DE3412581A1

DE3412581A1 - Verfahren zur reinigung von gasen aus pyrolyseanlagen von abfallstoffen

Info

Publication number: DE3412581A1
Application number: DE19843412581
Authority: DE
Inventors: Gebhard Dr. 6000 Frankfurt Bandel; Guido 6082 Mörfelden Engelke; Dirk Dr. 6052 Mühlheim Hankel
Original assignee: KPA KIENER PYROLYSE GESELLSCHAFT fur THERMISCHE ABFALLVERWERTUNG MBH; KPA KIENER PYROLYSE GES fur T; Kpa Kiener Pyrolyse Gesellschaft Fuer Thermische Abfallverwertung Mbh 7000 Stuttgart
Current assignee: Kraftwerk Union-Umwelttechnik 7000 Stuttgart GmbH
Priority date: 1984-04-04
Filing date: 1984-04-04
Publication date: 1985-10-24
Also published as: FI77259C; IL74798A0; FI850678A0; EP0169305A3; FI850678L; EP0169305A2; FI77259B; IL74798A

Description

Verfahren zur Reinigung von Gasen aus Pyrolyseanlagen von

Abfallstoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von brennbare Bestandteile enthaltenden Gasen aus der Pyrolyse von Abfallstoffen.

Die Beseitigung von organischen und anorganischen Abfallstoffen, wie Hausmüll, Industriemüll, Altreifen, Kunststoffabfällen, Klärschlamm oder dergl., in einer Weise, welche die Umweltbelastung möglichst gering hält, wird zu einem immer größeren und dringenderen Problem.

Ein Verfahrensweg besteht darin, daß durch eine Verschwelung der Abfallstoffe bei Temperaturen von etwa 300 bis 800⁰C Schwelgase und ein fester Schwelrückstand erzeugt werden. Die Schwelgase werden anschließend bei höheren Temperaturen von etwa 850 bis 1200⁰C gekrackt. Die gekrackten Gase enthalten neben brennbaren Bestandteilen auch toxische Bestandteile wie NE₃, HCN, H₂S und COS in Mengen, die von der Art der eingesetzten Abfallstoffe abhängig sind. Die gekrackten Gase müssen vor ihrer Verbrennung von diesen Bestandteilen befreit werden. Dies geschieht in Gaswäschern. Solche Verfahren sind z.B. beschrieben in der DE-PS 24 32 504, DE-OS 29 27 240, DE-AS 26 51 302, DE-AS 26 54 041, DE-OS 30 49 250, DE-OS 32 17 030. In der DE-OS 27 32 418 erfolgt die Gaswäsche durch Kreislaufführung mit Ca(OH)₉ enthaltendem Waschwasser. Dabei werden jedoch nur wenige Prozente des NH-, und weniger

als die Hälfte des

und HCN entfernt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die toxischen Bestandteile aus diesen Gasen weitgehend zu entfernen und in Formen zu überführen, die aus dem Waschwasser gut beseitigt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, d&ß

a) das Gas in einer ersten Waschstufe mit Wasser und Formalin (HCHO) gewaschen wird,

b) die Zugabe an Formalin so eingestellt wird, daß neben weitgehender Umsetzung des im Gas enthaltenen HCN zu Glyconitril (CH₂(OH) CN) mindestens der größte Teil des Ammoniak (NH₃) zu Hexamethylentetramin (CgH₁-N₄) umgesetzt wird,

c) das Gas aus eier ersten Waschstufe in einer zweiten Waschstufe mit Wasser, Lauge und E₂O₂ gewaschen wird,

d) der pH-Wert in der zweiten Waschstufe auf 8,5 bis 9,5 eingestellt wird,

e) das Reingas aus der zweiten Waschstufe abgeleitet wird und

f) aus der Waschflüssigkeit der ersten und zweiten Waschstufe die suspendierten Stoffe entfernt werden und die in der Waschflüssigkeit gelösten ümsetzungsprodukte in unschädliche Verbindungen umgesetzt werden.

