FI85226B - Foerfarande foer avlaegsnande av svavelfoereningar fraon roekgas samt en reaktor foer tillaempning av foerfarandet. - Google Patents

Description

1 85226

Menetelmä rikkiyhdisteiden poistamiseksi savukaasusta sekä menetelmän soveltamiseen tarkoitettu reaktori - Förfarande för avlägsnande av svavelföreningar frän rökgas samt en reaktor för tillämpning av förfarandet 5 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä rikkiyhdisteiden poistamiseksi savukaasusta, jossa menetelmässä tulipesään ja/tai siitä poistuvaan savukaasuun syötetään kalsiumyhdis-10 tettä ja jossa menetelmässä savukaasu johdetaan reaktoriti-laan, jossa nousevaan kaasuvirtaukseen suihkutetaan yhdestä tai useammasta suuttimesta vettä siten, että kaasun mukana oleva kalsiumoksidi aktivoituu ja reagoi rikkiyhdisteiden kanssa muodostaen kiinteää reaktiotuotetta, ja jossa ainakin 15 osa nousevan kaasuvirtauksen sisältämää kiintoainesta kiinnittyy suihkutuskohdan yläpuolella reaktoritilan seinämiin.

Teollisissa prosesseissa syntyvät savukaasut sisältävät yleensä rikkipitoisia yhdisteitä, joista tavallisin on 20 rikkidioksidi. Ympäristönsuojeluvaatimukset edellyttävät näiden yhdisteiden ainakin osittaista poistamista savukaasuista.

Rikin poistossa käytetään yleisesti menetelmiä, jotka perus-25 tuvat kalsiumyhdisteiden kykyyn sitoa happamia rikkiyhdisteitä. Sopivia kalsiumyhdisteitä ovat mm. kalsiumoksidi, kalsiumhydroksidi ja kalsiumkarbonaatti. Paljon käytetty menetelmä on syöttää kuivaa, hienoksi jauhettua kalkkikiveä kattilan tulipesään, jossa se muuttuu kalsiumoksidiksi, 30 reagoi rikkidioksidin kanssa kalsiumsulfiitiksi ja lopuksi hapettuu kalsiumsulfaatiksi. Tulipesästä poistuviin savu-kaasuihin jää kuitenkin huomattava määrä reagoimatonta rikkidioksidia, jonka poistamiseksi savukaasuihin ruiskutetaan vettä, jonka vaikutuksesta savukaasuissa jäljellä oleva 35 kalsiumoksidi muuttuu hydroksidiksi, joka sen jälkeen reagoi rikkidioksidin kanssa. Vesilisäys suoritetaan johtamalla savukaasu suuttimin varustettuun reaktoritilaan, jossa vesi suihkutetaan nousevaan kaasuvirtaukseen.

2 85226

Laitteistoja, joissa savukaasuja kostutetaan edellä mainittuun tapaan, on esitetty mm. DE-hakemusjulkaisussa 32 35 341 ja FI-kuulutusjulkaisussa 78401. Julkaisujen mukaisissa 5 ratkaisuissa vesisuuttimet on sijoitettu oleellisesti lieriömäiseen reaktoritilaan määrätylle etäisyydelle tilan seinämästä ja suunnattu ylöspäin siten, että vesisuihkut purkautuvat nousevaan savukaasuvirtaukseen oleellisesti virtauksen suuntaisesti.

10

Laitteistoa käytettäessä tapahtuu reaktoritilassa nousevan savukaasuvirtauksen sisältämien kiintoainesten kerääntymistä erityisesti vesisuutinten yläpuolisille tilan seinämille. Kiintoaines muodostuu osaksi reaktoritilassa syntyneestä 15 kiinteästä reaktiotuotteesta ja osaksi jo aikaisemmin muodostuneista, tilaan tulleen savukaasun mukana olleista kiinteistä komponenteista. Kiintoaineksen pääkomponentteina ovat täten kalsiumsulfiitti, kalsiumsulfaatti ja kalsiumok-sidi. Kiintoaineksen kasautumisen jatkuessa sillä on pyrki-20 mys irtoilla partikkeleina, jotka putoavat pystysuoran reaktoritilan pohjalle. Pudotessaan niillä on mahdollisuus osua reaktoritilassa oleviin vesisuuttimiin, jotka saattavat kärsiä törmäyksistä. Esimerkiksi edellä mainituissa tunnetuissa laitteistoissa tällainen mahdollisuus on olemassa.

