HU204206B - Method for decreasing the emission value of flue gas by treatment carried out with aqueous oxidizing bath - Google Patents

Description

Atalálmány tárgya eljárás oxidálható komponenseket többek között kén-dioxidot, nitrogén-oxidokat és szerves anyagokat tartalmazó gázalakú ipari égéstermékek, különösen füstgázok és kipufogógázok emissziós értékeinek csökkentésére.

Kénben gazdag éghető anyagok, például szén vagy nehézolaj égetésekor a keletkező füstgázokat a környezetvédelem érdekében mentesíteni kell.

Ismertek olyan füstgáz-kéntelenítő berendezések, amelyek meszes vagy mészköves mosási eljárással működnek, és amelyek melléktermékként kalciumszulfitkalciumszulfát-keveréket, illetve vegyi gipszet produkálnak.

A kalciumszulfit-kaldumszulfát-keverék keletkezésének hátránya, hogy nagy kiterjedésű lerakóhelyek kiépítését teszi szükségessé, ami a talajvíz szennyeződésének veszélyét hordozza magában. A vegyi gipsz mennyiségben való keletkezése ugyancsak hátrányos.

Az ismert, elterjedten. alkalmazott füstgáz-kénmentesííő eljárásoknak az alábbi hiányosságaik vannak:

A nedves eljárásoknál, így például a meszes és a mészköves eljárásnál a füstgáz a mosás során erősen lehűl, ezért a megtisztított füstgáz kéményen keresztül történő elvezetéséhez szükséges újrahevítés jelentős energiaráfordítással jár, ami az eljárás költségeit növeli.

A keletkező vegyi gipsz következtében a berendezésen belül lerakódások és eltömődések alakulhatnak ki. A gipsz többek között a tartályfalakon és a csővezetékek belső felületein rakódhat le, és ez a berendezések működőképességét hátrányosan befolyásolja.

Az eddig ismertetett eljárásokat pl. Gmelin „Handbuch dér anorganischen Chemie” referálja.

A 2106256 lajstromszámú francia szabadalmi leírásban ismertetett eljárás főleg szennyeződések gázáramokból történő kivonására alkalmas, főleg szerves komponensek, például zsírok távolíthatók el.

A Chemical Abstracts 83/1975 65 f sz. referátumában ismertetett 75 85580 sz. publikált japán szabadalmi bejelentés szerint oxidálószáként hétvegyértékű mangánt használnak. A mangán termikusán legstabilabb formája a mangán(TV)oxid, más néven bamakő, amely azonban csak alkálifém-oxiddal történő feltárás útján vihető újra oldatba. Az olvasztással történő feltárás energiaigényes, emellett az eljárás szennyező anyagok jelenlétében nehezen kézben tartható.

Ismert végül olyan eljárás is, amelynek során első lépésként a füstgáz S0₂-komponensét rézzel reagáltatják, majd második lépésben az NO_x-komponenseket ammónia jelenlétében katalitikusán elégetik nitrogénné és vízzé. Az eljárás hátránya, hogy az alkalmazott platina-ródium katalizátorok rendkívül költségesek.

A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amelylyel kén-dioxidot, nitrogén-oxidokat és szerves anyagokat, szénhidrogéneket tartalmazó gázalakú ipari égéstermékek, különösen füstgázok és kipufogógázok emissziós értéke csökkenthető a környezetvédelem érdekében.

A találmány lényege az, hogy a kén-dioxidot kénsavvá, a nitrogén-oxidokat salétromsavvá és a szerves . anyagokat szén-dioxiddá, illetve szénné oxidáljuk, krómkénsavval.

A fentiek értelmében a találmány tárgya tehát eljárás kén-dioxidot, NO_X képletű nitrogén-oxidokat (x «0,52) és szerves anyagokat tartalmazó füstgáz emissziós értékének csökkentésére a gáz lehűtése, majd oxidálószert tartalmazó vizes mosófolyadékkal történőkezelése útján. A találmány szerinti eljárásra jellemző, hogy oxidáló vizes oldatként 4-60 g/1 króm(VI)-ionokat és 200-600 g/1 kénsavat tartalmazó krómkénsavat alkalmazunk, a mosófolyadékot desztillálás és/vagy extrahálás útján szétválasztjuk és a nyert kénsavat, illetve salétromsavat külön-külön összegyűjtjük, a króm(III)ionná történő redukálás során kimerült oldatot elektro15 kémiai cellában ismert módon króm(VI)-ionokká oxidáljuk és a folyamatba visszavezetjük.

