FI80614C - Foerfarande och tvaettanordning foer avskiljning av ett gasformigt aemne fraon en gas. - Google Patents

Description

1 80614

Menetelmä ja pesuri kaasumaisen aineen erottamiseksi kaasusta 5 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä kaasumaisen ai neen erottamiseksi kaasusta, jonka menetelmän mukaisesti - erotettavaa ainetta sisältävä käsiteltävä kuuma kaasu johdetaan pesuriin, - erotettavan aineen kanssa reagoivaa kemikaalia si-10 sältävää liuosta jaetaan tasaisesti pesurissa olevaan käsiteltävään kaasuun, ja - erotettavan aineen ja kemikaalin välinen, kaasusta erottunut kuiva reaktiotuote otetaan talteen pesurin loppu-päästä poistuvasta kaasusta.

15 Kaasumaisten aineiden erottamiseksi toisistaan, kuten epäpuhtautena esiintyvän kaasun poistamiseksi tai kemikaalin talteenottamiseksi kaasusta, on kehitetty erilaisia kemiallisia menetelmiä. Useimmat menetelmät perustuvat ns. pesuriperiaatteeseen, jonka mukaan käsiteltävä kaasu saate-20 taan kosketukseen erotettavan kaasumaisen aineen kanssa reagoivan kemikaalin kanssa, joka on liuotettu veteen tai muuhun liuottimeen. Liuoksen avulla on helppo muodostaa suuri reaktiopinta erityisessä pesurissa, jotta saataisiin aikaan nopea ja täydellinen kemiallinen reaktio käsiteltä-25 vän kaasun sisältämän erotettavan aineen ja liuoksen sisältämän kemikaalin kesken.

Märässä menetelmässä pesuriin johdetaan niin suuri liuosmäärä, että erotettavan aineen kanssa reagoineet ke-mikaalipisarat eivät ehdi kuivua pesurissa, vaan ne poistu-30 vat pesurin alaosasta liuoksena, joka pumpataan kuivaajaan. Suuren liuosmäärän takia kuuma kaasu jäähtyy pesurissa suhteellisen alhaiseen lämpötilaan (n. 40.50°C), minkä johdosta pesurista poistuva, erotettavasta aineesta vapautettu kaasu voi aiheuttaa korroosiota, suodattimien tukkeutumista 35 sekä pisaranmuodostusta esim. savupiipun päässä. Märässä 2 80614 menetelmässä joudutaan tämän takia pesurista poistuvan kaasun lämpötilaa usein korottamaan pesurin jälkeen lämmönvaih-timella (n. 65-75°C), mikä lisää laitekustannuksia. Märän menetelmän etuna on toisaalta se, että liuospisaroita on 5 pesurin koko ilmatilassa, mistä johtuen reaktioaika on suhteellisen pitkä ja erotusaste yli 90 %.

Suuri reaktiopinta pystytään saamaan aikaan myös sekoittamalla kemikaali pesurissa kaasuvirtaukseen kuivana hienojakoisena jauheena. Tällaisella kuivalla menetelmällä 10 on se etu, että reaktiotulos myös on kuivaa jauhetta, jonka erottaminen kaasusta ja jatkokäsittely on erittäin helppoa. Kuivan kemikaalin reaktionopeus ja -aktiivisuus on kuitenkin huomattavasti huonompi kuin liuoksessa. Lisäksi on olemassa vaara, että vain kemikaalihiukkasen pinta reagoi ero-15 tettavan kaasumaisen aineen kanssa, jolloin reaktiotulos muodostaa pinnalle suojaavan kerroksen, niin että sisus jää reagoimatta. Tämä lisää kemikaalikulutusta ja johtaa lopputuloksena kahden kemikaalin seokseen, mikä vaikeuttaa jatkokäsittelyä .

