DE2330578B2 - Verfahren zur Herabsetzung des Quecksilbergehalts in einem nassen Gasstrom - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herabsetzung des Quecksilbergehaites in einem nassen Gasstrom, der eine Temperatur von 0° bis 38° C und eine relative Feuchtigkeit von mehr als 60% hat und mit Quecksilberdampf gesättigt ist, dem der Gasstrom zur selektiven Adsorption des Quecksilberdampfes durch ein ein festes Adsorptionsmittel enthaltendes Adsorptionsbett geführt wird, wobei eine Quecksilber-Massenübergangszone gebildet wird, die sich zum Austrittsende des Adsorptionsbettes bewegt und ein gereinigter Produktgasstrom aus dem Adsorptionsbett austritt, die Zuführung des Gasstroms zum Adsorptionsbett vor dem Zeitpunkt des Durchbruchs der Quecksilber-Massenübergangszone beendet wird und das Adsorptionsbett durch Desorption des Quecksilbers regeneriert wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 32 57 776 bekannt, bei dem Quecksilber aus quecksilberhaltigen nassen Gasströmen, insbesondere der Natronlaugeherstellung im Anschluß an die Chloralkalielektrolyse, entfernt wird, wobei das feste Adsorptionsbett aus geschmolzener Tonerde besteht, auf der Silber niedergeschlagen ist, das zum Adsorbieren des Quecksilberdampfes benötigt wird. Ein derartiges Adsorptionsbett ist jedoch bereits aufgrund der Verwendung des Silbers kostspielig und ferner aufwendig in der Herstellung.

Ferner ist es aus der US-PS 19 84 164 bekannt, die Adsorption von Quecksilber durch Aktivkohle vorzunehmen, auf der Jod niedergeschlagen ist Auch wird dort die Verwendung von Aktivkohle alleine beschrieben. Hiermit ist es jedoch nicht möglich, Quecksilber zufriedenstellend mit Aktivkohle zu binden, zumal die Reaktionen zwischen quecksilberdampfhaltigen Gasen, die einen hohen Anteil an Wasserdampf aufweisen, und Aktivkohle unbekannt sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem in einfacher und wirtschaftlicher Weise der Quecksilbergehalt in nassen Gasströmen herabgesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Temperatur des Gasstroms vor Eintritt in das Adsorptionsbett so erhöht wird, daß die relative Feuchtigkeit auf weniger als 50% herabgesetzt wird, und daß als Adsorptionsmittel Adsorptionskohle verwendet wird.

Der zu behandelnde Gasstrom kann aus zahlreichen industriellen Verfahren stammen. Eine häufige Quelle ist der Quecksilber enthaltende, als Nebenprodukt aus Chloralkalianlagen anfallende Wasserstoff. Eine weitere Quelle bei Verfahren zur Herstellung von Chlor unter Verwendung von Quecksilberelementen ist die Sperrluft der Endabscheider. Quecksilber ist ferner häufig in den Abgasen von Rohöfen, in den Abgasen der Eichung von Laboratoriums-Glasgeräten und in den Abgasen der Batteriebeseitigung oder -verbrennung vorhanden.

Die Bestandteile und ihre Mengenverhältnisse in zur Behandlung geeigneten Gasströmen sind somit keine sehr entscheidend wichtigen Faktoren, jedoch muß bei der angewandten Temperatur des Adsorptionsbettes jede kondensierbare Komponente auf nicht mehr als 50%, vorzugsweise auf nicht mehr als 40% ihres Sättigungsdrucks begrenzt werden. Ferner müssen Bestandteile des Gasstroms, die mit der Adsorptionskohle sehr reaktionsfreudig sind oder von Aktivkohle stark sorbiert werden, zur Aufrechterhaltung des Sorptionsvermögens des Bettes bis zu dem praktisch möglichen Ausmaß vermieden werden. Beispielsweise sollten die Gasströme Halogene und Ozon vorzugsweise nicht in Konzentrationen von mehr als etwa 1 Vol.-% enthalten. Die Gasströme, die gemäß der Erfindung mit großem Abstand am häufigsten behandelt werden, enthalten Quecksilber, Wasser und Wasserstoff, Stickstoff, Luft, Kohlenoxid und Kohlendioxid jeweils allein oder zu mehreren.

