FI56933B - Foerfarande foer avlaegsnande av foeroreningar fraon heta avgasstroemmar - Google Patents

Description

Γοΐ Μ1. KUULUTUSjULKAISU rCQ-50 lBJ (11) UTLÄGGN I NOSSKRIFT 56933 **J*fP&k C (45) Patentti myönnetty 12 35 1930

Patent meddelat V v (51) Ky.lk.f/lnt.CI.* B 01 D 53/16 SUOMI —FINLAND (21) P»t«nttlh»k»mu«— P*t«ntan»6kning 752370 (22) Hak*ml*ptlvl — An*öknlng*d»g 21.08.75 (23) Alkuplivt —Glltighatsdig 21.08.75 (41) Tullut Julklsaksi — Blivlt offentllg 2U. 02.76

Patentti- ja rekisterihallitus Nihttv.to.puo,). kuuLjuitotoun pvm. -

Patent- och registerstyrelsen ' Aruökui utl»gd och utl.ikrlftan publkertd 31.01.80

(32)(33)(31) Pyy^·»/ etuolkeu* —B«glrd prtoritet 23-08.7U

USA(US) U99837 (71) ITT Industries, Inc., 320 Park Avenue, New York, New York 10022, USA(US) (72) Allan Edwin Hokanson, Cincinnati, Ohio, Raphael Katzen, Cincinnati,

Ohio, Edward Franklin Button, Greenwich, Connecticut, USA(US) (7U) Oy Kolster Ab (5U) Menetelmä epäpuhtauksien poistamiseksi kuumista j ät ekaasuvi rro i st a -Förfarande för avlägsnande av föroreningar fr&n heta avgasströmmar

Keksinnön kohteena on menetelmä rikkidioksidin, rikkitrioksidin ja hiuk-kasmaisten epäpuhtauksien poistamiseksi kuumasta jätekaasuvirrasta ilman, että muodostuu höyryä, johtamalla jätekaasuvirta useamman rikkidioksidia absorboivan vyöhykkeen lävitse, jolloin absorptioaineena käytetään kierrätettyä ammonium-sulfiitti-ammoniumbisulfiittivesiliuosta ja jolloin käytetään jäähdytystä höyryn kondensoimiseksi ja rikkidioksidin ja rikkitrioksidin vapauttamiseksi.

Savu- ja polttokaasuista ilmakehään pääsevästä rikkidioksidista ja muista epäpuhtauksista aiheutuvan ilman saastumisen tarkkailu on tullut yhä ajankohtaisemmaksi. Monia menetelmiä on ehdotettu sellaisten epäpuhtauksien poistamiseksi, muun muassa ammoniumsulfiitin ja ammoniumbisulfiitin vesiliuosten käyttöä. Kuitenkin ilmakehään päästettävän rikkidioksidimäärän menestykselliseen alentamiseen ympäristönsuojelullisesti hyväksyttäville tasoille liittyy lukuisia ongelmia sen lisäksi, että on absorboitava pääosa rikkidioksidista.

Ammoniakkiliuoksia käytettäessä rikkidioksidin tehokas absorptio edellyttää savu- tai polttokaasujen jäähdyttämistä korkeista, noin lL9-26o°C:n lämpötiloista sellaisiin lämpötiloihin, joissa ammoniakin ja rikkidioksidin osapaineet ammoniakkiliuoksen yläpuolella ovat hyvin matalia. Lisäksi uunin toimiessa SC^ta C 01 B 17/60 2 5 ö 93 3 kehittäen on itse asiassa aina läsnä pieni, mutta rajallinen ammoniakkihöyryn osapaine, joka ammoniakkihöyry reagoi SO^:n ja SO^rn kanssa, erityisesti edellisen, muodostaen pääasiassa millimikronin hiukkaskoon amaavia höyryjä. Nämä höyryt ovat hankalia kostuttaa ja absorboida ja aiheuttavat sen vuoksi vielä lisäsaastu-misongelman ilmakehässä.

Keksinnön kohde on aikaansaada taloudeilinen menetelmä rikkidioksidin ja rikkitrioksidin voimaperäiseksi ja tehokkaaksi absorptioksi ja poistamiseksi kuumasta jätekaasuvirrasta.

Keksinnön lisätavoite on aikaansaada menetelmä, joka SC^tn ja SO^sn poiston lisäksi aikaansaa hiukkasmaisten epäpuhtauksien olennaisesti täydellisen poiston sellaisista jätekaasuvirroista.

Vielä keksinnön lisätavoite on aikaansaada menetelmä, jossa saavutetaan edellämainitut tavoitteet samalla kun lisäksi saadaan sekä lämmön taloudellinen talteenotto että hyväksikäyttö kuumasta jätekaasuvirrasta.

Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että se käsittää seuraavat vaiheet: jätekaasuvirta äkkijäähdytetään suunnilleen märkälämpömittarin osoittamaan lämpötilaan, mainittu jätekaasuvirta johdetaan jäähdytysvyöhykeparin lävitse, jolloin ensimmäisen jäähdytysvyöhykkeen lävitse johdetaan jäähdytysainetta, jonka lämpötila on sellainen, että kaasun sisältämä kosteus kondensoituu ja kondensaatti poistaa hiukkasmaiset epäpuhtaudet kaasusta, ja seuraavassa jäähdytysvaiheessa kaasu jäähdytetään edelleen alle noin 35°C:n lämpötilaan lisäkosteuden kondensoimiseksi, jolloin kondensaatti poistaa oleellisesti kaikki jäljellä olevat hiukkasmaiset epäpuhtaudet kaasusta, jäähdytetty jätekaasuvirta johdetaan peräkkäin vähintään kahden erillisen absorptiovyöhykkeen lävitse, ammoniumsulfiitti-ammoniumbisulfiittiliuoksen pH säädetään ensimmäisessä absorptiovyöhykkeessä arvoon 6-J,2, edullisesti 6,6-7 ja suolaväkevyys 2-8, edullisesti 2,6-6,1 paino-$:iin ja nämä arvot ylläpidetään lisäämällä ammoniakkia ja poistamalla ammoniumbisulfiittia, absorptioaineen pH säädetään toisessa absorptiovyöhykkeessä arvoon 5,2-6,5, edullisesti 5,8-6,2 ja suolaväkevyys 0,3-1,0, edullisesti 0,3-0,5 paino-$:iin ja nämä arvot ylläpidetään lisäämällä vettä ja ammoniakkia, missä olosuhteissa sekä rikkitrioksidi että jäljellä oleva rikkidioksidi absorboituvat, ja lämpöä poistetaan haluttaessa kierrätetystä ammoniakaalisesta suolaliuoksesta jokaisessa vyöhykkeessä jatkuvasti siten, että käsitellyn kaasun lämpötila alenee asteittain kaasun virratessa kunkin absorptiovyöhykkeen lävitse.

3 56933

Piirustuksen ainoa kuvio on keksinnön mukaisen menetelmän yhden toteutuksen yksinkertaistettu kaaviomainen esitys.

On tunnettua käyttää useampaa kuin yhtä absorptiovyöhykettä savukaasun pesusysteemissä. Kuitenkin tähän menetelmään sisältyy kahden absorptiovyöhykkeen käyttö sellaisissa olosuhteissa, että vyöhykkeet suorittavat ainutlaatuisen teh-täväyhdistelmän. Ensimmäinen kierrätettyä suolan vesiliuosta käyttävä absorptio-vyöhyke toimii ottaakseen talteen pääosan SO^ista kuumista kaasuista, yleensä 80-95 %· Tämä toteutetaan tarkkailemalla absorboivien aineiden pH:n lähtöarvoa ja suolan pitoisuutta niin, että ne ovat tiettyjen rajojen sisällä, joista kummatkin ovat korkeampia kuin toisessa vyöhykkeessä. Se, että ensimmäisen vaiheen kiertävän virtauksen lähtö-pH on korkeampi kuin toisessa vaiheessa, saa aikaan suuremman ajavan voiman happaman S02:n reagoimiseksi emäksisen ammoniumsulfiitin ja emäksisen ammoniumhydroksidin kanssa (ammoniumsulfiitin ja ammoniumbisulfiitin muodostamiseksi vastaavasti). Nämä olosuhteet, vaikkakin maksimoiden SOgin absorption, saavat aikaan ammoniakin vapautumista ensimmäisen tai alemnan absorptio-vyöhykkeen huipussa.

11 56933

Toisen tai ylemmän absorptiovyöhykkeen asettaminen yläpuolelle vaikuttaa alentaen ammoniakin höyrynpainetta ja täten savunmuodostusta. Tämä toteutetaan käyttäen alempia lämpötiloja, pienempää emäksisyyttä huipussa absorboivan liuoksen sisäänmenokohdassa ja alempaa suolapitoisuutta kuin ensimmäisessä vyöhykkeessä. Alempi lämpötila, pH:n lähtöarvo ja suolan pitoisuus alentavat ammoniakin höyrynpainetta liuoksen yläpuolella täten alentaen ammoniakki-häviöitä ja savunmuodoeta. Lisäksi toisen absorptiovyöhykkeen alempi lämpötila parantaa S02:n absorptiota kaasuista, joiden S02-pitoisuus on nyt hyvin matala. Täten kaksi absorptiovyöhykettä vaikuttavat yhdessä maksimoiden tehokasta S02:n poistoa ja minimoiden savunmuodostusta.

