FI84434B - Method and installation for recovery of sulfur and/or nitrogen oxides from gases containing them - Google Patents

Method and installation for recovery of sulfur and/or nitrogen oxides from gases containing them Download PDF

Info

Publication number
FI84434B
FI84434B FI900455A FI900455A FI84434B FI 84434 B FI84434 B FI 84434B FI 900455 A FI900455 A FI 900455A FI 900455 A FI900455 A FI 900455A FI 84434 B FI84434 B FI 84434B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
potassium
solution
steam
bisulphite
heating
Prior art date
Application number
FI900455A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI84434C (en
FI900455A0 (en
FI900455A (en
Inventor
Arto Holma
Juhani Laakso
Pekka Vuorimaeki
Original Assignee
Rauma Wood International Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rauma Wood International Oy filed Critical Rauma Wood International Oy
Priority to FI900455A priority Critical patent/FI84434C/en
Publication of FI900455A0 publication Critical patent/FI900455A0/en
Publication of FI900455A publication Critical patent/FI900455A/en
Publication of FI84434B publication Critical patent/FI84434B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI84434C publication Critical patent/FI84434C/en

Links

Description

8443484434

Menetelmä ja laitteisto rikki- ja/tai typpioksidien talteen-ottamiseksi niitä sisältävistä kaasuistaMethod and apparatus for recovering sulfur and / or nitrogen oxides from gases containing them

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä happamien kaasujen, etenkin rikin ja typen oksidien talteenottamiseksi kaasuista.The invention relates to a process according to the preamble of claim 1 for recovering acid gases, in particular sulfur and nitrogen oxides, from gases.

Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 13 johdannon mukaista laitteistoa.The invention also relates to an apparatus according to the preamble of claim 13.

Esillä oleva menetelmä on käyttökelpoinen happamien kaasumaisten yhdisteiden, kuten rikin ja typen oksidien, talteenottamiseksi kaasuseoksista. Kaasuseoksen lämpötila voi olla -50...+120eC ja se voi sisältää runsaasti hiilidioksidia, typpeä ja happea. Kaasuseos on tavallisimmin ilman hiilidioksidin ja rikin sekä typen oksidien seos, joka voi olla peräisin prosessista, jossa syntyy jätteenä em. happamia yhdisteitä ns. häntäkaasuna, kuten esim. rikkihappotehtaissa tai rikkihappoa käyttävissä prosessinosissa. Kaasu voi myös olla peräisin fossiilisia polttoaineita käyttävistä voimaloista, kuten kivihiiltä, ns. palavaa kiveä tai polttoöljyä käyttävistä lämpö- tai sähkövoimaloista.The present process is useful for recovering acidic gaseous compounds such as sulfur and nitrogen oxides from gas mixtures. The temperature of the gas mixture can be -50 ... + 120eC and it can be rich in carbon dioxide, nitrogen and oxygen. The gas mixture is most usually a mixture of carbon dioxide and sulfur and nitrogen oxides without air, which can come from a process in which the above-mentioned acidic compounds are formed as waste. as tail gas, such as in sulfuric acid factories or process parts using sulfuric acid. The gas can also come from fossil fuel power plants, such as coal, so-called thermal or electric power stations using burning rock or fuel oil.

Rikin happamien kaasujen ja typen oksidien poistamiseen ja/tai talteenottamiseen on kehitetty lukuisia menetelmiä, joista seuraavassa annetaan muutama esimerkki: 1. ArinamenetelmätNumerous methods have been developed for the removal and / or recovery of acid gases and nitrogen oxides of sulfur, some of which are given below: 1. Grate methods

Rikin oksidit voidaan sitoa jo polttovaiheessa emäksiseen yhdisteeseen, kuten esim. kalkkikiveen, magnesiittiin tms. mineraaliin, joka reagoi rikkidioksidin kanssa muodostaen sulfaattia, jonka yleiskaava on MeS04·Sulfur oxides can be bound already at the combustion stage to a basic compound, such as limestone, magnesite or a similar mineral, which reacts with sulfur dioxide to form a sulphate of the general formula MeSO 4 ·

MeSC>4 voidaan tämän jälkeen poistaa jätteenä ja tulipesästä lähtevä savukaasu on olennaisesti rikkidioksidivapaata.The MeSC> 4 can then be removed as waste and the flue gas from the furnace is substantially free of sulfur dioxide.

Tällainen menetelmä on esimerkiksi Ahlström Oy:n kehittämä "Pyroflow®"-prosessi, jossa rikin oksidien sitomiseen käytetään kalkkikiveä tai siitä tehtyjä yhdisteitä, kuten CaO.Such a method is, for example, the "Pyroflow®" process developed by Ahlström Oy, in which limestone or compounds made from it, such as CaO, are used to bind sulfur oxides.

2 844342,84434

Polttoprosessissa kehittyvät typen oksidit voidaan poistaa joko polttoteknisin keinoin tai erilaisilla kemikaali-lisäyksillä, kuten esimerkiksi ruiskuttamalla polton jälkeiseen savukaasuun NH3~kaasua, joka reagoi typen oksidien kanssa.The nitrogen oxides generated in the combustion process can be removed either by combustion techniques or by various chemical additions, such as by injecting NH3 gas, which reacts with the nitrogen oxides, into the flue gas after combustion.

2. Savukaasumenetelmät2. Flue gas methods

Kaasuissa olevat rikin oksidit voidaan edelleen sitoa edellä mainittuun emäksiseen yhdisteeseen käsittelemällä pro-sessikaasua tällä yhdisteellä. Tällöin yhdisteen annetaan reagoida kaasuvaiheen kanssa joko kuivana (esim. CaO, MgO, ZnO), puolimärkänä (Ca(0H)2 tai liuoksena (esim. MeOH,The sulfur oxides in the gases can be further bound to the above-mentioned basic compound by treating the process gas with this compound. In this case, the compound is reacted with the gas phase either dry (e.g. CaO, MgO, ZnO), semi-wet (Ca (OH) 2) or in solution (e.g. MeOH,

Me2S03 ja NH3).Me 2 SO 3 and NH 3).

Tunnetaan myös lukuisia epäsuoria kalkkimenetelmiä, joissa käytetään kalkkia rikin kanssa reagoivien Me-liuosten regeneroitiin seuraavien reaktioiden mukaisesti: 2MeOH + SO2 ------> Me2S03Numerous indirect lime methods are also known which use lime. Sulfur-reactive Me solutions were regenerated according to the following reactions: 2MeOH + SO2 ------> Me2SO3

Me2S03 + Ca(OH)2 ------> CaS03 + 2MeOHMe 2 SO 3 + Ca (OH) 2 ------> CaSO 3 + 2MeOH

Ensimmäinen kalkkipuhdistusmenetelmä kehitettiin jo vuonna 1884 (Schroeder and Hanisch) ja ICI asensi ensimmäisen Ca(OH)2-lietteellä toimivan rikinpoistolaitteiston Swanseaan 1930-luvulla.The first descaling method was developed as early as 1884 (Schroeder and Hanisch) and ICI installed the first Ca (OH) 2 slurry desulphurisation plant in Swansea in the 1930s.

Ns. puolikuivista menetelmistä tunnetaan mm. Tampella Oy:n kehittämä LIFAC-prosessi.The so-called semi-dry methods are known e.g. LIFAC process developed by Tampella Oy.

Ns. märkämenetelmistä ovat tunnetuimpia General Electricin NaOH-prosessi, Wellman-Lord-prosessi, jossa adsorbenttina on natriumbisulfiitti ja tuotteena rikkidioksidi tai rikkihappo, UHDE:n NH3-prosessi, jossa tuotteena on (NH4)2S04· Tunnettuja ovat myös ns hyötymenetelmistä Outokumpu Oy:n Sulfred-prosessi, jossa tuotteena on alkuainerikki, ja RR/CAT-prosessi (FI-patenttijulkaisu 73603, FI-patenttihake-mus 874363), jossa tuotteena on kaliumsulfaatti.The most well-known wet processes are General Electric's NaOH process, the Wellman-Lord process, in which the adsorbent is sodium bisulphite and the product is sulfur dioxide or sulfuric acid, the NH3 process in UHDE, the product is (NH4) 2SO4 · Outokumpu Oy is also known: n Sulfred process in which the product is elemental sulfur and RR / CAT process (FI patent publication 73603, FI patent application 874363) in which the product is potassium sulphate.

3 844343,84434

Tarkastelemme erityisesti viimeksi mainittua prosessia. Prosessi voidaan jakaa erillisiin kokonaisuuksiin: a) kaliumhydroksiasetonisulfonaatin valmistus, b) kaliumbisulfiitin hajotus kaliumsulfiitiksi ja rikkidioksidiksi, c) kaliumsulfiitin hapettaminen sekä d) SC>2:n ja NOx:ien pesu savukaasuista.We will look in particular at the latter process. The process can be divided into separate entities: a) preparation of potassium hydroxyacetone sulfonate, b) decomposition of potassium bisulphite into potassium sulphite and sulfur dioxide, c) oxidation of potassium sulphite and d) scrubbing of SC> 2 and NOx from flue gases.

Kaliumhydroksiasetonisulfonaatti, josta savukaasujen pesussa käytettävä kaliumsulfiitti valmistetaan, tehdään tässä prosessissa sinänsä tunnetulla ioninvaihtomenetelmällä käyttäen lähtöaineena kaliumkloridia ja alfa-hydroksiasetonisulfoni-happoa.The potassium hydroxyacetone sulfonate from which the potassium sulfite used for flue gas scrubbing is prepared is made in this process by an ion exchange method known per se, using potassium chloride and alpha-hydroxyacetone sulfonic acid as starting material.

Kaliumasetonisulfonaatti hajoaa kuumennettaessa ensin kalium-bisulfiitiksi (l)-yhtälön mukaan: (1) K(Ac)S020H ------------> khso3 + Ac KHSO3 voidaan hajottaa esimerkiksi kuivaamalla se anhydri-dikseen: K2S2O5, joka hajoaa edelleen lämmitettäessä K2SO3:ksi ja SC>2:ksi.Potassium acetone sulfonate decomposes on heating to potassium bisulphite according to equation (I): (1) K (Ac) SO 2 OH ------------> khso3 + Ac KHSO3 can be decomposed, for example, by drying it to its anhydride: K2S2O5, which decomposes further on heating to K2SO3 and SC> 2.

FI-patentin 73603 mukaisessa menetelmässä erotetaan K2S2O5-kiteet pesurissa ja hapetetaan ne suoraan I^SO^ksi 200eC:ssa. K2S20s:n epäsuoralla kuumentamisella tapahtuvassa hajotusprosessissa voi sivureaktioiden seurauksena kuitenkin syntyä mm. kaliumin tioyhdisteitä ja kaliumsulfaattia. Tio-yhdisteet voivat akkumuloitua prosessikiertoon ja huonontaa absorptiosaantoa. Toisaalta syntynyt K2SO4 voidaan poistaa liuoksesta vaikeimmin kiteytyvänä ja saada näin prosessin valmista lopputuotetta.In the process according to FI patent 73603, the K 2 S 2 O 5 crystals are separated in a scrubber and oxidized directly to I 2 SO 4 at 200 ° C. However, in the decomposition process by indirect heating of K2S20s, as a result of side reactions, e.g. potassium thio compounds and potassium sulfate. Thio compounds can accumulate in the process cycle and impair absorption yield. On the other hand, the K2SO4 formed can be removed from the solution as the most difficult to crystallize and thus obtain the finished end product of the process.

Edelleen on edellä mainitun patentin mukaisessa prosessissa käytetty SC>2-pitoisten kaasujen pesuun kylläistä K2SC>3-liu- 4 84434 osta, jolloin prosessissa muodostuu helposti kiteytymiä, jotka tukkivat prosessilaitteet.Furthermore, in the process according to the above-mentioned patent, saturated K2SC> 3 solution has been used for the purification of SC> 2 -containing gases, whereby crystals easily form in the process, which clog the process equipment.

