HU177368B - Process for destructing acid tar,and apparatus for them - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás savkátrány — különösen ásványolajok savas tisztításánál keletkező savkátrány — megsemmisítésére semlegesítéssel és hőkezeléssel, valamint berendezés az eljárás megvalósítására.

A savkátrány megsemmisítése mindezideig olyan komoly nehézségekkel járt, hogy a kénsavas és óleumos raffinálást nemegyszer le kellett állítani, pedig ez a megoldás a legkülönfélébb termékek esetében célszerűbb vagy gazdaságosabb más tisztítási technológiákhoz viszonyítva.

A savkátrányt egyes lepárlóüzemekben — a környezetvédelmi törekvésekkel szöges ellentétben - mészréteggel lefedve a szabadban tárolják. Ennél a megoldásnál fennáll az a veszély, hogy a savkátrányban levő olajkomponensek a talajvízbe szivárognak és elszennyezik azt. Ezt a tárolási módszert ezért egyre kevésbé engedélyezik. A savkátrány meszes semlegesítése és a keletkező gipsz•kátrány-olaj-iszap tárolása hasonló hátrányokkal jár és emellett még drága, különleges tárolóhelyeket is igényel.

A savkátrány egyszerű elégetése csak módosítja a környezetszennyezési problémát. A talajvíz veszélyeztetése helyett ugyanis ennél az eljárásnál nagymennyiségű kén-dioxid és kén-trioxid kerül az atmoszférába, aminek következtében finom eloszlású, lebegő kénsav, illetve kénessav cseppek veszélyeztetik a környező flórát, faunát és az emberek egészségét. Ezen veszélyes anyagok immissziójának alacsony szinten tartása érdekében igen magas — ezért drága — kémények építése szükséges az égetőberendezésekhez, de még ilyen feltételek mellett is egyre kevésbé engedélyezik ezek használatát. ⁵ A környezetvédelmi követelmények ezért szükségessé teszik a füstgázok kén-dioxidtól és kén-trioxidtól való megtisztítását. A füstgázokat ezért mossák és a kimosott savak semlegesítése után keletkező gipsziszapot vagy a talaj agyagrétegébe 3 juttatják vagy megfelelő kapacitású hidrológiai befogadóba vezetik. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy a füstgáztisztító berendezés létesítése és az iszapelvezetés megoldása igen költséges. Előnye viszont, hogy a szilárd halmazállapotú > égéstermék még nyomokban sem tartalmaz talajvízre veszélyes olajkomponenseket.

Az utóbbi időben egész sor, a savkátrány teljes vagy részleges feldolgozására irányuló eljárás vált ismertté. Utalunk a 156 911 sz. magyar, a > 294 287 sz. osztrák, a 3 876 439 sz. USA és a 74 126 201 sz. japán szabadalmi leírásukra. Ezeknek az eljárásoknak közös hátrányos jellemzője az, hogy a savas raffínáláskor keletkezett aromás szulfonátokat, továbbá a főként fáradtolajok tisztí- • fásakor kapott nehézfémnyomokat nem semmisítik meg.

A 141 622 sz. csehszlovák szabadalmi leírás szerint a savkátrány semlegesítésére alkáli fémek és alkáli földfémek oxidjait, hidroxidjait vagy karboI nátjait használják. A semlegesítést adott esetben (tehát nem feltétlenül) utókezelés, pl. égetés követi, ennek feltételeit azonban a szabadalmi leírás nem említi.

A szabadalmi leírás igénypontjaiban és példáiban említett lehetőségből miszerint az esetlegesen elégetett, semlegesített terméket savanyítják, egyértelműen kiderül, hogy az ismertetett eljárási lépések nem biztosítanak szabályzott feltételeket az égetés során keletkező kén-dioxid és/vagy kén-trioxid semlegesítésére, és nem valószínűsíthető egyrészt az, hogy a semlegesített anyag elégetésekor a jelenlevő szén, illetve aromás szénhidrogének hatására bekövetkezik a szulfátok szulfitokká, illetve szulfidokká redukálódása, másrészt az, hogy a savkátrányban található nehézfém-szennyeződések vízben nem oldódó vegyületekké alakulnak. így a javasolt eljárás sem tekinthető a savkátrány környezetet nem szennyező megsemmisítésére alkalmas megoldásnak. Emellett a leírás nem tartalmaz semmiféle utalást a savkátrányban levő szerves anyagok hasznosítására sem

A találmány által megoldandó feladat a savkátrány környezetet nem szennyező megsemmisítesére alkalmas, egyszerű és gazdaságos megoldás kidolgozása.

