FI70202C - Saett att aotervinna naeringsmedel fraon avgaserna av en np-konstgoedselfabrik - Google Patents

Description

1 70202

Tapa ottaa talteen ravinteita NP-lannoitetehtaan poistokaasuista Tämä keksintö kohdistuu tapaan ottaa talteen ravinteita NP-lannoitetehtaan poistokaasuista saattamalla lannoitteen valmistusprosessista saatuja kuumia, veden suhteen lähes kylläisiä reaktiokaasuja alttiiksi vastavirtapesulle ja pesemällä lannoitteen kuivauksesta saatuja kuumia kaasuja niiden sisältämien kaasumaisten epäpuhtauksien ottamiseksi talteen.

Öljyn hinnannousun myötä on huomio yhä enenevässä määrin kiinnittynyt lannoitteiden kuivauskustannuksiin. Kustannusten säästämiseksi pyritään mahdollisimman alhaiseen vesipitoisuuteen kuivattavassa lannoitelietteessä. Tämä taloudel-lisuusvaatimus on johtanut siihen, että ravinnepitoisia prosessivesiä, kuten kaasunpesureiden pesuvesiä, voidaan palauttaa prosessiin ainoastaan rajoitetussa määrin.

Lannoitetehtaan poistokaasut sisältävät myös erilaisia arvokkaita kaasumaisia epäpuhtauksia, kuten ammoniakkia, fluorideja ja typen oksideja sekä lannoitehiukkasia ja aero-sole3a. Poistokaasujen tehokkaaseen puhdistukseen kiinnitetään sen vuoksi yhä enenevää huomiota. Kaasujen puhdistus on kuitenkin suoritettava lannoitetehtaissa siten, ettei synny ravinnepitoisia poistovesiä, jotka saastuttaisivat vesistöjä.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on näin ollen aikaansaada tapa ottaa talteen ravinteita NP-lannoitetehtaan poistokaa-kaasuista ilman, että lannoitteen valmistusprosessista saadun lannoitelietteen vesipitoisuus ja öljyn kulutus tämän’ lannoitelietteen kuivauksessa olennaisesti nousisivat. Keksinnön tarkoituksena on lisäksi aikaansaada tapa ravinteiden entistä tarkemmaksi talteenottamiseksi NP-lannoitetehtaan 2 70202 poistokaasuista pesemällä näitä poistokaasuja vedellä, ilman että öljyn kulutus lannoitelietteen kuivauksessa tämän johdosta olennaisesti nousisi. Keksinnön avulla on mahdollista aikaansaada täysin suljettu liuoskierto.

US-patenttijulkaisusta 4 271 134 tunnetaan menetelmä lannoitetehtaan poistokaasujen käsittelemiseksi, jossa ammoniakki pestään poistokaasuista väkevällä fosforihapolla, minkä jälkeen kaasuja vielä käsitellään kiinteällä adsorp-tioaineella. Käytetty väkevä fosforihappoliuos voidaan johtaa lannoitteen valmistusprosessiin siinä olevien ravinteiden palauttamiseksi prosessiin. Käytettyä adsoprtioainetta ei sen sijaan voida palauttaa prosessiin ja joskin tässä prosessissa säästetään pesuveden haihdutuskustannuksissa, lisää adsorptioaineen käyttö valmistuskustannuksia, minkä lisäksi adsorptioaineeseen kaasuista sitoutuneita ravinteita ei saada palautetuksi prosessiin.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten aikaansaada tapa ottaa talteen ravinteita NP-lannoitetehtaan poistokaasuista entistä tarkemmin ja olennaisesti ilman mitään lisäkustannuksia .

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista.

Keksinnön mukaisella tavalla on mahdollista hyödyntää lan-noiteprosessista poistuvien kaasujen erilaista läropötilata-soa sekä haihdutuskykyä pesemällä lannoitteen kuivauksesta saatuja kuumia kaasuja kuumien, veden suhteen lähes kylläisten reaktiokaasujen vastavirtapesusta tulevalla pesu-liuoksella tämän väkevöittämiseksi ja edullisesti ravinteiden kiteyttämiseksi tästä pesuliuoksesta, niin että ravinteet voidaan palauttaa lannoitteen valmistusprosessiin väkevänä kidelietteenä, joka ei laimenna tästä prosessista saatua lannoitelietettä eikä siten lisää sen kuivauskustannuksia .

