KR820000687B1 - Production of h,s from so2 obtained from flue gas - Google Patents

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Abstract

Process for removing SO2 from flue gas and recovering it as H2S comprises (a) reacting the SO2 with aq. Na2CO3 to from Na2SO3; (b) reducing the Na2SO3 to Na2S; (c)reacting the Na2S with NaHCO3 to form H2S and Na2CO3 (d) recovering the H2S; (e) recycling part of the Na2CO3 to step(a); (f) reacting the remainder of the Na2SO3 with CO2 and H20 to form NaHCO3; and (g) recycling the NaHCO3 to step(c). Scaling of the scrubbing equipment is minimised. The recovered H2S can be used e.g. for manufacture of S or H2SO4.

Description

배기가스내 이산화유황으로부터 유화수소의 회수방법Recovery of hydrogen sulfide from sulfur dioxide in exhaust gas

제1도는 본 발명에 따른 단계들의 상호 관계를 설명한 공정도.1 is a flow chart illustrating the interrelationship of steps in accordance with the present invention.

본 발명은 이산화유황(SO2)이 소량 존재하는 혼합기체에 함유된 이유화유황을 유화수소 가스로의 경제적 전환 방법에 관한 것이다. 본 발명은 환경의 여러 범위에 사용할 수 있으나 특히 배기 가스탈황(FGD)에 유용하다.The present invention relates to a process for the economic conversion of sulfurized sulfur contained in a mixed gas containing a small amount of sulfur dioxide (SO 2 ) to hydrogen sulfide gas. The present invention can be used in a variety of environments but is particularly useful for exhaust gas desulfurization (FGD).

이산화 유황이 대기중에 소량만으로도 존재하면 동물, 수생식물의 생명에 대단히 유해하다는 것은 공지되였다. 이유화유황은 공기중에서 산소와 습기에 의하여 황산으로의 전환이 용이하게 일어나나 이것은 강철 및 콘크리트를 포함한 건물의 많은 물질의 부식을 일으킨다.It is known that sulfur dioxide, even in small amounts in the atmosphere, is extremely harmful to the lives of animals and aquatic plants. Sulfurated sulfur is easily converted to sulfuric acid by oxygen and moisture in the air, which causes corrosion of many materials in buildings, including steel and concrete.

다량의 SO2를 연료 연소장치로 부터 공기내로의 배출은 1967년에 금지되였는데 당해에 의회는 공기 정화법을 통과시켰고 1970년 수정하였다. 이러한 법제정의 결과로서 환경 보호국은 가스내에 함유된 기본오염물의 방출을 제한하는 표준치를 정하였다. 이러한 오염물은 입자, 이산화 유황 및 이산화질소로 측정된 산화질소이며 이들의 표준치들이 표 1에 표시되였다.Emissions of large amounts of SO 2 from the fuel combustor into the air were banned in 1967, when Congress passed the Air Purification Act and amended it in 1970. As a result of these legislation, the Environmental Protection Agency has established a standard limiting the emission of basic pollutants contained in gases. These contaminants are nitrogen oxides measured with particles, sulfur dioxide and nitrogen dioxide and their standard values are shown in Table 1.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00001
Figure kpo00001

일상 사용되는 중질 연료 예컨데 역청탄 및 잔유 연료 오일은 중량으로 약 3%이상의 유황을 포함한다.Heavy fuels in everyday use, such as bituminous coal and residual fuel oils, contain by weight at least about 3% sulfur.

0.8%의 유황을 함유한 12,000 BTU/파운드의 석탄을 연소시킬 때 EPA에서 정한 한계치를 초과한다. EPA한계치내에서 조작하기 위하여 다량의 경제적인 연료를 연소시키는 장치는 연소대역을 따나는 배출가스내에 함유된 다량의 SO2를 제거하기 위하여 제정되여야 한다. 가장 보편적인 제거제로는 SO2와 직접 또는 간접적으로 결합하여 배기 가스를 정화시키는 석회나 석회암을 사용한다. 석회나 석회암을 사용하는 주요 목적은 형성된 오염된 즉 주로 아황산칼슘과 황산칼슘으로 구성된 찌거기는 공기중에서 SO2보다는 해롭지 않는데 이러한 찌거기는 땅을 매우는 것으로서 국부적으로 사용이 허용되는 이외에는 매몰된다.When burning 12,000 BTU / pounds of coal containing 0.8% sulfur, the limits set by the EPA are exceeded. A device that burns large amounts of economical fuel to operate within EPA limits should be established to remove large amounts of SO 2 contained in exhaust gases following the combustion zone. The most common removal agents are lime or limestone, which combines with SO 2 directly or indirectly to purify the exhaust gases. The main purpose of using lime or limestone is that the contaminated formed deposits, mainly consisting of calcium sulfite and calcium sulfate, are no more harmful than SO 2 in the air, which is buried except where it is allowed to be used locally.

