s parami kontaminantů odcházející z chemisorpční kolony 4 se sorbentem je veden do třetího tepelného výměníku 5, kde tepelným médiem jsou spalné plyny, odcházející z hořáku zemního plynu, umístěného vně zařízení. Dále se kombinuje termická desorpce a sorpce kovů s katalytickým spalováním organických látek.
Vzhledem k agresivitě a vysoké teplotě odcházejících par a plynů je namísto běžných čerpadel vakuových pump užito propojení všech tří celků pomocí nezobrazených vakuových ejektorů, produkujících tryskou hnaný spalovací vzduch, strhávající páry z chemisorpční kolony 4 se sorbentem, které se se spalovacím vzduchem mísí a putují na katalytické lože katalytického reaktoru 6, kde dojde k jejich oxidaci.
Příklad 4
Příklad 4 popisuje srovnávací pilotní experimenty dekontaminace zemin postupem známým z dosavadního stavu techniky, tzn. bez chemisorpční kolony 4, v uspořádání termálně-desorpční jednotka 2 - katalytický oxidační reaktor 6. Schéma tohoto způsobu není znázorněno, v daném příkladu provedení se nosný inertní plyn s parami kontaminantů vede z termálně-desorpční komory 2 přes ohřívaný tepelný výměník a přes ejektor do katalytického reaktoru 6.
Pilotní experimenty byly uskutečněny s 20 kg písčito-jílnaté zeminy, tzv. hnědozem, typický převažující druh zeminy ve střední Evropě, podsítné frakce 2 mm s různou koncentrací modelových kontaminant benzin automobilový 95 až lOg/kg, xylene - 10 g/kg a 2-metylnaftalen 2 g/kg. Do zeminy bylo přidáno 200 mg/kg HgCfi. Dávkování kontaminantů do zeminy je uskutečněno postupně, dávkováním hmotnosti příslušných ekvivalentů polutantů do 0,5 kg vzorků zeminy a mícháním na laboratorní míchačce a posléze jejich spojením do konečné hmotnosti 20 kg. Vzorky zeminy jsou pečlivě promíchávány 2 hodiny na stavební rotační míchačce. Termálnědesorpční komora 2 se elektricky vyhřívá rychlostí 6,3 °C/min až do konečné teploty 380 °C. Výška vrstvy zeminy v termálně-desorpční komoře 2 se udržuje na 6 až 10 cm. Nosný inertní plyn pro páry z termální desorpce je dusík dodávaný z tlakových lahví. Teploty par nad vrstvou zeminy a v zemině se měří termočlánky. Tok páry odcházející z termálně-desorpční komory 2 je udržován na konstantní hodnotě 0,6 m3/h, což odpovídá lineární rychlosti páry nad vrstvou 0,62 cm/s. Nosný inertní plyn s parami kontaminantů je v ejektoru míchán s předehřátým hnacím vzduchem. K ohřevu hnacího vzduchu a plynů a par se aplikuje třetí tepelný výměník 5, v jehož komorách jsou elektrické rychle pracující ohřívací elementy typu Ultramic® Advanced Ceramic Heater, aluminium nitrid, 115 W/cm2. Katalytický reaktor 6 je vytvořen jako válcová ocelová nádoba o průměru 0,305 m, kde dochází k přímému kontaktu par s katalyzátorem. Katalytický
-9CZ 307007 B6 reaktor 6 je udržován izotermický i za přispění vnějšího elektrického ohřevu katalytického reaktoru 6. Výška vrstvy katalyzátoru je přibližně 0,25 m. Teploty v katalytickém reaktoru 6 jsou měřeny sadou termočlánků. Tok plynů ve vrstvě je udržován na hodnotě 95 m3/h , prostorová rychlost je 5249 h'1. Lineární rychlosti plynů ve vrstvě jsou do 0,36 m/s, podobné rychlostem při testování katalytického reaktoru 6.
