FI61136B - Foerfarande och anordning foer oskadliggoerande av avgaser - Google Patents

Description

RSFn [B] <11)KUU,LUTUSJULKA,SU

JjgfA 1 J v ' UTLAGGNINGSSKRIFT 0 1156 C Patentti myönnetty 10 06 1902 (patent meddelat ^ 'e~*' (51) Kv.ik.3/int.a3 B 01 J 20/04 SUOMI—FINLAND <*) PttanttlhakuMw — Pttwtamaknlflg 751751 (22) H»k*ml»pilvt — Antöknlnpdtg 12.06.75 * * (23) AlkupUvl—Glkl|h«tsdi| 12.06.75 (41) Tullut JulklMksI — Blivtt offwttllg 23 12 75 _ . (44) Nlhtivilulp«i*on ja kituLlulkaimn pvm. — „/ Qo P*tent· och regictarstyrelMO ' 7 Anaökan utlagd och utUkrtftan publfcarad do.Od.02 (32)(33)(31) Pyy*1·”/ atuotkaui —Bagird prlorttat 12.06.7** 02.08.7** TSekkoslovakia-Tjeckoslovakien(CS)

PV 1+159-7^, PV 5512-7U

(71) ieskoslovenskä Akademie V£d, Narodni 3» Praha 1, TSekkoslovakia-Tjeckoslovakien (CS) (72) Emerich Erdos, Praha, Josef Marecek, Praha, Karel Mocek, Praha,

Rudolf Camr, Praha, Julius Holovacky, Praha, Jifi Prokopek, Praha, TSekkoslovakia-Tjeckoslovakien(CS) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Menetelmä ja laite poistokaasujen tekemiseksi vaarattomiksi -Förfarande och anordning för oskadliggörande av avgaser

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite vaarallisten poistokaasujen tekemiseksi vaarattomiksi. Tarkemmin sanoen keksintö koskee työmenetelmää, jonka avulla teollisuuden jätekaasut, jotka sisältävät happamasti reagoivia komponentteja, ennen kaikkea typen ja rikin oksideja, otetaan talteen ja tehdään vaarattomiksi.

Keksinnön kohteena on myös laite tämän menetelmän toteuttamiseksi.

Probleemat, joita syntyy ilman saastumisen vuoksi teollisuuslaitoksissa polttamisen, palamisen, ilmastoinnin, kaasunpois-ton ja muiden menetelmien yhteydessä, ovat jo kauan aikaa olleet eräs teollisuuden päävaikeuksista ympäri maailmaa. Teollisuuslaitosten jätekaasujen talteenottamisella on merkitystä ennen kaikkea terveyden kannalta ja vasta toisessa sijassa tulevat kysymykseen taloudelliset seikat. Tämä johtuu jätekaasujen kokoomuksesta, jotka sisältävät erilaisia ei-toivottuja ja erittäin vaarallisia aineita, kuten esimerkiksi typpeä sisältäviä kaasuja, joita syntyy typpihapon valmistuksessa ja joiden määrä myös hyvin 2 61136 hoidetuissa teollisuuslaitoksissa, joissa suoritetaan alkalinen absorptio, nousee 0,15...0,2 tilavuus-%:iin. Näitä ovat lisäksi piitetrafluoridi, jota menee hukkaan superfosfaatin valmistuksen yhteydessä määrä, joka vastaa 30...50 paino-% lähtöraaka-aineen sisältämästä fluorista. Tunnetaan myös jätekaasuja, jotka poistuvat ilmakehään rikkihappoa valmistettaessa ja jotka sisältävät parhaassa tapauksessa kontaktimenetelmää käyttävissä laitoksissa vähintään 0,05 tilavuus-% SC^, tornijärjestelmissä 0,18...0,4 tilavuus-% typen oksideja ja 0,2...0,4 tilavuus-% SC>2 ja 0,05... 0,1 tilavuus-% SO^. (Katso: Zakladni anorganicky prumysal, SNTL Praha 1968, 96, 153, 301...302.) Varsin merkittäviä ovat sellaisten lämpövoimalaitosten poistokaasut, jotka käyttävät paikallista heikkolaatuista hiiltä, joka sisältää jopa 5 paino-%:iin asti rikkiä, joten yhdessä teollisuuden jätekaasujen kanssa rikkidioksidin kokonaissisältö jätekaasuissa ylittää monissa maissa vuosittain miljoonia tonneja.

Vaarallisten poistokaasujen vähentämiseksi ja tekemiseksi vaarattomiksi menetellään eri tavoilla, typpeä sisältävät kaasut otetaan talteen paineenalaisissa tai paineettomissa yksiköissä alkalisen absorption avulla, jonka johdosta typpidioksidien pitoisuus poistokaasuissa niiden purkautuessa savupiipusta laskee parhaissa tapauksissa välille 1500...2000 miljoonasosaa, mutta huonommin hoidetuissa teollisuuslaitoksissa on typpeä sisältävien kaasujen pitoisuus suurempi. Fluorikaasut, jotka poistuvat piitetrafluoridin muodossa ja joiden määrä riippuu lämpötilasta ja imun voimakkuudesta, absorboidaan torni-, kammio-, kiekko-tai levypesureissa vaahtomenetelmän avulla. Eräs vaikea probleema on myös sellaisten poistokaasujen tekeminen vaarattomiksi, jotka sisältävät rikkiyhdisteitä ja jotka joutuvat ilmakehään kemiallisesta teollisuudesta ja lämpövoimalaitoksista ja jotka tehdään vaarattomiksi tai otetaan talteen erilaisin keinoin. Niinpä tunnetaan esimerkiksi työmenetelmä, jossa savukaasut pestään al-kalisten yhdisteiden vesiliuoksilla, esimerkiksi magnesiumoksi-din tai natriumkarbonaatin vesisuspensiolla tai ammoniakkivedel-lä.

