DE2346673A1 - Verfahren zur entfernung von quecksilber aus gasstroemen - Google Patents

Description

RECHTSANWÄLTE

DR. JUR. DIPL-CHEM, WAITER 8Ef|. it

ALFRED HO=PPEiJiEa '*

DR. JUR. DJPL.-C;i:w. H.-J. WQfcFP

DR. JUti. Η',ψϊϊ CiR. Ulli FRAt^fURfAM MAJN--H9CH|I

Unsere Nr. 18 $64

Stauffer Chemical Company Westport, Conn., V.St.A.

Verfahren zur Entfernung von Quecksilber aus Gasströmen.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Entfernung von quecksilber aus damit beladenen Gasströmervi"insbesondere ile aus Gasströmen, welche bei Verfahren entstehen, die Chlor durch Elektrolyse von Natriumchloridlösung in einer yuecksilberzelle produzieren, während das erfin·*· dungsgemäiie Verfahren besonders auf die Rückgewinnung von Quecksilberdämpfen aus Gasströmen, die bei der Chlorherstellung in Quecksilberzellen resultieren, anwendbar ist, ist es auch brauchbar zur Wiedergewinnung von Quecksilberdämpfen und anorganischen Quecksilberverbindungen' aus Gas-

/"mittela einer Hypochloritlösung,

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strömen, die nicht mit der Hypochlorifcrlösung reagieren.

Me Elektrolyse von Natriumchloridlösungen in einer Zelle mit Quecksilberkathode ist eine bekannte Methode der Chlorherstellung, während der Elektrolyse bilden sich in der Zelle Chlor und Natriumamalgam. Das Natrium wird vom Quecksilber getrennt, indem can das Amalgam mit wasser in Berührung bringt, wobei Natriumhydroxyd und Wa'ss erst off entstehen. Die Reaktion zwischen Wasser und Natriumamalgam ist rasch und erzeugt ««arme. Der 'Wasserstoff wird bei erhöhter Temperatur gebildet und ist durch Quecksilber und wasserdampf gesättigt. Außerdem enthält der wasserstoffstrom gewöhnlich kleine Quecksilberpartikel. Der «liassergtoff wird im allgemeinen abgekühlt, um wasser und Quecksilberdampf zu kondensieren, und gelangt gelegentlich durch einen Abscheider, in welchem teilchenförmiges Quecksilber vom wasserst off -Gasstrom abgesondert wird.

Der v/asserstoffstrom ist bei der Temperatur, auf welche er abgekühlt wird, mit Quecksilber- und «asserdampf gesättigt und enthält spürbare Mengen Quecksilber. i.an muß daher das Quecksilber im ausströmenden Wasserstoff auf eine Konzentration senken, die nicht schadet, sobald der Gasstrom an die Atmosphäre abgegeben wird. Außer dem Wasserstoff, der bei der .Reaktion zwischen Natriumamalgam und Wasser unter Bildung des Natriumhydroxyds entsteht, können andere, Quecksilberdampf enthaltende Gasströme durch Kontakt von Quecksilber mit heißem Wasser oder heißer Zeilflüssigkeit in anderen Stufen des Verfahrens gebildet werden. Sobald das Natrium durch die Umsetzung mit wasser entfernt worden ist, wird das heiße Quecksilber gewöhnlich mit wasser gewaschen, ehe es in die Zellen zurückgeführt wird. Die Maschgefäße, in denen das '«raschen des Quecksilbers mit Wasser erfolgt, stehen gewöhnlich unter vermindertem Druck, und

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ein Gemisch aus quecksilberdampf und Luft wird aus diesen ,.aschkaomera entnommen.

Auch Gemische aus Quecksilberdampf und Luft können nach dem erfindungsgemäiien Verfahren mit .erfolg behandelt werden. Lischgasströme, wie sie beispielsweise bei der .Belüftung des Zellengehäuses anfallen, können unter bestimmten Bedingungen spürbare Mengen Quecksilberdampf enthalten, dessen Entfernung aus dem Entlüftungsgas häufig notwendig ist.

Quecksilberdampf enthaltende Gasströme treten auch bei Verfahren auf, die Quecksilber produzieren sowie bei technischen Verfahren, die mit Quecksilber zwecks Einarbeitung in ein Produkt arbeiten, yuejsksilberdampf und anorganische Quecksilberverbindungen in GasströDien beliebiger Herkunft können erfolgreich durch das erfindungsgemäße Verfahren entfernt werden, solange der Gasstrom keine Verunreinigungen enthält, die rasch mit H^'poehlori&Lösung reagieren und in solcher ivJenge vorliegen, daü sie die iiypochloritlösung inaktivieren.