3 70202

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on lisäksi mahdollista ottaa ravinteet entistä tarkemmin talteen lannoitteen valmistusprosessista saaduista kuumista, veden suhteen lähes kylläisistä reaktiokaasuista pesemällä ja lauhduttamalla nämä kaasut lopuksi sumualueelle, jolloin kaasuissa olevat aerosolihiukkaset toimivat kondensoituvien sumupisaroiden tiivistysytiminä, jotka neste-kaasukosketuksen johdosta kasvavat suuremmiksi pisaroiksi, jotka pesussa erottuvat helposti kaasuista. Tiivistysytimet muodostavat suuren ai-neensiirtopinnan, johon myös kaasumaiset epäpuhtaudet imeytyvät tehokkaasti. Lannoitteen valmistusprosessista saadut kuumat, veden suhteen lähes kylläiset reaktiokaasut jäähdytetään lannoitteen kuivauksesta saatujen kuumien kaasujen pesussa jäähtyneillä kaasuilla joko suoraan sekoittamalla nämä kaasut keskenään tai epäsuorasti, pesemällä näitä kaasuja samalla kiertoliuoksella.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuviot 1-3 esittävät kaaviomaisesti erilaisia järjestelmiä lannoitetehtaan poistokaasujen pesemiseksi ja pesuliuosten kierrättämiseksi.

Lannoiteliete valmistetaan liuotus- ja neutralointireakto-reissa 1-3. Neutraloitumislämmön vaikutuksesta reaktoreista 1-3 poistuu runsaasti vesihöyryä ja sen mukana ammoniakkia, fluorideja, typen oksideja sekä lieteroiskeita ja kiintoai-nehiukkasia (=aerosoleja). Poistokaasut 4 ovat lähes kylläisiä vesihöyryn suhteen ja niiden lämpötila on tavalli- o sesti tasolla 70-120 C. Kaasut 4 pestään pesureissa 5 ja 6 pesuliuoksella 7, jota kierrätetään pesuliuossäiliöistä 8 ja 9 kiertoliuospumppujen 10 ja 11 avulla. Ammoniakin sitomiseksi pesuliuossäiliöihin 8 ja 9 lisätään pH-säätökemikaalia 12, joka voi olla esim. rikkihappoa, fosforihappoa tai typpihappoa .

70202

Reaktorikaasut 4 ovat vesihöyryn suhteen lähes kylläisiä, pesureissa 5 ja 6 ei tapahdu sanottavaa lämpötilan laskua ja pesureissa kiertävän pesuliuoksen 7 lämpötila pysyy ta-o solia 60-95 C. Korkeasta lämpötilasta johtuen ravinnesuo-lat pysyvät näissä pesuvaiheissa 5 ja 6 näin ollen liukoisessa muodossa.

Lannoiteliete 15 johdetaan neutralointireaktorista 3 ta-saussäiliöön 17 ja siitä edelleen kuivausrumpuun 16 kuuman ilman 18 kanssa. Kuivausrummusta 16 poistuvat kaasut 19 sisältävät epäpuhtautena lannoitepölyä, joka erotetaan pöly-nerotuslaitteissa 20 sekä kuivauksessa lannoiterakeista haihtuvia kaasumaisia epäpuhtauksia kuten ammoniakkia, typen oksideja ja fluorideja. Kaasumaiset epäpuhtaudet pestään märkäpesurissa 21 kierrättämällä siinä pesunestettä 22 säiliöstä 23 pumpulla 24.

Kuivausrummusta poistuvien kaasujen lämpötila on tasolla o 70-90 C ja niiden suhteellinen kosteus on luokkaa 5-10 %. Tästä syystä pesurissa 21 tapahtuu runsasta veden haihtumista samalla kun kaasu 19 ja pesuliuos 22 jäähtyvät kaasun o märkälämpötilaa vastaavaan lämpötilaan 40-55 C. Matalasta lämpötilasta ja veden haihtumisesta johtuen ravinnesuolojen liukoisuus on tässä pesuvaiheessa 21 pienempi kuin reaktio-kaasujen 4 pesureissa 5 ja 6.

