FI56703C - Foerfarande foer tillvaratagande av kvicksilver ur en gas som innehaoller kvicksilveraonga - Google Patents

Description

EäFl [B] (11) *^u ULUTUSJ ULICAISU ? -

^STä lJ UTLÄGG N I NGSSKRI FT DO/UJ

C Patentti myönnetty 10 C3 19Ö0

Patent meddelat ^ y ^ (51) Kv.lk.'/Int.CI.1 O 22 B 43/00 66^/73 SUOM I — FI N LAN D (21) Pmnttlhtk.mu* — Pit.nttMöknlnj (22) HaktmlspIJvl—Ansöknlnftdtf 0 5 · 0 3 T 3 (23) Alkupllvi —GlltlghMsd»( 05*03.73 (41) Tullut julkisektl — Bllvlt offantllg 07 · 09 * 7 3

Patentti- ja rekisterihallitus .... ,

_ . , (+4) Nlhtlvtkilpanon j« kuuLullultun pvm. — on 1Ί 7Q

Patent- och registerstyrelsen ' An»ök»n utlagd och utUkrifun pubikand du.ix.fy (32)(33)(31) Pyydetty etuolkwi-Begird prlorltet 06.03.72

Hollant i-Holland(NL) 7202959 (71) Akzo N.V., IJssellaan 82, Arnhem, Hollanti-Holland(NL) (72) Hendrika Hilgen, Almelo, Casper Johannes Nicolaas Rekers, Hengelo,

Hollant i-Holland(NL) (7^) Oy Kolster Ah (5^) Menetelmä elohopean talteenottamiseksi kaasusta, joka sisältää elohopea-höyryä - Förfarande för tillvaratagande av kvicksilver ur en gas som innehäller kvicksilveränga Tämä keksintö koskee menetelmää elohopean talteenottamiseksi elohopeaa sisältävästä kaasusta sekoittamalla kaasuun klooria ja johtamalla sen jälkeen väliaineen läpi, joka kerää elohopeaa talteen elohopeakloridina.

Yllä esitetyn tyyppistä menetelmää kuvataan venäläisessä aikakausijulkaisussa Tavetnye Metally 31, n:o 12, 31-7 (1958) (Kts. Chem. Abstr. 53 (1959) 7897)· Kloorilla käsitelty kaasu pestään siinä vedellä, minkä jälkeen saatua vesi-liuosta käsitellään magnesiumhydroksidilla elohopeaoksidin saostamiseksi.

Englantilaisessa patentissa n:o 1 121 81+5 esitetään menetelmä, jossa elohopeahöyryä sisältävään kaasuvirtaan sekoitetaan klooria ja kaasu pestään tämän jälkeen vedellä tai laimealla hapolla vasta- tai myötävirtaan merkurikloridiliuoksen aikaansaamiseksi.

Näillä tunnetuilla menetelmillä on se haitta, että pesukäsittely vaatii monimutkaisen laitteiston, jossa pesuneste on pumpattava inertillä materiaalilla täytetyn kolonnin läpi, samalla kun normaalisti tapahtuu huomattava paineen lasku neste-kaasukosketusvyöhykkeen läpi. Sitäpaitsi monissa tapauksissa käsitelty kaasu on kuivattava uudelleen.

DE-patenttijulkaisusta 588 531 tunnetaan tapa poistaa elohopea kaasuista reaktio/adsorptiolla 56703 käyttäen halogeenia sisältävää aktiivihiiltä, jolla on suuri sisäinen pinta-ala. Elohopean talteenotto siitä ja huokoisen hiilen regenerointi on erittäin vaikeaa.

Tämän keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan suuressa määrin välttää yllä mainitut haitat.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että mainittu väliaine käsittää ei-huokoisen kiinteän aineen kaasua läpäisevän kerroksen, jonka ...... ? . 3 aineen kokonaisulkopmta-ala on vähintään 20 m kerroksen tilavuuden m :a kohti, ja että kaasun johtaminen mainitun väliaineen lävitse tapahtuu korkeintaan 80°C:ssa.

Tässä menetelmässä mikä tahansa kiinteän aineen käytettävissä oleva sisäinen pinta-ala on vailla merkitystä ja sen pitäisi itse asiassa puuttua olennaisesti kokonaan regenerointiongelmien välttämiseksi.

Tämän keksinnön mukaisesti on yllättäen havaittu, että jopa liiallisen kloorimäärän läsnäollessa merkurokloridi (Hg^Cl^) kerääntyy hyvin helposti kiinteän aineen ulkopinnalle samalla, kun tämän pinnan luonne ei olennaisesti vaikuta prosessiin.