Alkalisten karbonaattien vesiliuoksia käytettäessä on eräs yleinen epäkohta teknologisen höyryn suuri kulutus ja useiden aineiden yhteydessä myös syntyneiden tuotteiden, esimerkiksi muo- 3 61136 dostuneen airanoniumvetysulfiitin vähäinen liukoisuus. Tämän vuoksi etsitään muita keinoja, joissa ei tarvitse käyttää yhdisteiden liuoksia.

Menetelmät rikkidioksidin erottamiseksi kiinteiden absor-benttien, kuten kalsium- ja natriumkarbonaatin avulla eivät tähän asti ole olleet menestyksellisiä, koska kiinteä sorbentti reagoi hitaasti savukaasun normaalissa lämpötilassa.

Tämän asian parantamiseksi ehdotettiin savukaasujen saattamista kosketukseen aikaiikarbonaattien sulatteen kanssa, jolloin reaktiokyky suurenee lämpötilan kohotuksen yhteydessä, mutta tämän avulla ei kuitenkaan saavuteta tyydyttäviä teknillisiä ja taloudellisia tuloksia. Tämän vuoksi käyttivät L.K. Krevel ja L.J. Kressley hyväksi sitä seikkaa, että rikkidioksidi reagoi paremmin natriumvetykarboaatin kuivien kiteiden kuin kiinteän natriumkarbonaatin kanssa ja ehdottivat US-patenttijulkaisussa n:o 3,505,008 (1970) savukaasujen suodattamista aikaiimetallin vetykarbonaatin kiteiden muodostaman ohuen huokoisen kerroksen läpi välillä 0...125 °C olevassa lämpötilassa. Myöhemmin he esittivät US-patenttijulkaisussa n:o 3,589,863 (1971) rikkidioksidin talteenottamista alkalimetallien vetykarbonaattien osasten avulla, joiden huokoisuus on 10...60 % ja mitat 1,6...19 mm ja jotka on kerrostettu kiinteäksi kerrokseksi, jonka läpi puhdistettu kaasu johdetaan tilavuusvirtausnopeuden ollessa 2000...20 000/tunti.

Tämän periaatteen mukaista käytännöllistä ratkaisua ei tähän asti ole missään toteutettu korkeiden hankintakustannusten vuoksi, sillä pienin mahdollinen konsentraatio, jossa SC>2 voidaan vielä käyttää hyväksi taloudellisesti kaupaksi käyvien jätteiden muodossa, on 0,2 tilavuus-%, kun taas todellisuudessa jätteinä tulevat kysymykseen suuret kaasumäärät, joiden konsentraatio on oleellisesti vähäisempi. Eräs hankala tekijä on sitäpaitsi se seikka, että ilmaan purkautuvat rikkikaasumäärät ylittävät miltei kaikissa teollisuusmaissa teollisuuden rikkiyhdisteiden tarpeen.

Monien työmenetelmien eräs epäkohta määrättyjä tarkoituksia silmälläpitäen on myös se seikka, että vaikuttavaa ainetta käytetään kiinteän kerroksen muodossa, jolloin loppuun käytetyn eli hyväksikäytetyn aineen regenerointi ei ole yksinkertaista. Käytännössä on välttämätöntä keskeyttää työ ja on mahdollista jatkaa työtä vasta sen jälkeen, kun työtila on tyjennetty ja sen 4 61136 jälkeen kun se on uudelleen täytetty. Tämä merkitsee epäilemättä väistämättömiä työkapasiteetin häviöitä sekä vaatii runsaasti ihmistyövoimaa.

Tämän vuoksi osoittautui tarkoituksenmukaiseksi ja edulliseksi ratkaista työmenetelmän ja siihen tarvittavan laitteen probleema siten, että nykyisiin tunnettuihin laitteisiin ja työmenetelmiin liittyvät epäkohdat vältetään ja tehdään mahdolliseksi tehokas täyttö ilman laitteen avaamista tai osiinsa erottamista.

Tämä päämäärä saavutetaan esillä olevan keksinnön avulla, jonka kohteena on menetelmä happamien jätekaasujen tekemiseksi vaarattomiksi karbonaattien avulla, jotka jätekaasut sisältävät happamasti reagoivia komponentteja, ennen kaikkea typen ja rikin oksideja.

Keksinnölle on oleellista työmenetelmä, jossa lähtöaine karbonaatin muodostamiseksi koostuu NaHCO^ssta, KHCO^sta tai näiden seoksista, jota lähtöainetta kuumennetaan 30...200 C-as-teen lämpötilassa kuumassa tuoreessa ilmavirrassa, mahdollisesti aikaisemmasta puhdistuksesta saadun jätekaasun tai ainakin osaksi happamasti reagoivista komponenteista vapautetun jätekaasun virrassa, jolloin käytetty kaasu omaa maksimaalisen vesihöyryn osa-paineen seuraavan yhtälön mukaisesti: log P„ _ (torria) = 10,825 - - ·30·°-- H2° t° C + 273 sekä omaa lämpötilan, joka on ainakin yhtäsuuri kuin lähtöaineen hajaantumislämpötila ja jolloin muodostuu kidevedetöntä natrium-tai kaliumkarbonaattia, jolla on S02:n suhteen reaktiokyky, jolla saavutetaan stökiömetrisen määrän läpikulun jälkeen SC^n muutos-reaktiossa karbonaatin kanssa yli 90 % tulos, jolloin tilavuus-virtausnopeus on 103...106/h ja lämpötila 120...160 °C, ja joka sitten sen kanssa saatetaan kosketukseen käsiteltävän kostean poistokaasun kanssa lämpötilassa 100...200 °C.