Esillä olevassa keksinnössä hyödynnetään reaktiokaasujen 4 ja kuivauskaasujen 19 erilaista lämpötilatasoa ja kuivaus-kaasujen 19 haihdutuskykyä seuraavasti. Pesuliuosta 7 kierrätetään toisesta pesuvaiheesta 6 ensimmäiseen 5 vastavir-taperiaatteen mukaisesti. Lisäysvesi 25, jollaisena voi olla esim. lattiakaivoon 26 kertynyt ravinnepitoinen prosessista peräisin oleva pesu- tai vuotovesi, johdetaan ensin reak-tiokaasujen 4 jälkimmäisen pesuvaiheen 6 kiertoliuossäiliöön 9. Sieltä käytetty pesuliuos johdetaan reaktiokaasujen 4 5 70202 ensimmäisen pesuvaiheen 5 kiertoliuossäiliöön 8. Perättäisiä pesuvaiheita voi olla luonnollisesti tässä esitettyjä enemmän tai vähemmän. Kuitenkin riittävän pesutuloksen aikaansaamiseksi tarvitaan yhteensä vähintään kaksi peräkkäistä pesuvaihetta.

Ammoniakki reagoi pesureissa 5 ja 6 pH-säätöön käytetyn hapon 12 kanssa vastaaviksi suoloiksi. Pesuliuoksen 7 ammo-niumsuolapitoisuus nousee siirryttäessä pesuliuoksen kulkusuunnassa toisesta pesuvaiheesta 6 ensimmäiseen 5, mutta korkeasta lämpötilasta johtuen ei kyllästymispistettä yleensä reaktiokaasujen 4 pesureissa 5 ja 6 vielä saavuteta.

Reaktiokaasujen 4 ensimmäisestä pesuvaiheesta 5 pesuliuos 7 johdetaan kuivauskaasujen 19 pesurin 21 kiertoliuossäiliöön 23. Myös tähän pesuvaiheeseen lisätään ammoniakin sitomiseksi happoa 12. Pesurissa 21 tapahtuu pesuliuoksen väkevöityminen ja jäähtyminen veden haihtumisen seurauksena, jolloin liukoisuusraja ylitetään ja ammoniumsuoloja kiteytyy ulos liuoksesta.

Kiteytyneet ammoniumsuolat poistetaan liuoksesta johtamalla pesuliuoskierrosta 22 sivuvirta 27 kiteytyneiden suolojen erotuslaitteeseen 28, joka voi olla sakeutin, suodatin, linko tai muu vastaava erotuslaite, josta kiteetön liuos 29 palautetaan takaisin pesurille 21 ja kiteet tai kideliete 30 palautetaan takaisin lannoiteprosessiin 1-3. Ravinnesuolojen kiteytymistä voidaan tehostaa lisäkiteyttimellä 32, joka toimii jäähdytysvedellä 33.

Kuivauskaasujen 19 pesuri 21 pesuliuossäiliöineen 23 toimii näin ollen samalla haihdutuskiteyttimenä, missä haihdutuse-nergia saadaan kuivauskaasujen 19 jätelämmöstä. Pesureissa 5, 6, 21 talteenotettu ammoniakki palautetaan takaisin reaktoreille 1-3 kiteinä tai kidelietteenä 30, joka sisältää minimimäärän vettä.

6 70202

Veden haihduttaminen kuivauskaasujen 19 pesurissa 21 edellä esitetyllä tavalla tekee myös mahdolliseksi suhteellisen laimeiden happojen käytön pH-säätökemikaaleina 12 sekä ravinnepitoisten vesien "kuluttamisen" pesureilla, jolloin ravinnepitoisia vesiä ei tarvitse johtaa tehtaasta sitä ympäröiviin vesistöihin.

Kuvion 2 mukaisessa suoritusmuodossa reaktorikaasujen viimeisenä pesuvaiheena on märkäpesuri 34. Kuivauskaasujen 19 viimeisenä pesuvaiheena on märkäpesuri 35. Pesuliuosta 36 kierrätetään kummallekin pesurille 34, 35 pesuliuossäiliös-tä 37 pumpun 38 avulla. Ammoniakin peseytymisen tehostamiseksi pesuliuossäiliöön 37 voidaan lisätä happoa 12.