BE-patenttijulkaisun 706449 (Beckwell Process Co.) mukaisessa prosessissa kuumennetaan rikkidioksidipitoisten kaasujen pesusta saatua K2S205~H20-kidemassaa autoklaavissa 110... 191*C:n lämpötilassa ja 1 - 11 at:n ylipaineessa. Tällöin, tekijöiden mukaan, K2S2C>5-kiteet "liukenevat kideveteensä" ja toivottu hajoamisreaktio S02:n kierrättämiseksi tapahtuu. Viimeksi mainitussa prosessissa on jo edellä mainittujen kiteiden käsittelystä aiheutuvien hankaluuksien lisäksi vaikeutena mm. suuren paineastian jatkuvatoiminen ajaminen epäsuoralla kuumennuksella.In the process according to BE patent publication 706449 (Beckwell Process Co.), the K2S205-H2O crystal mass obtained from the washing of sulfur dioxide-containing gases is heated in an autoclave at a temperature of 110 to 191 ° C and an overpressure of 1 to 11 at. In this case, according to the factors, the K 2 S 2 O 5 crystals "dissolve in their water of crystallization" and the desired decomposition reaction to recycle SO 2 takes place. In the latter process, in addition to the inconveniences caused by the processing of the above-mentioned crystals, e.g. continuous operation of a large pressure vessel with indirect heating.

K2s2°5;n edellä mainitulla tavalla tapahtuvaa hajotusproses-sia voidaankin ajaa ainoastaan panostoimisena, mikä on teknisenä ratkaisuna vaikeaa. Suorittamissa kokeissamme olemme voineet todeta, että tämän tunnetun tekniikan mukaisen prosessin desorptiosaanto on alhainen (vain noin 6...The decomposition process of K2s2 ° 5 in the above-mentioned manner can therefore only be run in batch mode, which is difficult as a technical solution. In our experiments we have been able to find that the desorption yield of this prior art process is low (only about 6 ...

13 %, vrt. esimerkki 7), jolloin prosessissa joudutaan epätaloudellisen suuriin kiertokuormiin.13%, cf. Example 7), in which case the process is subjected to uneconomically high rotational loads.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen ratkaisu happamien kaasujen, etenkin rikin ja typen oksidien, talteenottamiseksi.The object of the present invention is to eliminate the drawbacks associated with the prior art and to provide a completely new solution for the recovery of acid gases, in particular oxides of sulfur and nitrogen.

Keksinnössä lähdetään samasta lähtökohdasta kuin FI-patentissa 73603, eli puhdistettavia kaasuja pestään reaktio-tilassa vesiliuoksella, jonka liuennut aine pääasiallisesti koostuu kaliumsulfiitista. Saatettaessa kaliumsulfiitti reagoimaan rikin ja/tai typen oksidien kanssa muodostuu kalium-bisulfiittia. Menetelmän mukaan ainakin osa pesunesteen kaliumsulfiitista on valmistettu kaliumhydroksiasetonisulfo-naatti-liuoksesta poistamalla tästä ensin asetoni ja hajottamalla syntynyt kaliumbisulfiittiliuos kaliumsulfiitiksi.The invention starts from the same starting point as in FI patent 73603, i.e. the gases to be purified are washed in the reaction state with an aqueous solution, the solute of which consists mainly of potassium sulphite. When potassium sulfite is reacted with oxides of sulfur and / or nitrogen, potassium bisulfite is formed. According to the method, at least a part of the potassium sulfite in the washing liquid is prepared from a potassium hydroxyacetone sulfonate solution by first removing acetone and decomposing the resulting potassium bisulfite solution into potassium sulfite.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että yllä mainitusta kaasujen käsittelystä saatavasta kaliumbisulfiittipitoista 5 84434 liuoksesta desorboidaan rikkidioksidia suorittamalla liuokselle höyrykuumennuskäsittely. Käytännössä kaliumbisulfIitti hajotetaan kuumentamalla sitä suoraan 101...800eC:sella, sopivimmin 125...250eC:sella höyryllä rikkidioksidin vapauttamiseksi. Höyrykuumennus voidaan suorittaa esim. vastavirtaan toimivassa desorptiolaitteessa 0,1...250 at:n, edullisesti 1...25 at:n ja erityisen edullisesti noin 8...12 at:n, ylipaineessa. Reaktio voidaan myös tehdä normaalipaineessa.The invention is based on the idea that sulfur dioxide containing 5,84434 of the potassium bisulfite-containing solution obtained from the above-mentioned gas treatment is desorbed by subjecting the solution to a steam heating treatment. In practice, the potassium bisulfite is decomposed by heating it directly at 101 to 800 ° C, preferably at 125 to 250 ° C with steam to release sulfur dioxide. Steam heating can be carried out, for example, in a countercurrent desorption device at an overpressure of 0.1 to 250 atoms, preferably 1 to 25 atoms and particularly preferably about 8 to 12 at. The reaction can also be carried out under normal pressure.

Suoritettaessa tämän hakemuksen mukaisessa menetelmässä KHS03:n hajottaminen paineistetulla höyryllä tapahtuvat seuraavat reaktiot nestefaasissa: (2) 2KHS03 ------------> K2S03 + S02 + H20 Lämpötilan nousu aiheuttaa liuoksen H+-ioniväkevyyden voimakkaan kasvun, joka puolestaan ajaa reaktioita (3) 2HSO3 + 2H+----------> 2H2S03 (4) H2S03 --------------> H20 + S02 nuolen suuntaan.In the process of this application, the decomposition of KHSO 3 by pressurized steam takes place in the following reactions in the liquid phase: (2) 2KHS03 ------------> K2SO3 + SO2 + H2O The rise in temperature causes a strong increase in the H + ion concentration of the solution, which in turn drive the reactions (3) 2HSO3 + 2H + ----------> 2H2S03 (4) in the direction of H2S03 --------------> H20 + S02 of the arrow.

Pestäessä NOx-pitoista savukaasua K2S03:lla NOx-yhdisteet saadaan poistetuiksi savukaasusta 70...80 %:sesti. NOx:ien elimoinoituminen tapahtuu pääasiassa seuraavien reaktioiden kautta:When scrubbing NOx-containing flue gas with K2SO3, 70-80% of NOx compounds can be removed from the flue gas. Elimination of NOx occurs mainly through the following reactions:

(9) 2NO + 2KHS03 ----------> 2KHS03*NO(9) 2NO + 2KHS03 ----------> 2KHS03 * NO

(10) 2KHS03 *NO ----------> KHS03(N0)2 + KHSO3 (11) KHS03(N0)2 > KHSO4 + N20 (12) 2K2S03 + N02----------> 2K2S04 + 0,5N2 (13) 2K2S03 + N02 + 02 ----> KNO3 + K2S04 + K2S03(10) 2KHSO3 * NO ----------> KHSO3 (N0) 2 + KHSO3 (11) KHSO3 (N0) 2> KHSO4 + N2O (12) 2K2SO3 + NO2 -------- -> 2K2SO4 + 0,5N2 (13) 2K2SO3 + NO2 + 02 ----> KNO3 + K2SO4 + K2SO3

Keksinnössä käytetään tavallisesti vesihöyryä, mutta myös muut sopivat höyryt saattavat tulla kyseeseen. Tärkeää on, 6 84434 että liuosfaasiin saadaan nopeasti tuoduksi tarpeeksi paljon lämpöenergiaa. Niinpä, kuten yllä esitetyistä yhtälöistä käy ilmi, desorptioreaktiot perustuvat etupäässä höyryn tuoman lämpömäärän vaikutukseen, eivätkä höyryn ja bisulfiitin mahdolliseen kemialliseen reaktion.Water vapor is usually used in the invention, but other suitable vapors may also be considered. It is important that enough thermal energy is quickly introduced into the solution phase. Thus, as can be seen from the equations above, the desorption reactions are based primarily on the effect of the amount of heat introduced by the steam, and not on the possible chemical reaction of the steam and bisulfite.

Liuoksen kaliumbisulfiitti hajoaa lämpökäsittelyn kautta ainakin osittain kaliumsulfiitiksi. Saatavasta kaliumsul-fiitti/kaliumbisulfiitti-liuoksesta erotetaan osa, jota käsitellään kiteisten rikkiyhdisteiden ja rikkidioksidin valmistamiseksi. Viimeksi mainitut yhdisteet otetaan talteen. Edullisesti ainakin osa rikkidioksidista käytetään kalium-hydroksiasetonisulfonaatti-liuoksen valmistukseen.The potassium bisulphite in the solution decomposes at least partially into potassium sulphite through heat treatment. A portion of the resulting potassium sulfite / potassium bisulfite solution is separated and treated to prepare crystalline sulfur compounds and sulfur dioxide. The latter compounds are recovered. Preferably, at least a portion of the sulfur dioxide is used to prepare the potassium hydroxyacetone sulfonate solution.

Kaliumsulfiitista koostuvan pesunesteen kierrätykseen tuodaan kaliumsulfiitin ja kaliumbisulfiitin erotettavaa osaa vastaava määrä kaliumsulfiitin tuoresyöttöä kaliumhydroksi-asetonisulfonaatti-prosessista.An amount of fresh potassium sulfite from the potassium hydroxyacetone sulfonate process is introduced into the recycling of the potassium sulfite wash liquor, corresponding to the separable portion of potassium sulfite and potassium bisulfite.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen l tunnusmerkkiosassa.More specifically, the method according to the invention is mainly characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön mukaisen ajatuksen pohjalta on myös mahdollista saada aikaan aivan uudenlainen laitteisto rikki- ja/tai typpioksidin talteenottamiseksi. Laitteiston oleellinen osa on tällöin höyrydesorptiolaite, jolla kaliumbisulfiittiliuos on hajotettavissa.Based on the idea according to the invention, it is also possible to provide a completely new type of apparatus for recovering sulfur and / or nitric oxide. An essential part of the apparatus is then a steam desorption device with which the potassium bisulfite solution can be decomposed.

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 13 tunnusmerkkiosassa.The apparatus according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 13.

Tämän hakemuksen puitteissa tarkoitetaan "pesulla" lähinnä rikki- ja/tai typpioksidien ja sentapaisten epäpuhtauksien poistoa kaasuista saattamalla nämä kosketuksiin liuosten kanssa siten, että epäpuhtaudet imeytyvät, absorboituvat, nesteeseen.For the purposes of this application, "washing" means essentially the removal of sulfur and / or nitrogen oxides and similar impurities from gases by contacting them with solutions so that the impurities are absorbed into the liquid.

Pesutornista saatavalle tuotteelle käytetään nimitystä "kaliumbisulfiitin" vesiliuos. On kuitenkin selvää, että 7 84434 siinä voi myös olla läsnä jonkin verran kaliumbisulfiitin anhydridiä, kaliumpyrosulfiittia eli kalium(meta)bisulfiit-tia, K2S2O5.The product obtained from the washing tower is called an aqueous solution of "potassium bisulfite". However, it is clear that some potassium bisulfite anhydride, potassium pyrosulfite, i.e. potassium (meta) bisulfite, K2S2O5, may also be present.