Účinnosti katalytické oxidace jsou monitorovány plynovým chromatografem Labio GC 72F vybaveným vstupním ventilem a plameno-ionizačním detektorem. Vzorky nosného inertního plynu před a po výstupu z katalytického reaktoru 6 jsou monitorovány každou jednu minutu. Po skončení experimentu se analyzují zbytkové koncentrace organických kontaminantů v zemině po termální desorpci. Teploty v prostoru termálně-desorpční komory 2 nad zeminou a v zemině se liší, teplota 380 °C v termálně-desorpční komoře 2 je dosažena asi za 1 hodinu, teploty v zemině zvolna stoupají a jsou vždy nižší než teploty nad zeminou. Maximální desorpční teploty v zemině se pro jednotlivé polutanty liší, po 300 minutách jsou dosaženy tyto hodnoty: 270 °C pro benzin, 300 °C pro xylen a 370 °C pro 2-methylnaftalen. Organické látky desorbují během celého období růstu teploty, tj. i nad teoretickou hodnotou teploty varu jednotlivých látek, což je způsobeno difúzními odpory k přestupu hmoty par v zemině. Zbytkové koncentrace uhlovodíků po termální desorpci jsou pod detekčními limity užité analytické metody (GC-MS) pro jednotlivé organické látky. Páry z termální desorpce jsou kontinuálně odebírány z termálně-desorpční komory 2 a hnány do katalytického reaktoru 6 po celou dobu procesu desorpce pomocí Venturiho ejektoru s přídavným horkým vzduchem. Jejich koncentrace je monitorována jako celkový organický uhlík TOC. Z průběžného stanovování těchto hodnot vyplývá, že k desorpci benzinu dochází v oblasti teplot do 108 °C, s maximem u 85 °C, poté rychle poklesne kolem 100 °C, u xylenu probíhá desorpce do 115 °C, s maximem při 80 °C, u 2-methylnaftalenu mezi 47 až 180 °C, s maximem při 99 °C. Dosažená konverze par všech organických kontaminantů byla 90 až 100 %.
Koncentrace rtuti v parách je stanovena podle adaptované metody absorpce do permanganátu draselného v kyselém prostředí po ochlazení par odebíraných na výstupu z katalytického reaktoru
6. Koncentrace rtuti je průběžně detekována při teplotách nad 298 °C v zemině po dobu 2 hodin, maximální koncentrace rtuti v parách odcházejících z katalytického reaktoru 6 je 48 mg/m3. Integrací závislosti koncentrace rtuti v parách na čase a z látkové bilance rtuti a detekce stop rtuti v částicích katalyzátoru po skončení experimentu se zjistilo, že kolem 50 % rtuti zůstává zadrženo v systému, převážně v katalyzátoru. Tabulka 4 znázorňuje výsledky experimentů, které byly za totožných podmínek reprodukovány třikrát.
Tabulka 4
| Experiment | Benzin | Konverze [%] | Xylen | Konverze [%] | 2-metylnaftalen | Konverze [%] |
| 1 | 93,3 | 90,8 | 88,7 | |||
| 2 | 93,0 | 89,8 | 88,2 | |||
| 3 | 70,6 | 68,4 | 58,9 |
Již při třetím opakování experimentu došlo k prudkému snížení konverzí oxidace uhlovodíků, s vysokou pravděpodobností otravou katalyzátoru rtutí.
Příklad 5
Příklad 5 popisuje pilotní experimenty v uspořádání termálně-desorpční komora 2 - chemisorpční kolona 4 se sorbentem - katalytický oxidační reaktor 6. Experiment probíhal za obdobných podmínek popsaných v příkladu 3 s tím, že je do zařízení zařazena chemisorpční kolona 4 se sorbentem sloučenin těžkých kovů, zejména volné rtuti a jejích sloučenin. Sorbent v podobě granulí velikosti 2 až 3 mm na bázi volné síry a oxidů alkalických kovů a zemin, mobilizovaných na
- 10CZ 307007 B6 nosiči, jako např. bentonit či aktivní uhlí, je umístěn za termálně-desorpční komorou 2 v kovové válcové nádobě o průměru 0,305 m a výšky 0,11 m. Hmotnost sorbentu je 4 kg a výška vrstvy se mění podle sypné váhy sorbentu, obvykle kolem 0,1 m. Vzhledem k optimální pracovní teplotě sorbentu je mezi termálně-desorpční komorou 2 a chemisorpční kolonu 4 se sorbentem zařazen velmi rychle reagující druhý tepelný výměník 3 multikanálového typu tepla typu voda-plyn, kde chladící médium je použita voda o teplotě vodovodního řadu.