Tällöin suoritetaan lähtaineen terminen hajottaminen lei-jutilassa tai kiinteässä kerroksessa. Ennen saattamista kosketukseen jätekaasun kanssa annetaan aktiivisen karbonaatin mahdollisesti olla korkeintaan 30 minuutin ajan ja korkeintaan 112 °C:n lämpötilassa väliaineessa, jonka vesihöyryn osapaine on vähintään seuraavan yhtälön mukainen: 5 61136 log P n (torria) = 10,825 - - - “2υ t° C + 273 tai sen annetaan olla, ennen saattamista kosketukseen kaasumaisen jäteyhdisteen kanssa, väliaineessa, jonka lämpötila on välillä 112...350 °C.

Eräs keksinnön mahdollisista vaihtoehdoista on menetelmä, jossa kostea kaasu johdetaan maan vetovoiman suunnassa aktiivisen natrium- tai kaliumkarbonaatin läpi, jonka osasten suuruus on 100...5000 ^um ja joka on kerrostettu tasaiseksi 20...200 mm:n paksuiseksi kerrokseksi kaasua läpäisevälle erotusseinämälle. Vaarallisen kaasun talteenoton päättymisen jälkeen johdetaan tämän kerroksen läpi vastakkaiseen suuntaan kaasua, joka on iner-tistä tai jonka kokoomus on sama kuin puhdistetun kaasun ja joka ottaa kiinteästä kerroksesta mukaansa kaikki käytetyn aktiivisen karbonaatin osaset, joiden mukaanoton jälkeen erotetaan mukana kulkeutuneet aktiivisen karbonaatin osaset kuljetuskaasusta ja erotusseinämälle johdetaan maan vetovoiman suuntaan kuljetuskaa-sun virta, joka sisältää tuoretta aktiivista karbonaattia sellaisen määrän, joka vastaa tarvittavaa kerroksen paksuutta. Sen jälkeen kun erotusseinämälle on kerrostunut tasainen kerros aktiivista karbonaattia, suoritetaan koko käsittely uudelleen.

Laitteeseen tämän menetelmän toteuttamiseksi kuuluu pystysuora lieriömäinen säiliö, jonka keskiviivalla on akseli, joka on kytketty käyttövaihteiston välityksellä moottoriin ja johon laitteeseen kuuluu yksi tai useampia, monivaiheiseen toimintaan soveltuvia reaktoripareja, jolloin jokaisessa reaktorissa on vähintään 2 päällekkäistä ja kaasutiiviisti toisistaan erotettua kammiota, jolloin jokaiseen kammioon on kiinnitetty vaakasuora erotusseinämä, joka on kaasua läpäisevä ja kannattaa aktiivisen aineen kerrosta. Jokaisen kammion vaakasuoran erotusseinämän yläpuolella olevaan tilaan on on sovitettu kaasunjakolaite tulojoh-toineen, joka on yhdistetty pääkaasujohtoon, joka on yhteinen kaikille kyseisen reaktorin kammioille ja joka on varustettu jokaisen reaktorin osalta erillisesti suljettavalla pääsulkulait-teella. Jokaisen kammion yläosaan on sovitettu ainakin yksi aktiivisen aineen syöttövarsi, jossa on yksi tai useampia sirotte-luaukkoja, ja joka on mahdollisesti työnnettävissä, käännettä- 6 61136 vissä tai vaakasuorassa tasossa pyöritettävissä, jolloin kaikki varret ovat varustetut erillisillä sulkulaitteilla ja yhdistetyt yhteiseen, aktiivisen aineen pneumaattiseen syöttöjohtoon. Yhteinen syöttöjohto on yhdistetty sekoituslaitteeseen, johon avautuvat toisaalta kuljetuskaasun syöttöjohto ja toisaalta annostus-laitteesta tuleva putkijohto, minkä lisäksi jokaiseen kammioon on laakeroitu akselilla pyöriväksi ainakin yksi välppä siten, että sen alareunan ja vaakasuoran erotusseinämän välinen välys on säädettävissä. Jokaisen vaakasuoran erotusseinämän alapuolella on reaktorin seinämässä poistojohto käytetyn kaasun johtamiseksi pois kaikista kammioista, joka poistojohto on yhdistetty yhteiseen putkijohtoon, jossa on jokaiselle reaktorille erillinen pääsulkulaite, jolloin putkijohtoon on liitetty vielä yksi, kuljetuskaasua varten tarkoitettu putkijohto, jossa on jokaista reaktoria varten erillinen sulkulaite, ja kaasunsyöttöä varten tarkoitettuun pääputkijohtoon on yhdistetty yhdysjohdon välityksellä, jossa on erillinen sulkulaite jokaista reaktoria varten, yhteinen käytetyn aktiivisen aineen erotuslaite. Kammion vaakasuoran erotusseinämän voi muodostaa suodatinkangas, jossa aukkojen halkaisija on vähintään 5 % pienempi kuin aktiivisen aineen pienimmän osasen suuruus, tai erotusseinämä voi olla valmistettu huokoisesta massasta esimerkiksi sintratusta lasista tai huokoisesta keramiikasta, joiden huokoset ovat vähintään 5 % pienemmät kuin aktiivisen aineen pienimmän osasen mitat. Erotusseinämä voi myös olla metalliseula, jonka silmät ovat vähintään 5 % pienemmät kuin aktiivisen aineen pienimpien osasten mitat. Erotusseinämä voi olla tuettuna kahden irroitettavasti kiinnitetyn vaakasuoran arinan väliin, jotka nojaavat reaktorin seinämään ja ovat mahdollisesti varustetut tiivisteellä.