Kaliumbisulfiitin höyrydesorptiosta saatava kaliumsulfiitti-kaliumbisulfiitti-liuos saattaa desorptiovaiheessa suoritettavasta lämpökäsittelystä huolimatta sisältää kohtuullisia määriä kaliumbisulfiittia, jotka siten kierrätyksen kautta joutuvat takaisin pesutorniin. On huomattava, että vaikka kaliumsulfiitin korkea konsentraatio on pesurissa tapahtuvalle absorptioprosessille eduksi, eivät kaliumbisulfiitin kohtuulliset määrät ole kovin haitallisia absorption kannalta. Keksinnön mukaisessa menetelmässä pyritään kuitenkin aina pitämään pesuliuoksessa olevan kaliumsulfiitin määrä kaliumbisulfiitin määrää suurempana. Toisaalta kaliumbisul-fiittiliuoksen korkea konsentraatio on eduksi desorptiolait-teessa tapahtuvan rikkidioksidin vapautuksen kannalta. Mitä suurempi kaliumbisulfiitti/kaliumsulfiitti-suhde, sitä enemmän rikkidioksidia saadaan näet vapautetuksi. Keksinnön mukaisessa menetelmässä pyritään tasapainottamaan näitä osittain vastakkaisiin suuntiin vaikuttavia tekijöitä ja optimoimaan sekä pesuriin että desorptiolaitteeseen syötettävien liuosten koostumukset.The potassium sulphite-potassium bisulphite solution obtained from the steam desorption of potassium bisulphite may, despite the heat treatment carried out during the desorption stage, contain reasonable amounts of potassium bisulphite, which are thus returned to the washing tower through recycling. It should be noted that while a high concentration of potassium sulfite is an advantage for the absorption process in the scrubber, reasonable amounts of potassium bisulfite are not very detrimental to absorption. However, in the process according to the invention, the aim is always to keep the amount of potassium sulphite in the washing solution higher than the amount of potassium bisulphite. On the other hand, a high concentration of potassium bisulphite solution is advantageous for the release of sulfur dioxide in the desorption device. The higher the potassium bisulphite / potassium sulphite ratio, the more sulfur dioxide is released. The method according to the invention seeks to balance these factors acting in partially opposite directions and to optimize the compositions of the solutions fed to both the scrubber and the desorption device.

Pesunesteen "kierrätyksellä" tarkoitetaan sitä prosessin kiertokulkua, jossa pesurista saatava liuos regeneroidaan desorboimalla, halutut tuotteet erotetaan ja loput regeneroidusta liuoksesta palautetaan pesuriin.By "recycling" of a washing liquid is meant the cycle of the process in which the solution from the scrubber is regenerated by desorption, the desired products are separated, and the remainder of the regenerated solution is returned to the scrubber.

"Tuoresyöttö" tarkoittaa sellaista pesunestettä, eli oleellisesti kaliumsulfIittiä sisältävää vesiliuosta, jota ei vielä ole käytetty kaasujen käsittelyyn pesurissa."Fresh feed" means a scrubbing liquid, i.e., an aqueous solution containing substantially potassium sulfite, that has not yet been used to treat gases in a scrubber.

Desorptioprosessista saatavan paineenalaisen liuoksen paineen annetaan purkautua joko saattamalla liuos normaali-ilmanpaineeseen tai jäähdyttämällä liuos 0...115eC:n, edullisesti noin 20...40eC:n lämpötilaan.The pressure of the pressurized solution obtained from the desorption process is allowed to dissipate either by bringing the solution to normal atmospheric pressure or by cooling the solution to a temperature of 0 to 115 ° C, preferably about 20 to 40 ° C.

Keksinnön mukainen menetelmä on integroitu kokonaisuus, johon oleellisena osana kuuluu kaliumsulfiitin tuoresyötön e 84434 valmistus. Tätä on kuvattu lähemmin alla esitettävässä yksityiskohtaisessa selityksessä. Mainittakoon tässä yhteydessä kuitenkin, että kaliumbisulfiittiliuos, joka saadaan kun kaliumhydroksasetonisulfonaatti-seoksesta erotetaan (esim. tislaamalla) asetoni, hajotetaan edullisesti kuumentamalla, sopivimmin suoralla höyrykuumennuksella, ennen sen yhdistämistä pesunesteen kierrätykseen. Höyrykuumennus suoritetaan 101...800°C:sella, edullisesti 101...250*C:sella höyryllä, sopivimmin vastavirtaan toimivassa desorptiolaitteessa.The process according to the invention is an integrated whole, an essential part of which involves the preparation of a fresh feed e 84434 of potassium sulphite. This is described in more detail in the detailed explanation below. It should be noted in this connection, however, that the potassium bisulphite solution obtained when acetone is separated from the potassium hydroxyacetone sulphonate mixture (e.g. by distillation) is preferably decomposed by heating, preferably by direct steam heating, before being combined with the washing liquid recycle. The steam heating is carried out at 101 to 800 ° C, preferably 101 to 250 ° C, preferably in a counter-current desorption apparatus.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan mainitun kaliumbisulfiittiliuoksen höyrykuumennus suoritetaan samassa desorptiolaitteessa kuin reaktiotilasta poistettavan kaliumbisulfiittiliuoksen höyrykuumennus. Sopivimmin tuodaan tällöin tuoresyöttöä pesunesteen kierrätykseen yhdistämällä kaliumhydroksiasetonisulfonaatti-prosessista saatava kaliumbisulfiitti-liuos reaktiotilasta saatavaan kaliumbi-sulfiittiliuokseen ja hajottamalla yhdistetty kaliumbisulfiittiliuos suoralla höyrykuumennuksella. Pesunesteen kierrätykseen tuotavan tuoresyötön kaliumin ekvivalenttimäärä on ainakin likimain yhtä suuri kuin erotettavien kaliumsulfiitti-ja kaliumpyrosulfiitti-yhdisteiden yhteenlaskettujen kalium-ekvivalenttien määrä.According to a preferred embodiment of the invention, the steam heating of said potassium bisulfite solution is carried out in the same desorption apparatus as the steam heating of the potassium bisulfite solution to be removed from the reaction space. Preferably, the fresh feed is then recycled by combining the potassium bisulfite solution from the potassium hydroxyacetone sulfonate process with the potassium bisulfite solution from the reaction space and decomposing the combined potassium bisulfite solution by direct steam heating. The amount of potassium equivalent in the fresh feed to be washed for recycling is at least approximately equal to the total amount of potassium equivalents of the potassium sulfite and potassium pyrosulfite compounds to be separated.

Keksinnön mukaan saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä voidaan ottaa talteen pääosa K2S20s:n hajottamisessa suoralla hörykuumennuksella käytetystä ylimääräisestä lämpöenergiasta. Prosessin desorptio-osasta saadaan SO2 talteen korkealla saannolla, jolloin vältytään suurilta kiertokuormilta. Tioyhdisteiden syntyminen minimoidaan. Prosessi on helppo ajaa jatkuvatoimisena.According to the invention, considerable advantages are achieved. Thus, most of the excess thermal energy used in the decomposition of K2S20s by direct steam heating can be recovered. SO2 is recovered from the desorption part of the process in high yield, thus avoiding high rotational loads. The formation of thio compounds is minimized. The process is easy to run continuously.

Laitteiston osalta voidaan todeta, että se soveltuu yleisesti käytettäväksi sellaisissa prosesseissa, joissa rikki-ja/tai typpioksidien pesusta saadaan kaliumbisulfiitti-pitoista liuosta. Niinpä sitä voidaan käyttää paitsi edellä selostetussa menetelmässä myös niissä prosesseissa, joissa pesuliuoksena käytetään kaliumhydroksidia ja/tai kaliumkarbonaattia.With regard to the apparatus, it can be stated that it is generally suitable for use in processes in which a solution containing potassium bisulphite is obtained from the washing of sulfur and / or nitrogen oxides. Thus, it can be used not only in the process described above but also in those processes in which potassium hydroxide and / or potassium carbonate are used as the washing solution.

9 844349 84434

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan liitteenä olevan piirustuksen avulla, jossa on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän yksinkertaistettu virtauskaavio.The invention will now be examined in more detail with the aid of the accompanying drawing, which shows a simplified flow diagram of the method according to the invention.

Rikki- tai typpioksidipitoinen kaasu, eli puhdistettava kaasu, joka voi olla esim. fossiilisten polttoaineiden poltto-prosessista peräisin oleva savukaasu, johdetaan paineen-alaisena puhaltimen kautta kaasujen pesuriin 1 eli skrubbe-riin, jossa rikki- ja typpioksidit absorboidaan kalium-sulfiitin vesiliuokseen. Menetelmässä käytettävä pesuri 1 voi olla mitä tahansa tavallista tyyppiä, eli esim. yläpääs-tään sumutus- tai ruiskutussuuttimilla varustettu tyhjä tai täytekappaleilla täytetty torni. Pesuri 1 voi myös olla tyyppiä, jossa torniin on sovitettu välilevyjä, joiden avulla aikaansaadaan kaasuvirran äkillisiä, aineensiirtoa tehostavia suunnanmuutoksia.Sulfur or nitrous oxide-containing gas, i.e. the gas to be purified, which may be e.g. flue gas from the fossil fuel combustion process, is passed under pressure through a blower to a scrubber 1, i.e. a scrubber, where sulfur and nitrogen oxides are absorbed into an aqueous solution of potassium sulphite. The scrubber 1 used in the method can be of any conventional type, i.e. e.g. an empty tower with spray or spray nozzles at the top or filled with filling pieces. The scrubber 1 can also be of the type in which spacers are arranged in the tower, by means of which sudden changes in the direction of the gas flow, which enhance the transfer of matter, are effected.

Pesurin 1 yläpäähän johdettava kaliumsulfiittiliuos sumutetaan tai suihkutetaan pesurissa alhaalta ylöspäin virtaavaan kaasuun, jolloin suurin osa rikki- tai typpioksideista absorboituu nestepisaroihin. Kun käytetään myötävirtaan toimivaa pesuria, kuten nk. Venturi-pesuria, sekä kaasu että kaliumsulfiittiliuos virtaavat samaan suuntaan, eli ylhäältä alaspäin. Reagoidessaan kaliumsulfiitti-vesi-systeemin kanssa rikkidioksidi muodostaa kaliumbisulfiittia. Typpioksidin reaktiot on edellä kuvattu yhtälöillä 9-13. Todettakoon kuitenkin, että typpioksidienkin reaktioissa muodostuu kaliumbisulfiittia. Kaasu poistuu pesutornin 1 yläpäästä, ja se voidaan joko laskea suoraan ulkoilmaan tai käyttää prosessi-kaasuna. Pesurin toimintaparametrit, eli siinä vallitseva paine ja lämpötila sekä liuoksen ja kaasun virtausmää-rät valitaan siten, että tornin alapäästä poistettava kaliumbisulfiitti-pitoinen liuos on rikastunut bisulfiitin suhteen, muttei vielä ole saavuttanut kyllästysastetta.The potassium sulphite solution fed to the upper end of the scrubber 1 is sprayed or sprayed in the scrubber into the gas flowing from the bottom upwards, whereby most of the sulfur or nitrogen oxides are absorbed into the liquid droplets. When using a downstream scrubber, such as a so-called Venturi scrubber, both the gas and the potassium sulfite solution flow in the same direction, i.e. from top to bottom. Upon reaction with the potassium sulfite-water system, sulfur dioxide forms potassium bisulfite. The nitric oxide reactions are described above in Equations 9-13. It should be noted, however, that potassium bisulfite is also formed in the reactions of nitrogen oxides. The gas exits the upper end of the scrubber tower 1 and can either be discharged directly into the open air or used as a process gas. The operating parameters of the scrubber, i.e. the pressure and temperature prevailing therein, as well as the solution and gas flow rates, are chosen so that the potassium bisulfite-containing solution to be removed from the lower end of the tower is enriched in bisulfite but has not yet reached saturation.

Absorbettinä käytettävän liuoksen kaliumsulfiittipitoisuus on sopivimmin optimaalisen korkea. Kuten edellä mainittiin edistää korkea konsentraatio rikki- ja typpioksidien absorp- ίο 84434 tlota. Toisaalta on kuitenkin tärkeää välttää kaliumsulfIitin kiteytymistä pesurissa. Tästä syystä keksinnön mukaisessa menetelmässä ei käytetä kylläistä liuosta taikka liuosta, joka pesurissa vallitsevissa olosuhteissa tulisi kylläiseksi kaliumsulfIitin suhteen. Niinpä pesuliuoksen kaliumbisul-fiittikonsentraatio on sopivimmin noin 1...20 paino-%.The potassium sulphite content of the solution used as absorbent is preferably optimally high. As mentioned above, it promotes a high concentration of sulfur and nitrogen oxides absorption of 84434 tlota. On the other hand, however, it is important to avoid crystallization of potassium sulfite in the scrubber. For this reason, the process according to the invention does not use a saturated solution or a solution which, under the conditions prevailing in the scrubber, would become saturated with respect to potassium sulphite. Thus, the potassium bisulphite concentration of the washing solution is preferably about 1 to 20% by weight.