Welche Kohle beim Verfahren jeweils verwendet wird, ist nicht entscheidend wichtig. Geeignet sind alle im Handel erhältlichen Materialien, die üblicherweise als Adsorptionsmittel für die Gasreinigung verwendet werden. Dies sind hauptsächlich die sog. Aktivkohlen, wie sie beispielsweise durch geregelte Pyrolyse von Holz, Kokosnußschalen, Steinen von Steinobst, Cohune- oder Babassunußschalen hergestellt werden. Die Adsorptionskohle kann gegebenenfalls durch geringe Mengen anderer Adsorptionsmittel, die nicht auf Kohle basieren, z. B. durch zeolithische Molekularsiebe, die Quecksilber und/oder Wasserdampf zu adsorbieren vermögen, ergänzt werden.

Eine Festlegung auf eine bestimmte Theorie ist nicht beabsichtigt, jedoch wird angenommen, daß die Durchführbarkeit des Verfahrens gemäß der Erfindung weitgehend auf die Verminderung der Intensität einer Wärmefront, die sich durch das Adsorptionsmittelbett bewegt, zurückzuführen ist. Diese Front entsteht gewöhnlich aus der Adsorptionswärme von Adsorbatmolekülen und der Kondensationswärme, die sich aus der Bildung einer Flüssigphase aus kondensierbaren Stoffen wie Wasser in den Poren der Adsorptionskohle ergibt Durch Regelung des Sättigungsdrucks des Wassers und etwaiger anderer kondensierbarer Stoffe in dem zu behandelnden Gasstrom durchläuft ein großer Anteil dieser Bestandteile unschädlich das Adsorptionsmittelbett:, ohne einen wesentlichen Anstieg der Temperatur des Betts zu verursachen. Ein scharfer

Anstieg des Dampfdrucks des Quecksilberadsorbats und eine sich daraus ergebende Herabsetzung der Fähigkeit des Betts, Quecksilber zurückzuhalten, tritt somit nicht ein.

Das Verfahren wird durch das folgende Beispiel in Verbindung mit der Abbildung beschrieben, die ein Fließschema einer bevorzugten Ausführungsform darstellt Bei diesem Verfahren wird Wasserstoff, der als Nebenprodukt eines Natriumamalgamzersetzers einer Chloralkalielektrolyse anfällt und mit Quecksilberdampf gesättigt ist, bsi 10⁰C und im wesentlichen normalem Druck durch Leitung 10 in den Kühler 12 und Abscheider 14 eingeführt, wo etwas Wasserdampf und etwas Quecksilber aus dem Gasstrom kondensiert Flüssiges Wasser und etwaiges eingeschlossenes Quecksilber werden durch Leitung 16 aus der Anlage abgeführt Die gasförmigen Bestandteile, bestehend aus Wasserstoff und Wasserdampf, der eine relative Feuchtigkeit von etwa 100% hat und mit Quecksilberdampf gesättigt ist und etwas Quecksilbernebel enthält, werden durch Leitung 18 und Ventil 20 zum Kompressor 22 geführt, der den Druck des Gasstroms auf etwa 0,ö3 atü erhöht und den Gasstrom durch Leitung 23 in den Kühler 24 drückt, der die Temperatur des Gases auf 10 bis 18° C senkt, bevor es zum Abscheider 25 gelangt, wo zusätzliches Wasser und zusätzliches Quecksilber kondensiert und durch Leitung 26 aus der Anlage abgezogen werden. Das verbleibende Gas wird durch Leitung 27 in den Erhitzer 28 geführt, der seine Temperatur um 16,7°C erhöht. Anschließend wird der Gasstrom, der nunmehr eine relative Feuchtigkeit von etwa 40% hat, durch Leitung 29 und Absperrorgan 30 in das Adsorptionsbett 31 geführt, das Aktivkohle enthält. Das Quecksilber wird ebenso wie ein geringer Anteil des Wasserdampfs des Gasstroms an der Aktivkohle adsorbiert, jedoch verläßt der größere Teil des Wasserdampfs das Adsorptionsbett durch Leitung 32 zusammen mit dem Wasserstoff. Das Absperrorgan 33 wird so gesteuert, daß ein größerer Anteil des gereinigten Wasserstoffs durch Leitung 34 aus der Anlage zum weiteren Verbrauch entfernt und ein kleinerer Teil von etwa 15 bis 20% durch Leitung 35, Erhitzer 36, wo er auf 260 bis 343⁰C erhitzt wird, und dann durch Leitung 37, Absperrorgan 38 und Leitung 39 zum Adsorptionsbett 40 geführt wird, das in der gleichen Weise ausgebildet ist wie das Adsorptionsbett 31. Im Bett 40 ist zu Beginn des Adsorptionszyklus im Bett 31 gerade ein gleicher Adsorptionszyklus beendet so daß dieses Bett für die Desorption des darin enthaltenen Quecksilbers bereit ist Durch den heißen gereinigten Wasserstoffstrom, der durch Leitung 39 in das Bett 40 eintritt, wird das Bett erhitzt und das