Keksintö pohjautuu siihen käsitykseen, että kaasumaisten jäteaineiden talteenottamiseen, jotka sisältävät happamasti reagoivia komponentteja, ennen kaikkia typen ja rikin oksideja, voidaan edullisesti käyttää aikaiimetaliien, ensisijassa natriumin ja kaliumin vetykarbonaatteja, vaikkakin myös litiumin, rudidiumin cesiumin karbonaatit soveltuvat käytettäviksi. Näiden yhdisteiden ja esimerkiksi poistokaasujen oksidikomponenttien, kuten typen ja rikin oksidien välisestä reaktiosta syntyy alkalimetallien nitraatteja ja nitriittejä tai sulfiitteja ja sulfaatteja sekä 7 61136 määrätty osa kyseisiä karbonaatteja, jotka helposti voidaan poistaa. Keksinnössä käytetään myös hyväksi sitä tietoa, että tähänastiset huonot tulokset, käytettäessä karbonaatteja happamien komponenttien poistamiseen jätekaasuista, aiheutuivat siitä, ettei tunnettu alkalimetallien aktiivisten karbonaattien valmistusmah-dollisuutta, mikä muodostaa esillä olevan keksinnön osan. Alkali-metallin aktiivisella karbonaatilla tarkoitetaan sellaista alka-limetallin karbonaattia, joka esimerkiksi reagoitettaessa rikkidioksidin kanssa, jonka konsentraatio on suurusluokkaa 10 ^...1 tilavuus-%, enintään 350 °C:n lämpötilassa voi muuttua alkalime-tallin sulfiitiksi tai sulfaatiksi yli 95 %:sesti. Koko käsittelyn aikana on SC^n talteenoton osalta siihen hetkeen asti, jolloin 90 % alkuperäisestä aktiivisesta lähtökarbonaatista on muuttunut lopputuoteeksi, tämän aktiivisen karbonaatin reaktiviteetti S02:n suhteen vähintään yhtä suuruusluokkaa suurempi kuin sellaisten alkalimetallien vedettömien karbonaattien reaktiviteetti, jotka on valmistettu kitetyttämällä vesiliuoksista ja poistamalla vesi. Analogisesti tämän kanssa osoittavat aktiiviset karbonaatit suurentunutta aktiviteettia myös jätekaasujen muihin happamiin komponentteihin, kuten esimerkiksi typen oksideihin, halogeeni-vetyihin jne. nähden.

Vaihtoehtoisella työskentelyllä kiinteätä kerrosta käyttäen on useita etuja. Laite ei esimerkiksi ole niin herkkä käyttöolosuhteiden muutoksille, ennen kaikkea kaasun läpikululle ja aktiivisen aineen osassuuruudelle. Myöskään ei tarvita mitään erityisiä komponentteja hyväksikäytetyn aktiivisen aineen osasten erottamiseksi, sillä vaakasuora erotusseinämä toimii kuin suodatin, jolla on etukäteen määrättävissä oleva vaikutusaste. Laitteen eräs etu on myös se, että aktiviteetiltaan loppuunkulu-tetun aktiivisen täytöksen vaihdon yhteydessä ei synny mitään työskentelypaineen häviöitä.

Kuvatussa laitteessa on edullista se, että se käsittää kaksi tai useampia reaktoreita, jotka voivat työskennellä vuorot-tain niin, että esimerkiksi ensimmäisessä työvaiheessa yksi kä-sittelyreaktori on poissa toiminnasta, jolloin aktiivisen aineen täytös vaihdetaan, kun taas muut reaktorit ovat kytketyt toimintaan, mahdollisesti ottamaan vastaan niihin syötettyä uutta aktiivista ainetta. Tämän järjestelyn ansiosta jää pois vaival- 8 61136 loinen käsityö terveydelle vaarallisessa väliaineessa, täytöksen vaihtoon tarvittava aika lyhenee ja laitteen taloudellinen vai-kutusaste paranee.

Keksinnön mukaisella laitteella on ennenkaikkea se etu, että suurista jätekaasumääristä voidaan ottaa talteen myös sellaiset vaaralliset kaasut, joiden konsentraatiot ovat hyvin alhaiset, ja joita nykyisin tunnettujen menetelmien avulla ei voitu tyydyttävästi poistaa. Laite voi työskennellä myös sellaisilla kaasunvirtausnopeuksilla, joiden arvot ovat aktiivisen aineen osasten leijuparametrin yläpuolella. Koska talteenotettavaksi tarkoitettu kaasu johdetaan maan vetovoiman suunnassa vaakasuoraan, kaasua läpäisevään erotusseinämään nähden, ei tarvita mitään erotuslaitetta.

Aktiivisen aineen kerrospaksuus riippuu työskentelyolosuhteista, joita ovat paitsi vaikutus painehäviöön myös vaikutus tietyllä ajankohdalla määrättyyn absorptiokapasiteettiin jne.

Talteenotettava kaasu johdetaan pääjohdon kautta ja jaetaan yksityisiin kammioihin. Kaasuvirran tasainen jakaminen kysymyksessä olevan pohjan koko pinnan yli varmistetaan järjestelmän avulla, johon kuuluu muutamia rengasmaisesta syöttöputkesta lähteviä säteettäisiä tulojohtoja, joka syöttöputki on sovitettu kyseisen kammion kehää pitkin. Kuljettuaan kerroksen läpi puhdistettu kaasu virtaa vaakasuoran erotusseinämän alapuolella kammion alaosassa olevan poistokohdan kautta yhteiseen johtoon, joka on varustettu pääasulkulaitteella.