Vaikka tavallisesti toimitaan pesurissa 1 normaali-ilmanpaineessa, voidaan myös ajatella paineistettuja tai alipaineessa toimivia ratkaisuja. Pesurissa vallitseva lämpötila pidetään noin 20...150°C:ssa, sopivimmin noin 20...100eC. Alhainen lämpötila edistää absorptiota. Sopivimmin liuoksen lämpötila on noin 20...40eC. Savukaasut jäähdytetään niinikään tehokkaasti ennenkuin ne syötetään pesuriin.Although the scrubber 1 is usually operated at normal atmospheric pressure, pressurized or vacuum solutions can also be considered. The temperature in the scrubber is maintained at about 20 to 150 ° C, preferably about 20 to 100 ° C. Low temperature promotes absorption. Preferably the temperature of the solution is about 20 ... 40eC. The flue gases are also cooled efficiently before they are fed to the scrubber.

Absorptiota jatketaan sopivimmin kierrättämällä pesunestettä pesurissa 1 kunnes kaliumsulfiittiliuokseen ei enää absorboidu lisää rikki- ja/tai typpityhdisteitä. Tässä vaiheessa on noin 90 % tai enemmän kaasuun alunperin sisältyneistä rikki- ja/tai typpiyhdisteistä absorboitunut pesunesteeseen. Koska kaasun rikki- ja typpioksidipitoisuudet ovat varsin pieniä, voidaan - kuten yllä mainittiin - pesty kaasu poistaa pesurista ja lasketaan ulkoilmaan. Poistokaasu lämmitetään tällöin sopivimmin siinä olevien höyryjen kastepisteen yläpuolelle savupiipussa 2 muuten tapahtuvan kondensoitumi-sen estämiseksi. Vaihtoehtoisesti poistokaasuja käytetään esim. prosessikaasuina.The absorption is preferably continued by circulating the washing liquid in the scrubber 1 until no more sulfur and / or nitrogen compounds are absorbed in the potassium sulphite solution. At this stage, about 90% or more of the sulfur and / or nitrogen compounds originally contained in the gas are absorbed into the scrubbing liquid. As the sulfur and nitric oxide contents of the gas are quite low, as mentioned above, the washed gas can be removed from the scrubber and discharged to the outside air. The exhaust gas is then preferably heated above the dew point of the vapors therein to prevent condensation otherwise occurring in the chimney 2. Alternatively, the exhaust gases are used, for example, as process gases.

Savukaasuissa on tunnetusti silikaattipohjaisia kiinteitä aineita, kuten lentotuhkaa. Suuri osa näistä voidaan poistaa esim. sähköstaattisilla suodattimilla ennen savukaasujen syöttämistä pesuriin. Esillä olevan prosessin kannalta ei kuitenkaan ole välttämätöntä täydellisesti poistaa lentotuh-ka savukaasuista ennen pesua. Niinpä kaasuissa olevat kiinteät aineet muodostavat pesurissa lietemäisen pohjafraktion, joka on poistettavissa skrubberin 1 pohjalta. Pohjafraktio johdetaan tämän jälkeen selkeyttimeen 3, jossa siitä erotetaan vesifaasi.Flue gases are known to contain silicate-based solids such as fly ash. Many of these can be removed, for example, with electrostatic precipitators before the flue gases are fed into the scrubber. However, for the present process, it is not necessary to completely remove fly ash from the flue gases before washing. Thus, the solids in the gases form a slurry-like bottom fraction in the scrubber, which can be removed from the bottom of the scrubber 1. The bottom fraction is then passed to clarifier 3, where the aqueous phase is separated from it.

11 8443411 84434

Pesurista 1 kaliumbisulfiitti-pitoinen nestevirta johdetaan pumpun kautta lämmönvaihtimeen 4, jossa sitä lämmitetään korkeampaan lämpötilaan. Lämmönvaihtimena 4 voidaan käyttää vastavirtaperiaatteella toimivaa laitetta, jonka lämmin puoli on yhteydessä seuraavan laitteen, höyrystripperin 5, poistovirtaan. Höyrystripperin toimintaa kuvataan lähemmin alla. Pesurista 1 tulevan nestevirran lämmittämiseen käytetään rikkidioksidin desorptiosta saatavaa kuumaa kaliumsul-fiittivirtaa, joka samalla jäähtyy. Tämä ratkaisu on erityisen edullinen, koska viimeksi mainittua kaliumsulfiittiliu-osta kierrätetään pesuriin 1, jossa sitä käytetään pesunesteenä.A potassium bisulfite-containing liquid stream from scrubber 1 is passed through a pump to a heat exchanger 4, where it is heated to a higher temperature. As the heat exchanger 4, a counter-current device can be used, the warm side of which is connected to the exhaust stream of the next device, the steam stripper 5. The operation of the steam stripper is described in more detail below. A hot stream of potassium sulphite from the desorption of sulfur dioxide is used to heat the liquid stream from scrubber 1, which at the same time cools down. This solution is particularly advantageous because the latter potassium sulfite solution is recycled to the scrubber 1, where it is used as a washing liquid.

Lämmönvaihtimeen 4 tuleva kaliumbisulfiittivirta on yleensä noin 50*...80eC:nen. Lämmönvaihtimessa sen lämpötila nostetaan ainakin likimain höyrystrippauksessa tarvittavalle tasolle, eli tavallisesti noin 150...200eC:seen. Tällöin on myös kaliumbisulfiittivirran paine nostettava vastaavalle tasolle nestefaasissa olevan veden höyrystymisen estämiseksi. Paineenkorotukseen käytetään ennen lämmönvaihdinta sovitettu pumppua. Paine korotetaan stripperissä käytetyn höyryn mukaan noin 1...25 bar:iin.The potassium bisulphite flow to the heat exchanger 4 is usually about 50 * ... 80eC. In a heat exchanger, its temperature is raised at least approximately to the level required for steam stripping, i.e. usually to about 150 ... 200eC. In this case, the pressure of the potassium bisulphite stream must also be raised to a corresponding level in order to prevent the water in the liquid phase from evaporating. A pump fitted before the heat exchanger is used to increase the pressure. The pressure is increased to about 1 ... 25 bar, depending on the steam used in the stripper.

Kuten selityksen johdanto-osassa mainittiin hajotetaan ka-liumbisulfiittiliuos höyryllä. Tämä tehdään rikkidioksidin stripperissä, eli höyrydesorberissä 5. Käytettävä desorptio-laite, joka edullisesti toimii vastavirtaperiaatteella, voi olla mitä tahansa tavallista tyyppiä, kuten esim. yläpääs-tään sumutus- tai ruiskutussuuttimilla varustettu tyhjä torni tai vastaavasti seulapohjilla tai täytekappaleilla täytetty kolonni. Mainittujen seulapohjien tilalla voidaan käyttää kellopohjia tai sentapaisia välilevyjä, joiden päälle muodostuu ohut nestekerros. Täytekappaleet voivat olla sinänsä tunnettua tyyppiä; eräässä keksinnön suoritusmuodossa (esimerkki 3) käytetään polytetrafluorieteenimateriaalis-ta koostuvia renkaita. Keksinnön kannalta on tärkeää, että stripperissä saadaan aikaan hyvä kontakti nesteen ja syötettävän vesihöyryn välille ilman että kummankaan virtausvastus nousisi liian korkeaksi.As mentioned in the preamble of the description, the potassium bisulfite solution is decomposed with steam. This is done in a sulfur dioxide stripper, i.e. a steam desorber 5. The desorption device used, which preferably operates on the countercurrent principle, can be of any conventional type, such as, for example, an empty tower with spray or spray nozzles at the top or a column filled with screen bottoms or fillers. In place of said screen bases, bell bases or similar spacers can be used, on which a thin layer of liquid is formed. The fillers may be of a type known per se; in one embodiment of the invention (Example 3) rings made of polytetrafluoroethylene material are used. It is important for the invention that good contact is made in the stripper between the liquid and the water vapor to be fed, without the flow resistance of either becoming too high.

i2 84434i2 84434

Esilämmitetty ja paineistettu kaliumbisulfiittiliuos syötetään stripperin 5 yläosaan ja käytettävä strippaushöyry vastaavasti kolonnin alaosaan. Kaliumbisulfiittiliuos sumutetaan tai suihkutetaan pesurissa alhaalta ylöspäin virtaa-vaan vesihöyryyn. Stripperissä 5 bisulfiittiyhdisteet hajoavat ja muodostuu rikkidioksidiä, joka poistuu stripperistä vesihöyryn mukana kolonnin yläosaan sovitetun poistoputken kautta. Stripperissä käytetään sopivimmin paineistettua höyryä, jonka lämpötila on 101...800eC, edullisesti 125... 250“C, ja paine vastaavasti 0,1.. .250 aty, edullisesti 1___25 aty. Edullisesti tuodaan stripperiin höyryä, jonka lämpötila on ainakin jonkin verran korkeampi kuin syötettävän kaliumbisulfiittiliuoksen. Liuoksen lämpötilan nousu aiheuttaa tällöin vetyionien väkevyyden kasvun. Bisulfiitti-ionit muuttuvat labiiliin rikkihapokemuotoon, joka puolestaan hajoaa vedeksi ja rikkidioksidiksi (vrt. reaktiot 3 ja 4). Tavallisesti käytetään kylläistä höyryä, jolloin stripperissä vallitsevat olosuhteet määräytyvät vesihöyryn kyllästymislämpötilan ja vastaavan -paineen perusteella. Tyypillisesti toimitaan olosuhteissa, joissa desorberiin syötettävän liuoksen lämpötila on noin 150°...200eC. Strip-paushöyryn lämpötila on tällöin noin 160...2l0eC ja sen paine noin 7...21 bar:ia.The preheated and pressurized potassium bisulfite solution is fed to the top of the stripper 5 and the stripping steam to be used to the bottom of the column, respectively. The potassium bisulfite solution is sprayed or sprayed in a scrubber onto bottom-up flowing water vapor. In the stripper 5, the bisulfite compounds decompose to form sulfur dioxide, which exits the stripper with water vapor through an outlet pipe fitted to the top of the column. The stripper preferably uses pressurized steam at a temperature of 101 to 800 ° C, preferably 125 to 250 ° C, and a pressure of 0.1 to 250 aty, preferably 1__ to 25 aty, respectively. Preferably, steam is introduced into the stripper at a temperature at least somewhat higher than the potassium bisulfite solution to be fed. An increase in the temperature of the solution then causes an increase in the concentration of hydrogen ions. Bisulfite ions are converted to the labile form of sulfuric acid, which in turn decomposes into water and sulfur dioxide (cf. Reactions 3 and 4). Saturated steam is usually used, in which case the conditions prevailing in the stripper are determined by the saturation temperature of the water vapor and the corresponding pressure. Typically, it operates under conditions where the temperature of the solution fed to the desorber is about 150 ° ... 200eC. The temperature of the strip vapor is then about 160 ... 210eC and its pressure is about 7 ... 21 bar.

Strippauksessa voidaan tarvittaessa myös käyttää tulistettua höyryä.If necessary, superheated steam can also be used for stripping.