20 Käsiteltävän kaasun lämpötila on usein niin korkea, että kemiallisen reaktion lisäksi tapahtuu liuottimen haihtumista, jolloin kaasun lämpötila laskee. Tällöin on ehdotettu käyttää korkeata lämpötilaa hyväksi myös kuivausvai-kutuksen aikaansaamiseksi pesurissa. Kun pesuri valitaan 25 niin suureksi, liuosmäärä niin pieneksi ja kaasun lämpötila niin korkeaksi, että liuospisarat ehtivät kemiallisen reaktion tapahduttua kokonaan kuivua, saadaan kuiva, helposti käsiteltävä jauhemuodossa oleva reaktiotuote.

Tällaisen puolikuivan menetelmän epäkohtana on kui-30 tenkin se, että prosessi on hyvin vaikeasti hallittavissa. Joudutaan hyvin helposti siihen, että kemiallinen reaktio ei tapahdu täydellisesti tai reaktiotuote ei kuivu kunnolla ja että käsiteltävän kaasun lämpötilaa joudutaan nostamaan niin paljon, että energiankulutus nousee kohtuutto-35 masti. Kostea reaktiotuote tarttuu helposti kiinni pesurin alaosaan. Puolikuivan menetelmän erotusaste jää yleensä n.

80 %:iin.

3 80614 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä, joka välttää edellä mainitut epäkohdat ja lisäksi tarjoaa eräitä jäljempänä tarkemmin selitettyjä prosessitekni-siä etuja. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella 5 menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, että käsiteltävään kaasuun johdetaan pesurin loppupäässä siinä olevaa kaasua kuumempaa kuivauskaasua reaktiotuotteen kuivaamista ja poistuvan kaasun lämpötilan nostamista varten.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että erotuspro-10 sessi suoritetaan pesurissa olennaisesti märän menetelmän mukaisesti, mutta syntyneeseen reaktiotuotteeseen kohdistetaan pesurissa kuivausvaikutus siihen erikseen tuodun kui-vauskaasun avulla, niin että reaktiotuote poistuu pesurista kuivana. Märän menetelmän mukaisesti on käsiteltävän kaa-15 sun lämpötila melko alhainen ja kosteus suuri pesurin loppupäässä. Pesuriin johdetun kuumemman kuivauskaasun ansiosta muodostuu loppupäässä olevan käsiteltävän kaasun ympäri pyörivä kaasurengas, jossa kaasun nopeus on suuri ja lämpötila korkea. Tämä estää kondensaatin muodostumisen ja 20 korroosion sekä kuivaa samalla erittäin tehokkaasti suurikokoisia ja/tai kosteiksi jääneitä reaktiotuotehiukkasia, mikä välttää tarttumista ja tukkeutumista. Keksinnön ansiosta reaktiotuote saadaan siis kuivana pesurista, vaikka pesuriin tulevan käsiteltävän kaasun lämpötila pidetäänkin 25 alhaisempana kuin puolikuivassa menetelmässä on tarpeen. Silti pesurista poistuvan käsitellyn kaasun lämpötila on kuuman kuivauskaasun ansiosta riittävän korkea, niin että vältetään savukaasun jälkilämmitystarve. Saavutettavissa oleva erotusaste on samaa luokkaa kuin märässä menetelmäs-30 sä, eikä keksinnön mukaiseen menetelmään liity märälle menetelmälle ominaisia korkeita laite- ja energiakustannuksia .

Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa jauhetun kalkkikiven käyttämisen neutraloivana kemikaalina rikin 35 erottamiseksi savukaasuista, koska menetelmä olennaisesti perustuu reaktion kannalta edullisempaan märkään menetelmään, vaikka reaktiotuote saadaankin kuivana pesurista.

4 80614

Keksinnön kohteena on myös menetelmän toteuttamiseen soveltuva pesuri, jolle on tunnusomaista se, että pesurin vaipassa on reaktiotuotteen ja käsitellyn kaasun poistopuo-leisessa päässä tulokohdat pesurin tässä päässä olevaa kaa-5 sua kuumempaa kuivauskaasua varten.