Periaatteessa tässä menetelmässä käytettäväksi sopivien aineiden muoto ja koostumus voi vaihdella laajasti. Voidaan käyttää kuitumaisia tai jauhemaisia materiaaleja tai karkearakeisia hiukkasmaisia, kokkareisia tai ennalta orgaanisista tai epäorgaanisista aineista muodostettuja kappaleita, jotka ovat joko tiiviinä kerroksena tai jauheiden kyseessä ollen leijukerroksena. Käytettiinpä mitä ainetta tahansa, niin perusehtona on, että kiinteä aine on olennaisesti vailla huokosia.

Merkurokloridilla päin vastoin kuin merkurikloridilla on erittäin alhainen höyrynpaine.

Käsitellyssä kaasussa käytettävänä olevan elohopean jäännöspitoisuus määräytyy luonnollisesti merkurokloridin tasapainohöyrynpaineen mukaan, huo-

O

neenlämpötilassa tämä vastaa n. 0,05 mg elohopeaa/m kaasua.

Jos jäännöselohopeapitoisuutta pidettäisiin olosuhteisiin nähden vielä liian korkeana, sitä voidaan edelleen pienentää johtamalla käsitelty kaasu aktiivihiilikerroksen läpi. On havaittu, että tällä tavoin aktiivihiili-kerros on uusittava vasta, kun hyvin suuret kaasumäärät ovat läpäisseet sen. Aktiivihiilikerroksella voidaan myös poistaa pieni klooriylimäärä, joka alunperin lisättiin. Tällä tavoin elohopeapitoisuus voidaan laskea tasolle 0,01 mg/m^.

On havaittu, että johtamalla kloorisekoitteinen kaasuvirta esim. lasiputken läpi merkurokloridi kerääntyy melko helposti putken seinämään, mikä voi mahdollisesti johtaa putken tukkeutumiseen.

Tämä voidaan välttää sekoittamalla klooria elohopeaa sisältävään kaasu-virtaan välittömästi ennen sen johtamista kaasua läpäisevään kerrokseen.

56703

Sen kaasun kokonaistilavuus, joka keksinnön mukaisesti voidaan tehokkaasti johtaa tietyn kerroksen läpi, määräytyy sen elohopeakloridimäärän mukaan, joka voidaan varastoida kerrokseen ennen sen tukkeutumista. Tässä yhteydessä on tärkeää huomata, että suurin osa kaasussa olevasta elohopeasta pyrkii kerääntymään kalame-likiteinä kerroksen ensimmäiseen pintakosketusvyohykkeeseen. Tämän vuoksi on suositeltavaa käyttää kerrosta, jossa kiinteä aine on järjestetty siten, että se muodostaa kasvavan käytettävän ulkoisen pinnan kaasun kulkusuunnassa. Tässä päässä voidaan käyttää mitä suurimmassa määrin erityyppisiä täytekappaleita. Kaasuvirtauk-sen alkukosketukseen voidaan käyttää hyödyksi esim. suuriaukkoisia kappaleita, kuten Raschig-renkaita tai muita tavallisen tyyppisiä kolonnin täyttöaineita.

Ylävirtaan kauemmaksi mentäessä kerros voi sopivasti sisältää esim. hienojakoisia kuituja, jauheita tai rakeita, esim. lasivillaa tai tavallista kiinteää suolaa.

Täytekerros kuormittuu mahdollisesti merkurokloridikiteillä siinä määrin, että painehäviön kasvu kerroksen läpi muodostaa esteen toiminnan jatkumiselle tehden välttämättömäksi kerroksen regeneroimisen ja/tai uudelleen varustamisen. Keksintö tarjoaa myös käytettäväksi menetelmän, jolla sekä täytemateriaali että elohopea voidaan ottaa talteen. Se perustuu siihen, että täyteaineeseen adsorpoitunut elohopeakloridi vapautetaan siitä pesemällä se suolaliuoksella, joka voi sisältää tai olla sisältämättä klooria, ja johtamalla saatu elohopeaa sisältävä suolaliuos elektrolyysikennoon, jossa on elohopeakatodi.

Tämän käsittelyn jälkeen täytekerros voidaan välittömästi käyttää uudelleen, vaikka mieluummin se olisi ensin pestävä, elohopea otetaan talteen sanotulla katodilla.

Jos täytemateriaali koostuu tavallisesta suolasta talteenottokäsittely voidaan suorittaa yksinkertaisesti johtamalla vettä suolakerroksen läpi ja poistamalla saatu elohopeaa sisältävä suolaliuos elektrolyysikennoon, jossa on elohopeakatodi.