Es ist bekannt, daß quecksilberdampf aus Gasströmen entfernt werden kann, indem man den mit Quecksilber beladenen Gasstrom mit chlorierter Natriumchloridlösung, die unter sauren .Bedingungen gehalten wird, in Berührung bringt. Dieses Verfahren ist in der GB-Pö 1 2o7 215 beschrieben. Der Quecksilberdampf im Gasstrom reagiert rasch bei dem niedrigen pn-xert mit der chlorierten Natriumchloridlösung unter .bildung von Quecksilberchloridlösung. Beim in-i3erührungbringen des Quecksilberdampf enthaltenden Gasstroms mit der chlorierten Natriumchloridlösung bei einem pH-wert unter 4 wird jedoch Chlor aus der chlorierten Natriumchloridlösung abgestreift. Das Chlor muü aus dem Gasstrom entfernt werden, bevor letzterer an die Atmosphäre abgegeben werden kann.

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— L —

Die Stufe der Chlorentfernung bereitet zusätzliche Kosten und stellt einen wesentlichen Wachteil der Verwendung chlorierter Natriumchloridlösung zur Entfernung von '.<uecksilberdämpfen aus Gasströgen dar.

L's wurde bereits versucht, Quecksilberdampf enthaltende üasströme mit alkalischen Ilypochlorifclösungen bei erhöhten pH-vierte η zwischen 9 und 12 in .Berührung zu bringen. Beim erhöhten pH-wert ist das wuecksilber in den alkalischen Hypochloriilösungen unlöslich oder nur sehwach löslich, und die Wirksamkeit der ^uecksilberentfernung ist niedrig. Das aus dem Gasstrom entfernte quecksilber bildet einen Niederschlag, der zum Absitzen in den Gefäuen und Ab-3perrorganen, durch die die Lösung zirkuliert wird, neigt. Um die durch die Verwendung einer alkalischen Hypochloritlösung entstehenden Schwierigkeiten zu umgehen, wurde das Verfahren der GB-PS 1 25o 171 entwickelt. Diese Patentschrift offenbart die wirksame Entfernung von Quecksilberdampf aus Gasströmen durch In-Beruhrung-bringen des mit Quecksilberdampf beladenen Gasstroms mit einer alkalischen Lösung eines Alkalimetallhypochlorits, welche ein Alkalimetallchlorid oder Calciumchlorid im wesentlichen im Überschuß über das chemische Äquivalent des Alkalimetallhypochlorits enthält. Gemäß der genannten Patentschrift können die Quecksilberverbindungen durch eine hohe Chloridionenkonzentration in der alkalischen Hypochloritlösung löslich gemacht werden. Durch die hohen Chloridionenkonzentration werden die durch Ausfällung von Quecksilbersalzen aus der alkalischen Lösung verursachten Schwierigkeiten umgangen. Das Verfahren besitzt den Wachteil, daß Lösungen mit hohen Chloridsalzkonzentrationen, im System zirkuliert werden müssen und Mittel zur Abgabe einer Lösung mit hoher Chloridsalzkonzentration vorgesehen werden müssen.

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Quecksilberdampfe können aus einem Gasstrom entfernt werden, indem man diesen mit Aktivkohle oder mit Halogen oder mit Schwefel vorbehandelter Aktivkohle in Berührung bringt. Die mit Adsorbentien arbeitenden Verfahren sind empfindlich auf wasser und besitzen den Nachteil, daß nach Sättigung der Aktivkohle oder des sonstigen adsorbierenden Materials mit Quecksilber das das adsorbierende Material enthaltende Gefäß entleert werden muß. Große Mengen quecksilberhaltiges Adsorbens müssen gehandhabt und abgesetzt werden.

Die Verfahren, die festes adsorbierendes Material zur Entfernung von." Quecksilberdampf aus Gasströmen verwenden, leiten den Gasstrom gewöhnlich über ein relativ großes Volumen des adsorbierenden Materials. Große Volumina Wasserstoff in geschlossenen Gefäßen stellen bei technischen Verfahren ein unnötiges üxplosionsrisiko dar.

Ziel vorliegender Erfindung ist dde Bereitstellung einer raschen und wirksamen Methode zur Entfernung von Quecksilber aus Gasströmen, welches in relativ kleinen Vorrichtungen durchgeführt werden kann.

Gemäß vorliegender Erfindung wird Quecksilber aus Gasströmen entfernt, indem man den Gasstrom mit einer Hypochloritlösung von einem pH-Wert zwischen etwa 5,5 und etwa 8,5 bei einer Temperatur unterhalb etwa 3o°U in Berührung bringt. Die das gelöste Quecksilber enthaltende Lösung kann den Elektrolysezellen wieder zugeführt werden, um das Quecksilber wiederzugewinnen, oder sie kann in bekannter Weise zur . Rückgewinnung des Quecksilbers aufgearbeitet werden.