Tällaisessa pesurissa sen alaosa toimii myös kuivaajana, jonka ansiosta reaktiotuote saadaan ulos pesurista kuivana. Pesurin alaosan pinnat säilyvät kuuman kuivauskaa-sun ansiosta kuivina, joten niitä ei tarvitse valmistaa ha-10 ponkestävästä teräksestä. Kuivausvaikutus aikaansaadaan ilman erillisten lämmönvaihtimien ja jälkikuivaajien tarvetta .

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa 15 kuvio 1 esittää kaavamaisesti savukaasujen rikinpois toa käyttäen keksinnön mukaista pesuria, ja kuvio 2 esittää suuremmassa koossa pesurin alaosaa ja keksinnön mukaisen menetelmän edelleenkehitettyä toteutusmuotoa .

20 Kuviossa 1 esitetyssä savukaasujen rikinpoistoproses- sissa johdetaan kattilasta 1 tuleva rikkiä sisältävä savukaasu A savukanavien 2 kautta sähkösuodattimeen 3, jossa kaasusta poistetaan kiinteät hiukkaset. Suodattimesta kaasu virtaa pesuriin 4, jossa kaasuun sumutetaan kemikaali-25 liuosta B suuttimilla 5. Rikin oksidit liukenevat liuoksen pisaroihin ja muodostavat rikkihapoketta tai -happoa, joka reagoi hyvin emäksisen kemikaalin, tavallisesti sammutetun kalkin kanssa. Pisarat kuivuvat pesurissa ja syntyvistä hiukkasista C pääosa erotetaan pesurin alaosassa 6 savukaa-30 suista D, jotka johdetaan suodattimen 7 kautta savupiippuun 8.

Pesurin alaosassa 6 ja suodattimessa 7 erotettu kuiva reaktiotuote viedään kuljettimella 9 varastosiiloon 10 tai kemikaalien kierrätystä varten sammutussäiliöön 11. Sammu-35 tussäiliöön lisätään uutta kemikaalia, tavallisesti sammut-tamatonta kalkkia, joka yhtyy veden kanssa sammutetuksi 5 80614 kalkiksi. Kalkkiliuos pumpataan pumpulla 12 suuttimiin 5.

Rikkiä sitoneiden pisaroiden kuivaamiseksi otetaan keksinnön mukaisesti kattilasta 1 kanavaan 13 pieni määrä kuumaa savukaasua E, joka puhaltimella 14 painetaan pesurin 5 4 kartiomaiseen alaosaan 6 useiden reikien 15, kuvio 2, kautta tangentiaalisesti siten, että pesurin alaosaan muodostuu vaipan 16 läheisyyteen pyörivä kartiomainen kaasu-rengas F, jossa kaasun nopeus on suuri ja lämpötila on korkea. Pesurin alaosan keskiosassa 6a on savukaasun lämpö-10 tila edelleen alhainen ja kosteus suuri. Kaasurengas estää kondensaatin muodostumisen ja korroosion sekä kuivaa samalla tehokkaasti suurikokoisia ja/tai kosteiksi jääneitä reaktiotuotehiukkasia, jotka pesurin sisällä vallitsevassa pyörivässä virtauksessa keskipakovoiman vaikutuksesta ri-15 kastuvat pesurin alaosan vaipan 16 läheisyyteen.

Keksinnön mukainen pesuri toimii savukaasun tulokohdasta pesurin alaosan keskiosaan 6a asti ns. märkämenetel-män mukaisesti, kun taas pesurin alaosan vaippa toimii kuuman kuivauskaasun vaikutuksesta kuivaajana, minkä ansiosta 20 reaktiotuote C saadaan pesurista kuivana märästä menetelmästä huolimatta. Savukaasun tulolämpötila on alhaisempi kuin ns. puolikuivassa menetelmässä tarvittava lämpötila ja tulolämpötila on edullisesti samaa luokkaa kuin tavanomaisissa märkämenetelmissä käytetyt savukaasujen tuloläm-25 pötilat. Kuuman.kuivauskaasun lämpötila valitaan tällöin niin paljon korkeammaksi kuin savukaasujen lämpötila pesurin alaosan keskiosassa, että kuuman kaasurenkaan avulla kohdistuu alaosassa oleviin reaktiohiukkasiin riittävä kui-vausvaikutus reaktiotuotteen saamiseksi ulos pesurista kui-30 vassa muodossa.