Ennen kuuman jätekaasuvirran kulkua absorptiovyöhykkeiden läpi kaasu-virta jäähdytetään noin alle 38°C lämpötilan. Edullisesti tämä tehdään jäähdyttämällä ensin vesisuihkulla savukaasu vesivirran avulla kanavassa ennen savukaasunpesurla niin, että sammutusveden höyrystyminen kaasun märkä-lämpötilaan tai lähelle sitä jäähdyttää kaasun.Sitten kaasu johdetaan kahden -ai useamman fähdytysvyöhykkeen läpi, jotta kaasu jäähdytettäisiin edelleen alle märkälämpötilan ja jotta pääosa kaasun kosteuspitoisuudesta tiivistyisi. Ensimmäisessä jäähdytysvyöhykkeessä kaasu jäähdytetään sen märkälämpö-tilasta (ai kyllästymislämpötilasta), joka on noin 71°C noin lämpötilaan 54°C ja toisessa jäähdytysvyöhykkeessä noin 27°C:een. Tiivistynyt vesi yhtyy jäähdytyspiirien kiertäviin vesivirtoihin.

Tätä tiivistystä toteutettaessa tiivistämällä poistettu tosteus ensisijaisesti kokoontuu ttinteään hiukkasmaiseen aineeseen, hiukkasten toimiessa kosteuden tiivistymisen ytimlnä. Tätä hiukkasmaisen aineenkostutusta edistää hiukkasten ei-kimmoisen törmäämisen toistensa ja kontaktiin saatetun vesivirran kanssa aiheuttama yhteenliittyminen, täten aikaansaaden olennaisesti täydellisen hiukkasmaisten epäpuhtauksien poiston. Kaasu voidaan saattaa kontaktiin vesivirtausten kanssa jäähdytysvyöhykkeissä suihkujen, revitettyjen pohjien,estelevyjen^ täytteen tai muiden tunnettujen kontaktimenetel-mien avulla,jotta saataisiin aikaan kaasujen ja nesteiden läheinen kontakti olennaisesti vastavirtaan.

Tällaisen jäähdytyksen jälkeen savu- tai polttokaasun lämpötila on lähellä jäähdytysveden,ilman tai muun lisäjäähdytysaineen lämpötilaa, nimittäin 10 ja 38°Ctn välillä ja edullisesti 18 ja 30°C:n välillä, jossa arvossa olennaisesti kaikki kyllästetyn kaasun korkeasta losteuemäärästä on poistettu +livistämällä ja samanaikaisesti olennaisesti kaikki hiukkasmainen materiaali on poistunut.

Rikkidioksidia ja liittyvää rikkidioksidia sisältävä jäähdytetty kaasu saatetaan sitten kontaktiin kahdessa tai useammassa kierrätystä käyttävässä vyöhykkeessä vesipitoisen absorboivan Aneen kanssa, joka koostuu olennaisesti ammoniumsulfiitin ja ammoniumbieulfiitin vesiliuoksesta. Absorptioon tarvittava vesiosuus lisätään ylempään tai toiseen abeorptiopiiriin,kun taas pääosa 5 56933 rikkidioksidin ja sitä seuraavan rikkitrioksidin absorptioon tarvittavasta ammoniakista lisätään alempaantai ensimmäiseen absorptiopiiriln. Ylempään vyöhykkeeseen joutuvan absorboivan aineen lopullinen pH:n tarkistussäätö tehdään lisäämällä suhteellisen pieni määrä ammoniakkia.

Kahden absorptiovyöhykkeen tarkkailuun sisältyy seuraavia tunnusomaisia näkökohtiat 1. Alemmassa (ensimmäisessä) absorptiovyöhykkeessä vyöhykkeestä poistuva absorboitu aine on olennaisesti ammoniumbisulfiitin vesiliuosta, jossa on vain.pieniä määriä aamonlumsulfIittiä. Tarpeeksi kylmä liuos on ammoniumbi-sulfiittiliuos, joka sisältää pienen määrän vapaata liuennutta rikkidioksidia. Siinä on myös pieni määrä mukanaolevan SO^tn muodostamia mukana olevia sulfaatteja.