Oheisessa piirustuksessa on esitetty kaaviomaisesti eräs keksinnön kohteen suoritusesimerkki vaarallisten tai ei-toivottu-jen kaasujen talteenottamiseksi, jossa suoritusesimerkissä kuhunkin reaktoriin 1, 1', joissa on samankeskinen akseli, joka on laakeroitu laakereihin 18 ja kytketty käyttövaihteiston 20 välityksellä moottoriin 19, on sovitettu vaakasuora, hermeettisesti tiivistetty erotusseinämä 3, 3'. Nämä erotusseinämät käsittävät kussakin tapauksessa sintrattua lasia olevan levyn, joka on kiinnitetty kahden vaakasuoran metalliritilän (ei esitetty piirustuksessa) väliin, jotka nojaavat reaktorin seinämään, jolloin reaktorin seinämän ja vaakasuoran erotusseinämän välinen välys on tiivistetty teflon-tiivisteen avulla. Jokaisen vaakasuoran erotusseinämän 3, 3’ yläpuolella olevaan tilaan on kiinnitetty kaa- 9 61136 sun jakolaite 4, 4' syöttöputkineen 5/ 5', joka on liitetty kaasun pääsyöttöjohtoon 6. Tämä pääsyöttöjohto on yhteinen kaikille kysymyksessä olevan reaktorin 1, 1' kammioille 2, 2'. Pääsyöttö johdossa 6 on pääsulkulaitteet 7, 7', joiden avulla kaasun-syöttö jokaiseen reaktoriin 1, 1' voidaan sulkea erillisesti ja toisistaan riippumatta. Jokaisen kammion 2, 2' yläosaan on sovitettu vaakasuorassa tasossa kääntyvä syöttövarsi 9, joka on tarkoitettu aktiivisen aineen syöttämistä varten ja jossa on neljä sirotteluaukkoa 8. Kaikki syöttövarret 9 on varustettu erillisillä sulkulaitteilla 10, 10', jotka on yhdistetty yhteiseen syöttöjohtoon 11 aktiivisen aineen pneumaattista syöttöä varten. Yhteinen syöttöjohto 11 on yhdistetty sekoituslaitteeseen 12, johon päätyvät kuljetuskaasun syöttöjohto 15 ja varastosäiliöstä 14 ja annostuslaitteesta 13 tuleva putkijohto. Jokaisessa kammiossa 2, 2' olevaan pyöritettävään akseliin 17 on kiinnitetty pyöriväksi vaaksuora välppä 16, jonka alareuna on sovitettu 100 mm:n korkeudelle vaakasuoran erotusseinämän yläpuolelle. Jokaista vaakasuoraa erotusseinämää 3 kohti on reaktorin 1, 1' seinämässä pois-tokohta 21, 21' putkijohtoa varten käytetyn kaasun johtamiseksi pois kaikista kammioista 2, 2', joka poistojohto on yhdistetty yhteiseen putkijohtoon 22, 22'. Tässä yhteisessä putkijohdossa 22, 22' on pääsulkulaite 23, 23', joka on jokaiselle reaktorille 1, 1' erillinen. Tällöin on putkijohtoon 22, 22' yhdistetty kul-jetuskaasun putkijohto 24 pääsulkulaitteineen 25, 25', joka on jokaiselle reaktorille 1, 1' erillinen. Kaasun pääsyöttöjohtoon 6 on yhdysjohdon 26 välityksellä, jossa on sulkulaitteet 27, 27', jotka ovat jokaiselle reaktorille erilliset, yhdistetty yhteinen erotuslaite 28 käytettyä aktiivista ainetta varten.

Tämän ratkaisun edut käyvät ilmi seuraavista suoritusesi-merkeistä, jotka valaisevat keksinnön olemusta keksintöä kuitenkaan rajoittamatta.

Esimerkki 1 (Aktiivisen aineen valmistus ja käyttö)

Natriumvetykarbonaatti NaHCO^, jonka raesuuruus on 0,33... 0,50 mm, saatetaan leijutilaan ilmavirralla, jonka tilavuusvir-tausnopeus on 4000/tunti. Terminen hajottaminen suoritetaan siten, että fluidisoitu kerros kuumennetaan kuumennetun ilman avulla normaalilämpötilasta 10 minuutin kuluessa 130 °C:seen ja pi- 10 61136 detään tässä lämpötilassa vielä 30 minuuttia. Syntyneeseen aineeseen saatetaan vaikuttamaan 150 °C:ssa kaasuseos, joka sisältää typpeä, happea, hiilidioksidia, vesihöyryä ja typpidioksidia, jonka konsentraatio on 0,1 vilavuus-%. Jo 1/2 tunnin käsittelyn jälkeen sisältää aktiivinen aine 20,7 paino-% natriumnitraattia ja natriumnitrIittiä, jolloin suhde NaNO^ : NaNC^ on 11,6.

Esimerkki 2 (Aktiivisen aineen valmistus)

Natriumvetykarbonaattia NaHCO^/ jonka raesuuruus on korkeintaan 0,1 mm, pannaan huokoiselle alustalle kiinteäksi kerrokseksi. Terminen hajotus suoritetaan kaasuvirrassa, joka sisältää typpeä, happea, hiilidioksidia, vesihöyryä ja rikkidoksidia, jonka konsentraatio on 0,002 tilavuus-%, jolloin kaasu johdetaan tilavuusvirtausnopeudella 400/tunti maan painovoiman suunnassa kiinteätä kerrosta vastaan. Kiinteän aineen hajottamiseen tarvittava lämpö tuodaan toisaalta esilämmittimessä kuumennetun kaasun avulla, toisaalta käsittelysäiliön kuumennetun seinämän kautta. Kerros kuumenee tällöin 5 minuutissa 120 °C:n lämpötilaan ja 10 minuutin kuluttua se kohoaa 200 °C:n lämpötilaan. Näin kuumennettu materiaali jäähdytetään nopeasti poistamalla se kuumennetusta tilasta. Saatu tuote sisältää 97,2 paino-% aktiivista soodaa, 0,5 paino-% natriumsulfiittia ja natriumsulfaattia sekä 2,3 paino-% ei-aktiivista natriumkarbonaattia.