Další ohřev nosného inertního plynu s parami kontaminantů je pak nutný pro udržování optimální teploty v katalytickém reaktoru 6, jak je znázorněno na obr. 1. Do zařízení je zařazena soustava třetího tepelného výměníku 5, kde jsou situovány dva keramické ohřívače plynů Ultramic® Advanced Ceramic Heater, aluminiumnitrid, 115 W/cm2, do teploty 400 °C, z nichž v jedné komoře výměníku se předehřívají plyny a páry vstupující do katalytického reaktoru 6 přes ejektor a současně v druhé komoře se předehřívá vzduch, který vstupuje do ejektoru umístěného nad katalytickým reaktorem 6 jako hnací plyn. Těleso třetího tepelného výměníku 5 je umístěno v pouzdře, ve kterém mezi stěnou pouzdra a vlastním výměníkem může procházet spalný plyn, odcházející z prvního tepelného výměníku i, vstupujícího do termálně-desorpční komory 2. Z výstupu katalytického reaktoru 6 odcházejí plynné produkty přes jednoduchý čtvrtý tepelný výměník 7, kde chladicím médiem je voda, odcházející z druhého tepelného výměníku 3, přičemž tyto plyny dále procházejí absorpční kolonou 8, jejíž sorbent je tvořen zásaditými roztoky a vodným roztokem thiosíranu draselného. Zde dochází k ochlazení nosného inertního plynu a absorpci případných nebezpečných kyselých složek v plynu, přičemž do systému je zařazena vývěva 10, která pomáhá čerpat odpadní plyny do atmosféry, resp. je možné v etapě zahájení ohřevu zeminy v termálnědesorpční koloně 2 do cca 80 °C, dusík recyklovat. Na výstupu ze zařízení je zařazena jako bezpečnostní jednotka běžná adsorpce odcházejících plynů na aktivním uhlí 9. Zařazením druhého tepelného výměníku 3 multikanálového typu voda-vzduch a třetího keramického tepelného výměníku 5 lze rychle řídit a nastavit optimální teploty ve vrstvě sorbentu a v katalytickém reaktoru 6, které jsou různé. Po skončení experimentu došlo k analýze sorbentu na případný obsah adsorbovaných uhlovodíků a je potvrzena nulová adsorpce těchto látek na sorbentu. Během experimentu je také analyzovaná přítomnost rtuti v odplynech z katalytického rektoru 6 a je zjištěna jejich absolutní nepřítomnost, obdobně není zjištěna přítomnost rtuti na částicích katalyzátoru.
Z příkladů 1 až 5 vyplývá, že celková doba kontaktu par uhlovodíků, vody, dusíku a vzduchu během experimentů je počítaná od začátku ohřevu termálně-desorpční komory 2 až do vychladnutí zařízení, probíhající za průtoku dusíku systémem je 240 hodin. Konverze vybraných uhlovodíků v katalytickém reaktoru 6 se ani po pátém experimentu nemění a všechny konverze se pohybují v oblasti přes 90 %, zatímco za stejných experimentálních podmínek ale bez zařazení chemisorpční kolony 4 se sorbentem, podle příkladu 4, je patrná ztráta účinnosti katalyzátorů 6. Tím je prokázaná výhodnost odstranění těžkých kovů na chemisorpční koloně 4 před katalytickým reaktorem 6.
Průmyslová využitelnost
Způsob dekontaminace znečištěných zemin a zařízení k provádění tohoto způsobu lze využít k odstranění různých uhlovodíků a různých sloučenin těžkých kovů, zejména na bázi rtuti, ze znečištěných zemin současně v jednom komplexním procesu a zařízení bez nutnosti využívání jiných dekontaminačních prvků.
Claims (12)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob dekontaminace zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, při kterém se nejprve provede termální desorpce, kde se zemina zahřívá na teplotu 80 až 500 °C, a páry kontaminantů se desorbují ze zeminy do nosného inertního plynu a následně se provede katalytická oxidace, kde se páry kontaminantů spalují za přítomnosti katalyzátoru, vyznačující se tí m , že po termální desorpci se nosný inertní plyn s parami kontaminantů ochlazuje a vede se na sorbent tvořený inertním nosičem se zabudovanými chemicky aktivními částicemi síry, přičemž pracovní teplota sorbentu leží v rozmezí 125 až 190 °C, a následně se nosný plyn s parami kontaminantů ohřívá před katalytickou oxidací na pracovní teplotu katalyzátoru ležící v teplotním rozmezí 191 °C až 510 °C.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že po provedení katalytické oxidace se nosný inertní plyn s parami kontaminantů zbavenými těžkých kovů a uhlovodíků chladí, absorpcí se odstraní kyselé plyny a kyslík a následně se nosný inertní plyn odvádí nebo se recykluje jako nosný inertní plyn vstupující do termální desorpce.
- 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že nosný plyn s parami kontaminantů se před katalytickou oxidací ohřeje za 20 až 60 sekund.
- 4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že nosný inertní plyn s parami kontaminantů se po termální desorpci chladí chladicí vodou, která se následně použije jako chladicí médium pro chlazení nosného inertního plynu s parami kontaminantů zbavenými těžkých kovů a uhlovodíků po katalytické oxidaci.