Das In-Berührung-bringen des quecksilberhaltigen Gasstroms mit einer Hypochloritlösung vom.pH etwa 5,5 bis etwa 3,5 bei einer Temperatur unterhalb etwa 3o°C sorgt für eine rasche

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Umsetzung des quecksilberdampfs im Gasstrom mit der Hypochloritlösung. Die Iiypochloritlösung ist im genannten pH- und im genannten· Temperaturbereich beständig, 30 dab kein Chlor aus der lösung abgestreift wird und keine siuecksilbersalze bei den erforderlichen Konzentrationen aus der Lösung ausfallen. Die rasche iieaJction und wirksame Entfernung des yueeksilberdampfs aus dem Gasstrom ermöglicht ein Verfahren, das in relativ kleinen Anlagen ausgeführt werden kann} dies ist ein Vorteil bei der -Behandlung von Gasatrönien, deren Hauptkomponente aus «vasserstoff besteht, ^an kann kleine Verfahrenseinbeiten mit geringem Druckabfall (weniger als 25 mm Vvasser-Öaule) verwenden, was einen Vorteil für die sichere Durchführung des Verfahrens darstellt.

iSs ist wesentlich, daß der pH-iVert der wässrigen Hypochloritlösung zwischen etwa 5»5 und etwa 8,5 und vorzugsweise zwischen etwa 6,0 und etwa S,ο gehalten wird. Bei einem pH unterhalb etwa 5,5 wird die Natriumhypocnlorit-lösung unbeständig. Durch den Kontakt mit dem Gasstrom wird Chlor aus der Hypochloritlösung abgestreift und muß entfernt werden, ehe der gereinigte Gasstrom an die Atmoaphäre abgegeben oder einer Verbrennung zugeleitet wird. Bei einem pH-wert oberhalb 8,5 v<ird die Fähigkeit der Hypochloritlösung zur schnellen Keaktion mit dem quecksilber unter Bildung eines löslichen Quecksilbersalzes verschlechtert. Die schnellste Reaktion im breitesten Bereich von iieakt ions bedingungen ohne Verlust von verfügbarem Chlor erfolgt bei Verwendung von Hypoehloritlösungen im pH-Bereich zwischen 6,0 und 8,0. Bei einem pH-Wert zwischen etwa 9 und 1o verliert die Hypochloritlösung die Fähigkeit, den Quecksilberdampf in gewünschter weise aus dem Gasstrom zu entfernen. Bringt man einen Gasstrom daher mit einer Hypochloritlösung mit einem pH oberhalb etwa 9 in Berührung, so erfolgt keine

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wirksame Entfernung des Quecksilberdampfs aus dem Gasstrom. Die liypochloritlösung kann durch Zusatz kleiner Mengen alkalischer oder saurer Materialien zur Lösung im entscheidenden pH-Bereich gehalten werden. Die Hypochloritkonzentration inder Lösung sollte mehr als etwa 5oo ppm (Gewichtsteile verfügbares Chlor, bestimmt durch Zugabe von Kaliumiodid und iitration mit Natriumthiosulfatlösung) betragen. Bei Konzentrationen unterhalb etwa 5oo ppm verfügbarem Chlor wird die Wirksamkeit der Hypochloritlösung bezuglich der -entfernung von quecksilber aus dem Gasstrom vermindert. ±)ie obere Konzentrationsgrenze der wässrigen liypochloritlösung hängt von der Löslichkeit und otabilität des Hypochlorits in der Lösung ab. Obgleich Lösungen mit einem Gehalt von mehr als 1,07ο verfügbarem Chlor eine äußerst schnelle Reaktion ergeben und den quecksilberdampf rasch aus einem Gasstrom entfernen, sind Lösungen mit Hypochloritkonzentrationen von etwa 5ooo ppm verfügbarem Chlor ebenso wirksam. Die Verwendung von Hypochloritkonzentrationen von mehr als etwa 3ooo ppm verfügbarem Chlor (Gewichtsteile) scheint daher nur geringen Vorteil zu bieten. Konzentrationen zwischen etwa 900 und etwa 2 5oo ppm werden besonders bevorzugt, da sie eine wirksame entfernung des Quecksilbers ergeben und das Verfahren gut kontrollieren lassen.

In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "wässrige Hypochloritlösung" eine wässrige Lösung, welche ein Hypochlorit des Natriums, Kaliums, Calciums oder Gemische davon enthält. J?ür die Wirksamkeit der wässrigen Hypochloritlösung ist es nicht erforderlich, daß ein großer Überschuß an Chloridionen vorliegt. Die Hypochloritlösung enthält gewöhnlich die Chloridionenkonzentration, die mit der Herstellung der Lösung durch Umsetzung eines

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Ivletallhydroxyds mit Chlor, · · der natürlichen Zersetzung der Hypochloritlösung, ~ der .Reaktion der Hypochloritlösung mit Quecksilber, dem Zusatz von den pH-iVert der zirkulierenden Lösung steuerndeniteagentien und dem

zur Herstellung der Lösung verwendeten wasser zusammenhängt .