A kitűzött feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a feleslegben alkalmazott semlegesítő szerrel semlegesített savkátrányt - adott esetben felaprított állapotban - többlépcsős, célszerűen kétlépcsős hőkezelésnek vetjük alá, amelynek során az első lépésben a semlegesített savkatrányt levegő jelenetében 350 -500 °C hőmérsékleten svéiezzük, majd a második lépésben a svélgázokat - adott esetben égésindításra használt segédtüzelőanyaggal - elégetjük, a szilárd halmazállapotú svélezési maradványokat pedig összegyűjtjük.

A találmány szerinti berendezés lényegében egy semlegesítő egységből és egy égetőegysegből áll. A semlegesítő egység egy keverökészülékből és legalább két - a keverőkészülék feladó garatára célszerűen adagolószerkezeten keresztül csatlakoztatott — tartályból van összeállítva, az égetó'egység pedig vagy egy, a keverőkészülék ürítőcsonkjához csatlakoztatott, önmagában ismert kemencéket vagy egy bunkerral ellátott svélezőkemencéből és egy, a svelezőkemence gázterére kötött gázkemencéből álló egységként van kialakítva. Ez utóbbinál a svélezőkemence - adott esetben egy aprítógép közbeiktatásával — a keverőkészülék ürítőcsonkjával van összekötve és légbevezető csonkkal van ellátva, a gázke inencének pedig legalább egy égésindít'írra használt sogédtüzelőanyaggal táplált égője van.

A találmányt a továbbiakban rajz alapján részletesen ismertetjük. A rajzon az 1. ábra technológiai folyamatábra, a 2. ábra ikercsigás keverőszerkezet hosszmetszete, a 3. ábra a 2. ábra részben kitört felülnézete, a 4. ábra bordás hengerpárokkal felszerelt keverőszerkezet részben kitört oldalnézete, az 5. ábra a 4. ábra IV-IV vonala mentén vett metszete, a 6. ábra szállítószalagos keverőszerkezet hosszmetszete.

A találmány szerinti berendezés 21 tartálya semlegesítőszerrel, esetünkben mésszel, 22 tartálya pedig a megsemmisítendő savkátránnyal töltött. A berendezésnek egy, a semlegesítőszerhez adalékként bekeverhető derítőföldet tároló 31 tartálya is van.

A semlegesítést a 21, 22 és 31 tartályokkal összekötött 23 keverőkészülékben végezzük el. A semleges < <ben keletkező gázokat a 30 semlegesítőfüri . 'etjük. A semlegesített gázokat a 33 vezetéken ...t'iI távolítjuk el. A semlegesített, szilárd halmazállapotú terméket - adott esetben a 24 aprítókészülékkel felaprítva — hőkezeljük. A hőkezelés első műveletét a 25 svélezőkemencében végezzük el, a 32 légbevezető csonkon belépő levegő jelenlétében. A 350-500 °C hőmérsékleten végzett svélezés során svélgáz és szilárd halmazállapotú maradék keletkezik. Ez utóbbi az adott körülmények között kénmentes. A svélgázokat a 26 gázkemencébe vezetjük, amelyben ezeket a 29 vezetéken keresztül bevezetett, égésindításra használt segéd-tüzelőanyag segítségével elégetjük. Az égéshőt az esetek többségében hasznosíthatjuk. Az égéstermékeket a 27 kéményen keresztül vezetjük az atmoszférába. A szilárd halmazállapotú maradékot egy, a rajzon fel nem tüntetett kíhordószerkezet segítségével a 25 svélezőkemtncéből a 28 bunkerba juttatjuk. Ha a svélmaradékot műtrágyagyártásra használjuk fel, akkor a szükséges adalékot már itt bekeverhetjük az anyagba.

A 2-6. ábrákon a 23 keverőkészülék néhány példakénti célszerű kiviteli alakját tüntettük fel,

A találmány szerinti 23 keverőkészüléknek 1 feladógaratja, 2 szállítószerkezete és 3 adagolószerkezete van. Az 1 feladógarat célszerűen tölcsérként van kiképezve. A 3 adagolószerkezet az 1 feladógarat belépőnyílása fölött van elrendezve és az a feladata, hogy a savkátrányt és a semlegesítőszert meghatározott arányban beadagolja. A 2 szállítószerkezet egy folyadék- és gáztömör 4 szállítócsatornában van elrendezve, amelynek 5 beömlönyílása az 1 feladógarathoz van csatlakoztatva. A 4 szállítócsatcrna másik végén 6 ürítőcsonk van kiképezve. A 2. és 3. ábrán feltüntetett példakénti kiviteli alaknál a 4 szállítócsatornában két egymással párhuzamosan elrendezett 7 és 8 csiga van beépítve, amelyeknek levélzete egymásba nyúlik, így keverés-szállítás mellett a levélzetek egymást tisztítják is. A 9 és 10 csigatengelyek a 4 szállítócsatorna 11 és 12 homlokfalaiban vannak csapágyazva, feladóoldali nyakcsapjaikhoz pedig 13 hajtómű van csatlakoztatva, amely a rajzon fel nem tüntetett erőforrásról, az esetek többségében villamos motorról van meghajtva.