- 5. Zařízení pro dekontaminaci zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, způsobem podle některého z nároků 1 až 4, zahrnující alespoň jednu termálně-desorpční komoru (2) opatřenou vstupem (16) kontaminované zeminy, vstupem (15) ohřátého nosného inertního plynu a výstupem propojeným s alespoň jedním katalytickým reaktorem (6), vyznačující se tím, že výstup z termálně-desorpční komory (2) je napojen do druhého tepelného výměníku (3), na jehož výstup je napojena alespoň jedna chemisorpční kolona (4) se sorbentem tvořeným inertním nosičem se zabudovanými chemicky aktivními Částicemi síry a s pracovní teplotou ležící v rozmezí 125 až 190 °C, která je dále napojena na třetí tepelný výměník (5), na jehož výstup je napojen alespoň jeden katalytický reaktor (6) s katalyzátorem s pracovní teplotou ležící v rozmezí 191 až 510 °C.
- 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že výstup z katalytického reaktoru (6) je přes čtvrtý tepelný výměník (7) napojen do absorpční kolony (8) s vrstvou aktivního uhlí (9) a s vývěvou (10) napojenou do výstupního potrubí (13) ze zařízení, přičemž zařízení dále zahrnuje první tepelný výměník (1), umístěný na vstupu (15) nosného inertního plynu do termálně-desorpční komory (2), do kterého je napojeno recyklační potrubí (14) odbočené z výstupního potrubí (13).
- 7. Zařízení podle nároků 5a 6, vyznačující se tím, že chemicky aktivní částice síry v sorbentu chemisorpční kolony (4) jsou oxidy alkalických kovů a zemin, s výhodou vodný roztok polysulfidů alkalických kovů a/nebo alkalických zemin, s výhodou polysulfidu vápenatého.
- 8. Zařízení podle některého z nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že inertní nosič sorbentu je tvořen částicemi o velikosti menší než 1 mm a/nebo granulemi o velikosti do 3 mm z materiálu ze skupiny: porézní silikáty s obsahem Si, O, Ca, K, Na, Al a Mg, bentonit s povrchem BET alespoň 50 m2/g s částicemi síry do koncentrace 11 % hmotn. a oxidy vápníku, draslí- 12CZ 307007 B6 ku a sodíku v koncentracích do 20 % hmotn., aktivní uhlí s velikostí BET povrchu větší než 100 m2/g.
- 9. Zařízení podle některého z nároků 5 až 8, vyznačující se tím, že druhý tepelný výměník (3) je multikanálový s tlakovou ztrátou v plynné fázi maximálně 1,5 kPa za průtoku plynné fáze menšího než 1 m3/h.
- 10. Zařízení podle nároků 5, 6 a 9, vyznačující se tím, že druhý tepelný výměník (3) je opatřen vstupem (11) chladicí vody, přičemž výstup chladicí vody z druhého tepelného výměníku (3) je veden do čtvrtého tepelného výměníku (7), který je opatřen výstupem (17) chladicí vody ze zařízení.
- 11. Zařízení podle některého z nároků 6 až 10, vyznačující se tím, že teplosměnné médium pro ohřev nosného inertního plynu v prvním tepelném výměníku (1) tvoří spalné plyny, přivedené na vstup (12) prvního tepelného výměníku (1) a z něj potrubím (18) do třetího tepelného výměníku (5), který je opatřen výstupem (20) spalných plynů ze zařízení.