2. Koska pääosa rikkidioksidista ja sitä semraavasta rikkitrioksidistä absorboituu alemmassa absorptiovyöhykkeessä ja pääosa ammoniakista lisätään tämän piirin kierrätettyyn virtaukseen, kehittyy siellä melkoinen määrä lämpöä. Kehittynyt lämpö käsittää ammoniakin liukenemislämmön ja ammoniakin ja absorboituneiden kaasujen reaktiolämmön. Tämä lämpö poistetaan lämmönvaihta-jassa, jonka kautta kiertävä alemman absorptiovyöhykkeen absorboitu aine kierrätetään alemman absorptiovyöhykkeen huippuun, mihin liittyy sen virtauksen poisto, joka on ammoniumbisulfiitin "nettotuotos". Kun alemman absorptio-vyöhykkeen syöttöosaan tulevan kiertävän virran klerrätysnopeutta tarkkaillaan erityisesti, ammoniakkilisäys saa liuoksen sisältämään ammoniumsulflit-tia ja ammoniumbisulfIittiä sellaisessa suhteessa,että palaahan absorboivan aineen liuoksen pH on säädetty maksimoimaan rikkidioksidin ja sitä seuraavan rikkitrioksidin absorptio. Vesipitoisen absorboidun aineen alkuperäinen pH ensimmäisen tai alemman absorptiovyöhykkeen huipun sisäänmenokohdassa on 6-7,2. Saavutettu absorptio voi vaihdella vähintään 80 $:sta 90 $:iin sisään menmvässä kaasussa olevasta rikkidioksidista ja rikkidioksidista.

3« Ylemmässä tai toisessa absorptiovyöhykkeessä pääosa nousevaan kaasuun jääneestä rikkidioksidista ja sitä seuraavasta rikkidioksidista absorboituu tehokkaasti arvoon, jossa yhteensä vähintään 90 # ja useimmissa tapauksissa 95-98 # savukaasussa olevasta rikkidioksidista ja rikkidioksidista on poistunut. Täseä ylemmässä absorptiovyöhykkeessä vapautuu ainoastaan pieni lämpö-määrä:, koska tarkkailtu ammoniakin lisäys on verrattain pieni ja absorboituneen ja reagoineen S02»n ja S0^:n määrä on verrattain pieni. Niinpä ei tarvitse jäähdyttää kiertävää virtausta. Kylmän prosessiveden lisäys kiertävään virtaukseen jäähdyttää hieman, koska prosessiveden lämpötila on alempi kuin ylemmän absorptiovyöhykkeen läpi kulkevan savukaasun.

4· Pientä ammoniakkimäärää, absorptioon tarvittavaa kylmän tai jäähdytetyn vesivirtauksen pääosan määrää ja vesipitoisen absorboidun aineen virtauksen klerrätysnopeutta tarkkailemalla kehitetään sellainen nesteen ja kaasun « 56933 suhde, että ammoniunsulfIitin ja ammoniumbisulfiitin suhde antaa tuloksena ylemmän absorptiovyöhykkeen huipussa pBtn lähtöarvoksi luokkaa 5,2 - 6,5 ja edullisesti alueella 5»β“6,2. Tämä pH, johon liittyy luokkaa 10-21°C olevan kylmän tai jäähdytetyn veden käytöllä saavutetut matalat lämpötilat, mahdollistaa sellaisen rikkidioksidin ja sitä seuraavan rikkitrioksidin loppuabsorption, että näiden kaasujen jäljellä oleva pitoisuus ulosmenevässä savupiipussa ei ylitä 500 miljoonasosaa ja on edullisesti alle 200 miljoonasosaa. Muutamissa tapauksissa varustamalla lisäkontaktivaiheita alempiin ja ylempiin piireihin, voidaan saavuttaa 100 miljoonasosaa tai alle olevia SOgtn pitoisuuksia. Samalla käytetty suhteellisen alhainen lämpötila ja mainittujen pH-arvojen ylläpitämiseksi käytetty rajoitettu ja tarkkailtu am-moniaklnlisäys antaa tuloksena pienemmän mahdollisen ammoniakin höyrystymi-s en ulosmenevään kaasuun. Niinpä ammoniakin pitoisuus ulosmenevässä kaasussa ei ylitä muutamaa miljoonaosaa ja voi olla niin pieni kuin miljoonasosan osa.

5. Mäin tarkkailemalla absorptiota ulosmenevän kaasun ammoniakkipitoi-suus on ainoastaan pieni osa jäljelle jäävän rikkidioksidin ja rikkitrioksidin pitoisuudesta* Sen tuloksena ulosmenevässä kaasussa on minimi määrä ammoniumsulfIittiä ja -bisulfiittia sekä ammonlumsulfaattia ja -bisulfaattia, jotka ovat tulosta ammoniakin reaktiosta rikkidioksidin ja rikkitrioksidin kanssa. Nämä reaktiot luottavat äärimmäisen hienoa millimikronin kokoista hiukkasmaista ainetta (savua), joka saa aikaan "siniseksi sumuksi” nimitetyn ilmiön, joka on epämiellyttävää sekä ympäristönsuojelun kannalta että absorboivan ammoniakin taloudellisen käytön kannalta.