A találmány szerinti eljárással sikerült első ízben a füstgázban jelen lévő összes gáznemű káros anyag mennyiségi csökkentése, azaz nemcsak a kén-dioxid 20 vagy a nitrogén-oxidok mennyiségét lehet csökkenteni, hanem mind a kettőét egyszerre, ugyanakkor a hidrogén-fluorid és a szerves anyagok is eltávolíthatók.

A találmány szerinti eljárás további előnye, hogy depóniákat nem kell létesíteni, és magas kéményeket a 25 füstgáz számára sem kell építeni, hiszen az összes káros anyagot kivontuk a füstgázból.

A gyakorlatilag tökéletesen kénmentesített és egyidejűleg a többi káros anyagtól is megszabadított füstgáz ily módon nem szennyezi a környezetet 30 A találmány további előnye, hogy a környezetre ártalmas kén-dioxidból, illetve nitrogén-oxidból iparilag hasznosítható kénsav, illetve salétromsav lesz.

A mosófolyadékként alkalmazott krómkénsav 4-60 g/I króm(VI)-ionokat és 200-600 g/1 kénsavat tartal35 máz. A legelőnyösebb a 60 g/1 krómionokat és 500 g/1 kénsavat tartalmazó oldat alkalmazása. A mosófolyadékot folyamatosan, ellenáramban vezetjük a mosótornyon keresztül, előnyösen olyan ütemben, hogy a sav a toronyból kilépve még 4-6 t% króm(VI)-ionokat tar40 talmaz.

A mosófolyadékot desztillálással és/vagy extrahálással feldolgozzuk, aminek során általában 98 t%-os kénsavat és kb. 65 t%-os salétromsavat nyerünk.

A füstgázban adott esetben jelen lévő szerves anya45 gokat a króm( VI) tartalmú kénsav szén-dioxiddá, vízzé és/vagy elemi szénné oxidálja. A szén-dioxxd a mosott • füstgázzal együtt távozik, a víz az oldatban marad, és a , szén mint oxidációs termék fekete morzsaként leülepszik, egy-egy szűrőcsere alkalmával eltávolítható. A 50 szerves anyagok oxidálásához tehát külön berendezésrész nem kell, ami szintén előnyös.

Az elhasznált (kimerült) mosófolyadék, amely főleg króm(III)-ionokat tartalmaz, elektrokémiai cellában regeneráljuk, azaz a benne lévő Cr(ni)-ionokat ismert 55 módon Cr(VI)-ionokká oxidáljuk. Ennek köszönhetően az eljárás oxidálószer igénye igen alacsony, mert csak a veszteségeket kell pótolni.

Amennyiben a füstgáz szennyezőként kizárólag kén-dioxidot tartalmaz, az elektrolízis során fejlődött 60 hidrogént vagy a képződő kénsav elválasztásában fűtő2

HU 204206 Β gázként hasznosítjuk, vagy közvetlenül a gőzfejlesztésben elégetjük. Ily módon az elektrolízisbe befektetett energiamennyiség egy része visszanyerhető.

A találmány szerinti eljárást a mellékelt 1. ábra segítségével részletesebben ismertetjük. Az 1. ábra a találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló berendezés egy kiviteli példáját mutatja; a példák kidolgozása során ezt a berendezést alkalmaztuk.

Az 1. ábrából kivehetően a berendezésnek 1 gőzfejlesztője van, amelyből a füstgáz a fő füstcsatornán keresztül portalanítás céljából 2 elektroszűrőbe kerül. A leválasztott pernyét a 2 elektroszűrőből kivisszük és 3 nehézfémfeldolgozóba vezetjük.

A 2 elektroszűrőből a füstgáz 4 hőcserélőbe áramlik, ahol a hőcsere a füstgáz és az ellenáramban áramoltatott megtisztított gáz között megy végbe. A 4 hőcserélő előnyösen levegő-levegő reknperátorként van kialakítva. A füstgáz belépési hőmérséklete a 4 hőcserélő bemenetén célszerűen mintegy 140 °C, kilépési hőmérséklete 60 és 80 °C között van.