다량의 이산화 유황을 대기내로 방출시키는 것은 어느 때인가 금지될 것이라는 것은 오래전부터 예견하고 있었으며 수년 동안 세계의 여러곳에서 금지되였다. 1930년대에는 석회암스러리를 사용하여 배기 가스로부터 SO2를 제거하였고 이러한 문제를 해결하기 위한 연구가 1935년경에 미국에서 시작되였다.It has long been anticipated that the release of large amounts of sulfur dioxide into the atmosphere will be banned at any time and has been banned in many parts of the world for many years. In the 1930s, limestone slurries were used to remove SO 2 from exhaust gases, and research to address this problem began in the United States around 1935.

이러한 노력의 결과는 Industrial and Engineering chemistry란 책의 32권 8호의 1037-1049페이지내에 수록된 존스톤과 신그에 의한 논문에 기술 되였다. 미국내 FGD의 모든 현황에 대한 요약은 1977년 5월 23일에 출판된 Cemical Engineering의 101-103페이지내에 수록 되였다. 수록된 방법중에서 본 발명을 구성하는 방법에 가장 가까운 것은 소위 “수용성 탄산화물 공정(ACP)”인데 이것은 1976년 3월 뉴우도리언스에서 개최된 배출가스 탈황에 대한 심포지움에 대한 Proceedings 11권(환경보호기술시리즈)에 상세히 기술되였다.The results of this effort are described in a paper by Johnston and Shing in pages 1037-1049 of Volume 32, Volume 8, Industrial and Engineering Chemistry. A summary of all current status of FGD in the United States is contained in pages 101-103 of Cemical Engineering, published May 23, 1977. Of the methods listed closest to the methods of constructing the present invention, the so-called “Water-Soluble Carbonation Process (ACP)” is the Proceedings Volume 11 of the Symposium on Flue Gas Desulfurization held in March 1976 in New Udorians. Technology series).

대개의 연료 고체 및 액체는 소량의 질소 함유 화합물을 포함하고 있다. 이러한 연료가 연소할 때 질소는 산화질소 NO로서 배출가스내에 나타나며 또는 대개의 보일러에 일어나는 고온에서 전체 반응에 따라 질소와 산소로 부터 형성된다.Most fuel solids and liquids contain small amounts of nitrogen containing compounds. When these fuels burn, nitrogen appears as nitrogen oxide NO in the off-gases or is formed from nitrogen and oxygen as a whole reaction at the high temperatures that usually occur in boilers.

N2+O2=2NON 2 + O 2 = 2NO

그러므로 SO2뿐 만 아니라 질소와 산화물을 제거할 수 있는 제거시스템의 사용을 필요로 하였다. NO보다는 수용 성제거액으로 NO2를 가스류로 부터 제거하는 것이 보다 용이하다.Therefore, it was necessary to use a removal system capable of removing not only SO 2 but also nitrogen and oxides. It is easier to remove NO 2 from the gas stream with an aqueous removal solution than with NO.

반응이 비교적 느릴찌라도 보통온도에서 NO와 산소는 결합하여 NO2를 형성하는데 그 반응은 다음과 같다.Although the reaction is relatively slow, NO and oxygen combine to form NO 2 at normal temperature. The reaction is as follows.

2NO+O2=2NO2 2NO + O 2 = 2NO 2

본 방법을 사용한 적당한 방법에서 배출가스내의 대부분의 NO는 NO2로 전환시킬 수 있는 기회를 갖는다. 다행히 SO2를 제거하기 위한 본 발명에 사용된 제거액은 NO2흡착제로서도 효과적이다.In a suitable method using this method, most of the NO in the off-gas has the opportunity to convert to NO 2 . Fortunately, the removal liquid used in the present invention for removing SO 2 is also effective as a NO 2 adsorbent.