Die temperatur des Kontakts der Hypochloritlösung mit dem Gasstrom ist wichtig. Bei i'emperaturen oberhalb etwa 55 oder 60⁰C ist die Hypochloritlösung unbeständig und der verfügbare Chlorgehalt wird rasch reduziert. Quecksilberdampf kann jedoch wirskam aus dem Gasstrom entfernt werden, solange der Gehalt an νerfügbarem Chlor oberhalb etwa 5oo ppm beträgt» Aufgrund der Unbeständigkeit der Hypochloritlösung bei erhöhten Temperaturen bevorzugt man, den quecksilberdampf enthaltenden Gasstrom mit der Hypochloritlösung von gesteuertem pH-Wert bei 'l'empera türen unterhalb etwa 3o°C in Berührung zu bringen. Die Alkalinetallhypochloritlösung entfernt Quecksilberdampf wirksam aus Gasströmen bei Temperaturen, die bis zum Gefrierpunkt der genannten Lösung reichen. .Besonders bevorzugt wird der Kontakt zwischen Quecksilberdampf enthaltendem Gasstrom und Hypochloritlösung bei Temperaturen zwischen etwa 1o und etwa 25°C. Mit Senkung der Betriebstemperatur läßt sich das Verfahren leichter im kritischen pH-Bereich von etwa 5,5 bis etwa 8,5 und bei der zur raschen Entfernung des siuecksilbers erforderlichen Hypochloritkonzentration halten.

Ist der den Quecksilberdampf enthaltende Gasstrom heiß, so wird er zweckmäßig vor dem Kontakt mit der Hypochloritlösung gekühlt. Durch das Abkühlen des Gasstroms erleichtert man die Beibehaltung des geeigneten Temperaturbereichs für die Hypochloritlösung; gleichzeitig wird Quecksilberdampf

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kondensiert, falls der Partialdruck des Quecksilberdampfs im Gasstrom oberhalb dem Quecksilberpartialdruck bei der tieferßn Temperatur, auf die abgekühlt wird, liegt.

Die Fähigkeit der Hypochloritlösung zur -entfernung von Quecksilberdampf aus einem Gasstrom ist relativ unempfindlich hinsichtlich der Quecksilberkonzentration -in der Lösung. Vorzugsweise werden jedoch weniger als etwa 1ooo Gewichtsteile pro Million quecksilber und besonders bevorzugt weniger als etwa 5oo ppm Quecksilber in der Hypochloritlösung zugelassen.

Erreicht die Quecksilberkonzentration in der Hypochloritlösung diese obere Konzentration, so muß ein Teil der lösung abgezogen und frische Hypochloritlösung dem System zugegeben werden. Die quecksilberhaltige Lösung kann durch bekannte Absorptions- und Ads,orptionsmethoden_f durch Ausfällung oder durch Zuleitung zu einer elektrolytischen ^eIIe behandelt werden, wodurch das Verschmutzungspotential eines quecksilberhaltigen JPlüseigkeitsstroms beseitigt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in konventionellen Vorrichtungen zum Kontakt von Flüssigkeiten mit Gasen durchgeführt werden. Vorrichtungen wie Üjektoren, gepackte Säulen, oprühtürme und dgl. können zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens empfiehlt es sich, teilehenförmiges Quecksilber vor Kontakt des Gasstroms mit der Hypochloritlösung aus ersterem zu entfernen. Das teilchenförmige Quecksilber kann aus dem Gasstrom abgesondert werden, indem man diesen durch eine entsprechende Trennvorrichtung leitet. Trennvorrichtungen zum Absondern mitgerissener Teilchen sind bekannt, z.B.

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Cyclone, Staubfilter, Liberflutungsachichten, V,aschkammern und dgl. Obgleich, teilchenförmiges Quecksilber nicht notwendig .voi· dem Kontakt des .G-asstroms mit der Ifypochloritlösung entfernt werden muli, bevorzugt man diese Arbeitsweise, da geringe Kengen teilchenförmigen Quecksilbers die Quecksilberbeladung der zirkulierenden Hypochloritlösung drastisch steigern können. Eine erhöhte Quecksilberbeladung vermehrt den Bedarf an zusätzlicher Hypochloritlösung und verschärft die Probleme, die mit der Aufarbeitung des gelösten Quecksilbers zusammenhängen.

Nach Entfernung des teilchenfönnigen Materials wird der ■Quecksilberdampf enthaltende Gasstrom mit der bei einem pH-V«'ert zwischen etwa 5» 5 und etwa 8,5 und vorzugsweise zwischen etwa 6,ο und S,ο gehaltenen Hypochloritlösung in Berührung gebracht. Dabei wird der Quecksilberdampf rasch aus dem Gasstrom entfernt; Die iflüssigkeit wird vom Gasstrom getrennt und der relativ geringe Uengen an quecksilberdampf enthaltende Gasstrom kann in die Atmosphäre abgegeben werden.

Beim Kontakt des Quecksilberdampf enthaltenden Gasstroms mit der Hypochloritlösung kann ein Nebel aus Hypochloritlösung entstehen, oder es können kleine Tröpfchen vom Gasstrom mitgerissen werden. Um sicherzustellen» daß der Gasstrom keine übermäßigen Mengen Hypochloritlösung «aitreiiät, wird er gewöhnlich nach Verlassen der Gas/J?liissigkeits— Kontaktkammer durch ein !trennvorrichtung geleitet. Es ist zweckmäßig, kleine Teilchen der Hypochloritlösung aus dem Gasstrom zu entfernen, da die Hypochloritlösung korrodierend wirkt.