A 4. és 5. ábrán feltüntetett példakénti ki-riteli alaknál a 4 szállítócsatornába 14 és 15 bordás hengerekből összeállított hengerpárok vannak beépítve, amelyek egymástól adott távolságban, a 23 kálcium-szniatot a feleslegből szál -·νύ kalcium-karbonát

·. .17 arc 'ti fa , keverőkészülék hossztengelyére, illetve a feladott anyag mozgásirányára merőlegesen vannak elrendezve és egymással ellentétes forgásirányban vannak meghajtva.

A 6. ábrán feltüntetett kiviteli változatnál egy 16 szállító szalag van a 4 szállítócsatornába beépítve és a 4 szállítócsatoma 5 beömlőnyílását követően, a 16 szállítószalag felső ága fölött egy 17 keverőkar van.

A találmány szerinti 23 keverőkészülék előnye az, hogy a keveréshez igen kevés energiát igényel. Emellett a semlegesítéskor felszabaduló és kismennyiségű ként tartalmazó, az anyagon keresztül vagy az anyagban kényszeráramban vezetett vízgőzt nagy részben semlegesíteni lehet. Ezért a semlegesítőszert a savkátrány savtartalmára számítva feleslegben alkalmazzuk.

A svélezés során

680 súlyrész

200 súlyrész összetevők mim·. > 20%-nyi menn_? gének megfelel ______________70 súlyrész svélkokszot, a..

ossz.: 950 súlyrész szabadban táromató svélezési maradékot kaptunk, amely a környezette ártalmatlan és további kezelés nélkül a talajba juttatható vagy más hulladékokkal keverheti.

A svélgázokat a hőkezelés második fokozatában 700 és 900 °C közötti hőmérsékleten, oxigén jelenlétében égettük el.

A svélezés szilárd halmazállapotú maradékát az alábbiak szerint vizsgáltuk:

A javaslatunk szerinti berendezés előnye egyszerű felépítése és gazdaságos üzembentartása mellett az, hogy a környezetet alig vagy egyáltalán nem szennyezi. Ezt az alábbi kísérleti eredményeinkkel támasztjuk alá:

Kénsavas ásványolaj-finomításnál keletkezett sav kátrányt semmisíthettünk tele a következő volt:

500 súlyrész

150 súly rész

35G súlyrész meg, amelynek összetékénsav víz szabad olaj és kénhez kötött szerves vegyületek összesen: 1000 súlyrész

Oldhatósági vizsgálat

Az anyagból desztillált vízbe eltérő mennyiségeket kevertünk be. Általában lineáris ös- efüggéseket figyeltünk meg.

A minta hőmérsékletét 3 napon keresztül 20 ± 2 °C hőmérsékleten tartottuk és a szilárd 30 fázist időnként felkevertük.

Ezután a mintákat átszűrtük. A szűrletet a szabványos DEV víz-, szennyvíz és zagyvízv^sgálati eljárás szerint elemeztük. Az úgynevezett C03 értékek (kémiai oxigénigény) mérését a W. Leithe 35 „Die Analyse dér organischen Verjnreinigungen in Trink-, Brauch- und Abwassern” című művének 51 oldalán feltüntetett módszerrel végeztük.

Ezt az 1000 súlyrésznyi mennyiségű savkátrányt 700 súlyrész kalcium-karbonáttal semlegesítettük, a következő bruttó reakcióegyenlet szerint;

Vizsgálati eredmények

H₂SO₄ + CaCO₃ ->CaSO₄+CO₂t + H₂O t + (h) (500 súly rész)

H₂O (150 súlyrész) Szerves anyagok (350 súlyrész) (500 súlyrész) (200 súlyrész fölösleg) (680 súlyrész)

CaCO₃ (200 súlyrész)

H₂O (40 súlyrész) Szerves anyagok (350 súlyrész)

1700 súlyrész savKátrány ->

1270 súlyrész semlegesített szilárd maradék

430 súlyrész gáz kilúgozott mennyiség pH érték Elektromos vezetőképesség °C hőmérsékleten, μ) cm Oxidálhatóság (teljes oxigénigény) mg KMnO₄/l COD (kémiai oxigénigény), mg KMnO₄/l Megjelenés

50 g/1 8,15	25 g/1 8,05	1_ 7,85
2050	1400	1015
90	51,5	34
91 színtelen ,	30,2 szag tálán,	19,6 áttetsző

A fentiek szerint kapott 1270 súlyrész semlegesített anyagot nem lehet szabadban tárolni az olaj és a szulfonátvegyületek miatt.

