DK141493B - Fremgangsmåde til fjernelse af hydrogenchlorid fra røggas. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 141493 DANMARK (61) lnt.C,.3 B 01 O 53/34 §(21) Ansøgning nr. 4850/77 (22) Indleveret den 31 . okt. 1977 (23) Løbedag 31- Okt. 1977 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggeteesekriftet offentliggjort den 31· m&T · 1 980 DIREKTORATET FOR #eA. __ PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (3°) Prioritet begæret fra den (71) A/s NIRO ATOMIZER, Gladsaxevej 305, 2860 Søborg, DK.

R2) Opfinder: Karsten Fele vang, Sortemosen 14, 3450 Allerød, DK: Martin, Andreae Grønlund Scholten, Vejlesøvej 13, 2840 Holte, DK.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Internationalt Patent-Bureau.

(64) Fremgangsmåde til fjernelse af hydrogenchlorid fra røggas. *

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fjernelse af hydrogenchlorid fra røggas stammende fra forbrænding af affald ved absorption af hydrogenchloridet ved hjælp af et alkalisk middel.

Ved forbrænding af dagrenovationsaffald fremkommer en røggas med et indhold af hydrogenchlorid, som hovedsageligt skyldes affaldets indhold af chlorholdige formstoffer, navnlig polyvinylchlo-rid. Røggassens HCl-indhold vil ved afbrænding af typisk dagrenovations-affald være af størrelsesordenen 1¾¾ (beregnet efter vægt), men denne mængde forøges proportionalt med den forøgede anvendelse af chlorholdige formstoffer til emballage. I tilfælde af at affaldet, som afbrændes, ikke udelukkende består af husholdningsaffald, men også er tilført affald fra virksomheder, som forarbejder chlorholdige formstof- 2 141493 fer, vil HC1-indholdet i røggassen selvsagt være langt større.

Det er et udbredt ønske at fjerne hydrogenchlorid fra den fra forbrændingsanlæg stammende røggas, men på trods af hydrogenchlorids velkendte store reaktionsdygtighed, er der ikke tidligere udviklet nogen fremgangsmåde, med hvilken det er muligt at opnå en så vidtgående HCl-fjernelse, som det er ønsket, uden at der anvendes foranstaltninger, som medfører betydelige ulemper.

Således er det selvsagt muligt at opnå en effektiv fjernelse af hydrogenchloridet ved at vaske røggassen med en vandig alkalisk væske, f.eks. i et vasketårn,under opnåelse af en chloridholdig slam, som kan tilbageføres til vaskeprocessen.

Imidlertid kan denne metode kun anvendes i forbindelse med en sænkning af røggassens temperatur til en så lav værdi, at den ikke umiddelbart kan ledes til elektrofiltre og ved frigivelsen ved skorstensåbningen vil give anledning til en uønsket synlig fane.

Derfor har man hidtil kun anvendt en sådan vaskning på en delstrøm af røggassen og forenet denne med varm ikke-vasket gas før tilførslen til elektrofiltrene. Denne løsning er imidlertid ikke tilfredsstillende, da den ikke muliggør en tilstrækkelig nedsættelse af den totale mængde hydrogenchlorid i forbrændingsanlæggets røggas.

Såfremt den totale mængde røggas behandles ved den beskrevne vaskeproces, er det nødvendigt at foretage en genopvarmning af den vaskede røggas, før denne ledes til elektrofilter og skorsten, hvilken genopvarmning medfører et betydeligt energiforbrug.

Der kendes endvidere fremgangsmåder til formindskelse af hy-drogenchloridindholdet i røggasser af den pågældende art, ved hvilke man bringer røggassen i kontakt med faste alkaliske materialer, såsom calcium- eller magnesiumoxid. Disse processer kræver ikke en så vidtgående afkøling af røggasserne, at genopvarmning nødvendiggøres, men de besidder andre ulemper.

Da reaktionen foregår i fast fase, er det vanskeligt samtidig at opnå en tilstrækkelig lille koncentration af HC1 i den afgående gas og en tilfredsstillende omsætningsgrad af det faste absorptionsmateriale.