Keksinnön tärkeä lisäpiirre on lämmön taloudellinen talteenotto ja käyttö. Lämpöä vapautetaan savukaasun jäähdytyksessä, kun pääosa höyrykylläs-teiseenvesisuihkulla jäähdytettyyn kaasuun sisältyvästä kosteudesta tiivistyy ja myöskin alemmassa ja ylemmässä absorptiovyöhykkeessä liukenemis- ja reaktio lämmötartä. Tämä lämpö otetaan talteen käyttämällä vastavirtaperiaatteista lämmönsiirtojärjestelmää. Tässä järjestelmässä jäähdytyeaine, edullisesti kylmä vesi, kuumennetaan johtamalla peräkkäin ylemmän absorptiokierron jäähdyttäjän (jos tarvitaan yksi), alemman absorptiokierron jäähdyttäjän, j ossa pääosa liukenemislämmöstä ja reaktiolämmöetä poistetaan ja jäähdytys-vyöhykkeen jäähdyttäjän tai jäähdyt tiAn kautta, jos käytetään yhtä tai kahta jäähdytysvyöhykettä, joista kahta vyöhykettä pidetään parempana. Jäähdytysvesi esikuumennetaan näin muiden prosessivaiheiden vaatimaan normaaliin kuuman veden lämpötilaan ja vettä voidaan käyttää tavallisesti sellaisissa vaiheissa käytetyn höyrykuumennetun veden asemasta, mikä näin saa aikaan merkittävää polttoaineen tai energian säästöä.

Vaihtoehtoisesti kuumennetut, kiertävät jäähdytysveeivirrat Ja kiertävät absorptiovirrat voidaan jäähdyttää muilla, haihdutusta vaativilla pro-sessivirtauksilla. Sellaiset kuumennetut prosessivirxat voidaan sitten 7 56933 haihduttaa poistamalla vesihöyry alipaineessa. Lisäksi vaikkakin tehottomampana vaihtoehtona, jäähdytys voidaan toteuttaa kaasuvirtauksilla, jotka johdetaan peräkkäin lämmönvaihtimien läpi ja kuumennettuja kaasuja käytetään sitten sellaisissa prosessivaiheissa kuten kuivauksessa.

Tämän menetelmän vielä yksi etu seuraa absorption toteutukseen käytetyistä matalista lämpötiloista. Tämä minimoi hapetusreaktioita, jotka olisivat tavallisesti tuloksena polttokaasuihin tai savukaasuihin sisältyvän hapen (esimerkiksi palamisen happiylimäärä) reaktiosta absorboidun aineen kanssa. Sellaiset reaktiot saavat aikaan ammoniumsulfIitti- ja ammoniumbi-sulfiittieuolojen muuttumisen osittain ammoniumsulfaatiksi ja ammoniumbi-sulfaatiksi. Tietyissä absorboidun aineen käyttötarkoituksissa sulfaatit ovat epätoivottavia, kuten ammoniakkia käyttävässä sulfiittiselluloosan teossa. Lisäksi sellaiset inertit sulfaatti- ja bisulfaattisuolat alentavat rikki-diksodin käyttökelpoista saantoa sulfiittisuoloina j a vaativat ammoniakin lisäkulutusta, jota ammoniakkia ei voida käyttää seuraavassa kierrätyksessä tai selluloosan valmistuksessa.

Seuraavassa on tämän keksinnön mukaisen toteutuksen tyypillinen esimerkki. Esimerkki esitetään yhdenmukaisesti piirustuksessa kuvatun menetelmän kaaviokuvan kanssa.

Esimerkki Tämä esimerkki havainnollistaa menetelmää sovellettuna väkevöidyn ammoniakki-pohjaisen sulfiittijäteliemen poltosta peräisin oleviin savukaasuihin.

Kuten piirustuksessa on esitetty, polttokaasut poistuvat höyrykattilasta savunimurin kautta ja lähtevät puhaltimesta hieman korkeammassa kuin ilmakehän paineessa ja lämpötilassa 2?0°C. 7780 todellista kuutiometriä kaasua minuutissa poistuu tässä lämpötilassa savunimurista sisältäen 5000 miljoonasosaa (tilavuus) S02 ja noin 50 miljoonasosaa SO^. Kaasussa on myös hiukkasmaista ainetta (pääasiassa 1entotuhkaa), jonka määrä on noin 1,6 g/Nm^.

Kuuma kaasu kulkee ensinnä jäähdytyekanavan 1 kautta, jossa kaasu saatetaan kontaktiin vesisuihkujen kanssat veden ollessa kierrätettyä savukaasun-pesurin 2 alaosasta. Jäähdytyssuihkuun käytettävän veden kierrätysnopeus on sellainen, että tätä vettä on aina ylimäärin, jotta varmistettaisiin, että sitä on enemmän kuin tarpeeksi höyrystymään kuumaan kaasuun sen lämpötilan alentamiseksi ja kaasun kyllästämiseksi vesihöyryllä. Sellainen kyllästyminen tapahtuu noin 71°C:een lämpötilassa ja jäähdytetty kaasu lähestyy tätä lämpötilaa muutaman asteen päähän,noin 75°C:een. Muuta kaasua purkautuu selluloosatehtaan haihduttimista ja happo-osastolta sisältäen SOg ja myös SOj, joka kaasu sekoitetaan polttokaasun kanssa joko ennen tai jälkeen vesisuihkulla suoritetun jäähdytyksen, niin että polttokaasun pesuriin menevän koko vesi-höyrykyllästeisen kaasuseoksen rikkidioksidipitoisuus on noin 4000 miljoonas- 8 56933 osaa (tilavuus-).

