DE2354513C3

DE2354513C3 - Verfahren zur thermischen Behandlung von verunreinigten Salzlösungen

Info

Publication number: DE2354513C3
Application number: DE19732354513
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl.-Ing. Dr. 5844 Hennen Mühlhaus
Original assignee: Uhde GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1973-10-31
Filing date: 1973-10-31
Publication date: 1982-04-22
Also published as: DK146153C; DE2354513B2; GB1474711A; DK564974A; BE821779A; JPS50112276A; FR2249708B1; IT1022893B; DK146153B; NL7414067A; FR2249708A1; DE2354513A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von verunreinigten Salzlösungen wie sie vorzugsweise in der chemischen Industrie vorkommen in einem Wirbelbettriktor. Verunreinigte Salzlösungen aus chemischen Prozessen sind in der Regel ein Abfallstoff und mir sen 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 Salzlösungen in einem Reaktor unter Zufuhr von Verbrennungsenergie oder, falls sie genügend brennbare Bestandteile enthalten, autogen verbrannt werden. So wird nach DE-AS 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, ^Μ 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 alsl77° Cbis3l6° 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 ^b'> 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

Nach CH-PS 4 40 527 ist ein Verfahren zur Verbrennung von Klärschlamm unter Verwendung eines Wirbelschichtofens bekannt, wobei die Verbrennung des Gutes außerhalb des Wirbelbettes erfolgt Besondere Vorteile wurden erzielt, wenn eine bestimmte Aufteilung der dem Ofen zugeführten Luft erfolgt, und der Unterwind-Luftanteil 20-30% der Gesamtluftmenge beträgt.

Nach der US-PS 33 06 236 ist ein Brenner und ein Verfahren zur Verbrennung von Abfall bekannt, bei dem zwei Wirbelbetten vorliegen, Aufteilung der Verbrennungsluftmasse erfolgt und das Wirbelbettmaterial im Kreislauf geführt werden muß. Der Zusatzbrennstoff wird zwischen den beiden Wirbelbetten weggeführt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verunreinigte Salzlösungen 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 werden die verunreinigte Salzlösung, der zur thermischen Behandlung notwendige Brennstoff und die Verbrennungsluft in das Wirbelbett eingeführt, und zwar derart, daß die Mengen der zugeführten Stoffe einschließlich Wirbelbettmaterial so abgestimmt sind, daß im Wirbelbett eine unvollkommene Verbrennung bei etwa 400⁰C abläuft, und daß die das Wirbelbett verlassenden brennbaren Komponenten im darüber befindlichen freien Raum bei Temperaturen von mindestens 800⁰C restlos verbrannt werden, wobei das Wirbelbett im Laufe des Verfahrens im wesentlichen aus den sich bildenden festen Rückständen der salzhaltigen Lösung gebildet und durch fortlaufenden Abzug von Wirbelbetvruaterial eine vorgegebene Wirbelbetthöhe eingehalten wird.

Durch fortlaufenden Abzug läßt sich das optimale Verhältnis von Wirbelbettraum zu freiem Nachverbrennungsraum einhalten.

Um gleichmäßiges Korn im Wirbelbett, hervorgerufen durch Auskristallisieren der Salzlösung auf Feststoffpartikel 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.

Im Wirbelbett wird bei Zugabe der erforderlichen Brennstoffmenge, der erforderlichen Verbrennungslufimenge 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 Flammkernc durch freies Wasser vermieden. Ein wesentlicher Teil des in der Lösung enthaltenen Salzes kristallisiert dadurch auf dem Wirbelbettmaterial aus und kann laufend abgc-

zogen 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 80C° C und mehr leistet Gewähr dafür, daß alle organischen Anteile der eingesetzten Lösung restlos in unschädliche Verbindungen wie CCh und H2O überführt worden sind, !»folge 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 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 Wirbelbcttkammer 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 kommt es im Wirbelbettbereich nicht. Die über die Leitung 6 zugegebene Salzlösung, 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 lagert 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 Naclibrennungsraum 7, des Wirbelbettreaktors getragen.

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

i". 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.

!n einer haib'echnischen Versuchar.larre mit einem Wirbelbettreaktor der Abmessungen 0,5 m² Rostfläche, etwa 1,5 m Wirbelbetthöhe und etwa 6 m Nachbrenn-

.?5 raumhöhe 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. Seiost bei Absinken der Temperatur im Wirbelbett auf 200° C und bei Temperaturen im

so 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 die 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 Salzlösungen 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 und die Temperatur in dem freien Raum wesentlich höher gehalten wird als in dem Wirbelbett, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengen der zugeführten Stoffe 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 bei Temperaturen von mindestens 300⁰C restlos verbrannt werden, wobei das Wirbelbett im Laufe, des Verfahrens im wesentlichen aus den sicn bildenden festen Rückständen der salzhaltigen Lösung gebildet und durch fortlaufenden Abzug von Wirbelbettmateria! eine vorgegebene Wirbelbetthöhe eingehalten wird.

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