ίο Quecksilber daraus desorbiert Das gesamte austretende Gemisch wird durch Leitung 41, Absperrorgan 42 und Leitung 43 dem Kühler 44 und Abscheider 45 zugeführt, die dazu dienen, den Quecksilber- und Wassergehalt vor dem Durchgang durch das Absperrorgan 20 in Kombination mit dem unbehandelten Gasstrom, der durch Leitung 18 frisch in die Anlage eintritt, zu senken. Nach der Desorption des Quecksilbers aus dem Bett 40 wird das Erhitzen des Gasstroms aus Leitung 35 beendet und der erhaltene kühle Gasstrom, der in das Bett 40 eintritt bringt das Bett wieder auf die Temperatur für einen anschließenden Adsorptionszyklus, der vor dem Durchbruch des Quecksilbers aus dem Adsorptionsbett 31 beginnt

Es können auch andere Verfahren zur Behandlung des desorbierten Quecksilbers angewandt werden. Beispielsweise enthält der während eines Desorptionszyklus aus dem Bett austretende Verdrängungsgasstrom wenigstens während einer feststellbaren Zeit eine viel höhere Quecksilberkonzentration als der zu behandelnde ursprüngliche Gasstrom. Hierdurch wird die Entfernung des Quecksilbers durch Tiefstkühlung viel gangbarer als ein Versuch, den ursprünglichen Gasstrom durch Tiefstkühlung zu behandeln. Eine weitere Möglichkeit ist beispielsweise die ausschließliche Verwendung eines Verdrängungsgasstroms aus einer leicht kondensierbaren Substanz wie Wasser (Wasserdampf) oder Benzol zur Desorption des Quecksilbers aus dem Adsorptionsbett mit anschließender Kondensation des Verdrängungsgases und des Quecksilbers in einer Kammer, die nur den Austritt der Flüssigphase zuläßt. Das hierbei erhaltene kondensierte Quecksilber läßt sich leicht vom kondensierten Verdrängungsgas abtrennen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herabsetzung des Quecksilbergehalts in einem nassen Gasstrom, der eine Temperatur von 0° bis 38° C und eine relative Feuchtigkeit von mehr als 60% hat und mit Quecksilberdampf gesättigt ist, bei dem der Gasstrom zur selektiven Adsorption des Quecksilberdampfes durch ein ein festes Adsorptionsmittel enthaltendes Adsorptionsbett geführt wird, wobei eine Quecksilber-Massenübergangszone gebildet wird, die sich zum Austrittsende des Adsorpiionsbettes bewegt und ein gereinigter Produktgasstrom aus dem Adsorptionsbett austritt, die Zuführung des Gasstroms zum Adsorptionsbett vor dem Zeitpunkt des Durchbruchs der Quecksilbermassenübergangszone beendet wird und das Adscrptionsbett durch Desorption des Quecksilbers regeneriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gasstroms vor Eintritt in das Adsorptionsbett so erhöht wird, daß die relative Feuchtigkeit auf weniger als 50% herabgesetzt wird, und daß als Adsorptionsmittel Adsorptionskohle verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorptionsmittel Adsorptionskohle, die durch geringe Mengen anderer Adsorptionsmittel ergänzt ist, verwendet wird.