On selvää, että suolakerrosta voidaan käyttää yhdessä lasivillakolonnin kanssa. Esimerkiksi 90 % elohopeasta voidaan ensin poistaa suolakerroksella ja n.

10 % lasivillan avulla.

Aina kun käytetään kerrosta, joka koostuu kokonaan tai osaksi tavallisesta suolasta, on havaittu yllä huomioidun, alussa käytettävissä olevan pinta-alan merkityksen suhteen olevan erityisen edullista käyttää ainakin pohjavyöhykkeessä suolasta esimuovattuja kappaleita, kuten sylintereitä tai renkaita.

Useita tämän keksinnön mukaisen menetelmän muunnoksia kuvataan seuraavissa esimerkeissä:

Esimerkki I

1000 l/h:n ilmavirtaukseen, joka sisältää n. 20 mg elohopeaa/m^, syötetään klooria kapillaarin läpi nopeudella 10 mg klooria/m ilmaa.

Ilmavirtaus johdetaan tämän jälkeen lasivillakerroksen läpi, jonka halkaisija on 10 cm ja korkeus 3 cm ja joka sisältää 10 g lasivillaa, jonka kuituhalkai-sija on U ym.

It 56703

Havaitaan, että ulostulevan kaasun elohopeapitoisuus on pienentynyt niin vähäiseksi kuin n. 0,1 mg/m :iin.

Muutaman päivän jatkuvan käytön jälkeen lasivillakerros alkaa kuitenkin huomattavasti tukkeutua sisääntulevan ilman puolelta.

Esimerkki II

Ilmavirtaus, joka sisältää elohopeaa ja johon on sekoitettu klooria kuten esimerkissä I, johdetaan sylinterimäisen astian läpi, jonka halkaisija on 10 cm ja joka on täytetty kolmella päällekkäisellä Raschig-rengaskerroksella (valmistettu PVCrsta). Kukin kerros on U cm korkea. Alimmaisen kerroksen renkaat ovat 10 mm pitkiä, keskimääräisen 7 mm pitkiä ja päällimäisen kerroksen ^ mm pitkiä.

Alussa ilman elohopeapitoisuus laskee tasolle n. mg/m , mutta vähitellen elohopean, absorpoituu enemmän ja muutaman viikon jatkuvan käytön jälkeen poistuu n. 90-95 % alkuperäisestä pitoisuudesta.

On ilmeistä, että alussa kerrostunut elohopeakloridi vaikuttaa edullisesti kerroksen myöhempään absorptiokapasiteettiin. Jos rengaskerrosten päälle asetetaan lisäksi kerros lasivillaa esimerkin I mukaisesti, elohopeapitoisuus laskee edel- 3 leen niin pieneksi kuin 0,05 mg/m :in. Vielä kahden kuukauden käytön jälkeen tällainen kerros osoittautuu yhä olevan erinomaisessa toimintakunnossa.

Esimerkki III

Suoritetaan koe teollisuusmittakaavassa käyttäen ilmavirtausta, joka virtaa 1000 m /h, sisältää 20 mg elohopeaa/nr ja johon syötetään 10 mg klooria/m ilmaa. Ilmavirta johdetaan sitten halkaisijaltaan 1 m:n kolonnin pohjalle, joka on täytetty pohjalta ylöspäin seuraavasti: 1. 20 cm paksu kerros halkaisijaltaan 50 mm:n Raschig-renkaita, joiden kokonaistilavuus on 200 1; 2. 10 kg:n kerros lasivillaa, jonka tilavuus on 200 1 ja kuituhalkaisija 10 jm; 3. U kg:n kerros lasivillaa, jonka tilavuus on 200 1 ja kuituhalkaisija U jm.

O

Kun ilma on kulkenut kolonnin läpi, se sisältää vain 0,1-0,2 mg elohopeaa/m . Vasta kahden tunnin jatkuvan käytön jälkeen 5 cm:n keskimääräinen painehäviö hydrostaattisena paineena alkaa nousta merkittävästi.

Tällöin toiminta keskeytetään ja kolonnin sisältö pestään klooria sisältävällä suolaliuoksella, joka tämän jälkeen syötetään elektrolyysikennoon, jossa on elohopeakatodi. Kun kolonnitäyte on kuivattu kuumalla ilmalla, se voidaan ottaa jälleen käyttöön.

Esimerkki IV

Halkaisijaltaan 5 em:n sylinterimäinen lasiastia täytetään pohjalta ylöspäin seuraavilla kolmella tavallisen suolan kerroksella: 1. 7 cm paksu kerros puristettuja suolarakeita, halkaisijaltaan 1,6-3 mm; 2. 6 cm paksu kerros puristettuja suolarakeita, halkaisijaltaan 1,2-1,6 mm; 3. 18 cm paksu kerros tavallista tyhjösuolaa.