Das Quecksilberdampf enthaltende Gas kann beliebiger Herkunft sein, darf allerdings keine solche Menge an Stoffen,

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die mit der Hypochloritlösung reagieren., enth.altexi.,verriigbare Chlor aus der heaktionszone entfernt wird¹, uie Hypochloritlösung entfernt nicht nur Quecksilberdampf, sondern auch teilchenförmiges Quecksilber und anorganische wuecksilbersalze wie Quecksilberoxyde und -sulfide. Unter die Bezeichnung "Quecksilber" fallen daher in vorliegender Beschreibung neben dem Element auch die anorganischen yueck silbersalze, Erfindungsgemäli können Gasströme wie 'wasserstoff und Luft wirksam behandelt werden.

Das erfindungsgemätte Verfahren wird unter Bezug auf tfigur näher erläutert. Der Quecksilberdampf enthaltende Gasstrom Kann einer Umsetzung von Natriumamalgam mit Wasser, den Endkammern von Quecksilberzellen, dem Entlüftungssystem eines Zellengehäuses, dem Entlüftungssystem einer Anlage zur Herstellung oder Verwendung von Quecksilber, z.B. ■"aboratorien oder bestimmten Elektroerzeugern, entstammen.

erforderlich wird das Quecksilberdampf enthaltende Gas einer Vorbeieitungszone 2 zugeführt. In der Vorbereitungszone kann teilchenförmiges Material entfernt werden, ferner kann das (ras falls erforderlich abgekühlt werden und es können andere Operationen vor Kontakt des Gasstroms mit der Hypochloritlösung durchgeführt werden. Obgleich die Vorbereitung keine obligatorische Stufe des erfindungsgemälaen Verfahrens darstellt, ist sie zweckmäßig, da sie die Gewinnung von mitgerissenem Quecksilber in metallischer jiOrm erlaubt und die Entfernung von teilchenförmigen! Material bewirkt, welches in der Hypochloritlösung ausfallen und die Packung oder Leitungen verstopfen kann, ferner ermöglicht die Vorbereitung die Abkühlung des Gases vor Kontakt mit der Hypochloritlösung. Die Notwendigkeit einer Vorbereitung hängt vollständig von der Herkunft des Quecksilberdampf enthaltenden Gasstroms und den zum Kontakt zwi-

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sehen Gas und flüssigkeit vorgesehenen kittein ab. Die ^weekmäßigkeit einer Gasvorbereitung ergibt sich, sobald Zusammensetzung und physikalische Parameter des ^uecksilberdarpf enthaltenden Gasctroms bekannt sind.

Nach dem Durchgang durch die Vorbereitungszone v«ard der Gasstrom mit der Hypochloritlösung bei einem pH-wert zwischen etwa 5,5 und etwa 5,5 und vorzugsweise zwischen 6,ο und 8,o in der Kontaktzone 3 in Berührung gebracht. Der Kontakt zwischen Gasstrom und Hypochloritlösung kann in einer konventionellen Vorrichtung bewirkt werden, beispielsweise in einem Ejektor, einem gepackten -Turm, einer oprühkammer oder in verschiedenen «äschern, die i^tllüssigkeits- und mechanische wirkung kombinieren, wie z.B. in überiluteten Schichten, Sprühkamtiiern, mit Cyclomvirkung und dgl.

Der mit der wässrigen iiypochloritlösung behandelte Gasstrom wird dann aus der Kontaktzone abgezogen. Gewöhnlich empfiehlt es sich, den Gasstrom einer Srennzone 4 zuzuleiten, die mitgerissene Hypochlorilösung abscheidet. Bekanntlich kann in Vorrichtungen zum Kontakt von flüssigkeiten und Gasen unter bestimmten !Bedingungen flüssige Phase vom Gasstrom mitgerissen werden. Da die mitgerissene flüssigkeit korrodierend ist,'wird sie vorzugsweise aus der. Gasstrom entfernt. Die Anwendung einer Abscheidungszone für mitgerissenes iv.aterial hinter der Kontaktzone wird bevorzugt, ist jedoch nicht obligatorisch. Die Abscheidung des mitgerissenen ^aterials kann durch Vorrichtungen wie Kebeldämpfer; Jyclone, Prallkammern und dgl. erfolgen.jDas erfindungsgemäi3e Verfahren eignet sich besonders zur Entfernung von Quecksilberdampf aus wasserstoff, welcher durch Umsetzung von Natriumamalgam aus wuecksilberzellen der ühlorherstellung entstanden ist.