Esimerkki 3 (Aktiivisen aineen käyttö)

Esimerkissä 2 esitetyllä menetelmällä valmistettu sooda saatetaan kiinteässä kerroksessa reagoimaan 120 °C:n lämpötilassa kaasun kanssa, joka sisältää 15 tilavuus-% hiilidioksidia, 6 tilavuus-% happea, 2,5 tilavuus-% vesihöyryä ja 0,13 tilavuus-% rikkidioksidia, kaasun tilavuusvirtausnopeuden ollessa 70.000/ tunti. Siihen ajankohtaan mennessä, jolloin kerroksen läpi on kulkenut sellainen määrä rikkidioksidia, joka vastaa puolta soodan stökiometrisestä määrästä, vapautuu kaasusta yli 99 % rikkidioksidia. Kaasun puhdistuksen vaikutusaste ei laske 90 %:n alapuolelle siihen ajankohtaan mennessä, jolloin kerroksen läpi on johdettu sellainen määrä SOj, joka vastaa 80% soodan stökiometrisestä määrästä.

11 611 36

Esimerkki 4 (Laitteen käyttö)

Laitteeseen kuuluu kaksi paria pystysuoran lieriön muotoisia reaktoreja, joissa on useita välipohjia, jolloin ensimmäisessä reaktoriparissa poistetaan vaaralliset kaasukomponentit aktiivisen aineen kanssa tapahtuvan kemiallisen reaktion avulla (sorptiovaihe) ja toisessa reaktoriparissa suoritetaan samanaikaisesti käytetyn aktiivisen aineen tyhjentäminen, reaktorin täyttäminen tuoreella aineella ja sen aktivointi aktiiviseen muotoon (valmisteluvaihe). Molemmat reaktoriparit työskentelevät 8 tuntisin jaksoin. Laitteen toiminnan aikana johdetaan kaasu, josta on tarkoitus ottaa talteen vaaralliset aineet, ja jonka lämpötila on 150 °C ja joka typen lisäksi sisältää 15 tilavuus-% hiilidioksidia, 6 tilavuus-% happea, 2,5 tilavuus-% vesihöyryä ja 0,13 tilavuus-% rikkidioksidia, sulkulaitteiden 7, 7' ollessa avattuna, pääputkijohdon 6, syöttöjohdon 5 ja kaasunjakolaitteen 4 kautta ensimmäisen reaktoriparin 1, 1' eri kammioihin 2, 2', jolloin jokainen reaktori 1, 1' käsittää 10 kammiota, jolloin vaakasuorille erotusseinämille, jotka ovat kaasua läpäiseviä, on kerrostettu aktiivista natriumkarbonaattia tasaiseksi kerrokseksi, jonka korkeus on 12 cm. Reaktorin 1, V kammiot 2, 2’ ovat sovitetut päällekkäin ja erotetut toisistaan hermeettisesti. Si-säänsyötetty kaasu virtaa maan painovoiman suuntaisesti aktiivisen aineen kerroksen läpi ja johdetaan vaakasuoran erotusseinämän 3, 3' alapuolella olevasta tilasta poistoaukkojen 21, 21' kautta yhteiseen putkijohtoon 22, 22' ja edelleen avoinna olevan pääsul-kulaitteen 23, 23' ja (piirustuksessa ei-esitetyn) savupiipun kautta ilmakehään. Talteenotettavia komponenttejä sisältävän kaasun kulkiessa ensimmäisen reaktoriparin 1, 1' läpi ovat pääsulku-laitteet 27, 27', jotka on yhdistetty erotuslaitteeseen 28, sulkulaitteet 10, 10' kiinteän aineen syöttämiseksi sekoituslait-teesta 12 sekä kuljetuskaasun sulkulaitteet 25, 25' suljettuina. Sen ajan kuluessa, kun reaktorin läpi on kulkenut sellainen määrä rikkidioksidia, joka vastaa 2/3 natriumkarbonaatin stökiomet-ristä määrästä, vapautuu poistuvasta kaasusta tilavuusvirtausno- 4 peuden ollessa 10 /tunti yli 95 % rikkidioksidia.