Vesisuihkulla jäähdytetty kaasu kulkee ylöspäin alennan^ähdytysvyöhyk-keen 3 läpi, jossa vesivirta ruiskutetaan vastavirtaan nousevalle kaasulle. Alaspäin suunnattu vesisuihku, joka täydelleen peittää alemuan jäähdytys-vyöhykkeen poikkileikkauksen, kuumenee kontaktissa nousevan kaasun kanssa pisteeseen, jossa veden lämpötila tämän vyöhykkeen alaosasta poistuessa saavuttaa 68°C. Tänä kuuma vesi kierrätetään sitten pumpulla 4 lämmönvaihtimen 5 kautta, jossa länpö siirtyy prosessivesivirtaan, jonka lämpötila puolestaan nousee 52°C:een tai korkeammalle käytettäväksi selluloosa-tehtaalla. Jäähdytetty kiertävä vesivirta kulkee alemman jäähdytysvyöhykkeen huippuun lukuunottamatta vesivirtauksen nettoylijäämän poistoa, joka on yhtäsuuri kuinjäähdytetystä kaasusta tiivistynyt kosteus, tämän veden sisältäessä pääosan leijuvasta hiukkasmalsesta aineesta ja sellaisesta hiukkasmaiseeta aineesta liuenneista suoloista, mutta sisältää mitättömiä määriä liuennutta rikkidioksidia korkean lämpötilan vuoksi, jossa vesi poistetaan pesurin pohjalta.

Osittain jäähdytetty kaasu kulkee sitten ylemmän jäähdytysvyöhykkeen 6 läpi vastavirtaan toiselle erilliselle kiertävälle vesivirralle. Nouse- o va kaasu jäähtyy edelleen noin 27 Cxeen lämpötilaan, kun taas laskeutuva vesi lämpenee ja kierrätetään sitten pumpulla 7 lämmönvaihtimen 6 kautta.

Se vuorostaan luovuttaa lämmön prosessivesivirralle, joka sitten johdetaan lämmönvaihtimeen 5 llsäkuumennusta varten. Kaasusta ylemmässä vyöhykkeessä tiivistynyt veden nettotuotos virtaa ylivirtauksena yhtyäkseen alemman jääh-dytysvyöhykkeen veteen ja tulee osaksi veden koko neottotuotosta, joka poistetaan alemmasta jäähdytysvyöhykkeestä lämmönvaihtimen 3 läpi kulkemisen jälkeen kuten yllä on mainittu.

Jäähdytettäessä ja tiivistettäessä kosteutta jäähdytetystä, vesihöyryllä kyllästyneestä kaasusta, noin 80 -96 $ siihen sisältyvästä hiukkasina! ees-ta aineesta poistuu nousevasta kaasusta ja poistuu järjestelmästä lämmönvaihtimen 3 jälkeen poistetussa veden nettotuotoksessa.

Nouseva, noin lämpötilaan 27°C jäähdytetty kaasu kulkee alempaan ahsorptiovyöhykkeeseen 9» joka koostuu kolmesta revitetystä pohjasta, joilla nouseva kaasu saatetaan kontaktiin vastavirtaan laskeutuvan kiertävän absorboivan aineen kanssa. Tämä abserboiva aine on alunperin ammonium-sulfiltin ja ammoniumbisulfiitin seos ja poistuessaan olennaisesti ammonium-bisulfiitista muodostuva absorboituneen aineen vesiliuos. Tämä pumpulla 10 kuljetettu liuos jäähdytetään lämmönvaihtimessa 11, jossa sen lämpö siirretään prosessivesivirralle, jota sen jälkeen kuumennetaan lämmönvaitimissa 8 ja 5· Jäähdytetyn absorboituneen aineen osa, joka on yhtä suuri kuin ammonlumbisulfiittiliuokeen nettotuotos, poistetaan järjestelmästä täesä 9 56933 kohdassa ja siirretään varastoon myöhempää selluloosatehtaan happo-osastolla tapahtuvaa käsittelyä varten. Tämän liuoksen ammoniumbisulfiittipitoisuus on noin 6 $.