Reaktiokaasujen 4 ja kuivauskaasujen 19 lämpötilaero pyrkii tasoittumaan pesureissa 34 ja 35 yhteisen pesuliuoskierron 36 vaikutuksesta siten, että kuumista reaktiokaasuista 4 siirtyy lämpöä pesuliuokseen 36 ja vastaavasti pesuliuok-sesta 36 siirtyy lämpöä kuivauskaasuihin 19. Näin pesurissa 34 tapahtuu voimakasta lauhtumista ja pesurissa 35 tapahtuu vastaavasti haihtumista. Edellyttäen, että pesureissa 34 ja 35 on riittävät nestekierrätys ja aineensiirtopinta, saavuttavat pesureista 34, 35 poistuvat kaasut 4, 19 lähes saman lämpötilan.

Lauhtumisen seurauksena muodostuu pesurissa 34 hyvät edellytykset tehokkaalle aerosolien ja kaasumaisten epäpuhtauksien pesulle. Pesurissa 35 tapahtuva haihtuminen puolestaan luo edellytykset sille, että systeemistä lauhtuva nettove-simäärä ei vielä estä muiden epäpuhtaiden prosessivesien 39 syöttämistä pesureiden lisäysvedeksi. Näin myös tällä järjestelyllä päästään lannoitetehtaan täydellisen suljettuun vesikiertoon.

7 70202

Kuvion 3 mukaisessa suoritusmuodossa pesurista 6 poistuvat reaktiokaasut 4 ja pesurista 21 poistuvat kuivauskaasut 19 johdetaan sekoitusvyöhykkeen 40 kautta pesuriin 41. Sekä sekoitusvyöhykkeeseen 40 että pesuriin 41 kierrätetään pe-suliuosta 42 säiliöstä 43 pumpun 44 avulla. Ammoniakin peseytymisen tehostamiseksi pesuliuossäiliöön 43 voidaan myös lisätä happoa 12. Käytetty pesuliuos 42 johdetaan säiliöstä 42 vastavirtaperiaatteen mukaisesti säiliöön 9. Vesihöyryn o suhteen kylläisen, 60-95 C kuuman reaktiokaasun 4 ja kyl-o Iäisen, 40-55 C lämpimän kuivauskaasun 19 sekoittuessa sekoitusvyöhykkeessä 40 kaasuseos joutuu ylikyllästystilaan, jolloin kaasussa olevat pöly- ja aerosolihiukkaset toimivat tiivistymisytiminä. Näin muodostuu hyvin suuri määrä pieniä mikropisaroita. Sekoitusvyöhykkeessä 40 vallitsevat turbulenssin ja siihen sumutetun pesuliuoksen 42 vaikutuksesta mikropisarat kasvavat suuremmiksi. Mikropisaroiden kasvu jatkuu pesurissa 41, missä ne peseytyvät kaasusta pesuriin suihkutetun veden vaikutuksesta. Tiivistysmisytimien muodostuminen ja niiden kasvu luovat edellytykset aerosolien poistamiseksi tavanomaisilla pienen painehäviön omaavilla märkäpesureilla energiankulutuksen kannalta edullisella tavalla. Samalla aikaansaadaan suuri kosketuspinta nesteja kaasufaasien välille, jolloin myös kaasumaiset epäpuhtaudet imeytyvät tehokkaasti.

Keksintöä selostetaan alla vielä esimerkin avulla.