A 4 hőcserélőből a füstgázt 5, illetve 6 mosóba vezetjük. Az 5 és 6 mosókban a füstgázban jelen lévő oxidálható komponenseket a krómkénsav oxidálja. A legmagasabb vegyértékre feloxidált kén-, illetve nitrogén-vegyületek savas komponensként beleoldódnak a mosófolyadékba, míg a szerves szennyezők oxidálása során keletkező szén-dioxid a füstgázzal távozik, esetleges elemi szén lebegő szennyeződésként a mosófolyadékban továbbsodródik. A megtisztított füstgázt a rajzon nem ábrázolt cseppelválasztón, valamint 7 aeroszolszűrőn keresztül visszavezetjük a 4 hőcserélőbe, ahonnan a hőcsere útján kellően felmelegítve 8 kéményen át távozik. (A távozó gázt azért kell felmelegíteni, hogy a kéményben kellő huzat alakuljon ki.)

Az 5, illetve 6 mosóhoz egy-egy 9, illetve 10 oxidálószer-tartály csatlakozik. Az 5 és 6 mosókból távozó redukált oxidálószer (háromvegyértékű krómionokat tartalmazó mosófolyadék) egy részét 11 szűrőbe vezetjük, ahol a szilárd anyagokat, például szénmorzsákat eltávolíthatjuk.

A mosófolyadék fő áramát 12 szűrőn át 13 desztilláló, illetve extraháló oszlopra vezetjük. A13 desztilláló, illetve extraháló oszlopban a mosóoldatot frakcionáltan desztilláljuk, illetve keverő-elválasztó fokozatban folyadék-folyadék extrakcióval szétválasztjuk. Az így nyert savakat 15 tartályokban gyűjtjük össze.

A króm(III)-ionokat tartalmazó kimerült mosófolyadékot 14 elektrokémiai cellába vezetjük, ahol a króm(lH)-ionokat króm(VI)-ionokká oxidáljuk. Az ily módon regenerált mosófolyadékot a 9 és 10 oxidálószer tartályokba visszavezetjük.

Példa

A fenti berendezésbe 1000 Nm³/óra sebességgel az alábbi összetételű füstgázt tápláljuk:

600 ppm SO₂

200 ppm NO 30ppmNO₂

100 ppm szénhidrogének

A mosófolyadék 500 g/1 kénsavat és 50 g/1 Cr(VI)ionokat tartalmaz. A második mosótorony elhagyása után a gáz összetétele az alábbi:

ppm SO₂ ppm NO

-No₂ ppm szénhidrogének

A hatásfok tehát SO₂ esetén 96%, nitrogén-oxid esetén mintegy 80%. A kimerült, azaz redukált krómoldatot elektrokémiai cellában oxidálva regeneráljuk, amikor is 1 Ah ára, - mennyiség elegendő 0,647 g Cr(III)ionok Cr(VI)-ionokká oxidálására.

Claims (15)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás kén-dioxidot, NO_X képletű nitrogén-oxidokat, mely képletben x = 0,5-2 és szerves anyagokat tartalmazó füstgáz emissziós értékének csökkentésére a gáz lehűtése, majd oxidálószert tartalmazó vizes mosófolyadékkal történő kezelése útján, azzal jellemezve, hogy oxidáló vizes oldatként 4-60 g/1 króm(VI)-ionokat és 200-600 g/1 kénsavat tartalmazó krómkénsavat alkalmazunk, a mosófolyadékot önmagában ismert módon történő desztillálás és (vagy extrahálás útján szétválasztjuk és a nyert kénsavat, illetve salétromsavat külön-külön összegyűjtjük, míg a króm(III)-ionná történő redukálás során kimerült oldatot elektrokémiai cellában ismert módon króm(VI)-ionokká oxidáljuk és a folyamatba visszavezetjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 50 g/1 króm(VI)-ionokat és 500 g/1 kénsavat tartalmazó mosófolyadékot alkalmazunk.

   A hivatkozási számok jegyzéke

   1 gőzfejlesztő

   2 elektroszűrő
3. 3 nehézfémfeldolgozó
4. 4 hőcserélő
5. 5 mosó
6. 6 mosó
7. 7 aeroszol-szűrő
8. 8 kémény
9. 9 oxidálószer-tartály
10. 10 oxidálószer-tartály
11. 11 szűrő
12. 12 szűrő
13. 13 desztilláló-, illetve extraháló-oszlop
14. 14 elektrokémiai cella
15. 15 tartály