배출가스를 SO2를 위한 흡착제와 접촉시키는 방법은 배출가스내에 분산된 어떤 입자들을 제거 스러리에 포착시키는 것으로서 결과적으로 배출가스내에 포함된 모든 오염물들은 본 발명의 제거단계에 의하여 제거된다.The method of contacting the exhaust gas with an adsorbent for SO 2 captures certain particles dispersed in the exhaust gas in the removal slurry so that all contaminants contained in the exhaust gas are removed by the removal step of the present invention.

배출가스내의 SO2를 제거하기 위한 많은 흡착제들은 약간 용해성 화합물을 형성하므로 결과적으로 가스와 흡착제간의 접촉을 효과적으로 하는데 사용되는 장치는 대규모로 되여 휴업상에 대한 조작이 곤란하고 과잉의 유지비를 요한다.Many adsorbents for removing SO 2 in the off-gas form slightly soluble compounds, and as a result, the apparatus used for effective contact between the gas and the adsorbent becomes large, making it difficult to operate on a standstill and require excessive maintenance costs.

SO2를 칼슘 화합물에 의하여 배출가스로 부터 간접적 또는 직접적으로 제거할 때 결과적인 물질은 폐기를 시켜야하는 문제가 있다.When SO 2 is removed indirectly or directly from the exhaust gas by the calcium compound, the resulting material has to be disposed of.

본 발명의 목적은 흡착된 다음 결정화된 SO2가 분산된 열 입자상에 용액으로 되여 제거 장치의 규모를 최소로 할 수 있도록 분산된 가용성 아황산 염을 함유하는 흡착스러리의 방법에 의하여 배출 가스내의 SO2를 제거하는 방법을 제공한다.It is an object of the present invention to provide a solution of SO 2 in the off- gas by means of an adsorbent containing soluble sulfite salts which are adsorbed and then crystallized SO 2 into a solution on dispersed thermal particles to minimize the size of the removal device. Provides a way to remove it.

본 발명의 다른 목적은 희석 가스를 혼합물로 흡수된 SO2를 가스 혼합물의 주성분으로서 유화 수소로 전환시켜 유화수소는 액체유화수소, 유황원소, 황산등으로 경제적으로 전환시킴에 의하여 폐기문제를 해결하는 방법을 제공한다.Another object of the present invention is to solve the problem of disposal by converting SO 2 absorbed in the mixture of diluent gas into hydrogen emulsion as a main component of the gas mixture by converting hydrogen emulsified economically to liquid hydrogen sulfide, sulfur element, sulfuric acid, etc. Provide a method.

본 발명의 다른 목적은 SO2에 대한 강한 친화력을 가지고 다음 공정 단계를 실시함에 의하여 완전히 재생시킬 수 있는 흡착제로서 배출가스의 SO2를 제거하는 것이다.Another object of the invention is to remove the SO 2 in the exhaust gas as the adsorbents which can be completely reproduced by as to have a strong affinity for SO 2 and then subjected to a processing step.

본 발명의 또 다른 목적은 아황산화물의 상당한 분율이 제거용액이 제거 대역내에 있는 동안 황산화물로 산화될찌라도 완전히 재생시킬 수 있는 흡착제의 방법에 의하여 배출가스내의 SO2를 제거하는 방법에 관한 것이다.Another object of the present invention is to remove SO 2 in the off-gas by a method of adsorbent which can be completely regenerated even if a significant fraction of the sulfurous oxide is oxidized to sulfur oxide while the removal solution is in the removal zone.

본 발명의 다른 목적은 스러리가 제거대역을 통하여 흐를 때 SO2를 흡수하는 능력이 감소되지 않는 흡착제 스러리를 배출가스내의 SO2를 제거하는데 사용하는 것이다.Another object of the present invention is to use an adsorbent slurry to remove SO 2 in the exhaust gas, which does not reduce the ability to absorb SO 2 as the slurry flows through the removal zone.

본 발명의 또 다른 목적은 배출가스내 SO2를 제거하는데 광범위한 온도 범위내에서 조작할 수 있는 흡착제스러리를 사용하는 방법을 제공한다.It is yet another object of the present invention to provide a method of using adsorbent crumbs that can be operated over a wide temperature range to remove SO 2 in the exhaust gas.

하기 기술에 의하여 명시된 상기 목적들 및 기타 장점들은 일련의 공지된 화학반응들을 신규한 순서로 사용함에 의하여 습득할 수 있다.The above objects and other advantages specified by the following description can be obtained by using a series of known chemical reactions in a novel order.