A semlegesített anyagokat ezután 350-500 °C közötti hőmérsékleten svéleztük. Az anyagok felmelegítéséhez forró, 500—600 °C-ig felhevített gázokat használtunk. Oxigént olyan mennyiségben adagoltunk, amely biztosította á robbanásveszély kizárását.

A vizsgálati eredmények kiértékelése pH-érték

A pH-érték az enyhén lúgos tartományban van.

Ez annak az eredménye, hogy a kénsav semlegesítésére felhasznált anyag, a kalcium-karbonát oldhatósága csekély.

Elektromos vezetőképesség

Az anyag elektromos vezetőképessége az oldatba kerülő mészsók, mindenekelőtt a kalcium-szulfát mennyiségének függvénye. (Ha feltételezzük, hogy a svélezésnél anhidrit, vagyis kristály vízmentes gipsz keletkezik, az oldhatóság 0,20 gl 100 g víz, növekvő hőmérséklet esetében ez az érték valamelyest csökken.)

Oxidálhatóság és COD-érték

Az oxidálhatóság és a COD-érték azonos nagyságrendű és viszonylag kis értékek. Az oxidálhatóság kisebb mint a háztartási szemét oxidálhatósági ¹⁵ értéke.

Szulfáttartalom

Szulíidok jelenlétét nem állapítottuk meg, mint- 20 hogy az alkalmazott svélezési hőmérsékleten nem következhet be a szulfátokat szulfidokká alakító redukció.

A fentiek értékelése alapján megállapítható, hogy a találmány szerinti eljárásból származó mara· ²⁵ dékban még annyi káros anyag sincs, mint az átlagos háztartási szemétben. A hulladék szulfáttartalma a kövér vagy sovány agyagos természetes talajokénak felel meg nagyságrendileg.

Ezért a szilárd halmazállapotú maradék a 3θ környezet veszélyeztetése nélkül, szeméttelepeken a szabadban tárolható.

Claims (6)

1. Eljárás savkátrány megsemmisítésére semlegesítéssel és hőkezeléssel, amelynek során a savkátrányt szilárd halmazállapotú vagy vízben feliszapolt alkáli földfém-oxidokkal. -hidrnxidokkal vagy -kar- ⁴θ bonátokkal. előnyösen tnésszel .semlegesítjük, miközben a semlegesitöszert a savkátrány semlegesítéséhez szükséges mennyiséghez képest feleslegben keverjük össze a savkátránnyal, majd az igy létrejövő félig szilárd vagy szilárd reakcióterméket eset- ⁴⁵ leges felapritás után több - célszerűen két lépésben hőkezeljük, azzal jellemezve, hogy a hő kezelés első lépésében a semlegesítés reakciótermékét 350-500 °C-on svélezzük, majd a második lépésben a svélgázokat — adott esetben égésindításra használt segédtüzelőanyag segítségével - előnyösen energia kinyerése mellett 700-900 °C-on elégetjük, végül a szilárd halmazállapotú svélezési maradékot összegyűjtjük. (Elsőbbsége: 1975. VI. 23.).

2. Berendezés az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítására, azzal jellemezve, hogy egy semlegesítő egysége és egy égetőegysége van, a semlegesítő egység egy keverőkészülékből (23) és legalább két, célszerűen adagolószerkezeten (3) keresztül a keverőkészülék (23) feladó garatára (1) csatlakoztatott tartályból (21, 22, 31) van összeállítva, az égetőegység pedig vagy egy, a keverőkészülék (23) ürítöcsonkjához csatlakoztatott, önmagában ismert kemence vagy egy bunkerrel (28) ellátott svélezőkemencéből (25) és egy, a svélezökemence (25) gázterére kötött gázkemencéből (26) van összeállítva, ahol egyrészt a svélezökemence (25) adott esetben egy aprítógép (24) közbeiktatásával a keverőkészülék (23) üritőcsonkjával (6) van összekötve, másrészt a svélezőkemencének (25) egy légbevezető csonkja (32), a gázkemencének (26) pedig legalább egy segéd-tüzelőanyaggal táplált égője van.

3. A 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a keverökészülék (23) csigáskeverő, célszerűen ikercsigás keverő, amelynél a csigák (7, 8) levélzete keresztmetszetben átfedi egymást.

4. A 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a keverőkészülékbe (23) az. anyagáramlás irányára merőleges tengelyű bordás hengerekből (14, 15) összeállított hengerpárok vannak beépítve.

5. A 2. igénypont szerinti bercndez.és kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a keverökészülék (23) egy szállítószalagból (16) és egy. ennek felső ága fölött elrendezett keverőkarból (17) van összeállítva.

6. A 3-5. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a keverőkészüléknek (23) folyadék- és gáztömören zárt csatornája (4) van. (2-6. igénypontok elsőbbsége: 1975. VII. 21.)