Sen jälkeen kun tämä ammoniumhisulfiittiliuoksen nettotuotos on poistettu* ammoniakkia ruiskutetaan kiertävään virtaukseen määränä, joka on noin 95 i° nousevan kaasun rikkidioksidin kanssa reagoimiseen tarvittavan ammoniakinnÄräetä. Tämän virtauksen Iknssa sekoitetaan myöskin ylemmän absorptiovyöhykkeen vesipitoisen absorboituneen aineen tuotoksen muodostava ylijuoksu. Alemman absorptiovyöhykkeen huippuun tulevan koko seoksen pH on noin 7 ja lämpötila 25°C. Tämä liuos toimii nousevan kaasun rikkidioksidin ja rikkitrioksidin voimakkaana absorboivana aineena ja noin 90 $ näistä happamista kaasuista absorboituvat alemmassa absorptiovyöhykkeessä. Ammoniakin liukenemislämpö kiertävään virtaan ja absorboituneiden ja reagoineiden rikkidioksidin ja rikkitrioksidin reaktlolämpö kohottaa absorboituneen aineen lämpötilaa ja tämä lämpö poistetaan lämmönvaihtimessa 11. Kuitenkin lämmönvaihtimen 11 kapasiteetti riittää jäähdyttämään kierrätettyä absorboitunutta ainetta edelleen, niin että reaktiolämmön lämmittämä alemman absorptiovyöhykkeen läpi nouseva kaasu jäähtyy, mistä on seurauksena lisäksi kosteuden tiivistymistä tästä kaasusta ja tämän kaasun jäljellä-olevän pienen hiukkasmaisen aineen määrän pääosan poistuminen.

Alemman absorptiovyöhykkeen 27°C:n lämpötilassa jättävä kaasu kulkee sitten vastavirtaan ylemmän absorptiovyöhykkeen 12 läpi laskevaa absorboivan aineen virtaa vastaan. Tämä ylempi absorptiovyöhyke koostuu kahdesta revitetystä pohjasta. Absorboitunut aine on olennaisesti ammoniumsulflitin ja ammoniumbisulfIitin laimeaa liuosta, jossa on pieniä määriä ammoniumsul-faatin ja ammoniumbisulfaatin suoloja. Kaikki ammoniumbisulfiitin tuote-liuoksen valmistukseen tarvittava vesi lisätään ylempään kierrätettyyn ab-sorptiopiiriin, jota kierrätetään pumpulla 15* Sinne lisätään myös ylemmän absorptiovyöhykkeen huippuun menevän absorboivan aineen pH: n säätämiseen noin arvoon 5*8 riittävä pieni ammoniakkimäärä. Käytetty vesi on l6°C:n lämpötilaista saatavilla olevaa prosessivettä. Tlemmässä absorptiovyöhyk-keessä 12 pääosa jäljelle jääneestä rikkidioksidista ja rikkidioksidista poistuu absorboitumalla laimeaan ammoniumsulfiitti-ammoniumbisulfiitti-liuokseen. Tämän vyöhykkeen ammoniumsulfiitti-ammoniumbisulflittllluoksen nettotuotos siirtyy pinnankorkeuden säätämättä alemman absorptiovyöhykkeen kierrätettyyn piiriin.

Ylemmästä absorptiovyöhykkeestä poistuva puhdistettu polttokaasu on JLähtynyt lämpötilaan 24°C ja sisältää alle 200 miljoonasosaa rikkidioksidia, mikä vastaa 95 $«n poistoa polttokaasun pesuriin saapuvan kaasun rikkidioksidista. Poistuva kaasu sisältää alle 10 miljoonasosaa ammoniakkia ja aiheut- 10 5G933 taa siksi hyvin vähän savunmaodostusta. Kaasu sisältää alld 2 $ kosteutta, niin että kaasun poistuessa savupiipusta ei näy tiivistyvän veden aiheuttamaa höyrypilveä paitsi hyvin kylminä päivinä.

Tässä esimerkissä ammoniumbisulfiittina ammoniakkia sisältävään liuokseen absorboitu ja talteenotettu rikkidioksidimäärä on 3590 kiloa tunnissa tai noin 95 saapuvassa polttokaasussa ja tulevissa kaasuissa olevasta rikkidioksidin kokonaismäärästä. Lämmön kokonaissaanto 52°C:n lämpöisenä vetenä kohoaa 200 miljoonaan kJ:een tunnissa.

Hiukkaemainen aine poistuu 94~prosenttisesti, alkuperäisestä pitoisuudesta 1,6 g/Mm'* loppupitoisuuteen 0,09 g/Hm^.