Til opnåelse af en effektiv kontakt mellem det faste absorptionsmateriale og gasstrømmen fluidiseres førstnævnte i denne, og der kræves en betydelig tykkelse af laget af fluidiseret absorptionsmateriale, hvorfor der fremkommer et stort trykfald over behandlingszonen, hvilket øger processens energiforbrug. Sådanne fremgangsmåder, ved hvilke der anvendes fast absorptionsmiddel, er f.eks. beskrevet 3 141493 i beskrivelserne til de franske brugsmønstre nr. 2.189.101 og 2.205.354.

Ifølge beskrivelsen til USA-patent nr. 3.966.418, som omhandler en fremgangsmåde til fjernelse af svovldioxid fra røggas stammende fra forbrænding af svovlholdigt brændsel, er det muligt også at fjerne hydrogenchlorid ved i røggassen at forstøve en vandig natri-umcarbonatopløsning under sådanne betingelser, at hovedparten af opløsningens vandindhold fordamper til dannelse af et fugtigt pulver, der udtages ved hjælp af en snegl anbragt i bunden af behandlingszonen. En sådan metode er ikke særligt egnet i det tilfælde, hvor der primært ønskes fjernet hydrogenchlorid, da det fugtige pulver ikke er bekvemt at håndtere, og afgangsgassen vil være så tæt dugpunktet, at den ikke kan ledes direkte til elektrofilter.

Det har nu vist sig, at det er muligt at nedbringe HCl-indhol-r det til ganske små værdier (mindre end 50 ppm, beregnet efter volumen) ved en fremgangsmåde,som er fri for de ulemper, som knytter sig til de ovennævnte kendte fremgangsmåder, og som kræver mindre investeringsudgifter og mindre arbejdskraft end de kendte metoder.

Denne fremgangsmåde er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at man indfører røggassen med en temperatur mellem 200 og 330°C i et kammer, hvori der ved hjælp af et roterende forstøverhjul forstøves en vandig opløsning af alkalimetalcarbonat eller en vandig suspension af calciumhydroxid eller -carbonat eller magnesiumoxid, hvorhos mængden af opløsning eller suspension reguleres således, at den temperatur, hvormed røggassen forlader tørrekammeret, er større end 125°C, og det ved den forstøvede opløsning eller suspensions tørring dannede materiale forlader kammeret som et tørt fritstrømmende pulver.

De særlige fordele ved den omhandlede fremgangsmåde er, at røggassen ikke afkøles og befugtes mere end, hvad er tilladeligt ved anvendelse af elektrofiltre af pladetypen, og at HCl-indholdet kan bringes ned på meget små værdier samtidig med, at der opnås en næsten fuldstændig udnyttelse af absorptionsmidlet, idet det opnåede pulver vil kunne være omdannet til chlorid for mere end 90%’s vedkommende. Der er således ikke behov for nogen recirkulering af absorptionsmidlet. Bortskaffelsen af det som affaldsprodukt fremkomne pulver, som hovedsageligt består af alkalimetal- eller calciumeller magnesiumchlorid samt flyveaske, lettes i høj grad ved, at dette affaldsmateriale fremkommer som et tørt fritstrømmende pulver.

En fordel er det også, at fremgangsmåden kun medfører et ganske ringe tryktab.

4 141A 9 3

Det bemærkes, at det i forbindelse med fjernelse af svovldioxid fra røggas stammende fra forbrænding af svovlholdigt brændsel er kendt at gennemføre en absorptionsproces på en måde, som er beslægtet med den, der anvendes ifølge opfindelsen, idet absorptionsmidlet også ved denne kendte proces forstøves i røggassen og forlader behandlingszonen som et tørt pulver, se USA-patentskrift nr, 3.932.587.

Endvidere er det i tysk patentskrift nr. 21 59 186 ( svarende til britisk patentSkrift nr. 13 33 635) foreslået at fjerne også andre skadelige gasser ved processer af denne art, som resulterer i et tørt pulver. Foruden SO^ nævnes i dette patentskrift som eksempler på skadelige gasser, som kan fjernes NO, HgS, HF og F.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen adskiller sig imidlertid fra de fremgangsmåder,som kendes fra USA-patentskrift nr. 39 32 587 og tysk patentskrift 21 59 186, ikke alene ved at den komponent, som fjernes, er en anden, men navnlig ved,at fremgangsmåden udøves på røggas med en temperatur som er væsentlig større og ligger væsentligt længere fra gassens dugpunkt end tilfældet er ved de nævnte metoder.

