DE2354513B2

DE2354513B2 - Verfahren zur thermischen behandlung verunreinigter, salzhaltiger loesungen

Info

Publication number: DE2354513B2
Application number: DE19732354513
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl-Ing 5840 Schwerte> Muhlhaus Ludwig Dipl-Ing Dr 5844 Hennen Oberschachtsiek Gerhard 4755 Holzwickede Weyer
Original assignee: Friedrich Uhde GmbH, 4600 Dort mund
Priority date: 1973-10-31
Filing date: 1973-10-31
Publication date: 1977-08-11
Also published as: JPS50112276A; BE821779A; DE2354513C3; IT1022893B; NL7414067A; DK146153B; FR2249708A1; FR2249708B1; DK564974A; DK146153C; GB1474711A; DE2354513A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von verunreinigten, salzhaltigen Lösungen wie sie vorzugsweise in der chemischen Industrie vorkommen in einem Wirbelbettreaktor. Verunreinigte salzhaltige Lösungen aus chemischen Prozessen sind in der Regel ein Abfallstoff und müssen schadstofffrei aufgearbeitet werden. Unter schadstofffreier Aufarbeitung ist zu verstehen, daß die in der Lösung enthaltenen Stoffkomponenten in wiederverwertbare Stoffe umgeformt und/oder in emissionsneutrale Stoffe überführt werden.

Es ist bekannt, daß zur Erfüllung dieser Erfordernisse verunreinigte salzhaltige Lösungen in einem Reaktor unter Zufuhr von Verbrennungsenergie oder, falls sie genügend brennbare Bestandteile enthalten, autogen verbrannt werden. So wird nach DAS 15 17 166 Ablauge aus der Zellstoffherstellung von oben in einen Reaktor mit Wirbelbett eingesprüht und bei Temperaturen von 538 bis 760° C verbrannt. Die Temperatur im freien Raum, d. h. oberhalb des Wirbelbettes, soll unterhalb 538° C, vorzugsweise auf einem Wert von 177° C, gehalten werden. Das bedeutet, daß dieser Raum sozusagen die Vorwärmzone der Ablauge ist. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß die Abgase unverbrannte organische Substanz enthalten, die nicht höher als 177° C bis 316° C erhitzt worden ist. Durch die Gegenstromführung der versprühten Ablauge und der heißen Verbrennungsgase aus dem Wirbelbett wird nicht sichergestellt, daß die gesamte eingesprühte Ablauge mit dem heißen Gas im Wirbelbett genügend in Berührung gekommen ist.

Nach US-PS 36 05 655 ist ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Abfallstoffen mittels eines Wirbelbettreaktors bekannt. Dabei werden die Abfallstoffe, der zur thermischen Behandlung notwendige Brennstoff und die Verbrennungsluft direkt in das Wirbelbett eingeführt. Im Wirbelbett findet eine vollkommene Verbrennung der Abfallstoffe bei hohen Temperaturen bis zu 950° C statt. Diese hohen Temperaturen führen zwangsweise zu flüssiger Schlakke, damit zu Verbackungen und zum Zusetzen des Wirbelbettrostes, wodurch das Wirbelbett zusammenbricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verunreinigte salzhaltige Lösungen derart in einem Wirbelbett zu verbrennen, daß durch Zusammenbackungen des Salzes das Wirbelbett nicht zum Zusammenbrechen kommt und die Abgase eine Temperaturzone von 800° und mehr durchströmen und danach nicht mit der Lösung in Berührung kommen bei einfachster Zufuhr der Behandlungs- und Verbrennungsmedien.

Gemäß der Erfindung wird die verunreinigte salzhaltige Lösung, der zur thermischen Behandlung notwendige Brennstoff und die Verbrennungsluft in das Wirbelbett eingeführt, und zwar derart, daß ihre Mengen einschließlich Wirbelbettmaterial so abgestimmt sind, daß im Wirbelbett eine unvollkommene Verbrennung bei etwa 400° C abläuft und daß die das Wirbelbett verlassenden brennbaren Komponenten im darüber befindlichen freien Raum restlos verbrannt werden, wobei eine Temperaturerhöhung um mindestens 400° C erreicht wird.

Um gleichmäßiges Korn im Wirbelbett, hervorgerufen durch Auskristallisieren der Salzlösung auf Fest-.',toffpartikel im Wirbelbett, zu erzielen, wird in zweckmäßiger Weise die Temperatur im Wirbelbett um mehr als 100° C unter der Schmelztemperatur des Salzes oder der Salzmischung gefahren.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, ein Wirbelbett zu verwenden, welches im wesentlichen aus den im Wirbelbett sich bildenden festen Rückständen der salzhaltigen Lösung besteht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird durch fortlaufenden Abzug von Wirbelbettmaterial eine vorgegebene Wirbelbetthöhe gehalten. Auf diese Weise läßt sich das optimale Verhältnis von Wirbelbettraum zu freiem Nachverbrennungsraum einhalten. Die erfindungswesentlichen Merkmale und Vorteile des neuen Verfahrens bestehen insbesondere darin, daß im Wirbelbettreaktor zwei Zonen von sehr unterschiedlicher Temperatur geschaffen werden. Im Wirbelbett wird bei Zugabe der erforderlichen Brennstoffmenge, der erforderlichen Verbrennungsluftmenge und der vorgegebenen Lösungsmenge in einem Temperaturbereich gefahren, der knapp oberhalb der Brennstoffflammentemperatur und wenigstens 100° C unterhalb der Schmelztemperatur des Salzes bzw. des Salzgemisches der Lösung liegt. In diesem Temperaturbereich wird der Salzschmelzpunkt nicht erreicht und es kommt somit nicht zur Klumpenbildung und zum Zusammenbrechen des Wirbelbettes. Durch die Zufuhr der gesamten Verbrennungsluft durch den Wirbelbettrost wird eine hohe Wasserdampfaufnahmefähigkeit und damit ein geringer freier Wassergehalt bereits bei verhältnismäßig niedriger Temperatur erreicht und ein Löschen der Flammkerne durch freies Wasser vermieden. Ein wesentlicher Teil des in der Lösung enthaltenen Salzes kristallisiert dadurch auf dem Wirbelbettmaterial aus und kann laufend abgezogen werden.