Kuten yllä mainittiin halutaan keksinnössä desorption yhteydessä saada aikaan mahdollisimman hyvä kontakti nesteen ja vesihöyryn välille. Niinpä keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan kolonniin 5 syötettävän kaliumbisulfiittiliuoksen virtausmäärä pidetään suhteellisen pienenä kolonnin tilavuuteen nähden. Edullisesti johdetaan bisulfiitti-liuosta kolonniin virtausnopeudella 0,1 —10 kolonnitila-vuutta tunnissa. Höyryä voidaan tuoda kolonniin 5 noin 0,01...10 kertaa syötettävän sulfiittiliuoksen määrä, höyryn määrä on edullisesti noin 5...100 % liuoksen määrästä ja erityisen edullisesti 5...20 % siitä. Keksinnön erään edul- i3 84434 lisen suoritusmuodon mukaan on syötettävän höyryn määrä noin kymmenesosa liuosmäärästä. Samassa suoritusmuodossa asetetaan kolonnin toimintaparametrit siten, että noin puolet höyrystä poistuu vapautuvan rikkidioksidin mukana. Poisto-kaasussa on tällöin noin puolet vesihöyryä ja puolet rikkidioksidia.As mentioned above, it is desired in the invention to achieve the best possible contact between the liquid and the water vapor during desorption. Thus, according to a preferred embodiment of the invention, the flow rate of the potassium bisulfite solution fed to the column 5 is kept relatively small relative to the volume of the column. Preferably, the bisulfite solution is applied to the column at a flow rate of 0.1 to 10 column volumes per hour. The steam can be introduced into the column 5 in an amount of about 0.01 to 10 times the amount of sulphite solution fed, the amount of steam is preferably about 5 to 100% of the amount of the solution and particularly preferably 5 to 20% thereof. According to a preferred embodiment of the invention, the amount of steam to be fed is about one tenth of the amount of solution. In the same embodiment, the operating parameters of the column are set so that about half of the steam is removed with the sulfur dioxide released. The exhaust gas then contains about half water vapor and half sulfur dioxide.

Desorption poistokaasut johdetaan lauhduttimeen 6 veden erottamiseksi rikkidioksidista. Kaasujen paine alennetaan normaali-ilmanpaineeseen ja lämpötila lasketaan alle 100eC:n, edullisesti 20...50eC:seen, jotta vesi saataisiin kondensoitumaan. Rikkidioksidi johdetaan pesurissa 1 käytettävän tuoresyötön (eluentin) valmistukseen ja vesi yhdistetään desorptiosta saatuun kaliumsulfiitti-pitoiseen liuokseen.The desorption exhaust gases are passed to a condenser 6 to separate the water from the sulfur dioxide. The pressure of the gases is reduced to normal atmospheric pressure and the temperature is lowered to less than 100 ° C, preferably 20 to 50 ° C, in order to condense the water. Sulfur dioxide is passed to the fresh feed (eluent) used in scrubber 1 and the water is combined with the potassium sulfite-containing solution obtained from desorption.

Desorptiolaitteen 5 alite, joka oleellisesti sisältää ka-liumsulfiittia, rikkidioksidia ja vettä, johdetaan lämmönvaihtimeen 4, jossa sen lämpösisältöä käytetään desorptioon syötettävän tuotevirran lämmitykseen. Sopivimmin pidetään alitetta paineenalaisena vielä tässä vaiheessa. Lämmönsiir-timen jälkeen puretaan kaliumsulfiittivesi-rikkidioksidi-seoksen paine saattamalla se normaaliilmanpaineeseen ja/tai jäähdyttämällä seosta. Tällöin nestefaasista vapautuu rikkidioksidia. Osa liuoksesta johdetaan tämän jälkeen sekoitus-säiliöön 7, jossa siihen lisätään tarvittaessa jonkin verran vettä, esim. lauhduttimesta 6 saatavaa vettä. Sekoitussäi-liöstä 7 saatavaa tuotetta käytetään pesurissa 1 puhdistettavien savukaasujen pesunesteenä.The bottom of the desorption device 5, which essentially contains potassium sulfite, sulfur dioxide and water, is passed to a heat exchanger 4, where its heat content is used to heat the product stream fed to the desorption. Preferably, the substituent is still considered to be under pressure at this stage. After the heat exchanger, the potassium sulfite-water-sulfur dioxide mixture is depressurized by bringing it to normal atmospheric pressure and / or cooling the mixture. This releases sulfur dioxide from the liquid phase. A portion of the solution is then passed to a mixing tank 7, where some water, e.g. water from a condenser 6, is added if necessary. The product obtained from the mixing tank 7 is used in the scrubber 1 as a flue gas scrubbing liquid.

Toinen osa kaliumsulfiitti-vesi-rikkidioksi-seoksesta johdetaan puolestaan kiteyttimeen 8, jossa siitä haihdutetaan vettä niin, että liuoksen kaliumsulfiittipitoisuudeksi tulee noin 30...70 painoprosenttia, edullisesti noin 40...60 painoprosenttia. Samalla liuosta jäähdytetään 0...50eC:n, edullisesti 20 — 40*C:n lämpötilaan. Kiteyttimestä 8 poistuu vesihöyryn mukana rikkidioksidia, ja kaasuseos johdetaan lauhduttimeen 9, jossa rikkidioksidi ja vesi erotetaan toi- i4 84434 slstaan kuten edellä on selostettu. Tässäkin tapauksessa ainakin osa rikkidioksidista ja vedestä johdetaan asetonihyd-roksisulfonihapon valmistukseen. Haihdutuksen aikana kalium-sulfiittia sisältävä liuos tulee kylläiseksi kaliumsulfiitin suhteen ja siitä eroaa haihdutuksen jatkuessa kiteitä. Kide-massa sisältää K2S03-kiteiden lisäksi myös jonkin verran K2s2°5:ta ja K2S04:ää.The other part of the potassium sulphite-water-sulfur dioxide mixture is in turn passed to the crystallizer 8, where water is evaporated from it so that the potassium sulphite content of the solution becomes about 30 to 70% by weight, preferably about 40 to 60% by weight. At the same time, the solution is cooled to a temperature of 0 to 50 ° C, preferably 20 to 40 ° C. Sulfur dioxide is removed from the crystallizer 8 along with the water vapor, and the gas mixture is passed to a condenser 9, where the sulfur dioxide and water are separated from the other 84434 as described above. Again, at least a portion of the sulfur dioxide and water are passed to produce acetone hydroxysulfonic acid. During evaporation, the solution containing potassium sulfite becomes saturated with potassium sulfite and differs from the crystals as evaporation continues. In addition to K2SO3 crystals, the crystal mass also contains some K2SO2 and K2SO4.

Kiteyttimenä 8 voidaan käyttää mitä tahansa sinänsä tunnettua kiteytyslaitteistoa. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan käytetään tyhjökiteytintä.As the crystallizer 8, any crystallization equipment known per se can be used. According to a preferred embodiment of the invention, a vacuum crystallizer is used.

Kiteet erotetaan kiteyttimen 8 pohjatuotteesta ja syötetään edelleen kuivatus-hapetusrumpuun 14, jossa kidemassa hapetetaan kaliumsulfaatin tuottamiseksi. Hapetustuotteessa saattaa edelleen olla jonkin verran kaliumpyrosulfaattia. Hapetus/kuivatus suoritetaan tyypillisesti ilmavirrassa 100...800*C:n, edullisesti 400...650°C:n lämpötilassa.The crystals are separated from the bottom product of the crystallizer 8 and further fed to a drying-oxidation drum 14, where the crystalline mass is oxidized to produce potassium sulfate. The oxidation product may still contain some potassium pyrosulfate. The oxidation / drying is typically performed in a stream of air at a temperature of 100 to 800 ° C, preferably 400 to 650 ° C.

Kuivatus-hapetusrummusta 14 saatava rikkidioksidi tai sen osa johdetaan edellä esitetyllä tavalla asetonihydroksisul-fonihapon valmistukseen.The sulfur dioxide or part thereof obtained from the drying-oxidation drum 14 is passed to the production of acetone hydroxysulfonic acid as described above.

Prosessissa käytettävä kaliumsulfiitti voidaan tunnetusti valmistaa esim. johtamalla rikkidioksidikaasua kalium-hydroksidi- tai kaliumkarbonaattiliuokseen. Keksinnön mukaan kaliumsulfiitti valmistetaan kuitenkin edullisesti selityksen johdannossa mainitulla ioninvaihtomenetelmällä, jossa lähtöaineina käytetään kaliumkloridia ja alfa-hydroksiasetoni-sulfonihappoa. Tässä yhteydessä viittaamme FI-patenttiin 73603.The potassium sulfite used in the process is known to be prepared, for example, by introducing sulfur dioxide gas into a potassium hydroxide or potassium carbonate solution. However, according to the invention, the potassium sulfite is preferably prepared by the ion exchange method mentioned in the introduction to the description, in which potassium chloride and alpha-hydroxyacetone sulfonic acid are used as starting materials. In this connection, we refer to FI patent 73603.

Höyrydesorptiosta, kuivatus-hapetusrummusta ja muista S02:n keräilypisteistä saatava rikkidioksidi, joka mahdollisesti jo sisältää jonkin verran vettä, syötetään regeneraattoriin 10, jossa ne absorboidaan vesi-asetoni-seokseen. Näin saatu vahva hydroksisulfonihappoliuos (kuviossa merkitty PF-happona) pumpataan K+-muodossa olevaan ioninvaihtohartsiin 11, joka esim. voidaan valmistaa adsorboimalla kaliumioneja i5 84434 kaliumkloridin vesiliuoksesta 13 kationinvaihtohartsiin. Eluoimalla ioninvaihtohartsiin adsorboitunut kalium saadaan kaliumhydroksiasetonisulfonaattia, joka hajoaa kuumennettaessa reaktion 1 mukaan. Ioninvaihtajasta saatava suolahappo voidaan neutraloida esim. sopivalla karbonaattiyhdisteellä. Hydroksiasetonisulfonaattituotetta kuumennetaan siksi kunnes asetoni on tislautunut pois. Osa saadusta kaliumbisulfiitis-ta hajoaa edelleen lämmitettäessä kaliumsulfiitiksi ja rikkidioksidiksi. Kuumennuksesta saatavat asetoni ja rikkidioksidi palautetaan hydroksisulfonihappoliuoksen valmistukseen. Asetonin ja rikkidioksidin poisto voidaan suorittaa samassa laitteessa, nk. asetonistripperissä 12.Sulfur dioxide from the steam desorption, drying-oxidation drum and other SO 2 collection points, which may already already contain some water, is fed to a regenerator 10 where it is absorbed into the water-acetone mixture. The strong hydroxysulfonic acid solution thus obtained (denoted as PF acid in the figure) is pumped into an ion exchange resin 11 in K + form, which can be prepared, for example, by adsorbing potassium ions i5 84434 from an aqueous solution of potassium chloride 13 into a cation exchange resin. Elution of the potassium adsorbed on the ion exchange resin gives potassium hydroxyacetone sulfonate, which decomposes on heating according to reaction 1. The hydrochloric acid obtained from the ion exchanger can be neutralized, e.g. with a suitable carbonate compound. The hydroxyacetone sulfonate product is therefore heated until the acetone has distilled off. Some of the potassium bisulfite obtained further decomposes on heating to potassium sulfite and sulfur dioxide. The acetone and sulfur dioxide from the heating are returned to prepare the hydroxysulfonic acid solution. The removal of acetone and sulfur dioxide can be carried out in the same device, the so-called acetone stripper 12.

Edellä esitetyllä tavalla saatu kaliumsulfiittiliuos voidaan syöttää suoraan pesuriin pesunesteenä käytettäväksi.The potassium sulfite solution obtained as described above can be fed directly to the scrubber for use as a washing liquid.

Käytännössä kaikkea kaliumbisulfiittia ei kuitenkaan saada hajotetuksi asetonistripperissä 12, mistä syystä on edullista yhdistää yllä esitetty liuos pesurista 1 saatuun kalium-bisulfiittiliuokseen ja johtaa se lämmönvaihtajan 4 kautta desorptiolaitteeseen 5. Desorptioprosessin jälkeen saadun kaliumsulfiittivirran osa johdetaan sitten pesuriin l kuten yllä on esitetty.However, virtually all of the potassium bisulfite cannot be decomposed in the acetone stripper 12, so it is preferable to combine the above solution with the potassium bisulfite solution from scrubber 1 and pass it through heat exchanger 4 to desorption device 5. Part of the potassium sulfite stream

Vaihtoehtoisesti ioninvaihtomenetelmällä valmistettu kalium-bisulfiittiliuos hajotetaan erillisessä höyrystripperissä. Tässä tapauksessa valmis kaliumsulfiittiliuos tuodaan pesunesteen kierrätykseen vasta sen kohdan jälkeen, jossa osa kaliumsulflitistä ja -bisulflitistä erotetaan. Niinpä kaliumsulfiittiliuos voidaan syöttää esim. sekoitussäiliöön 7.Alternatively, the potassium bisulfite solution prepared by the ion exchange method is decomposed in a separate steam stripper. In this case, the finished potassium sulphite solution is introduced into the washing liquid only after the point at which part of the potassium sulphite and bisulphite is separated. Thus, the potassium sulfite solution can be fed e.g. to the mixing tank 7.