25 Lisäksi mainitun DE-hakemusjulkaisun 32 35 341 mukaisessa laitteistossa ylöspäin suunnattujen suutinten asentamisesta rinnakkain seuraa se haitta, että rinnakkaiset vesisuihkut helposti koskettavat toisiaan, jolloin kosketuskohdassa vesi alkaa muodostaa prosessin kannalta vahingollisia suuria 30 pisaroita. Optimaalista olisi saada vesi hajoamaan sumuna mahdollisimman tasaisesti reaktoritilan poikkipinnalle.

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa rikinpoistome-netelmä, jossa edellä mainitut haitat on eliminoitu. Keksin-35 nolle on tunnusomaista se, että reaktoritilaan on muodostettu nousevan kaasuvirtauksen suunnassa kavennus ja että veden suihkutus tapahtuu ainakin yhdestä kavennuskohtaan tai sen alapuolelle reaktoritilan seinämälle asennetusta suutti- 3 85226 mesta, jolloin suutin sijaitsee kavennuksella aikaansaadussa katveessa suojassa reaktoritilan seinämästä irtoavalta, tilassa alaspäin putoavalta kiintoainekselta.

5 Keksinnön mukaan reaktoritilaan voidaan aikaansaada tarvittava kavennus esimerkiksi muodostamalla reaktoritila kar-tiomaisesti ylöspäin suppenevaksi, jolloin suuttimet voidaan sijoittaa tilan seinämän kartiomaiselle osalle tai sopivasti vähän sen alapuolelle.

10

Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaan veden suihkutus reaktoritilaan tapahtuu kahdesta tai useammasta mainitussa tilaan muodostetussa katveessa oleellisesti samalla korkeudella sijaitsevasta suuttimesta, jotka suun-15 taavat vesisuihkut viistosti alaspäin nousevaa kaasuvirtaus-ta vastaan. Tällä viistolla suuntauksella suihkut on helpompi pitää erillään toisistaan ja estää niitä osumasta suuttimesta katsottuna tilan vastakkaiseen seinämään, mikä sekin häiritsisi veden tasaista hajoamista nousevaan kaasuvirtauk-20 seen. Sopivaksi vesisuihkujen suunnaksi on todettu noin 30-60 asteen kulma vaakatasosta alaspäin. Tällä alueella saavutetaan suihkujen maksimaalinen tunkeutumisetäisyys nousevaan kaasuvirtaukseen ja samalla sumun mahdollisimman tasainen levittäytyminen reaktoritilan poikkipinnalle.

25 Kaasuvirtauksen turbulenttisuuden johdosta optimikulmaa ei yleensä voida määrittää laskemalla, vaan se on kussakin tapauksessa etsittävä kokeellisesti. Edullista on myös asentaa suuttimet siten, että niistä lähtevien vesisuihkujen suunta on helposti säädettävissä.

30

Vielä erään keksinnön edullisen sovellutusmuodon mukaan savukaasu syötetään reaktoritilan alaosaan kahdesta sisäkkäisestä putkesta, jotka voivat ulottua reaktoritilassa eri korkeuksille ja joissa kaasun virtausnopeudet ovat sää-35 dettävissä itsenäisesti. Tällä osaratkaisulla voidaan säädellä kaasun virtausprofiilia reaktiotilassa ja täten lisätä kaasun nopeutta lähellä tilan seinämiä, joilla suuttimet sijaitsevat. Vesisuihkujen suuntautuessa alaviistoon saavu- 4 85226 tetaan tällöin edullinen maksimaalinen kaasun ja vesipisaroiden välinen nopeusero suutinten läheisyydessä.

Keksinnön kohteena on edelleen edellä kuvatun menetelmän 5 soveltamiseen tarkoitettu reaktori, joka käsittää tilan, joka on alapäästään yhdistetty tulipesästä tulevaan savukaasujen poistokanavaan siten, että savukaasut muodostavat reaktoritilassa ylöspäin nousevan virtauksen, ja joka on varustettu yhdellä tai useammalla suuttimella veden suihkutit) tamiseksi kaasuvirtaukseen tilan ala- ja yläpäiden välisessä kohdassa. Keksinnön mukaiselle reaktorille on tunnusomaista se, että reaktoritilaan on muodostettu nousevan kaasuvir-tauksen suunnassa kavennus ja että suutin tai suuttimet on asennettu reaktoritilan seinämälle kavennuskohtaan tai sen 15 alapuolelle siten, että ne ylhäältä päin katsottuna sijaitsevat kavennuksen muodostamassa katveessa suojassa reaktori-tilassa alaspäin putoavalta kiintoainekselta.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin 20 esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaista reaktoria savukaasussa olevien rikkiyhdisteiden poistamiseksi kaasun mukana olevien kalsiumyhdisteiden ja reaktoritilaan suihkutetun veden avulla, 25 kuvio 2 esittää suuremmassa mittakaavassa osaa kuvion 1 mukaisen reaktoritilan seinämän kartiomaisesti suppenevasta osasta siihen asennettuine suuttimineen, ja kuvio 3 esittää reaktoritilan seinämän kartiomaisesti suppenevaa osaa alhaalta ylöspäin nähtynä leikkauksena III-30 III kuviosta 1.