본 발명의 공정에 사용된 반응들은 다음 반등들로 구성되였다.The reactions used in the process of the present invention consisted of the following rebounds.

아황산나트륨으로 포화되였거나 용해된 탄산나트륨은 포함하는 용액내에 SO2를 흡수시키는 단계에서의 기본적 반응은 다음과 같다.The basic reaction in the step of absorbing SO 2 in a solution containing sodium carbonate saturated or dissolved with sodium sulfite is as follows.

SO2+Na2CO3=CO2+NaSO3 SO 2 + Na 2 CO 3 = CO 2 + NaSO 3

이러한 반응은 흡수 대역내에 있는 용액이 어떤 용해된 탄산나트륨을 포함할 때 일어난다. 만일 탄산나트륨이 존재하지 않드래도 흡수제로서 용해된 아황산나트륨을 사용하여 흡수가 이루어지며 이러한 반응은 다음과 같다.This reaction occurs when the solution in the absorption zone contains some dissolved sodium carbonate. If sodium carbonate is not present, absorption is carried out using dissolved sodium sulfite as an absorbent.

Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3 Na 2 SO 3 + H 2 O + SO 2 = 2NaHSO 3

SO2를 연속적으로 흡수하는 흡착제의 능력은 탄산나트륨의 부가에 의하여 유지되며 쏘디움 비술파이트는 다음과 같이 탄산화물과 반응한다.The ability of the adsorbent to absorb SO 2 continuously is maintained by the addition of sodium carbonate and sodium bisulfite reacts with carbonate as follows.

2NaHSO3+NA2CO3=CO2+2Na2SO3+H2O2NaHSO 3 + NA 2 CO 3 = CO 2 + 2Na 2 SO 3 + H 2 O

공정중 발생되는 원하지 않는 반응은 아황산화물의 부분이 황산화물로의 산화이다.An undesired reaction that occurs during the process is the oxidation of sulfur dioxide to sulfur oxides.

Na2SO3+1/2 O2(공기)=NaSO4 Na 2 SO 3 +1/2 O 2 (air) = NaSO 4

둘째 형태의 반응은 용이하게 사용할 수 있는 환원제의 방법에 의하여 아황산나트륨과 황산나트륨을 황화나트륨으로의 환원을 포함한다. 대개의 경우 이러한 환원제로는 역청탄 및 코크스, 나무나 증질 오일같은 저렴한 환원제가 있으며 이러한 환원반응은 다음식으로 표시될 수 있다.The second type of reaction involves the reduction of sodium sulfite and sodium sulfate to sodium sulfide by means of readily available reducing agents. In most cases, these reducing agents are inexpensive reducing agents such as bituminous coal and coke, wood or steam oil. These reductions can be represented by the following equation.

2Na2SO3+3C=2NaS+3CO2 2Na 2 SO 3 + 3C = 2NaS + 3CO 2

Na2SO4+2C=Na2S+2CO2 Na 2 SO 4 + 2C = Na 2 S + 2CO 2

질산나트륨이 존재한다면 이것은 탄산나트륨과 질소로 전환되며 이러한 반응은 다음과 같다.If sodium nitrate is present, it is converted to sodium carbonate and nitrogen.

4NaNO3+3C=Na2CO3+2N2+3CO2 4NaNO 3 + 3C = Na 2 CO 3 + 2N 2 + 3CO 2

환원반응의 다음의 반응은 유화나트륨과 중탄산나트륨으로 부터 유화수소를 발생시키는 것으로 이러한 반응은 다음과 같다.The next reaction of the reduction reaction generates hydrogen emulsion from sodium emulsion and sodium bicarbonate.

Na2S+2NaHCO3=H2S+2Na2CO3 Na 2 S + 2NaHCO 3 = H 2 S + 2Na 2 CO 3

유화수소 발생 단계에 따른 환원반응 순서는 SO2흡수단계에 사용되는 탄산나트륨을 재생시키는 결과를 얻는다.The reduction reaction sequence according to the hydrogen sulfide generation step results in regeneration of sodium carbonate used in the SO 2 absorption step.

최종 단계는 나트륨의 공지된 중탄산화물 형성반응이다.The final step is the known bicarbonate formation of sodium.

Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3 Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2NaHCO 3

저렴한 가격의 CO2원료를 사용할 수 있으며 환원단계로부터 나온 가스는 SO2가 유리된 배출가스가 된다.Inexpensive CO 2 feedstocks can be used and the gas from the reduction stage becomes an exhaust gas free of SO 2 .

대개의 경우 최종 반응은 아래 반응식과 같이 전통적인 크라우스 공정을 사용하여 H2S를 유황으로의 전환반응이다.In most cases the final reaction is the conversion of H 2 S to sulfur using a traditional Krauss process as shown in the equation below.

2H2S+O2(공기)=2H2O+2S2H 2 S + O 2 (air) = 2H 2 O + 2S

기본적인 각반응들의 상호관계는 아래와 같다.The basic relationship between each reaction is as follows.

Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3 Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2NaHCO 3

Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2 Na 2 CO 3 + SO 2 = Na 2 SO 3 + CO 2

1.5C+Na2SO3=Na2S+1.5CO2 1.5C + Na 2 SO 3 = Na 2 S + 1.5CO 2

2NaHCO3+Na2S=H2S+2Na2CO3 2NaHCO 3 + Na 2 S = H 2 S + 2Na 2 CO 3

도면을 참조하면 제1도는 모든 필요한 장치를 이용하여 본 발명을 실시할때 여러 단계들의 상호관계를 설명한 공정도이며 SO2를 함유한 배출가스는 물로 세척되여 SO2제거단계전에 입자들을 제거한다. 어떤 상황하에서 공정의 어떤 단계들을 물리적으로 분리시킬 수도 있다. 바람직하지는 않으나 어떤 경우 공정의 어떤 단계들을 2개의 다른 위치에서 실시할 수도 있다. 본 발명의 장점의 하나는 분리 조작이 기술적으로 가능하다는 것이다.Referring to the drawings, Figure 1 is a process diagram illustrating the interrelationships of the various steps when implementing the present invention using all the necessary equipment, and the exhaust gas containing SO 2 is washed with water to remove particles before the SO 2 removal step. Under certain circumstances, certain steps of the process may be physically separated. Although not preferred, in some cases certain steps of the process may be carried out at two different locations. One of the advantages of the present invention is that separation operations are technically possible.

본 발명의 조작형태는 배출가스를 대기에 배기 시키기전에 오염물을 제거하는 어떤 다른 공정을 사용하는 것과 비교하여 경제적인 장점을 제공한다.The operating mode of the present invention provides an economical advantage over the use of any other process for removing contaminants before venting the exhaust gas to the atmosphere.

본 발명은 유황 화합물로 출발하여 공정에 이산화 유황으로서 주입되여 최종적으로 농축된 유화수소의 형태로 나오는 각 단계에 의하여 이해할수 있다. SO2함유 배출가스를 물로 세정하여 입자성 고체를 제거한다. 제1도를 참조하면 도관(2)의 장치에 의하여 첫 번째 흡수대역(1)의 저부에 있는 가스 입구내로 유입(流入)시키면 이 대역내에서 가스는 수용성 스러리의 접촉되고 이것의 액체상은 대부분이 용해된 아황산나트륨과 황산나트륨 소량의 다른 나트륨염 예컨데 질산나트륨과 소량의 탄산나트륨을 포함한 수용액이다. 고체상은 근본적으로 아황산나트륨과 황산나트륨의 혼합된 고체이고 고체의 대부분은 아황산나트륨으로 구성되었다. 세정 단계의 공정은 무수염이 결정화 하도록 조절 되여야 하는데 예를 들면 온도는 침전된 고체염들이 결정화 수소 부터 유리되는 그러한 온도로 유지하여야 하며 적당한 온도 범위는 40°- 50℃이다. 세정 용액을 상기 온도로 유지하는 목적은 공정의 다음 단계에서 연료비를 최소로 하기 위한 것이다. 이것은 O2나 질소의 산화물을 세정하는 용액의 능력에 영향을 주지 않으며 아황산화물을 황산화물로의 원하지 않는 산화는 근본적으로 첫 번째 흡수 단계에서 일어난다.The present invention can be understood by each step starting with a sulfur compound, injected into the process as sulfur dioxide and finally in the form of concentrated hydrogen sulfide. Flue gas containing SO 2 is washed with water to remove particulate solids. Referring to FIG. 1, the device of the conduit 2 enters into the gas inlet at the bottom of the first absorption zone 1, whereby the gas is in contact with the water soluble slurry and its liquid phase is mostly Aqueous solution containing dissolved sodium sulfite and small amounts of sodium sulfate, for example sodium nitrate and small amounts of sodium carbonate. The solid phase is essentially a mixed solid of sodium sulfite and sodium sulfate and the majority of the solid consists of sodium sulfite. The process of the cleaning step must be adjusted to crystallize the anhydrous salts, for example the temperature should be maintained at such a temperature that the precipitated solid salts are liberated from hydrogenated crystallization and the suitable temperature range is 40 ° -50 ° C. The purpose of maintaining the cleaning solution at this temperature is to minimize fuel costs in the next step of the process. This does not affect the ability of the solution to clean oxides of O 2 or nitrogen, and unwanted oxidation of sulfur dioxide to sulfur oxides occurs essentially in the first absorption stage.