Ensimmäisen reaktoriparin 1, 1' 8-tuntisen työjakson aikana valmistellaan toista reaktoriparia käyttöä varten. Tällöin 12 61136 suljetaan niissä tulojohdoissa olevat sulkulaitteet, joiden kautta reaktoriin syötetään kaasua, jonka vaaralliset komponentit on tarkoitus ottaa talteen, sekä pääsulkulaitteet 23, 23'. Tämän jälkeen poistetaan paineenalaisen kuljetuskaasun avulla, jota johdetaan putkijohdon 24 ja avattujen pääsulkulaitteiden 25, 25' kautta, aktiivinen aine kaikista kammioista 2, 2' ja johdetaan kaasunjakolaitteen 4 ja syöttöputken 5 kautta kaasun pääsyöttö-johtoon 6 ja yhteisen yhdysjohdon 26 ja avattujen sulkulaitteiden 27, 27' kautta erotuslaitteeseen 28. Reaktorien kammioiden 20, 20' tyhjentäminen kestää noin 30 minuuttia. Tämän jälkeen suljetaan erotuslaitteen edessä olevat sulkulaitteet 27, 27' ja kuljetuskaasun tulojohdossa olevat pääsulkulaitteet 25, 25'. Kummankin reaktorin 1, 1' molempien kammioiden 2, 2' täyttäminen 2 suoritetaan 2 kp/cm ylipaineisen ilman avulla kuljetuskuormituk-sen ollessa 10 kg/m . Kuljetuskaasu virtaa syöttöjohdon 15 kautta sekoituslaitteeseen 12, johon annostuslaite annostelee kyseisessä kammiossa 2 tarvittavaa ainekorkeutta vastaavan määrän aktiivista ainetta. Kuljetuskaasu, joka kuljettaa mukanaan kiinteän aineen osasia, virtaa syöttöjohdon 11 kautta jatkuvasti erillisiin kammioihin 2, 2', joissa kiinteä faasi kerrostuu vaakasuorille ero-tusseinämille 3, 3' ja erottuu kuljetuskaasusta, joka virtaa e-teenpäin. Erillisten kammioiden 2, 2' jatkuva täyttö varmistetaan siten, että sulkulaitteet 10 muissa kammioissa suljetaan. Levitetty aktiivinen aine jaetaan tasaisesti välppien 16 avulla, jotka on kiinnitetty pyöritettäviin akseleihin 17, joita käyttää reaktorin 1 ulkopuolelle asennettu moottori käyttövaihteiston 20 välityksellä. Vaakasuoran erotusseinämän 3 läpäissyt kaasu poistuu kammioista 2, 2' putkijohtojen 22, 22' ja pääsulkulaitteiden 23, 23' kautta. Kaikkien kammioiden 2, 2' täyttäminen aktiivisella aineella kestää noin 50 minuuttia. Aktiivisen aineen aktivointi, joka on kerrostettu reaktorien 1, 1' kammioiden 2, 2' erotusseinämille, suoritetaan erityistä (piirustuksessa ei-esi-tettyä) tuuletinta käyttäen, jonka avulla noin puolet adsorboituneista aineksista vapautetusta kaasusta johdetaan takaisin kiertoon. Kiinteän aineen syöttöjohdossa olevien sulkulaitteiden 10, 10’ ja kuljetuskaasun syöttöjohdoissa olevien pääsulkulaitteiden 25, 25' ollessa suljettuna virtaa kaasu, jonka lämpötila on 150 °C, syöttöjohdon 5 ja jakolaitteen 4 kautta kumman 13 61136 reaktorin 1, 1' kammioihin 2, 2', joissa se aktivoi aktiivisen aineen ja, sen jälkeen kun kaasu on kulkenut aktiivisen aineen kerroksen ja vaakasuoran erotusseinämän 3, 3' läpi, johdetaan se poistojohtojen 21, 21' kautta yhteiseen putkijohtoon 22, 22' ja avattujen sulkulaitteiden 23, 23' kautta savupiippuun. Akti-vointikäsittely kestää suunnilleen 5 tuntia. Sen jälkeen kun tämä käsittely on päättynyt ja laite on järjestetty uudelleen käsitellyn kaasun syöttöä varten, on reaktoripari 1, 1' esivalmistettu työskentelyä varten adsorptiovaiheessa, jolloin sulku-laitteet 7, 7' ja 23, 23' ovat avatut ja sulkulaitteet 27, 27', 10, 10' ja 25, 25' ovat suljetut.

Claims (11)

14 61136

1. Menetelmä poistokaasujen tekemiseksi vaarattomiksi, jotka sisältävät happamasti reagoivia komponentteja, ennen kaikkea typen ja rikin oksideja, karbonaattien avulla, tunnet-t u siitä, että lähtöaine karbonaatin muodostamiseksi koostuu NaHCO^ssta, KHCO^JSta tai näiden seoksista, jota lähtöainetta kuumennetaan 30...200 C-asteen lämpötilassa kuumassa tuoreessa ilmavirrassa, mahdollisesti aikaisemmasta puhdistuksesta saadun jätekaasun tai ainakin osaksi happamasti reagoivista komponenteista vapautetun jätekaasun virrassa tai jätekaasun ja ilman seoksen muodostamassa virrassa, jolloin käytetty kaasu omaa maksimaalisen vesihöyryn osapaineen seuraavan yhtälön mukaisesti: log P„ n (torria) = 10,825 - 30-Q- H2° t° C + 273 sekä omaa lämpötilan, joka on ainakin yhtäsuuri kuin lähtöaineen hajaantumislämpötila ja jolloin muodostuu kidevedetöntä natrium-tai kaliumkarbonaattia, jolla on SC^sn suhteen reaktiokyky, jolla saavutetaan stökiömetrisen määrän läpikulun jälkeen SC^rn muutos-reaktiossa karbonaatin kanssa yli 90 % tulos, jolloin tilavuus-virtausnopeus on 10^...10®/h ja lämpötila 120...160 °C, ja joka sitten sen kanssa saatetaan kosketukseen käsiteltävän kostean poistokaasun kanssa lämpötilassa 100...200 °CV

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että aineen terminen hajottaminen suoritetaan leiju-tilassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että terminen hajottaminen suoritetaan kiinteässä kerroksessa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ennen saattamista kosketukseen kostean poisto-kaasun kanssa annetaan aktiivisen natrium- ja/tai kaliumkarbonaatin olla korkeintaan 30 minuutin ajan ja korkeintaan 112 °C:n lämpötilassa väliaineessa, jonka vesihöyryn osapaine on vähintään seuraavan yhtälön mukainen 15 61136 log P„ Λ (torria) = 10,825 - -- . H2° t° C + 273