Das gekühlte Rohgas enthält je nach Zusammensetzung der Abfallstoffe unterschiedliche Gehalte an zum Teil toxischen Bestandteilen. So können z.B. 1500 bis 5000 mg NH₃/Nm"" (bezogen auf trockenes Gas), 200 bis 1600 mg HCN/Nm³, 300 bis 500 mg P^S/Nm" und 40 bis

100 mg COS/ΝΐΓ. enthalten sein, die besonders schädlich sind und deshalb weitgehend entfernt werden müssen. In der ersten Waschstufe werden in den Gasstrom Wasser und Formalin in feinverteilter Form eingedüst oder gesprüht. Das Formalin wird z.B. in einer Konzentration von etwa 37 Gew.% eingesetzt. Dabei wird der HCN-Gehalt des Gases sehr schnell und weitgehend zu Glyconitril umgesetzt. Die Umsetzung des NH,-Gehaltes zu Hexamethylentetramin erfolgt langsamer. Die Menge des eingesetzten Formalin wird so bemessen, daß neben der Umsetzung des HCN auch mindestens der gröcte Teil des NH^ umgesetzt wird. In der zweiten Waschstufe werden in den Gasstrom Wasser, Lauge und H₂O₂ in feinverteilter Form eingedüst oder eingespritzt. Die zugegebenen Kengen an Lauge und E₂O₂ werden so bemessen, daß sich im Wäscher ein pH-Wert von 8,5 bis 9,5 einstellt und die im Gas enthaltenen Schwefelkomponenten H₂S und COS weitgehend gelöst und im wesentlichen zu Elementarschwefel oxidiert werden. In diesem pH-Bereich wird eine sehr gute Umsetzung bei relativ niedrigem Verbrauch an Reagenzien erzielt. Evtl. in die zweite Waschstufe mit dem Gas eintretende Spuren von Formaldehyd werden durch das H₂O₂ beseitigt. Als Lauge werden NaOH-Lösungen oder Ca(OH)--Lösungen bzw. Kalkmilch oder Gemische dieser Stoffe eingesetzt. Bei der Zugabe von Ca(OH)₂~Lösung bzw. Kalkmilch werden evtl. gebildete Sulfate in schwerlösliches Ca-Sulfat umgewandelt. Die Waschstufen werden vorteilhafterweise mit einer Kreislaufführung der abgeschiedenen Waschflüssigkeit betrieben, wobei aus dem Kreislauf eine Menge abgezogen wird, die der neu anfallenden Menge an Flüssigkeit entspricht. Die Waschstufen können ein- oder mehrstufig ausgebildet sein. Die aus den Kreisläufen der ersten und zweiten Waschstufe abgezogene Waschflüssigkeit wird in eine Reinigung geleitet, in der zunächst die suspendierten Stoffe entfernt werden und dann die gelösten bzw. chemisch gebundenen Schadstoffe in unschädliche Verbindungen umge-

setzt werden. Bei der Zugabe von Ca(OK)₂~Lösung bzw. Kalkmilch wird das gebildete Ca-Sulfat mit den suspendierten Stoffen entfernt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der pH-Wert gemäß (d) auf 8,9 bis 9,1 eingestellt wird. Innerhalb dieses Bereiches wird eine besonders gute Umsetzung bei relativ niedrigem Verbrauch an Reagenzien erzielt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Waschflüssigkeiten in (a) und (c) im Kreislauf geführt werden. Durch die Kreislaufführung wird eine sehr gute Ausnutzung der Reagenzien erzielt, der Gehalt der Waschflüssigkeit an Umsetzungsprodukten wird erhöht und die Menge der in die Reinigung geleiteten Waschflüssigkeiten wird verringert. Die Menge des Waschwassers im Kreislauf der ersten Waschstufe wird entweder durch die Menge der kondensierten Feuchtigkeit des Gases oder durch Zugabe von frischem Wasser konstant gehalten. Die aus der ersten Waschstufe ablaufende Flüssigkeit wird zweckmäßigerweise in Separatoren geleitet, in denen sich der ausgewaschene Staub und auskondensierte Teere abscheiden. Die Lösung wird in den Kreislauf gepumpt und die Schlammfraktion in die Wasserreinigung geleitet. Die Menge des Waschwassers im Kreislauf der zweiten Waschstufe wird durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Viasserzugabe konstant gehalten.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß aus der Waschflüssigkeit gemäß (f) die suspendierten Umsetzungsprodukte abgetrennt werden, die restliche Lösung mit H₂O₂ und Lauge in einer ersten Behandlungsstufe behandelt wird, danach in einer zweiten Behandlungsstufe mit weiterem K₂O₂ behandelt und maximal auf 70⁰C aufgeheizt wird und anschließend neutralisiert wird. Die Abtrennung der suspendierten Feststoffe erfolgt in bekannter