- 12. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že třetí tepelný výměník (5) je dvoukomorový, přičemž první komora je upravena pro ohřev nosného inertního plynu s parami kontaminantů, a druhá komora je upravena pro ohřev vzduchu pro pohánění nosného inertního plynu s parami kontaminantů, přivedeného na vstup (19) třetího tepelného výměníku (5).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-543A CZ307007B6 (cs) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | Způsob dekontaminace zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-543A CZ307007B6 (cs) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | Způsob dekontaminace zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2016543A3 CZ2016543A3 (cs) | 2017-11-08 |
| CZ307007B6 true CZ307007B6 (cs) | 2017-11-08 |
Family
ID=60243242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-543A CZ307007B6 (cs) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | Způsob dekontaminace zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ307007B6 (cs) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0614710A1 (de) * | 1993-02-10 | 1994-09-14 | Metallgesellschaft Aktiengesellschaft | Verfahren zur thermischen Abtrennung von organischen und/oder anorganischen Stoffen aus kontaminiertem Material |
| EP1043082A2 (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-11 | Interpole Limited | Method for soil decontamination |
| CN202490819U (zh) * | 2012-02-21 | 2012-10-17 | 天津生态城环保有限公司 | 一种有机污染土壤的原位修复装置 |
| CZ304461B6 (cs) * | 2012-09-27 | 2014-05-14 | Dekonta, A. S. | Způsob dekontaminace zeminy a zařízení k provádění způsobu |
| CZ29300U1 (cs) * | 2015-12-15 | 2016-03-22 | Ústav Chemických Procesů Av Čr, V. V. I. | Zařízeni na odstraňovánítěžkých kovů a metaloidů z kontaminovaných zemin termální desorpcí |
-
2016
- 2016-09-06 CZ CZ2016-543A patent/CZ307007B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0614710A1 (de) * | 1993-02-10 | 1994-09-14 | Metallgesellschaft Aktiengesellschaft | Verfahren zur thermischen Abtrennung von organischen und/oder anorganischen Stoffen aus kontaminiertem Material |
| EP1043082A2 (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-11 | Interpole Limited | Method for soil decontamination |
| CN202490819U (zh) * | 2012-02-21 | 2012-10-17 | 天津生态城环保有限公司 | 一种有机污染土壤的原位修复装置 |
| CZ304461B6 (cs) * | 2012-09-27 | 2014-05-14 | Dekonta, A. S. | Způsob dekontaminace zeminy a zařízení k provádění způsobu |
| CZ29300U1 (cs) * | 2015-12-15 | 2016-03-22 | Ústav Chemických Procesů Av Čr, V. V. I. | Zařízeni na odstraňovánítěžkých kovů a metaloidů z kontaminovaných zemin termální desorpcí |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2016543A3 (cs) | 2017-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sheintuch et al. | Comparison of catalytic processes with other regeneration methods of activated carbon | |
| US4977839A (en) | Process and apparatus for separating organic contaminants from contaminated inert materials | |
| US5650128A (en) | Method for destruction of volatile organic compound flows of varying concentration | |
| Demeestere et al. | A new kinetic model for titanium dioxide mediated heterogeneous photocatalytic degradation of trichloroethylene in gas-phase | |
| AU682179B2 (en) | Method and system for steam-reforming of liquid or slurry feed materials | |
| KR100767161B1 (ko) | 분말형 첨착활성탄을 이용한 연소 배기가스로부터의 질소산화물 및 다이옥신 제거장치 | |
| KR20200026399A (ko) | 흡착제를 이용하여 폐가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 장치 | |
| Yamazaki‐Nishida et al. | Gas phase photocatalytic degradation on TiO2 pellets of volatile chlorinated organic compounds from a soil vapor extraction well | |
| CZ307007B6 (cs) | Způsob dekontaminace zemin kontaminovaných uhlovodíky a těžkými kovy, zejména rtutí, a zařízení k provádění tohoto způsobu | |
| Topka et al. | Remediation of brownfields contaminated by organic compounds and heavy metals: a bench-scale test of a sulfur/vermiculite sorbent for mercury vapor removal | |
| WO1995030453A1 (en) | Method and apparatus for thermal desorption soil remediation | |
| KR101004154B1 (ko) | 아임계수를 이용한 오염토양 정화방법 및 그 정화장치 | |
| Kaštánek et al. | Thermal treatment | |
| KR100827568B1 (ko) | 휘발성 유기화합물 회수장치 | |
| Yu et al. | Low temperature destruction of PCDD/Fs by catalysis coupled with activated carbon | |
| Barelko et al. | Glass-fiber woven catalysts as alternative catalytic materials for various industries. A review | |
| Kittrell et al. | Direct catalytic oxidation of halogenated hydrocarbons | |
| KR100445220B1 (ko) | 전자빔 및 흡착제를 이용한 휘발성 유기화합물 제거장치및 그 제거방법 | |
| Ballikaya et al. | Catalytic combustion of methylenechloride | |
| Lazăr et al. | Catalytic destruction of aromatic VOCs on SCR-DeNOx commercial catalyst | |
| KR20030086907A (ko) | 전자빔과 촉매제가 포함된 휘발성 유기화합물/악취물질의하이브리드 제거장치 및 그 방법 | |
| ES2307458B2 (es) | Metodo para la eliminacion compuestos organoclorados en emisiones gaseosas mediante adsorcion y regeneracion reductiva del adsorbente. | |
| JP3756822B2 (ja) | ダイオキシン類分解触媒、分解処理方法及び装置 | |
| Bagaria | Catalytic ozonation of trichloroethylene in air | |
| Kemme et al. | Reducing air pollutant emissions from solvent multi-base propellant production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20210906 |