Kuviossa 1 esitetty pystysuora reaktori 1 käsittää reaktoritilan 2, joka muodostuu päällekkäisistä lieriömäisistä sekä kartiomaisesti laajenevista tai suppenevista osista.

35 Reaktoritilan 2 alapäähän on kytketty tulipesästä tuleva savukaasujen poistokanava 3, joka kuviossa näkyvältä osaltaan muodostuu kahdesta sisäkkäisestä putkesta 4, 5. Sisempi putki 4 ulottuu reaktoritilan 2 muotoa myötäillen melko pit- 5 85226 källe alaosastaan ensin kartiomaisesti laajenevan ja sen jälkeen lieriömäisen tilan 2 sisään. Tulipesästä tulevat savukaasut muodostavat reaktoritilassa 2 ylöspäin nousevan virtauksen, jota kuviossa 1 on kuvattu nuolilla. Käytännössä 5 virtaus ei kuitenkaan ole suoraviivaista, vaan siinä esiintyy turbulenssia.

Tulipesästä reaktoritilaan 2 tuleva kuuma savukaasuvirtaus sisältää tulipesään rikin poistoa varten syötettyä kalsiu-10 mia, joka on osaksi kalsiumoksidina ja osaksi kalsiumyhdis-teiden ja rikkiyhdisteiden välisissä reaktioissa syntyneenä kalsiumsulfiittina ja/tai sulfaattina. Lisäksi savukaasun mukana on reagoimatonta rikkidioksidia. Rikin poiston loppuunsaattamiseksi suihkutetaan reaktoritilaan 2 kahdesta 15 tilan seinämälle asennetusta suuttimesta 5 vettä siten, että kalsiumoksidi reagoi kalsiumhydroksidiksi, joka muodostaa rikkidioksidin kanssa kiinteää kalsiumsulfiittia. Kalsiumsulf iittia ja muita savukaasussa olevia kiinteitä aineosia, kuten kalsiumoksidia ja kalsiumsulfaattia kerääntyy 20 aikaa myöten reaktorin yläosassa reaktoritilan 2 seinämille. Tämä syntyvä kuonakerros on kuviossa 1 merkitty viitenumerolla 7. Kuonakerroksen 7 kasvaessa siitä alkaa lohkeilla irti partikkeleita 8, jotka putoavat reaktoritilan pohjalle. Jotta putoavilla partikkeleilla 8 ei olisi mahdollisuut-25 ta osua vesisuuttimiin 6, on viimeksimainitut asennettu reaktoritilan 2 seinämän ylöspäin kartiomaisesti suppenevalle osalle 9 siten, että ne jäävät suojaan kartiomaisella kavennuksella aikaansaatuun katveeseen. Partikkelien 8 putoamisreitti suutinten 6 ohitse on kuviossa 1 osoitettu 30 nuolin 10.

Suuttimista 6 reaktoritilassa 2 nousevaan savukaasuvirtauk-seen leviävät vesisuihkut 11 suunnataan tilaan vaakatasoon nähden kulmassa a, joka on esitetyssä reaktorissa n. 45 35 astetta ja joka on merkitty näkyviin kuvioon 2. Kulma on helposti säädettävissä järjestämällä suuttimet 6 käänneltä-viksi. Kuviosta 3 nähdään edelleen, että vesisuihkut 11 on käännetty suuntautumaan toistensa ohi siten, että mahdolli- 6 85226 simman suuressa määrin vältetään suihkujen yhteentörmääminen ja aikaansaadaan sumuuntuvan veden mahdollisimman tasainen leviäminen reaktoritilan 2 poikkipinnalle.