Savukaasun lämpötilan alentaminen kattilan jälkeen samaksi kuin märässä menetelmässä, jolloin samalla kosteus nousee, voi tapahtua lämmöntalteenottolaitteella 17 ennen pesuria. Ellei vapautuvalla lämmöllä ole käyttöä, voidaan 35 vesisuuttimilla suorittaa esikostutus tai yksinkertaisesti lisätä suuttimilla 5 sumutettavaa vesimäärää.

6 80614

Kaasurenkaan F toimintaa saadaan tehostettua ja pesurin kemikaalitaloutta parannettua kuvion 2 mukaisella järjestelyllä, jossa pesurin alaosan 6 alapäästä otetaan osa G savukaasuista D kiertokanavan 18 kautta erottimeen 19, 5 jossa siitä erotetaan kiinteät hiukkaset C ja kaasu palautetaan puhaltimen 14 ja aukkojen 15 kautta pesurin alaosaan 6. Erottimessa 19 erotetut hiukkaset syötetään sammutussäi-liöön 11 ja edelleen liuoksena suuttimille 5. Pesurin alaosa 6 toimii tällöin luokittimena, koska raskaat ja suuriko-10 koiset hiukkaset, jotka ovat kuivuneet huonosti ja/tai joiden sisällä on reagoimatonta kalkkia, kulkeutuvat kaasuren-kaaseen F ja joutuvat siellä tehostettuun kuivaukseen korkeassa lämpötilassa ja sen jälkeen erottimen 19 kautta uudelleen kemikaalikiertoon, jolloin kiertoon joutuu se osa 15 kemikaaleista, jossa on jäljellä reagoimatonta kalkkia.

Säätöpelleillä 20 ja 21 voidaan ohjata kiertoon otettavaa kaasu- ja kemikaalimäärää. Pienikokoiset hyvin kuivuneet ja reagoineet hiukkaset C kulkevat pääkaasuvirran D mukana ulos pesurista 4.

20 Kuvion 2 mukaisella järjestelyllä saavutetaan myös se etu, että koska kattilasta 1 kanavan 13 kautta otettava savukaasu sekoitetaan kiertokaasukanavan 18 kautta otettavaan jäähtyneeseen savukaasuun G, voidaan kuivauskaasu E ottaa kattilasta hyvin kuumana ja päästä pieneen kaasumää-25 rään. Tällöin voidaan lisäksi säätöpelleillä 20, 21 ja 22 säätää kiertokaasun tilavuusvirran ja kiertoon otettavan kemikaalimäärän lisäksi myös kiertokaasun lämpötilaa ja savukaasun lämpötilaa pesurin jälkeen toisistaan riippumatta.

Kattilasta otettavan kuivauskaasun E korkea lämpöti-30 la mahdollistaa kalkkikiven käytön prosessissa myöskin silloin, kun pyritään hyvin korkeaan erotusasteeseen.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan voivat keksinnön mukainen menetelmä ja sen sovelta-35 miseksi kehitetty pesuri vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä on mahdollista, että kattilasta otetta- 7 80614 van savukaasun asemesta käytetään erillisestä kuumakaasuke-hittimestä saatua kaasua kuivauskaasuna. Reaktiopinnan muodostaminen voi suuttimien 5 asemesta tapahtua pyörivällä sumuttimella tms. valuttamalla liuosta sorasta, muovipal-5 loista, metalliverkoista tms. muodostettuun täytekerrokseen, jonka läpi käsiteltävä kaasu virtaa, johtamalla käsiteltävä kaasu suurella nopeudella liuospinnan ohi ejek-torissa, kaskadilevystössä tms. laitteessa tai jollain muulla tavalla.