Kaliumsulfiittiliuoksen valmistusprosessin olosuhteista voidaan mainita seuraavaa: Ioninvaihdossa käytettävän kalium-kloridiliuoksen pitoisuus on noin 1...300 g/1, edullisesti noin 200...300 g/1. Ioninvaihtajan eluointiin käytettävän hydroksiasetonisulfonihapon asetonipitoisuus on 1...80 painoprosenttia, edullisesti noin 10...30 painoprosenttia ja rikkidioksidipitoisuus 10...200 g/1, edullisesti noin 50...Among the conditions of the process for preparing the potassium sulfite solution, the following can be mentioned: The concentration of the potassium chloride solution used in the ion exchange is about 1 to 300 g / l, preferably about 200 to 300 g / l. The hydroxyacetone sulfonic acid used to elute the ion exchanger has an acetone content of 1 to 80% by weight, preferably about 10 to 30% by weight, and a sulfur dioxide content of 10 to 200 g / l, preferably about 50 to 30% by weight.

ie 84434 150 g/1. Ioninvaihdon eluaatin asetoni tislataan lämpötilassa 58 ...120eC, edullisesti lämpötilassa 90...110eC,ie 84434 150 g / l. The acetone of the ion exchange eluate is distilled at a temperature of 58 to 120 ° C, preferably at a temperature of 90 to 110 ° C,

Prosessin ainetaseesta mainittakoon vielä sen verran, että kiteyttimen 8 ja kuivatuksen ja hapetuksen 9 kautta järjestelmästä poistuva kaliummäärä kompensoidaan ioninvaihtoon tuodulla kaliummäärällä. Toisin sanoen, lämmönvaihtimista saadusta massavirrasta johdetaan hydroksiasetonisulfonaatin valmistukseen tuotavaa kaliumionimäärää vastaava määrä kaliumsulfiittia kiteytykseen massataseen ylläpitämiseksi. Loput kaliumsulfiitista johdetaan pesuriin 1. Käytännössä pesuriin 1 kierrätettävän kaliumsulfiitin määrä on 1...5-kertainen, edullisesti 2...3-kertainen, suhteessa kiteytti-meen 8 johdettamaan määrään.From the material balance of the process, it should be mentioned that the amount of potassium leaving the system through the crystallizer 8 and the drying and oxidation 9 is compensated by the amount of potassium introduced into the ion exchange. That is, an amount of potassium sulfite corresponding to the amount of potassium ion introduced for the production of hydroxyacetone sulfonate is passed from the heat stream obtained from the heat exchangers to crystallization to maintain the mass balance. The rest of the potassium sulphite is passed to the scrubber 1. In practice, the amount of potassium sulphite recycled to the scrubber 1 is 1 to 5 times, preferably 2 to 3 times, relative to the amount passed to the crystallizer 8.

Seuraavat esimerkit kuvaavat tarkemmin tämän keksinnön mukaista prosessia.The following examples further illustrate the process of this invention.

Esimerkki 1. Savukaasujen pesuExample 1. Flue gas scrubbing

Kolonniin, jonka halkaisija oli 22,5 cm ja kokonaiskorkeus 3,8 m , syötettiin savukaasua, jonka koostumus oli seuraava: SO2 1163 ppm CO2 15,2 % 02 4,3 %A column with a diameter of 22.5 cm and a total height of 3.8 m was fed with flue gas with the following composition: SO2 1163 ppm CO2 15.2% 02 4.3%

Kaasun lämpötila oli 90°C ja virtaama 36,5 m3/h. Savukaasu virtasi kolonnissa alhaalta ylös.The gas temperature was 90 ° C and the flow rate was 36.5 m3 / h. Flue gas flowed from the bottom up in the column.

Samanaikaisesti syötettiin kolonniin yläosasta suihkusuutti-mien kautta pesuliuosta, joka oli kaliumsulfiitti/kaliumbi-sulfiittiliuosta, jonka kokonaispitoisuus oli 20 paino-% (p/p) ja suhde K2S03/K2S205 = 3. Pesuliuoksen virtaama oli 4,1 1/h.At the same time, a washing solution of potassium sulfite / potassium bisulfite with a total content of 20% by weight (w / w) and a ratio of K 2 SO 3 / K 2 S 2 O 5 = 3 was fed to the column from the top via spray nozzles. The flow of the washing solution was 4.1 l / h.

SO2 absorboitui pesuliuokseen 91 %:sesti ja absorboituneen rikkidioksidin ja syötetyn kaliumsulfiitin välinen suhde oli 0,244 moolia/moolia.The SO2 was absorbed into the wash solution by 91% and the ratio between the absorbed sulfur dioxide and the potassium sulfite fed was 0.244 mol / mol.

i7 84434i7 84434

Pesuliuoksen K2S03~pitoisuus, täsmällisemmin sanottuna suhde K2SO3/(K2SO3 + K2S2O5) (mooli/mooli), muuttui ollen syötteessä 0,82 ja poisteessa 0,56.The concentration of K2SO3 ~ in the washing solution, more precisely the ratio K2SO3 / (K2SO3 + K2S2O5) (mol / mol), changed, being 0.82 in the feed and 0.56 in the effluent.

Esimerkki 2. Kaliumbisulfiittiliuoksen höyrydesorptio Höyrydesorptiolaitteeseen syötettiin K2s2°5/K2S03_liuosta' jonka koostumus oli seuraava:Example 2. Vapor desorption of a potassium bisulfite solution A K2s2 ° 5 / K2SO3_ solution 'having the following composition was fed to a steam desorption apparatus:

25 paino-% K2S2O5 10 paino-% K2SO3 65 paino-% H2O25% by weight K2S2O5 10% by weight K2SO3 65% by weight H2O

Liuos syötettiin nopeudella 5 ml/min.The solution was fed at a rate of 5 ml / min.

Samanaikaisesti syötettiin laitteeseen höyryä, jonka lämpö tila oli 200eC. Höyryn syöttönopeus oli 70 g/min.At the same time, steam with a temperature of 200 eC was fed to the device. The steam feed rate was 70 g / min.

Alakondenssin, johon saatu desorptiotuote pääosin kertyi, analyysi oli seuraava: 3,2 paino-% K2S2O5 20,1 paino-% K2SO3The analysis of the subcondensation in which the desorption product obtained mainly accumulated was as follows: 3.2% by weight K2S2O5 20.1% by weight K2SO3

76,7 paino-% H2O76.7% by weight H2O

Desorptioaste oli näinollen 84 %.The desorption rate was thus 84%.

Prosessista saadun höyryn lämpö kerättiin talteen lämmön-vaihtajalla.The heat of the steam from the process was collected with a heat exchanger.

Esimerkki 3. Kaliumbisulfiittiliuoksen höyrydesorptioExample 3. Vapor desorption of potassium bisulfite solution

Edellä mainittuun höyrydesorptiolaitteeseen laitettiin täy-tekappaleiksi 15 cm pituudelta teflonputkenpätkiä, joiden halkaisia ja pituus oli 7 mm. Kolonniin syötettiin höyryä nopeudella 70 g/min ja vastakkaisesti höyryn tulosuuntaan syötettiin liuosta, jonka koostumus oliIn the above-mentioned steam desorption apparatus, 15 cm long Teflon tube sections with a diameter and a length of 7 mm were placed as fillers. Steam was fed to the column at a rate of 70 g / min and, in the opposite direction to the inflow of steam, a solution of

25 paino-% K2S2O5 10 paino-% K2SO3 65 paino-% H2O25% by weight K2S2O5 10% by weight K2SO3 65% by weight H2O

ia 84434and 84434

Liuosta syötettiin nopeudella 5 ml/min. Lämpötila koelaitteessa oli 180'C.The solution was fed at a rate of 5 ml / min. The temperature in the test apparatus was 180 ° C.

Alakondenssin analyysi oli seuraava: 7,75 paino-% K2S2O5 16,5 paino-% K2SO3 loput vettä.The subcondensation analysis was as follows: 7.75 wt% K2S2O5 16.5 wt% K2SO3 remaining water.

S02:n desorptioaste oli 69 %.The desorption rate of SO 2 was 69%.

Esimerkki 4. Kaliumsulfiittiliuoksen valmistusExample 4. Preparation of potassium sulfite solution

Amberlite 200-ioninvaihtopatjaan, jonka korkeus oli 74,5 cm ja tilavuus 387 ml, johdettiin KCl-liuosta, jonka pitoisuus oli 252 g KCl/1, virtausnopeudella 4,8 BV/h (BV= bed volume). Liuoksen kalium adsorboitui H+-muodossa olevaan ioninvaihto-hartsiin.A KCl solution with a concentration of 252 g KCl / 1 was introduced into an Amberlite 200 ion exchange mattress with a height of 74.5 cm and a volume of 387 ml at a flow rate of 4.8 BV / h (BV = bed volume). The potassium of the solution was adsorbed on the ion exchange resin in the H + form.

Ioninvaihdossa syntynyt HC1 pestiin tämän jälkeen pois, minkä jälkeen massa eluoitiin vesiliuoksella, jossa oli 20 paino-% asetonia ja 115 g/1 rikkidioksidia.The HCl formed in the ion exchange was then washed off, after which the mass was eluted with an aqueous solution of 20% by weight of acetone and 115 g / l of sulfur dioxide.

Eluaatista kerättiin näyte väliltä 0,5...1,5 BV. Liuoksen koostumus oli seuraava: K 52,6 g/1 S02 93,0 g/1A sample of 0.5 to 1.5 BV was collected from the eluate. The composition of the solution was as follows: K 52.6 g / l SO 2 93.0 g / l

Asetoni 146 g/1 H2O loputAcetone 146 g / l H2O remaining

Liuoksesta, jota oli 1 BV eli 387 ml, tislattiin nyt pois asetoni kuumentamalla se kiehumispisteeseen ja pitämällä se 105...108eC:ssa, kunnes ylitettä oli kertynyt 145 ml. Tällöin oli asetoni tislautunut mittausten mukaan kokonaisuudessaan ylitteeseen.From a solution of 1 BV, i.e. 387 ml, acetone was now distilled off by heating it to boiling point and keeping it at 105-108 ° C until 145 ml of excess had accumulated. At that time, the acetone had been distilled in its entirety to the excess.

Alitetta oli 240 ml. Alite syötettiin nyt nopeudella 5 ml/min esimerkissä 2 kuvattuun höyrydesorberiin.The alite was 240 ml. Alite was now fed at a rate of 5 ml / min to the steam desorber described in Example 2.

Höyrydesorption alakondenssia oli 300 ml, ja sen koostumus oli seuraava: i9 84434 2,2 paino-% K2S2O5 13,7 paino-% K2SO3The steam condensation subcondensation was 300 ml and had the following composition: i9 84434 2.2% by weight K2S2O5 13.7% by weight K2SO3

84,1 paino-% H2O84.1% by weight H2O

Prosessissa oli siis valmistettu savukaasujen pesuun sopivaa kaliumsulfiittiliuosta.Thus, a potassium sulfite solution suitable for flue gas scrubbing had been prepared in the process.