Herved opnås, at deh behandlede gas kan ledes direkte til elektrofiltre af pladetypen , således at en energikrævende genopvarmning overflødiggøres. Ved de nævnte, kendte fremgangsmåder ligger den rensede gas' temperatur derimod så nær dens dugpunkt, at den kun er egnet til rensning i elektrofiltre, hvis der forud sker en genopvarmning.

Ved den fra sidstnævnte USA-patentskrift kendte SC^-absorptions-proces, foretages der en regenerering af absorptionsmaterialet, hvilken regenerering gør det ønskeligt, at det fra behandlingszonen kommende pulver fortsat indeholder en betydelig mængde uomsat natrium-carbonat. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det derimod afgørende at opnå en så vidtgående omsætning af absorptionsmaterialet som muligt.

Det er overraskende at det ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er muligt at opnå en absorption af en meget stor del af det i røgen værende hydrogenchlorid, samtidig med, at der opnås en effektiv udnyttelse af de basiske materialer, svarende til at disse næsten fuldstændigt omdannes til chlorider, idet man på forhånd måtte forvente, at der som følge af den høje temperatur, som røggassen har under behandlingen, ville herske meget ugunstige betingelser for reaktionen mellem hydrogenchlorid og de basiske materialer. Ved de reaktionen som kommer i betragtning ved fremgangsmåden, gælder det nemlig at tilstedeværelsen 5 141493 af vand er af afgørende betydning for reaktionshastigheden, da reaktionen ved fravær af vand forløber langsomt, bl.a. fordi de chlori-der, som dannes på partiklernes overflade virker hæmmende for hy-drogenchloridets kontakt med de basiske materialer i partiklernes indre. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen arbejdes der ved så høj temperatur og så langt fra dugpunktet, at vandet fordamper meget hurtigt fra de forstøvede partikler, således at der for de enkelte par-tikler kun er mulighed for reaktion under tilstedeværelse af vand i meget kort tid. Hertil kommer yderligere, at der i denne korte tid vil være mindre gunstige reaktionsbetingelser end ved de kendte fremgangsmåder, idet den meget høje temperatur for tørregassen bevirker at der sker en kraftig bortstrømning af damp fra de enkelte partikler, hvilket måtte forventes at virke kraftigt hæmmende for kontakt mellem HCl og partiklerne,medens disse endnu er fugtige. Den højere temperatur medfører således ikke alene en væsentlig forkortelse af det tidsrum, som står til rådighed for reaktionen under fugtige betingelser, men medfører endvidere at der i dette meget korte tidsrum hersker sådanne betingelser, 'at muligheden for kontakt mellem den i gassen værende HCl og de fugtige partikler måtte forventes at være væsentligt forringet i forhold til de betingelser, som hersker ved de nævnte, kendte fremgangsmåder.

Det har derfor ikke været nærliggende for fagmanden, at søge at gennemføre KCl-absorptionen under de for fremgangsmåden ifølge opfindelsen karakteristiske betingelser, selv om der herved, som nævnt, opnås væsentlige fordele.

Fremgangsmåden kan udøves under anvendelse af et konventionelt spraytørringsanlæg, og af sådanne kan anvendes såvel den type, hvor gassen indføres foroven som de typer, hvor gassen indføres centralt i tørrekammeret eller i den nedre del af dette.

Koncentrationen af absorptionsmiddelopløsningen eller -suspensionen afpasses i de enkelte tilfælde efter anlæggets dimensioner og driftsbetingelser, herunder forstøverhjulets rotationshastighed, idet en mindre koncentration giver finere partikler og derfor mulighed for en mere vidtgående omsætning med hydrogenchloridet, medens meget små koncentrationer på den anden side har den ulempe, at de for at oonå en tilstrækkelig HCl-absorption nødvendiggør fordampning af en stor vandmængde med tilsvarende tenperatursænkning og fugtighedsforøgelse af røggassen.