5 56703

O

Ilmavirta, joka sisältää 15 mg elohopeaa/m , johdetaan suolakerroksen läpi nopeudella 500 1/h, juuri ennen kuin ilma tulee kerrokseen, siihen sekoitetaan

O

klooria pitoisuuteen lU mg klooria/nr asti. Mitattuna kolme tuntia aloituksen jäi-

O

keen ulkovirtaava ilma sisältää vain 0,8 mg elohopeaa/m . Laskemalla klooripitoi-

O

suus tasolle mg klooria/m ulosvirtaavan ilman havaitaan sisältävän 1,7 mg elo-

O

hopeaa/m viiden tunnin kuluttua.

Esimerkki V

3600 m'Vh.'n vetyvirtaan, jonka lämpötila on n. 30°C ja elohopeapitoisuus 3 3 vaihtelee välillä 20-30 mg/m , syötetään klooria nopeudella 2-6 mg/m vetyä, joka nopeus tarkistetaan spektrometrisin havainnoin. Kaasuvirta johdetaan tämän jälkeen halkaisijaltaan 150 cm:n kolonnin läpi, joka sisältää kaasua läpäisevän kerroksen, joka kaasun virtaussuunnassa sisältää seuraavat kosketusvyöhykkeet.

Ensimmäinen kosketusvyöhyke käsittää 30 cm paksun kerroksen 2.tuuman keraamisia Intalox-satuloita (US Stoneware Corporationin tuote), 25 cm paksun kerroksen 1 tuuman satuloita ja U5 cm paksun kerroksen 1/2 tuuman satuloita. Toinen kosketusvyöhyke käsittää 5 cm paksun kerroksen U pm:n lasivillakuituja, kun taas viimeinen kosketusvyöhyke koostuu 50 cm paksusta kerroksesta 2 mm:n raemaista aktiivihiiltä. Painehäviö ensimmäisten kahden vyöhykkeen poikki nousee n. 5 mm:n hydrostaattista painetta ja toisesta vyöhykkeestä ulosvirtaavan vedyn jäännöspitoisuus

O

on n. 0,5 mg elohopeaa/m .

Tämä pitoisuus pienenee edelleen hiilikerroksen läpi kuljettuaan alle 0,02 mg:aan elohopeaa/m^. Painehäviö hiilikerroksen poikki kohoaa n. 60 mm:iin hydrostaattista painetta ja ulosvirtaavaa vetyvirta ei sisällä itse asiassa lainkaan klooria.

Esimerkki VI

1200 m^/h:n ilmavirtaan, jonka lämpötila on n. 30°C ja joka sisältää n.

30 mg elohopeaa/m^, sekoitetaan klooria nopeudella n. 8 mg klooria/m^ ilmaa. Ilma johdetaan tämän jälkeen halkaisijaltaan 1 m:n kolonnin läpi, joka sisältää 50 cm paksun kerroksen esimuovattuja, tavallisen puristetun suolan kappaleita ja sen päällä 10 cm paksun kerroksen lasivillaa, Esimuovatut suolakappaleet ovat renkaiden muodossa, joiden halkaisija on 5 cm, paksuus 2,5 cm ja joissa on 2,5 cm:n keskus reikä.

Kuljettuaan kerroksen läpi ilman elohopeapitoisuus on laskenut 0,2 mg:aan/m . Vaikka hyvin vähittäinen painehäviön nousu kerroksen poikki voidaan havaita, systeemi pysyy helposti hallittavana vielä yhdeksän kuukauden jatkuvan käytön jälkeen.

Claims (3)

6 56703

1. Menetelmä elohopean talteenottamiseksi elohopeaa sisältävästä kaasusta sekoittamalla kaasuun klooria ja johtamalla se tämän jälkeen väliaineen läpi, joka kerää elohopean talteen elohopeakloridina, tunnettu siitä, että mainittu väliaine käsittää ei-huokoisen kiinteän aineen kaasua ..... . p läpäisevän kerroksen, jonka aineen kokonaisulkopinta-ala on vähintään 20 m 3 . . . kerroksen tilavuuden m :a kohti, ja että kaasun johtaminen mainitun väliaineen lävitse tapahtuu korkeintaan 80°C:ssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kerros ainakin osittain koostuu lasivillasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kerros ainakin osittain koostuu esmuovatuista keittosuolan kappaleista. k. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kerroksen materiaali käsittää eri kokoisia ja/tai muotoisia kiinteitä kappaleita, jotka on järjestetty kerroksessa siten, että kaasun virtaussuunnassa muodostuu kasvava ulkopinta-ala tilavuusyksikköä kohti.