Weise z.B. durch Flockung, Abtrennung und Filtration. Als Lauge werden NaOH-Lösungen oder Ca (OK) .,-Lösungen bzw. Kalkmilch oder Gemische dieser Stoffe eingesetzt. Bei der Zugabe von Ca(OH)₂~Lösung bzw. Kalkmilch fällt das schwerlösliche Ca-SaIz der Glycolsäure aus. In der ersten Behandlungsstufe wird durch das H₂O^ der überwiegende Teil des Glyconitril zu Glycolsäure, der Schwefelverbindungen zu Sulfat bzw. elementarem Schwefel und das Formaldehyd zu Na- bzw. Ca-Formiat umgesetzt. Durch die Zugabe von Lauge wird der pH-Wert erhöht und die Umsetzung durch Erhöhung des Hydrolyse- und Oxidationspotentials verbessert. In der zweiten Behandlungsstufe wird die Umsetzung optimiert, wodurch in der ersten Stufe kein Überschuß an E-O₂ zugegeben werden muß. Durch die Temperaturerhöhung in der zweiten Stufe wird die Reaktion beschleunigt. Eine Erhöhung über 70⁰C ergibt jedoch einen negativen Effekt. Die Neutralisation erfolgt im allgemeinen mit Schwefelsäure. Nach einer Filtration enthält die Lösung an organischen Bestandteilen nur biologisch abbaubare Verbindungen.

In der Gaswäsche wird ein Gesamtabscheidegrad erzielt von

NH₃ über 99 %
HCN über 95 %

^Sgesamt ^{über 80 %}'
Das Verfahren ist in dem Fließschema dargestellt.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die gekrackten Schwelgase weitgehendst von schädlichen Bestandteilen befreit werden, das Waschwasser ebenfalls weitgehendst von nicht abbaubaren Bestandteilen befreit werden kann und der Verbrauch an Chemikalien relativ gering gehalten werden kann.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Reinigung von brennbare Bestandteile enthaltenden Gasen aus der Pyrolyse von Abfallstoffen, dadurch gekennzeichnet/ daß

b) die Zugabe an Formalin so eingestellt wird, daB neben weitgehender Umsetzung des im Gas enthaltenen HCN zu Glyconitril (CH₂(OH) CN) mindestens der größte Teil des Ammoniak (NH₃) zu Hexamethylentetramin (^C6^Hi2^N4^ umgesetzt wird,

c) das Gas aus der ersten Waschstufe in einer zweiten Waschstufe mit Wasser, Lauge und H₃O₂ gewaschen wird,

d) der pH-Wert in der zweiten Waschstufe auf 8,5 bis 9,5 eingestellt wird,

e) das Reingas aus der zweiten Waschstufe abgeleitet wird und

f) aus der Viaschf lussigkeit der ersten und zweiten Waschstufe die suspendierten Stoffe entfernt werden und die in der Viaschf lussigkeit gelösten Umsetzungsprodukte in unschädliche Verbindungen umgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert gemäß (d) auf 8,9 bis 9,1 eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeiten in (a) und (c) im Kreislauf geführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3/ dadurch gekennzeichnet daß aus der Waschflüssigkeit gemäß (f) die suspendierten ümsetzungsprodukte abgetrennt werden, die restliche Lösung mit H-O₂ und Lauge in einer ersten Behandlungsstufe behandelt wird, danach in einer zweiten Behandluigsstufe mit weiterem K₂O- behandelt und maximal auf 70⁰C aufgeheizt wird und anschließend neutralisiert wird.