5 Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutusmuodot eivät rajoitu esitettyyn esimerkkiin, vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

On esimerkiksi mahdollista, että vesisuuttimia 6 on useampia kuin kaksi ja että niistä lähtevien vesisuihkujen suunnat 10 on säädetty toisistaan poikkeavasti. Myös reaktoritilan seinämään vaadittu kavennus on aikaansaatavissa monilla eri tavoilla, ja mahdollista on sijoittaa suuttimet kavennuksen alapuolelle reaktoritilan seinämän pystysuoralle osalle, jossa ne edelleen jäävät ylhäältä katsottuna kaven-15 nuksen muodostamaan katveeseen.

Claims (9)

1. Menetelmä rikkiyhdisteiden poistamiseksi savukaasusta, jossa menetelmässä tulipesään tai siitä poistuvaan savukaasuun syötetään kalsiumyhdistettä ja jossa menetelmässä 5 savukaasu johdetaan reaktoritilaan (2), jossa nousevaan kaasuvirtaukseen suihkutetaan yhdestä tai useammasta suutti-mesta (6) vettä siten, että kaasun mukana oleva kalsiumoksi-di aktivoituu ja reagoi rikkiyhdisteiden kanssa muodostaen kiinteää reaktiotuotetta, ja jossa nousevan kaasuvirtauksen 10 sisältämää kiintoainesta (7) kiinnittyy suihkutuskohdan yläpuolella reaktoritilan seinämiin, tunnettu siitä, että reaktoritilaan (2) on muodostettu nousevan kaasuvirtauksen suunnassa kavennus (9) ja että veden suihkutus tapahtuu ainakin yhdestä kavennuskohtaan tai sen alapuolelle reakto- 15 ritilän seinämälle asennetusta suuttimesta (6), jolloin suutin sijaitsee kavennuksella aikaansaadussa katveessa suojassa reaktoritilan seinämästä irtoavalta, tilassa alaspäin putoavalta kiintoainekselta (8).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että veden suihkutus tapahtuu kahdesta tai useammasta mainitussa katveessa oleellisesti samalla korkeudella sijaitsevasta suuttimesta (6), jotka suuntaavat vesisuihkut (11) viistosti alaspäin nousevaa kaasuvirtausta vastaan. 25

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesisuihkut (11) suunnataan vaakatasosta 30-60 asteen kulmassa alaspäin.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että savukaasu syötetään reaktoritilan (2) alaosaan kahdesta sisäkkäisestä putkesta (4, 5), joissa kaasun virtausnopeudet ovat säädettävissä itsenäisesti.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukaisen menetelmän soveltamiseen tarkoitettu reaktori (1), joka käsittää tilan (2), joka on alapäästään yhdistetty tulipesästä tulevaan savukaasujen poistokanavaan (3) siten, että savukaasut 8 85226 muodostavat reaktoritilassa ylöspäin nousevan virtauksen, ja joka on varustettu yhdellä tai useammalla suuttimella (6) veden suihkuttamiseksi kaasuvirtaukseen tilan ala- tai yläpäiden välisessä kohdassa, tunnettu siitä, että reaktori-5 tilaan (2) on muodostettu nousevan kaasuvirtauksen suunnassa kavennus (9) ja että suutin tai suuttimet (6) on asennettu reaktoritilan seinämälle kavennuskohtaan tai sen alapuolelle siten, että ne ylhäältä päin katsottuna sijaitsevat kavennuksen muodostamassa katveessa suojassa reaktoritilassa 10 alaspäin putoavalta kiintoainekselta (8).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että reaktoritilan (2) seinämälle mainittuun katveeseen on sijoitettu kaksi tai useampia suuttimia (6), jotka 15 ovat oleellisesti samalla korkeudella ja suuntaavat vesisuihkut (11) viistosti alaspäin nousevaa kaasuvirtausta vastaan.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen reaktori, tunnettu 20 siitä, että reaktoritila (2) käsittää kartiomaisesti ylöspäin suppenevan kavennuksen (9), jonka kohdalle suuttimet (6) on asennettu.

7 85226

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen reaktori, tunnettu 25 siitä, että kustakin suuttimesta (6) lähtevän vesisuihkun (11) suunta on järjestetty säädettäväksi.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 5-8 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että reaktoritilan (2) alapäähän kytketty 30 savukaasukanava (3) muodostuu kahdesta sisäkkäisestä putkesta (4, 5), joista kummassakin tilaan tulevan kaasun virtausnopeutta voidaan säätää itsenäisesti. 9 85226