Esimerkki 5. VertailuesimerkkiExample 5. Comparative example

Suomalaisen patentin 73603 mukaan valmistettiin K2S2C>5:n ja K2S03:n synteettistä seosta, jossa oli 80 % K2S2O5 ja 20 % K2SO3, kuumennettiin 220eC:ssa 10 minuuttia.According to Finnish patent 73603, a synthetic mixture of K 2 S 2 O 5 and K 2 SO 3 with 80% K 2 S 2 O 5 and 20% K 2 SO 3 was prepared and heated at 220 ° C for 10 minutes.

Suola reagoi tällöin pääosin yhtälön (5) K2S205 --------> K2S03 + S02 mukaisesti.The salt then reacts mainly according to equation (5) K2S205 --------> K2SO3 + SO2.

Kuitenkin tapahtui myös K2S205:n disproportinoitumista seu-raavien yhtälöiden mukaan: (6) 3 K2s205 > 2 K2SO4 + K2S203 + 2 S02 (7) 2 K2S205 > K2S306 + K2S04However, disproportionation of K2S205 also occurred according to the following equations: (6) 3 K2s205> 2 K2SO4 + K2S203 + 2 SO2 (7) 2 K2S205> K2S306 + K2SO4

(8) K2S306 > K2S04 + S02 + S(8) K2S306> K2SO4 + SO2 + S

siten, että n. 75 % reagoi yhtälön (5) mukaisesti, 15 % yhtälön (6) mukaisesti ja n 10 % yhtälöiden (7) ja (8) mukaisesti.so that about 75% reacts according to Equation (5), 15% according to Equation (6) and about 10% according to Equations (7) and (8).

Etenkin S:n muodostuminen prosessissa on haitallista, koska se lannoitteeseen joutuessaaan muodostaa maassa hapettues-saan haitallisia yhdisteitä, jotka voivat olla kasvustolle vahingollisia.In particular, the formation of S in the process is detrimental because, when it enters the fertilizer, it forms harmful compounds in the soil upon oxidation, which can be harmful to the crop.

20 8443420 84434

Esimerkki 6. Kaasunpesu, höyrydesorptio ja kaliumsulfiitin valmistusExample 6. Gas scrubbing, steam desorption and preparation of potassium sulfite

Jatkuvatoimiseen kaasunpesuriin, jossa oli poikittaisia levyjä, jotka aiheuttivat kaasun kulkuun äkillisiä suunnanmuutoksia ja paransivat näin kaasun ja nesteen sekoittumista keskenään, syötettiin K2S03~liuosta syöttönopeudella 30 1/min. Samanaikaisesti syötettiin pesuriin S02-pitoista savukaasua syöttönopeudella 233 m3/h. Kaasun SC>2-pitoisuus oli 1899 ppm.A K2SO3 solution was fed to a continuous scrubber with transverse plates which caused sudden changes in the direction of gas flow and thus improved the mixing of gas and liquid with each other at a feed rate of 30 l / min. At the same time, SO2-containing flue gas was fed to the scrubber at a feed rate of 233 m3 / h. The SC> 2 content of the gas was 1899 ppm.

Pesurista poistuva pesuliuos ajetaan lämmönvaihtimen kautta SC>2-stripperiin, ruiskutusnopeudella 24 1/min. Reaktoriin puhallettiin samanaikaisesti höyryä, jonka lämpötila oli 220eC ja paine 21 aty.The washing solution leaving the scrubber is passed through a heat exchanger to an SC> 2 stripper at a spray rate of 24 l / min. At the same time, steam with a temperature of 220 ° C and a pressure of 21 aty was blown into the reactor.

Tällöin liuoksen KHSO3 hajosi yhtälön 2KHSO3 ---------> K2S03 + S02 mukaan.The KHSO3 of the solution then decomposed according to the equation 2KHSO3 ---------> K2SO3 + SO2.

Samaan aikaan syötettiin stripperiin KHS03-liuosta, joka oli valmistettu Amberlite 200-ioninvaihtohartsista (vrt. esimerkki 3) - syöttämällä ioninvaihtajaan 3.4. 4-molaarista (250 g/1) KCl-liuosta nopeudella 4,5...5 BV/h, - pesemällä saatu K+-muodossa oleva hartsi vedellä HCl:n poistamiseksi - eluoimalla K+ hartsista asetonihydroksisulfonihapolla - tislaamalla näin saadusta kaliuhydroksiasetonisulfonaatis-ta asetoni 105... 110βΟ:η lämpötilassa.At the same time, a KHSO 3 solution prepared from Amberlite 200 ion exchange resin (cf. Example 3) was fed to the stripper - by feeding to the ion exchanger 3.4. 4-molar (250 g / l) KCl solution at a rate of 4,5 to 5 BV / h, - washing the resin in K + form with water to remove HCl - eluting the K + resin with acetone-hydroxysulphonic acid - distilling off the potassium hydroxyacetone sulphonate thus obtained At a temperature of 105 ... 110β lämpöt: η.

Liuosta niiskutettiin samanaikaisesti pesurista tulleen liuoksen kanssa nopeudella 12 1/h.The solution was moistened simultaneously with the solution from the scrubber at a rate of 12 l / h.

Osa höyrydesorptiosta saadusta liuoksesta johdettiin kiteyt-timeen, josta K2S03_kiteet, jotka sisälsivät edelleen myös yhdisteitä K2S2O5, (12,4 % kiteiden kokonaispainosta) sekä K2SO4 (2,5 % kiteiden kokonaispainosta), erotettiin ja syö- 2i 84434 tettiin kuivatus-hapetusrumpuun, jossa tuote hapettui siten, että lopputuote sisälsi 97 % K2SO4 ja n. 3 % K2S2O7.A portion of the solution obtained by steam desorption was passed to a crystallizer, from which K 2 SO 3 crystals, which still contained K 2 S 2 O 5 (12.4% of the total weight of the crystals) and K 2 SO 4 (2.5% of the total weight of the crystals), were separated and fed to a drying oxidizer. the product was oxidized so that the final product contained 97% K2SO4 and about 3% K2S2O7.

Höyrydesorptiosta, kuivaus-hapetusrummusta ja muista SO2-keräilypisteistä saatavat H20-S02~kaasuvirrat johdettiin lauhduttimien kautta asetonihydoksisulfonihapon valmistukseen, johon johdettiin myös asetonin tislauksesta saatu asetoni.The H 2 O-SO 2 gas streams from the steam desorption, drying-oxidation drum and other SO 2 collection points were passed through condensers to produce acetone hydroxysulfonic acid, to which acetone from the distillation of acetone was also passed.

Esimerkki 7. VertailuesimerkkiExample 7. Comparative example

Beckwellin esittämän prosessin mukaan (BE-patenttijulkaisu 706449) otettiin K2S2O5 - K2SO3 - K2SO4 - H2O - kidemassaa, jonka koostumus oli seuraava: 45 paino-% K2S2O5 2.5 paino-% K2SO3 2.5 paino-% K2SO4 kuumennettiin autoklaavissa 160*C:ssa ja paineessa 4,7 bar. K2s2°5:n Seasta oli desorboitunut 13 %.According to the process presented by Beckwell (BE patent 706449), K2S2O5 - K2SO3 - K2SO4 - H2O - crystal mass having the following composition was taken: 45% by weight K2S2O5 2.5% by weight K2SO3 2.5% by weight K2SO4 was heated in an autoclave at 160 ° C and pressure 4.7 bar. 13% of K2s2 ° 5 Sea was desorbed.

Vaihtoehtoiset ratkaisut:Alternative solutions:

Keksinnön puitteissa voidaan ajatella edellä esitetystä poikkeaviakin ratkaisuja. Niinpä höyrydesorption ja lämmönvaihtimen jälkeen saadusta K2S2C>5/K2S03-liuoksesta voidaan kiteyttää K2S20s:tä. Nämä kiteet hajotetaan SC^ksi ja K2S03:ksi kuumentamalla niitä epäsuorasti, esim. mikroaalto-kentässä.Within the framework of the invention, solutions that differ from the above can also be considered. Thus, K2S2O5 can be crystallized from the K2S2C> 5 / K2SO3 solution obtained after steam desorption and heat exchanger. These crystals are decomposed into SC 2 and K 2 SO 3 by heating them indirectly, e.g. in a microwave field.

Vaihtoehtoisesti K2S20s-kiteiden hajottamiseen käytetään katalyyttistä pintaa, joka nopeuttaa SC>2:n vapautumista K2S2O5:stä, jolloin haitallisten tioyhdisteiden synty hitaampana reaktiona estyy. Kaliumbisulfiittikiteiden hajottamiseen voidaan tietenkin myös käyttää esim. plasmatekniikaa.Alternatively, a catalytic surface is used to decompose the K2S20s crystals, which accelerates the release of SC> 2 from K2S2O5, thus preventing the formation of harmful thio compounds in a slower reaction. Of course, plasma technology, for example, can also be used to decompose potassium bisulfite crystals.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan myös tuottaa muita kiteisiä rikkiyhdisteitä, kuten kaliumpyrosulfaattia.Other crystalline sulfur compounds, such as potassium pyrosulfate, can also be produced by the process of the invention.

22 8443422 84434

Kationivaihtajan sijasta voidaan kaliumsulfIitin valmistuksen yhteydessä muodostettava kaliumhydroksiasetonisulfonaat-ti saada aikaan sitomalla hydroksiasetonisulfonihappo anio-ninvaihtajaan, joka eluoidaan kaliumkloridilla. Anioninvaih-tajaan adsorboitunut Cl eluoidaan Ca(0H)2:lla.Instead of a cation exchanger, the potassium hydroxyacetone sulfonate formed in the preparation of potassium sulfite can be obtained by binding hydroxyacetone sulfonic acid to an anion exchanger eluting with potassium chloride. Cl adsorbed on the anion exchanger is eluted with Ca (OH) 2.

Pesurista poistuva KHSO3-HUOS neutraloidaan Ca(0H)2:lla tai Mg(0H)2:lla ja saatu CaS03 tai MgS03 hajotetaan ioninvaihdosta saatavalla HCl-liuoksella.The KHSO3-HUOS leaving the scrubber is neutralized with Ca (OH) 2 or Mg (OH) 2 and the resulting CaSO3 or MgSO3 is decomposed with ion-exchange HCl solution.

Claims (17)