Esimerkki

Eräästä lannoiteprosessista poistui lietteen neutralointi-vaiheesta kaasuseos, jonka koostumus oli: 8 70202 3 ,

Tilavuusvirta 45 000 m /h (käyttöolosuhteissa) o

Lämpötila 80 C

Suhteellinen kosteus 85 %

Kaasuseos sisälsi:

Ammoniakkia 300 kg/h

Aerosoleja (mm. NH NO ) 100 kg 4 3

Kuivausvaiheesta poistui kaasuvirta^ jonka koostumus oli:

Tilavuusvirta 120 000 m /h (käyttöolosuhteissa) o

Lämpötila 82 C

Suhteellinen kosteus 7 %

Kaasuseos sisälsi ammoniakkia 100 kg/h

Kaasut puhdistettiin kuvion 3 mukaisella puhdistus järjestelmällä käytäen fosforihappoa pH-säätökemikaalina. Reak-tiokaasujen pesusta poistuva pesuliuos johdettiin kuivaus-kaasujen pesurille, jossa tapahtui liuoksen väkevöitymistä ja jäähtymistä, jolloin NH^H^PO^-suoloja kiteytyi ulos liuoksesta. Kiteet erotettiin ja palautettiin takaisin lan-noiteprosessiin. Emäliuos palasi takaisin pesurille.

Lopuksi kaasut yhdistettiin, jolloin kaasuseos joutuu su-mualueelle. Tapahtui veden lauhtumista ja tehokas aerosolihiukkasten poisto. Piippuun johdettu kaasuseos sisälsi ammoniakkia alle 10 kg/h ja aerosoleja alle 5 kg/h.

Claims (9)

70202

1. Tapa ottaa talteen ravinteita NP-lannoitetehtaan poistokaasuista saattamalla lannoitteen valmistusprosessista saatuja kuumia, veden suhteen lähes kylläisiä reaktiokaasu- ja (4) alttiiksi vastavirtapesulle (5, 6) ja pesemällä lannoitteen kuivauksesta (16) saatuja kuumia kaasuja (19) niiden sisältämien epäpuhtauksien ottamiseksi talteen, tunnettu siitä, että lannoitteen kuivauksesta saatuja kuumia kaasuja (19) pestään (21) kuumien, veden suhteen lähes kylläisten reaktiokaasujen (4) vastavir-tapesusta (5, 6) tulevalla pesuliuoksella (7) tämän väke-vöittämiseksi ennen sen palauttamista lannoitteen valmistusprosessiin (1-3).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että väkevöitynyttä pesuliuosta (22) johdetaan kiteiden erotuslaitteeseen (28) josta kiteet tai kideliete (30) johdetaan lannoitteen valmistusprosessiin ja kiteetön liuos (29) palautetaan pesuun (21).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu siitä, että reaktiokaasujen (4) vastavirtapesus-ta (5, 6) ja kuivauskaasujen (19) pesusta (21) saatuja kaasuja pestään erikseen kahdessa rinnakkaisessa pesuvaiheessa (34, 35) käyttäen yhteistä nestekiertoa (36) reaktiokaasujen (4) vastavirtapesusta (5, 6) saatujen kuumien kaasujen lauhduttamiseksi ja osa yhteisestä kiertonesteestä (36) johdetaan reaktiokaasujen vastavirtapesuun (5, 6).

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu siitä, että reaktiokaasujen (4) vastavirtapesusta (5, 6) ja kuivauskaasujen (19) pesusta (21) saadut kaasut yhdistetään (40) reaktiokaasujen vastavirtapesusta saatujen kuumien, veden suhteen lähes kylläisten kaasujen (4) lauhduttamiseksi, pestään (41) samassa pesurissa ja osa näin 10 70202 saadusta kiertonesteestä (42) johdetaan reaktiokaasujen vastavirtapesuun (5, 6).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitä, että lannoitteen kuivauksesta (16) saatuja kuumia kaasuja (19) saatetaan alttiiksi pölynero-tukselle (20) ennen kuumien kuivauskaasujen (19) pesua (21).

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitä, että pesuvaiheiden (5, 6, 21, 35, 41. kiertonesteisiin (7, 22, 36, 42) lisätään happoa (12).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 2-6 mukainen tapa, tunnettu siitä, että väkevöityä pesuliuosta (22) jäähdytetään (32) ennen kiteiden erotusta (28) ravinteiden kiteyttämiseksi liuoksesta (22).

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitä, että pestään veden suhteen lähes kylläisiä reaktiokaasuja (4), joiden lämpötila on 70-o

120 C.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitä, että pestään kuivauskaasuja (19), o joiden lämpötila on 70-90 C ja suhteellinen kosteus 5-10 %. 11 70202