Edelleen tässä esimerkissä absorboitunut rikkidioksidi ja sitä seuraa-va rikkitrioksidi, jotka ovat ammoniumsuololna (ammoniumsulfiitti-ammonium-bisulfIitti ja ammoniumsulfaatti-ammoniumbisulfaatti) hapettuvat ainoastaan hyvin vähäisessä määrin.Ei enempää kuin noin 1 ^ näin sulfiittlsuoloina absorboituneesta rikkidioksidista hapettuu sulfaattisuoloiksi. Savupiipun yläosasta poistuva rikkidioksidi on alle 5 pesusysteemiin tulevasta rikkidioksidin kokonaismäärästä. Poistuvassa savukaasussa menetetty ammoniakki on alle 0,5 $ absorptioon ja sitä seuraavaan selluloosan tekoon käytetystä ammoniakin kokonaismäärästä.

keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa tavanomaisella absorptio-laitteistolla, kuten täytekappaletomeissa, revitetyillä pohjilla varustetuissa torneissa, estelevyillä varustetuissa torneissa, suihkutomeissa ja samankaltaisissa kontaktilaitteistoissa. Tätä menetelmää voidaan soveltaa monenlaisiin kaaeuihin, jotka sisältävät hiukkasmaista ainetta, rikkidioksidia ja sitä seuraavaa rikkitrioksidia ja lämpöä. Menetelmä on erityisen käyttökelpoinen epäpuhtauksien poistamiseksi ammoniakkia käyttävän sulfiittiselluloosan valmistuksen sulflittijäteliemen savukaasuista. Kuitenkin menetelmä on myös käyttökelpoinen jätelämpökattiloiden savukaasuille, korkearik-kistä hiiltä tai polttoöljyä käyttävien teollisten ja kaupallisten kattiloiden savukaasuille, safukaasuille, jotka ovat peräisin sulatoista tai muista metallurgisista menetelmistä, joissa käsitellään rikkiä sisältäviä malmeja ja metalleja ja erilaisissa kemiallisissa prosesseissa, joissa kehittyy sellaisia kaasuja, kuten rikkihapon valmistuksesaa.

Claims (2)

11 56933

1. Menetelmä rikkidioksidin, rikkitrioksidin ja hiukkasmaisten epäpuhtauksien poistamiseksi kuumasta jätekaasuvirrasta ilman, että muodostuu höyryä, johtamalla jätekaasuvirta useamman rikkidioksidia absorboivan vyöhykkeen lävitse, jolloin absorptioaineena käytetään kierrätettyä ammonium-sulfiitti-ammoniumbisulfiittivesiliuosta ja jolloin käytetään jäähdytystä höyryn kondensoimiseksi ja rikkidioksidin ja rikkitrioksidin vapauttamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää seuraavat vaiheet: jätekaasuvirta äkkijäähdytetään suunnilleen märkälämpömittarin osoittamaan lämpötilaan, mainittu jätekaasuvirta johdetaan jäähdytysvyöhykeparin lävitse, jolloin ensimmäisen jäähdytysvyöhykkeen lävitse johdetaan jäähdytysainetta, jonka lämpötila on sellainen, että kaasun sisältämä kosteus kondensoituu ja kondensaatti poistaa hiukkasmaiset epäpuhtaudet kaasusta, ja seuraavassa jäähdytysvaiheessa kaasu jäähdytetään edelleen alle noin 35°C:n lämpötilaan lisäkosteuden kondensoimiseksi, jolloin kondensaatti poistaa oleellisesti kaikki jäljellä olevat hiukkasmaiset epäpuhtaudet kaasusta, jäähdytetty jätekaasuvirta johdetaan peräkkäin vähintään kahden erillisen absorptiovyöhykkeen lävitse, ammoniumsulfiitti-ammoniumbisulfiittiliuoksen pH säädetään ensimmäisessä absorptiovyöhykkeessä arvoon 6-7,2 ja suolaväkevyys 2-8 paino-#:iin ja nämä arvot ylläpidetään lisäämällä ammoniakkia ja poistamalla ammoniumbisulfiittia, absorptioaineen pH säädetään toisessa absorptiovyöhykkeessä arvoon 5,2-6,5 ja suolaväkevyys 0,3-1,0 paino-#:iin ja nämä arvot ylläpidetään lisäämällä vettä ja ammoniakkia, missä olosuhteissa sekä rikkitrioksidi että jäljellä oleva rikkidioksidi absorboituvat, ja lämpöä poistetaan haluttaessa kierrätetystä ammoniakaalisesta suolaliuoksesta jokaisessa vyöhykkeessä jatkuvasti siten, että käsitellyn kaasun lämpötila alenee asteittain kaasun virratessa kunkin absorptiovyöhykkeen lävitse.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jätekaasuvirrasta äkkijäähdytys-, jäähdytys- ja absorptiovaiheen aikana poistettu lämpö otetaan talteen lämmön siirrolla vesipitoiseen jäähdytysaineeseen, jota kierrätetään vastavirtaan prosessin peräkkäisissä vaiheissa, jolloin vesipitoinen jäähdytysaine kuumenee muissa prosessivaiheissa käyttökelpoiseen lämpötilaan.