23 84 43423 84 434 1. Menetelmä rikki- ja/tai typpioksidien talteenottamiseksi niitä sisältävistä kaasuista, jonka menetelmän mukaan - kaasuja pestään reaktiotilassa vesiliuoksella, jossa liuennut aine on pääasiallisesti kaliumsulfiittia, tarkoituksena tuottaa kaliumbisulfiittia, jolloin ainakin osa pesuliuoksen kaliumsulfiitista on valmistettu kaliumhydroksiasetonisulfonaatti-liuoksesta poistamalla tästä ensin asetoni ja hajottamalla syntynyt kaliumbi-sulfiittiliuos, - kaliumbisulfiitti-pitoinen vesiliuos poistetaan reaktio-tilasta ja kaliumbisulfiittia hajotetaan lämpökäsittelyllä kaliumsulfIitiksi, - ainakin osa kaliumsulfiitista ja kaliumbisulfiitista erotetaan ja käsitellään kiteisten rikkiyhdisteiden ja rikkidioksidin valmistamiseksi, jotka yhdisteet otetaan talteen ja saatetaan haluttaessa jatkokäsittelyyn ja - kaliumsulfiitin ja kaliumbisulfiitin erottamaton osa kierrätetään mahdolliseen jatkokäsittelyn jälkeen reaktiotilaan kaasujen pesunesteeksi käytettäväksi, tunnettu siitä, että - reaktiotilasta poistettava kaliumbisulfiitti-pitoinen liuos hajotetaan suoralla höyrykuumennuksella, - ainakin osa kaliumsulfiitin ja kaliumbisulfiitin käsittelystä saadusta rikkidioksidista käytetään kaliumhydroksiasetonisulfonaatti-liuoksen valmistukseen ja - pesunesteen kierrätykseen tuodaan erotetun kaliumsulfiitin ja kaliumbisulfiitin tilalle kaliumsulfiitin tuoresyöttöä.A process for recovering sulfur and / or nitrogen oxides from gases containing them, which process comprises - washing the gases in a reaction space with an aqueous solution in which the solvent is predominantly potassium sulphite to produce potassium bisulphite. - potassium bisulphite-containing aqueous solution is removed from the reaction space and the potassium bisulphite is decomposed by heat treatment to potassium sulphite, - at least part of the potassium sulphite and potassium bisulphite is separated after possible further treatment, is recycled to the reaction space for use as a scrubbing liquid, tu - the potassium bisulphite-containing solution to be removed from the reaction space is decomposed by direct steam heating, - at least part of the sulfur dioxide obtained from the treatment of potassium sulphite and potassium bisulphite is used 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaliumbisulfiittia sisältävä liuos hajotetaan kuumentamalla sitä suoraan 101...800eC:sella, edullisesti noin 101...250eC:sella höyryllä rikkidioksidin vapauttamiseksi . 24 84 434Process according to Claim 1, characterized in that the potassium bisulphite-containing solution is decomposed by heating it directly at 101 to 800 ° C, preferably at about 101 to 250 ° C, to release sulfur dioxide. 24 84 434 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että höyrykuumennus suoritetaan vastavirtaan toimivassa desorptiolaitteessa.Process according to Claim 2, characterized in that the steam heating is carried out in a countercurrent desorption device. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyrykuumennus suoritetaan 0,1...250 at:n, edullisesti 1...25 at:n ja erityisen edullisesti noin 8...12 at:n, ylipaineessa.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the steam heating is carried out at an overpressure of 0.1 to 250 atoms, preferably 1 to 25 atoms and particularly preferably about 8 to 12 atoms. . 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siltä, että höyrykuumennuksesta saatavan paineenalaisen liuoksen paineen annetaan purkautua saattamalla se normaali-ilmanpaineeseen .Process according to Claim 4, characterized in that the pressure of the pressurized solution obtained from the steam heating is allowed to discharge by bringing it to normal atmospheric pressure. 6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että höyrykuumennuksesta saatavan paineenalaisen luoksen paineen annetaan purkautua j äähdyttämällä se 0... 115*C:n, edullisesti noin 20...40*C:n lämpötilaan.Method according to Claim 4, characterized in that the pressure of the pressurized layer obtained from the steam heating is allowed to discharge by cooling it to a temperature of 0 to 115 ° C, preferably about 20 to 40 ° C. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kaliumhydroksasetonisulfonaatti-seoksesta asetonin erottamisen jälkeen saatava kaliumbisulfiittiliuos hajotetaan kuumentamalla, edullisesti suoralla höyrykuumen-nuksella, ennen sen yhdistämistä pesunesteen kierrätykseen.Process according to Claim 1, characterized in that the potassium bisulphite solution obtained from the potassium hydroxyacetone sulphonate mixture after separation of the acetone is decomposed by heating, preferably by direct steam heating, before it is combined with the recirculation of the washing liquid. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, t u n n e t -t u siitä, että kuumennus suoritetaan 101...800eC:sella, edullisesti noin 101...250*C:sella höyryllä.Process according to Claim 7, characterized in that the heating is carried out with steam at 101 to 800 ° C, preferably at about 101 to 250 ° C. 9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyrykuumennus suoritetaan vastavirtaan toimivassa desorptiolaitteessa.Process according to Claim 7 or 8, characterized in that the steam heating is carried out in a countercurrent desorption device. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että höyrykuumennus suoritetaan samassa desorptiolaitteessa kuin reaktiotllasta poistettavan kaliumbisul-fiittiliuoksen höyrykuumennus.Process according to Claim 9, characterized in that the steam heating is carried out in the same desorption apparatus as the steam heating of the potassium bisulphite solution to be removed from the reaction vessel. 11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuoresyöttöä tuodaan pesunes- 25 84434 teen kierrätykseen yhdistämällä kaliumhydroksiasetonisulfo-naatti-seoksesta asetonin erottamisen jälkeen saatava kaliumbisulfiitti-liuos reaktiotilasta saatavaan kaliumbi-sulfiittiliuokseen ja hajottamalla yhdistetty kaliumbisul-fiittiliuos suoralla höyrykuumennuksella.Process according to one of the preceding claims, characterized in that the fresh feed is recycled to the washing liquid by combining the potassium bisulphite solution obtained from the potassium hydroxyacetone sulphonate mixture with the potassium bisulphite solution obtained from the reaction space and decomposing the combined potassium bisulphite solution. 12. Patenttivaatimuksen 1 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesunesteen kierrätykseen tuotavan tuoresyötön kaliumin ekvivalenttimäärä on ainakin likimain yhtä suuri kuin erotettavien kaliumsulfiitti- ja kaliumbisulfiitti-yhdisteiden yhteenlaskettujen kalium-ekvivalenttien määrä.Process according to Claim 1 or 11, characterized in that the amount of potassium equivalent of the fresh feed to be recycled to the washing liquid is at least approximately equal to the total amount of potassium equivalents of the potassium sulphite and potassium bisulphite compounds to be separated. 13. Laitteisto rikki- ja/tai typpioksidien talteenottamiseksi niitä sisältävistä kaasuista absorboimalla mainitut oksidit pesunesteeseen kaliumbisulfiitin muodostamiseksi, joka laitteisto käsittää - kaasujen pesuyksikön (1), - pesuyksikköön (1) sovitetut pesunesteen ja pestävien kaasujen syöttöelimet sekä kaliumbisulfiittia sisältävän käytetyn pesuliuoksen poistoputken, - poistoputkeen yhdistetyt lämmityslaitteet (4, 5), joilla liuoksen sisältämä kaliumbisulfiitin voidaan ainakin osittain hajottaa kaliumsulfIitiksi, - kiteyttimen (8), jolla lämmityslaitteista saatavasta kaliumsulfiitti/kaliumbisulfiitti-pitoisesta liuoksesta erotettava osa voidaan kiteyttää, - putkielimet, jotka yhdistävät toisiinsa lämmityslaitteet (4, 5) ja kiteyttimen (8), - kierrätyselimet kaliumsulfiitti/kaliumbisulfiitti-pitoi-sen liuoksen erottamattoman osan palauttamiseksi pesu-yksikköön (1) syöttöelinten kautta sekä - laitteiston (10, 11, 12, 13) erotettavaa kaliumsulfiit-ti/kaliumbisulfiitti-pitoista liuosta korvaavan tuore-syötön valmistamiseksi, tunnettu siitä, että - lämmityselimet (4, 5) käsittävät höyrydesorptiolaitteen (5), jossa kaliumbisulfiitti-pitoinen liuos voidaan hajottaa suoralla höyrykuumennuksella. 26 8443413. An apparatus for recovering sulfur and / or nitrogen oxides from gases containing them by absorbing said oxides in a scrubbing liquid to form potassium bisulfite, the apparatus comprising - a gas scrubber (1), - scrubber and scrubbing combined heating devices (4, 5) by which the potassium bisulphite contained in the solution can be at least partially decomposed into potassium sulphite, - a crystallizer (8) by which the part to be separated from the potassium sulphite / potassium bisulphite solution from the heating devices can be crystallized, - pipe fittings and a crystallizer (8), - recycling means for returning an integral part of the potassium sulphite / potassium bisulphite-containing solution to the washing unit (1) via the supply means, and - separable potassium sulphide from the apparatus (10, 11, 12, 13) for preparing a fresh feed to replace a t-t / potassium bisulphite-containing solution, characterized in that - the heating means (4, 5) comprise a steam desorption device (5) in which the potassium bisulphite-containing solution can be decomposed by direct steam heating. 26 84434 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että höyrydesorptiolaitteistona (5) on vastavirtaan toimiva höyrystripperi.Apparatus according to Claim 13, characterized in that the steam desorption apparatus (5) is a counter-current steam stripper. 15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että lämmityseiimet (4, 5) käsittävät edelleen ennen höyrydesorptiolaitetta (5) sovitetun lämmönvaihtimen (4).Apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that the heating elements (4, 5) further comprise a heat exchanger (4) arranged before the steam desorption device (5). 16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että lämmönvaihtimen lämmin puoli on yhdistetty höyrydesorptiolaitteen (5) poistopuoleen.Apparatus according to Claim 15, characterized in that the warm side of the heat exchanger is connected to the outlet side of the steam desorption device (5). 17. Jonkin patenttivaatimuksen 13 - 16 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että lämmityselimet (4, 5) ja kiteytin (8) on yhdistetty tuoresyötön valmistuslaitteistoon (10, 11, 12, 13) rikkidioksin syöttämiseksi tuoresyötön valmistuksen yhteydessä käytettäväksi. 27 84434Apparatus according to one of Claims 13 to 16, characterized in that the heating elements (4, 5) and the crystallizer (8) are connected to a fresh feed production plant (10, 11, 12, 13) for supplying sulfur dioxide for use in connection with the production of the fresh feed. 27 84434
FI900455A 1990-01-29 1990-01-29 Process and plant for the recovery of sulfur and / or nitrogen oxides from gases containing these FI84434C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI900455A FI84434C (en) 1990-01-29 1990-01-29 Process and plant for the recovery of sulfur and / or nitrogen oxides from gases containing these

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI900455 1990-01-29
FI900455A FI84434C (en) 1990-01-29 1990-01-29 Process and plant for the recovery of sulfur and / or nitrogen oxides from gases containing these

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI900455A0 FI900455A0 (en) 1990-01-29
FI900455A FI900455A (en) 1991-07-30
FI84434B true FI84434B (en) 1991-08-30
FI84434C FI84434C (en) 1991-12-10

Family

ID=8529801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI900455A FI84434C (en) 1990-01-29 1990-01-29 Process and plant for the recovery of sulfur and / or nitrogen oxides from gases containing these

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI84434C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI84434C (en) 1991-12-10
FI900455A0 (en) 1990-01-29
FI900455A (en) 1991-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018328418B2 (en) Method for controlling aerosol production during absorption in ammonia desulfurization
US11185812B2 (en) Regenerative recovery of sulfur dioxide from effluent gases
CA1065273A (en) Removal of so2 from gases
IL293785A (en) Controlling aerosol production during absorption in ammonia-based desulfurization
CA2629987C (en) Flue gas desulfurization process utilizing hydrogen peroxide
US4246245A (en) SO2 Removal
EA029381B1 (en) Regenerative recovery of contaminants from effluent gases
US4133650A (en) Removing sulfur dioxide from exhaust air
US3971844A (en) Method for removing sodium sulfate from aqueous solutions
CN206652377U (en) Ammonia fertilizer method desulphurization system
US3932584A (en) Method for purifying hydrogen sulfide-containing gas
FI80616B (en) FOERFARANDE FOER AVLAEGSNING AV SVAVELDIOXID FRAON HETA ROEKGASER.
CN101306316A (en) Boiler flue gas countercurrent direct purification method
FI84434B (en) Method and installation for recovery of sulfur and/or nitrogen oxides from gases containing them
EP3140253B1 (en) Process and plant for the production of sulfuric acid
FI73603C (en) Process for collecting and utilizing the sulfur dioxide in sulfur-containing gases such as flue gases.
JPH02160020A (en) Eliminating process for sulfur
US4174383A (en) Process for purifying a sulfur dioxide containing gas with production of elemental sulfur
RU2787119C1 (en) New absorbing agent and method for isolation of sulfur dioxide from gas flow, using this agent
WO1993001881A1 (en) Method and apparatus for recovery of sulfur and/or nitrogen oxides from gases containing such oxides
CA1079492A (en) Process for removing sulfur dioxide from a gas stream
US3991162A (en) Absorption system
RU2061652C1 (en) Method for scrubbing of sulfur roaster gas
RU2081683C1 (en) Method for gas purification from sulphur dioxide
PL191469B1 (en) Method of removing sulphur dioxide as well as sulphuric acid vapour and mist from gases, in particular from flue ones

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: RAUMA WOOD INTERNATIONAL OY