Koncentrationen af opløsning eller suspension vil sædvanligvis være væsentligt lavere end, hvad der benyttes ved de kendte S02~ absorptionsprocesser, ved hvilke der foretages en regenerering af ab- 6 UU93 sorptionsmaterialet.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendes hverken regenerering eller recirkulation af absorptionsmidlet,og til opnåelse af en næsten fuldstændig omsætning af dette vil man derfor ofte arbejde med koncentrationer af opløsningen eller suspensionen på kun nogle få S.

Opfindelsen illustreres nærmere i det følgende under henvisning til tegningen/ som skematisk viser et anlæg/ som kan benyttes til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

På tegningen betegner 1 en forstøvningstørrer, i hvilken der ved hjælp af et roterende forstøverhjul 2 forstøves en opløsning eller suspension af absorptionsmiddel, som tilføres fra et reservoir 3. Selvsagt vil en hydrogenchloridabsorption også kunne opnås ved i stedet for de i kravet nævnte absorptionsmaterialer at anvende alkalimetalhydroxider, men på grund af disses højere pris og den større risiko, som er forbundet med deres håndtering/ kommer sådanne ikke i betragtning.

Gennem en rørledning 4 føres varm røggas stammende fra affaldsforbrænding til forstøvningstørreren 1, hvor gassen kommer i intim kontakt med de forstøvede partikler af opløsning eller suspension af absorptionsmiddel. Herved fordamper næsten den totale mængde 141493 7 af det i partiklerne værende vand, og der sker en kemisk reaktion, hvorved en meget væsentlig del af det i røggassen værende hydrogen-chlorid forbruges, og der dannes partikler hovedsageligt bestående af alkalimetal-, calcium- eller magnesiumchlorid.

En del af disse hovedsageligt af chlorid og flyveaske bestående partikler vil samle sig i forstøvningstørrerens bund, hvor de kan udtages gennem en sluse 5. Den resterende del, som ofte vil være den overvejende, medrives af røggassen, som forlader forstøvningstørreren gennem en rørledning 6, som fører til et elektro-filter 7 af pladetypen. Røggassen vil på dette tidspunkt fortsat være så langt fra sit dugpunkt, at dens indførelse i elektrofiltret ikke giver problemer.

I dette frasepareres den resterende mængde af de hovedsageligt af chlorid bestående partikler sammen med flyveaske, og det resulterende fritstrømmende pulver udtages gennem pulverafgangene 8 i elektrofilterets bund.

Fra elektrofiltret 7 ledes den rensede røggas sædvanligvis gennem en (ikke vist) blæser til en skorsten 9, og den har på dette tidspunkt fortsat en tilstrækkelig høj temperatur til at kunne fordeles i atmosfæren, uden at der fremkommer nogen synlig fane.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen illustreres nærmere ved hjælp af følgende udførelseseksempler.

Eksempel 1

Der blev anvendt et forsøgsrenseanlæg som det på tegningen skitserede blot med den afvigelse, at røggassen, som skulle renses, blev ført til forstøvningstørreren gennem en loftluftfordeler, og en cyklon var indskudt umiddelbart efter forstøvningstørreren til opsamling af en del af det medrevne pulver og flyveaske. Forstøvningstørreren havde en diameter på '1,2 m og eh cylindrisk højde på" Q,8 m.

Røggassen, som blev behandlet, stammede fra et industrielt affaldsforbrændingsanlæg og havde et HCl-lndhold på 850 ppm (beregnet efter volumen) .Temperaturen ved indførelsen i forstøvningstørreren var 322°C, og gassen blev tilført i en mængde på 520 kg/time.

Til forstøverhjulet førtes en 3,9 vægt-% vandig natriumcar-bonatopløsning.

Den rensede røggas havde ved cyklonen en temperatur på 142°C, og HCl-koncentrationen måltes til 60 ppm, svarende til 93%'s rensning. De støkiometriske forhold mellem de pr. tidsenhed tilførte mængder af natriumcarbonat og hydrogenchlorid blev beregnet