Claims (10)

1. Menetelmä kaasumaisen aineen erottamiseksi kaasusta, jonka menetelmän mukaisesti 5. erotettavaa ainetta sisältävä käsiteltävä kuuma kaa su (A) johdetaan pesuriin (4), - erotettavan aineen kanssa reagoivaa kemikaalia sisältävää liuosta (B) jaetaan tasaisesti pesurissa olevaan käsiteltävään kaasuun, ja 10. erotettavan aineen ja kemikaalin välinen, kaasusta erottunut kuiva reaktiotuote (C) otetaan talteen pesurin loppupäästä poistuvasta kaasusta (D), tunnettu siitä, että käsiteltävään kaasuun (A) johdetaan pesurin (4) loppupäässä (6) siinä olevaa kaasua kuu- 15 mempaa kuivauskaasua (E) reaktiotuotteen (C) kuivaamista ja poistuvan kaasun (D) lämpötilan nostamista varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivauskaasuna (E) käytetään samaa kaasua kuin käsiteltävä kaasu (A) ja että kuivauskaasu joh- 20 detaan pesuriin (4) käsiteltävän kaasun aikaisemmasta prosessivaiheesta (1).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivauskaasuna (E) käytetään kuuma-ilmakehittimestä saatua kaasua.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivauskaasu (E) johdetaan tangentiaalisesti pesurin (4) loppupäähän (6) siten, että pesurin seinämän ja käsiteltävän kaasun (A) väliin muodostuu rengasmainen kuumakaasukerros (F).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että kuivauskaasuun (E) syötetään samaa kemikaalia kuin erotettavan aineen kanssa reagoiva kemikaali.

6. Patenttivaatimuksen 4 ja 5 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että kuumakaasukerrokseen (F) rikastunut kemikaali erotetaan (19) ja liuotetaan (11) pesuriin (4) johdettavaan liuokseen (B). 9 80614

7. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuuman kuivauskaasun (E) lämpötila pidetään niin paljon pesurin (4) alaosan (6) keskiosassa (6a) olevan käsiteltävän kaasun (A) lämpötilaa kor- 5 keampana, että reaktiotuotteeseen (C) kohdistuu riittävä kuivausvaikutus sen poistamiseksi kuivana pesurista.

8. Pesuri kaasumaisen aineen erottamiseksi kaasusta, jossa pesurissa (4) on tulokohta käsiteltävää kaasua (A) varten, tulokohta (5) erotettavan aineen kanssa reagoivaa 10 liuosta (B) varten ja poistokohta erotetun aineen ja kemikaalin välistä reaktiotuotetta (C) ja käsiteltyä kaasua (D) varten, tunnettu siitä, että pesurin (4) vaipassa (16) on reaktiotuotteen (C) ja käsitellyn kaasun (D) pois-töpuoleisessa päässä (6) tulokohdat (15) pesurin tässä pääs- 15 sä olevaa kaasua (A) kuumempaa kuivauskaasua (E) varten.

8 80614

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen pesuri, tunnettu siitä, että kuivauskaasun (E) tulokohdat (15) on sovitettu johtamaan kuivauskaasun tangentiaalisesti pesuriin (4), niin että kuivauskaasu kiertää spiraalimaisesti 20 pesurin vaipan (16) sisäpintaa reaktiotuotteen (C) ja käsitellyn kaasun (D) poistokohtaa kohti ja muodostaa vaipan sisäpuolelle rengasmaisen kuumakaasukerroksen (F), jonka lämpötila on korkeampi kuin kerroksen sisäpuolella olevan käsiteltävän kaasun (A) lämpötila.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen pesuri rikin poistamiseksi kattilan savukaasuista, tunnettu siitä, että pesurin (4) tulokohdat (15) kuumaa kuivauskaasua (E) varten on yhdistetty kanavalla (13) kattilaan (1). 10 8061 4