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ennen saattamista kosketukseen kaasumaisen jäte-yhdisteen kanssa annetaan aktiivisen karbonaatin olla väliaineessa, jonka lämpötila on välillä 112...350 °C.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 tai 3...5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kostea poistokaasu johdetaan maan vetovoiman suunnassa aktiivisen natrium- ja/tai kaliumkarbonaatin muodostaman kerroksen läpi, jonka karbonaatin raesuu-ruus on 100...5000 ^um, joka kerros on levitetty kaasua läpäisevälle erotusseinämälle tasaiseksi 20...200 mm:n paksuiseksi kerrokseksi, ja kostean jätekaasun talteenottokäsittelyn jälkeen johdetaan tämän kerroksen läpi vastakkaiseen suuntaan kuljetus-kaasua, jolla mahdollisesti on sama kokoomus kuin kostealla poistokaasulla ja sen jälkeen, kun kaikki aktiivisen karbonaatin hyväksikäytetyt osaset ovat kulkeutuneet pois kiinteästä kerroksesta, nämä osaset erotetaan kuljetuskaasusta ja erotusseinämälle johdetaan maan vetovoiman suunnassa kuljetuskaasun virta, joka sisältää tuoretta aktiivista karbonaattia sellaisen määrän, joka vastaa tarvittavaa kerroksen paksuutta, ja sen jälkeen kun erotusseinämälle on kerrostunut tasainen kerros aktiivista karbonaattia, suoritetaan koko käsittely uudelleen.

7. Laite patenttivaatimuksien 1...6 mukaisen menetelmän suorittamiseksi pystysuoran lieriömäisen säiliön avulla, jonka keskiviivalla on akseli, joka on kytketty käyttövaihteiston välityksellä moottoriin, tunn ettu siitä, että siihen kuuluu yksi tai useampia pareja reaktoreita (1, 1'), joissa on useita välipohjia, jolloin jokaisessa reaktorissa (1, V) on vähintään kaksi päällekkäistä ja kaasutiiviisti toisistaan erotettua kammiota (2, 2'), jolloin jokaiseen kammioon (2, 2') on kiinnitetty vaakasuora, kaasua läpäisevä erotusseinämä (3), joka kannattaa aktiivisen aineen kerrosta, jolloin jokaisen kammion (2, 2. vaakasuoran erotusseinämän (3) yläpuolella olevaan tilaan on sovitettu kaasunjakolaite (4) tulojohtoineen (5), joka on yhdistetty pääkaasujohtoon (6), joka on yhteinen kaikille kyseisen reaktorin (1, 1') kammioille (2, 2') ja joka lisäksi on varustet- 16 61136 tu jokaisen reaktorin (1, 1') osalta suljettavalla pääsulkulait-teella (7, 7'), minkä lisäksi jokaisen kammion (2, 2') yläosaan on kiinnitetty ainakin yksi aktiivisen aineen syöttövarsi (9), jossa on yksi tai useampia sirotteluaukkoja (8) ja joka on mahdollisesti työnnettävissä, käännettävissä tai pyöritettävissä vaakasuorassa tasossa, jolloin kaikki erillisillä sulkulaitteilla (10, 10’) varustetut varret (9) ovat yhdistetyt aktiivisen aineen pneumaattista syöttöä varten tarkoitettuun yhteiseen syöt-töjohtoon (11), yhteinen syöttöjohto (11) on yhdistetty sekoitus-laitteeseen (12), johon avautuvat toisaalta kuljetuskaasun syöttöjohto (15), toisaalta annostuslaitteesta (13) tuleva putkijohto, minkä lisäksi jokaisessa kammiossa (2, 2') on akseliin (17) kiinnitetty pyöriväksi ainakin yksi välppä (16) siten, että sen alareunan ja vaakasuoran erotusseinämän välinen välys on säädettävissä, sekä käsitellyn kaasun poistojohto (21, 21') käsitellyn kaasun johtamiseksi pois kaikista kammioista (2, 2'), jotka pois-tojohdot ovat yhdistetyt yhteiseen putkijohtoon (22, 22'), jossa on jokaista reaktoria (1, 1') varten erillinen pääsulkulaite (23, 23'), jolloin putkijohtoon (22, 22') on yhdistetty kuljetuskaasun putkijohto (24), jossa on jokaista reaktoria (1, 1') varten erillinen sulkulaite (25, 25'), ja pääkaasujohtoon (6) on yhdistetty yhdysjohdon (26) välityksellä, jossa on sulkulaitteet (27, 27'), jotka ovat erilliset jokaiselle reaktorille (1, 1'), yhteinen erotuslaite (28) käytetyn aktiivisen natrium- ja/tai kaliumkarbonaatin erottamista varten.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kammion (2) vaaksuoran erotusseinämän (3) muodostaa suodatinkangas, jonka silmien halkaisija on vähintään 5 % pienempi kuin aktiivisen karbonaatin pienimpien osasten suuruus.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kammion (2) vaakasuoran erotusseinämän (3) muodostaa kiinteä huokoinen aine, esimerkiksi sintrattu lasi tai huokoinen keramiikka, joiden huokoset ovat vähintään 5 % pienemmät kuin aktiivisen karbonaatin pienimpien osasten suuruus.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kammion (2) vaakasuoran erotusseinämän (3) muodostaa metalliseula, jonka silmät ovat vähintään 5 % pienemmät kuin aktiivisen karbonaatin pienimpien osasten suuruus. ,7 61136

11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kammion (2) vaakasuora erotusseinämä (3) on sovitettu kahden irroitettavasti kiinnitetyn vaakasuoran arinan väliin, jotka nojaavat reaktorin (1, 1') seinämään ja ovat mahdollisesti varustetut tiivisteillä. r 18 61136