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-M-

Das Natriumamalgam wird mit wasser in Berührung gebracht,-wobei das Natrium mit wasser reagiert unter .bildung von ijatriumhydroxydlösung und wasserstoff, jjer wasserstoff wird bei erhöhter Teciperatur^mit wasser und ^uecksilberdaapf gesättigt^ aus der" Jxeaktionszone abgezogen. Im allgemeinen wird der wasserstoffstrom abgekühlt, um quecksilber und wasserdampf zu kondensieren. Der Quecksilber-' dampf, kleine Quecksilbertröpfchen und i/a-s3er enthaltende Wasserstoffstrom wird dann einem abscheider für mitgerissenes Material zugeführt, in welchem teilchenförmiges quecksilber und .'vasser vom Gasstrom getrennt werden. Der bei einer Temperatur unterhalb etwa 3o°G mit quecksilber- und wasserdampf im wesentliche gesättigte wasserstoffstrom gelangt dann zur Kontaktkammer. Es wurde gefunden, daß einstufiger Kontakt in einem Ejektor oder einer relativ kurzen gepackten schicht, über welche däe Hypochloritlösung zirkuliert wird, mehr als 9θ/ό und unter bevorzugten Bedingungen mehr als 955^ des im Gasstrom enthaltenen quecksilberdampfs entfernt. Bei Verwendung eines Ejektors werden durch das Kontaktsystem gegebene Druckeffekte im wesentlichen ausgeglichen. Wird eine weitere Verminderung des Gehalts an Quecksilberdampf angestrebt, so kann eine zweite Kontaktstufe oder eine größere gepackte Schicht verwendet werden. Der Wasserstoffstrom, dessen anteil an Quecksilberdampf weitgehend entfernt wurde, gelangt dann zu einem abscheider, in welchem allfällig mitgerissene Tröpfchen der Hypochloritlösung abgeschieden werden, worauf der «»asserstoffstrom an die Atmosphäre abgegeben oder verbrannt wird.

Beispiel 1

Üs wird der Einfluß des pli-V/erts- auf die Entfernung von

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Quecksilberdampf aus einem Gasstrom ermittelt, ώίη durch Zersetzung von Natriumamalgam entstandener wasserstoffstrom wird auf 29 bis 3o°0 abgekühlt, durch einen Abscheider geführt, um teilcheni'örmiges wuecksilber zu entfernen, und in einem 7,5 dc-i^jektor mit einer Natriumhypochloritlösung in Berührung gebracht·. Der ejektor wird unter Zirkulierung der Natriumhypochloritlösung betrieben. Durch den ejektor v/erden o,o75 m wasserstoff pro Liter Fatriuir.hypochloritlösung mit einem G-ehalt an verfügbarem OhIc r von etwa 12oo bis 1435 ppm geleitet, tabelle 1, i'eil λ illustriert die .i'irksamkeit hinsichtlich der entfernung von quecksilberdampf aus dem Gasstrom.x'abelle I, Teil α zeigt auch den üinfluß des pH-i»erts auf die ohlormenge im Gasstrom nach Kontakt mit der Hypochloritlösung.

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BAD ORIGINAL Tabelle I

Versuch 'i'enp.	29-30	Ii	29-3O	C	29	Gas/Vlüssig- pH keitsverhält- nis	o75	2,	6,	7	Verfüg bares Chlor ppm	Entfern- Chlor tes i^ueck- im silber °/Ό Abgas d. I3in- ppm	mehr als	4,3	3o
ϊ1 eil .	29-30	29-30	29		o75	3,		5			It	weniger als	3o
1	29-3O	29	o,	o75	4,	6,	3	12OO-1435	99	Il Π
2	29-3O	29	o,	o75	6,	6,	6	1200-1435	99		o,2
3	29-30	29	o,	o75	7,	7,	7	1200-1435	99	it it	o,2
4	29	o,			7,		1200-1435	99	Il Il
5		o,		o75 6,6-7,	7,	0	1200-1435	9o		0,2
Teil	29		o75	7,	6			Il Il	0,2
7	55	o,				635	63	ti Ii
4	o,	o75	6,	6	1435	93	Il Il	0,2
ieil		119	6,	6			Il 11	0,2
9	o,	o75		7	1435	98	Il Il	0,2
9ü	o,	133	7	1435	99	11 Il	0,2
1o	o,	o67	0	I2oo	9o		0,2
1oa	o,	113	0	I2oo	63		o,2
11	o,			635	63
11A	o,	o3S-o,o75	6-7	635	32
2 eil		o33-o,o75	6-7
12	o,	,ο 1435	98
13	o,	,ο 1435	97

aus l'abelle I ist zu ersehen, äau bei einem pH-wert unterhalb etwa 5,5 die Alkalimetallhypochloritlösung zwar den ^uecksilberdan,pf bei einstufigem Kontakt aus dem Gasstrom entfernt, gleichzeitig jedoch die ühiormenge im Äbgasstrom dessen Ab-

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BAD ORIGINAL

gäbe an die Atmosphäre verbietet, l'abelle I zeigt ferner, daß bei 3o°C und pH 7,7 die Hypochloritlösung weniger, wirksam ist als bei pH 6,6.