Infolge der Verhältnisse im Wirbelbett kommt es trotz Vorhandensein von stöchiometrischen bzw. überstöchiometrischen Verhältnissen nur zu einer unvollkommenen Verbrennung des eingesetzten Brennstoffes und der brennbaren Komponenten der Lösung. Erst nach Austritt der Gasteile aus der Wirbelbettschicht findet im Nachbrennraum die restlose Verbrennung der brennbaren Komponenten statt. Die Temperaturhöhe von 800° C und mehr leistet Gewähr dafür, daß ialle organischen Anteile der eingesetzten Lösung restlos in unschädliche Verbindungen wie CO2 und H2O überführt worden sind. Infolge der Zufuhr der Medien, wie Luft, Brennstoff und der Lösung in die Wirbelschicht erweist sich das Verfahren als besonders stabil und darüber hinaus einfach regelbar. Eine typische salzhaltige Sole besteht z.B. aus 1% organischen

Stoffen, 25% Salzen und 74% Wasser. Der Salzgehalt kann aber noch wesentlich höher liegen. Es läßt sich in der erfindungsgemäßen Vorrichtung selbst eine Lösung verarbeiten, die ungelöste Salze aufweist. Solche Lösungen sollten vor der Zugabe in die Wirbelbettkammer jedoch durchmischt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

Im Wirbelbettreaktor 1 befindet sich über dem Rost 2 ein durch Zufuhr von Verbrennungsluft über die Leitung 3 im Wirbelzustand gehaltenes Bett 4 aus kleinen Feststoffpartikeln. Beim Erstanfahren besteht das Bett üblicherweise aus Sand einer bestimmten Körnung. Der Brennstoff für die Verbrennung wird über die Leitung 5 in das Wirbelbett geführt. Zu einer vollkommenen Verbrennung des Brennstoffes komm! es im Wirbelbettbereich nicht. Die über die Leitung 6 zugegebene salzhaltige Lösung, die der thermischen Behandlung unterzogen wird, muß nicht mittels besonderer Vorrichtungen, wie z. B. Düsen, versprüht werden.

Das in Turbulenz befindliche Wirbelbett sorgt für die erforderliche Verteilung. Im Wirbelbett lagen sich ein Teil, in der Regel mehr als 50%, des in der Lösung enthaltenen Salzes auf den in Schwebe befindlichen Feststoffpartikel ab bzw. bildet selbst Feststoffpartikel. Der restliche Teil wird mit dem Gasgemisch, welches aus Restluft, Restbrennstoff und einem Rest an organischen brennbaren gasförmigen Stoffen besteht, aus dem Wirbelbett in den freien oberen Raum, den Nachbrennungsraum 7, des; Wirbelbettreaktors getra

Da hier eine Störung der Verbrennungsreaktion nicht mehr gegeben ist, findet hier die restlose Verbrennung der noch brennbaren Teile und ihre Umwandlung in schadstofffreie Gase bei Temperaturen zwischen 800 und 1000⁰C statt. Über den Auslaß 8 verlassen die Verbrennungsprodukte, vermischt mit dem restlichen Salzteil, den Wirbelbettreaktor.

Aus einem Seitenablaß 9 im Wirbelbettreaktor wird laufend festes Salzprodukt abgezogen, damit das Wirbelbett nicht über seine vorgesehene Höhe hinaus anwächst.

In einer halbtechnischen Versuchanlage mit einem Wirbelbettreaktor der Abmessungen 0,5 m² Rostfläche, etwa 1,5 m Wirbelbetthöhe und etwa 6 m Nachbrennraumhöhe wurde bei Einsatz von 130 bis 250 l/h Sole im Wirbelbett eine Temperatur von 400° C und in der Nachbrennkammer eine Temperatur von 800 bis 1000° C gefahren. Selbst bei Absinken der Temperatur im Wirbelbett auf 200° C und bei Temperaturen im Nachbrennraum von 800 bis 1000° C ließ sich kein Rückstand von unverbrannten Stoffen im Abgas feststellen. Als Heizmedien wurden sowohl Heizöl als auch Propan eingesetzt.

Der Sauerstoffbedarf des Verfahrens kann auch durch Zufuhr von Sauerstoff angereicherter Luft bzw. Reinsauerstoff gedeckt werden.

Die Sole hatte in der Beschreibung genannte Zusammensetzung und einen Schmelzpunkt der Salzmischung von 550° C.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur thermischen Behandlung von verunreinigten salzhaltigen Lösungen in einem Reaktor mit Wirbelbett und darüber befindlichem freien Raum, wobei in das Wirbelbett die Lösung, der zur thermischen Behandlung notwendige Brennstoff und die Verbrennungsluft eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Mengen einschließlich Wirbelbettmaterial so abgestimmt sind, daß im Wirbelbett eine unvollkommene Verbrennung bei etwa 400° C abläuft und daß die das Wirbelbett verlassenden brennbaren Komponenten im drüber befindlichen freien Raum restlos verbrannt werden, wobei eine Temperaturerhöhung um mindestens 400° C erreicht wird.