Beispiel 2

Die Vorrichtung von .Beispiel 1 wird verwendet zur Bestimmung des Einflußes der Hypochloritkonzeritration auf die entfernung von Quecksilberdampf aus einem wasserstoff strom. Der "vvasse-rstoffstrom wird mit Natriumhypochloritlösung von 29-3o°C bei einem pH-wert zwischen 6,6 und 7 und einem Beschickungsverhältnis von etwa o,o75 rn /Liter Hypochloritlösung in· Berührung gebracht. Die Konzentration an verfügbarem Chlor in der Natriumhypochloritlösung liegt zwischen 635 und 2 ooo ppm. Die Ergebnisse des Versuchs sind aus l'abelle I, i'eil B ersichtlich. Bei einer Konzentration von etwa 635 ppm verfügbarem Chlor liegt die Quecksilberentfernung bei etwa 63$» während bei 1435 ppm verfügbarem Chlor mehr als 98$ des Quecksilberdampfs aus dem Gasstrom entfernt werden.

Wie ersichtlich, sind Natriumhypochloritkonzentrationen von mehr als etwa 5oo ppm verfügbarem Chlor zur Entfernung von Quecksilberdampf aus einem Gasstrom geeignet.

Beispiel 3

Unter Verwendung der Vorrichtung von Beispiel 1 wird der Einfluß des Verhältnisses von flüssigkeit zu Gas auf die entfernung des Quecksilberdampfs aus dem V/ass erst off strom untersucht. Der Wasserstoff strom mit einer 'Temperatur von 29 C wird mit Natriumhypochloritlösungen von verschiedenem

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pH-Wert und verschiedener Konzentration an verfügbarem Chlor in Berührung gebracht. Die Versuche 9 und 9A zeigen, daß bei Gas/Flüssigkeits-Verhältnissen von o,o75 bis O,119 m/1 bei einem pH 6,6 und eine-r Lösungskonzentration von 1435 ppm verfügbarem Chlor 98 bis 99°A des im Wasserstoffstrom enthaltenen Quecksilbers entfernt werden. Bei Gas/Plüssigkeits-Verhältnissen zwischen o,o75 und 0,133 m /l werden bei einem pH von 7,7 und einer Konzentration von verfügbarem Chlor von 12oo ppm gemäß den Versuchen 1o und 1oA 63 bis 9o°/o des Quecksilberdampfs aus dem Gasstrom entfernt, in/ird die Konzentration an verfügbarem Chlor auf 635 ppm vermindert, so werden bei einem pH von 7»7 und einem Gas/Flüssigkeits-Verhältnis von 0,067 m /l 63$ des im eintretenden Gasstroms vorhandenen Quecksilbers entfernt. Bei niedrigen Konzentrationen an verfügbarem Chlor müssen geringere Gas/J?lüssigkeits-Verhältnisse angewandt werden, um größere Mengen an Quecksilber dampf zu entfernen. Bei Konzentrationen von etwa 1435 ppm verfügbare^ Chlor und einem pH von etwa 6,6 wird auch bei hohem Gas/U¹IUssigkeits-Verhältnis ein wesentlicher Artteil des Quecksilbers aus dem Gasstrom entfernt.

Beispiel 4

Es wird der Einfluß der Temperatur auf die Entfernung von Quecksilberdampf aus einem Gasstrom unter Verwendung der Vorrichtung von Beispiel 1 ermittelt. Quecksilberdampf enthaltender Wasserstoff wird mit Natriumhypochloritlösung mit 14oo bis 1435 ppm verfügbarem Chlor bei einem pH zwischen 6,6 und 7 und einem Gas/Flüssigkeits-Verhältnis von o,o38 bis o,o75 m /l in Berührung gebracht. Tabelle I, Teil J* zeigt, daß Temperaturen zwischen 2-9 und 55⁰C geringen ßinfluß auf die Entfernung des Quecksilberdampfs aus dem Gas-

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strom haben.

'Während die Adsorption von quecksilberdampf aus einem Gasstrom bei 55°ü wirksam durchgeführt werden kann, ist die Beständigkeit der Hypochloritlösung bei dieser i'emperatur derart, daii Zersetzung eintritt und der Gehalt an verfügbarem Chlor rasch abnimmt. Aufgrund der Unbeständigkeit der Hypochlorit lösung bei Temperaturen im Bereich, von 55⁰O bevorzugt man daher das Arbeiten unterhalb dieses i'emperaturbereichs, und vorzugsweise im Bereich unterhalb etwa 3o°ü, besonders bevorzugt unterhalb 25 ^. j)ie Absorption des quecksilberdampfs au$ dem Gasstrom wird durch niedrige Temperaturen nicht beeinträchtigt. Die Beständigkeit der Hypochloritlösung ist jedoch bei niedrigeren Temperaturen größer und die Hypochloritkonzentration in der zirkulierenden Lösung ist leichter zu kontrollieren.

Beispiel 5

Der Einfluß der Verwendung einer gepackten Schicht auf die Entfernung von Quecksilberdampf aus einem Gasstrom wird ermittelt. Bei diesem Versuch wird eine 9o cm hohe Säiicht, welche mit 13 mm-i'üllkörpern (Handelsbezeichnung Intalox) gepackt ist, verwendet. Ein Natriumhypochloritstrom mit 14-00 ppm verfügbarem Chlor von 2o°ü wird bei einer Lassen-

' 2 ■ geschwindigkeit der flüssigkeit von 7 35o bis 24 4oo kg/m /otunde über die üchicht zirkuliert. o,74 m wasserstoff von 2o C werden pro Limite der Schicht zugeleitet. Der Wasserstoff enthielt etwa T ppm quecksilberdampf. Die Versuchsergebnisse sind aus 'iabelle II, 'feil A eisLchtlich:

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Tabelle II gepackte Schicht

Ver- ieiEp. pH Hassenge- Entfern- Verfüg- Quecksilberbesuch C schwindig- tes ^ueck-bares ladung der Hypo-

keit (ü'liis- silber ^lß> Chlor chloritlösung sigk*) d. Ein- ppm ppm kg/m /£>td. gangs

•j.1 eil	A	2o	B	2o	3,5	735O-244OO	99
14	2o	2o	4,5	7350-24400	99
15	2o	2o	5,5	7350-24400	99
16	2o	2o	7,ο	7350-24400	99
17	2o		8,9	735ο	96
18	2o	3,9	24400	97
19	2o	1o,	.1 24400	ü
2o	2o	1o,9	24400	ü
21
Teil	7,ο		99
22	7,ο		99
23	7,ο		99
24	7,ο		99
25

14oo	■	15
1400	5o
14oo	I00
1400	5oo
14oo
14oo
14oo
14oo
14oo
14oo
14oo
1400

Die Versuchsergebnisse zeigen, daß mit einer relativ kurzen gepackten Säule Quecksilberdampf wirksam aus einem Gasstrom entfernt werden kann, wenn man die Säule mit einer Hypochloritlösung von gesteuertem pH berieselt.

Beispiel 6

Der Einfluß der wuecksilberbelastung in der Hypochloritlösung

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- ZO -

auf die Absorption des ^uecksilberdampfs aus einem Gasstrom wird ermittelt, i'lv diesen Versuch wird mit der Vorrichtung gemäß Beispiel 5 gearbeitet. Getestet werden Quecksilberbelastungen der Hypochloriifrlösung von 15_f 5o, 1oo und 5oo ppm. Tabelle II, l'eil B zeigt, daß Quecksilberbelastungen in diesem Bereich keinen Einfluß auf die Entfernung des Quecksilbers aus dem Gasstrom ergeben. Die Massengeschwindigkeit der Flüssigkeit und die Gaszufuhr wurden wie in Beispiel 5 gewählt.

Die obigen Beispiele demonstrieren klar, daß Quecksilberdämpfe aus Gasströmen entfernt werden können, indem man diese mit Hypochloritlösung vom pH zwischen etwa 5»5 und etwa 8,5 und vorzugsweise zwischen 6 und 8 in Berührung bringt. In diesem pH-Bereich wird kein Chlor durch den Gasstrom abgestreift und der Quecksilberdampf wird aus dem Gasstrom entfernt, ohne daid anschließend eine weitere Entfernung von Chlor aus dem Gasstrom erforderlich wird.

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Claims (8)

Pa t ent anspräche

1. Verfahren zur Entfernung von Quecksilber aus quecksilberhaltigen Gasströmen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrom mit einer Hypochloritlösung, deren pH-Wert zwischen etwa 5,5 und etwa 3,5 gehalten wird, in Berührung bringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Hypochloritlösung mehr als etwa 5oo Gewichtsteile pro Million Teileverfügbares Chlor enthält.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hypochloritlösung etwa 5op bis etwa 3ooo Gewichtsteile pro liiliioa^Htrfügbares Chlor enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die iempi

beträgt.

die iemperatur der Hypochloritlösung weniger als etwa Jo⁰C

5« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die !Temperatur der Alkalihypochloritlösung zwischen etwa und etwa 25⁰C beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Quecksilber in tform von Quecksilberdampf im Gasstrom vorliegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der quecksilberhaltige Gasstrom mit einer Hypochloritlösung mit etwa 5oo bis etwa 25ooGewichts - ppnt verfügbarem Chlor in einem pH-Bereich zwischen etwa 6 und etwa 8,o bei einer Temperatur unterhalb etwa 25⁰C in Berührung gebracht wird.

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8. Verfahren nach Einspruch 7» dadurch gekennzeichnet, .dai3 man als Hypochlo.ritlösung eine Natriumhypochloritlösung verwendet.

9· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daü die Natriuinhypochloritlösung etwa 9oo bis etwa 15oo Gewichts - ppm " verfügbares ühlor 'enthält.

1o. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen quecksilberhaltigen Gasstrom in eine Konditionierzone leitet, worin er auf eine Temperatur unterhalb etwa '3o°C abgekühlt und von teilchenförmigen! fc-aterial befreit wird, aus der Konditionierzone in eine Kontaktzone führt, in welcher Kontakt mit einer Hypochloritlösung von einem pH zwischen etwa 5»5 und etwa 3,5 leitet und von dort zu einer Abscheidungszone führt, worin mitgerissene flüssigkeit aus dem Gasstrom abgeschieden wird.

für: stauffer Chemical Company Westport, Conn., V.St.A.

Dr. Hans Chr. BeN

Rechtsanwalt

409814/0917