산화 범위는 배출가스내 잉여공기의 양, 미량으로 용해된 철, 등과 같은 촉매 금속의 존재/온도등과 같은 많은 요인에 따른다. 아황산나트륨과 황산나트륨이 적당한 농도로 용액내에 있고 용액이 침전이 생기도록 포화되였을 때 형성된 결정은 아황산과 황산 나트륨의 혼합된 결정이다. 흡수용액이 아황산나트륨으로 포화 되였기 때문에 산소를 용해시키는 능력이 제한되면 이것은 보다 작은 아황산화물농도의 세정 용액을 사용하였 때 일어나는 정도와 비교하여 산화반응이 일어나는 정도가 감소된다.Oxidation range depends on many factors such as the amount of excess air in the exhaust gas, the presence / temperature of catalytic metals such as trace molten iron, and the like. Crystals formed when sodium sulfite and sodium sulfate are in solution at a suitable concentration and the solution is saturated to cause precipitation are mixed crystals of sulfite and sodium sulfate. If the absorbing solution is saturated with sodium sulfite and the ability to dissolve oxygen is limited, this reduces the extent to which the oxidation reactions occur compared to what would occur when using a smaller solution of sulfur dioxide.

흡수제스러리의 성질들 때문에 스러리내에 있는 고체는 항상 아황산나트륨과 혼합된 어떤 황산나트륨을 포함한다. 아황산나트륨에 상술한 바와 같을때 이것은 어떤 황산나트륨과 혼합되여 있으며 유사하게 흡착제스러리의 액체상은 어떤 용해된 황산나트륨을 포함하나 주된 응질은 아황산나트륨이다.Because of the nature of the absorbent sorbent, the solid in the thriller always contains some sodium sulfate mixed with sodium sulfite. As described above for sodium sulfite it is mixed with some sodium sulfate and similarly the liquid phase of the adsorbent contains some dissolved sodium sulfate but the main coagulation is sodium sulfite.

배출 가스내 질소의 산화물들은 존재하는 NO와 NO2의 양에 따라 보다 많이 또는 작게 첫 번째 흡수 대연내에서 흡수된다. 만일 동일한 물 농도가 있다면 대개의 산화물을 흡수되여 아질산나트륨을 형성한다. 잉여의 이산화질소는 질산화 나트륨을 형성하고 공지된 바와 같이 공기내에 존재하는 NO는 용해된 아황산화물을 포함한 알카리 수용액내에 흡수되나 이산화질소의 흡수보다 서서히 일어난다. 질소의 산화물들은 항상 적당한 농도의 SO2를 포함한 배출가스내에 존재하므로 흡수제스러리의 액체 부분은 항상 아질산나트륨과 질산나트륨을 포함한다. 공정의 다음 단계의 결과로서 질소의 이러한 산화물들은 질소로 전환시켜 본 발명의 목적을 성취하기 위한 어떤 특별한 단계를 거치지 않고 대기내로 배기 시킨다.Oxides of nitrogen in the off-gas are absorbed more or less in the first absorption stage, depending on the amount of NO and NO 2 present. If there is the same water concentration, most of the oxide is absorbed to form sodium nitrite. Excess nitrogen dioxide forms sodium nitrate and, as is known, NO present in the air is absorbed in an aqueous alkali solution containing dissolved sulfur oxides, but occurs more slowly than absorption of nitrogen dioxide. Since the oxides of nitrogen are always present in the off-gases containing the appropriate concentrations of SO 2 , the liquid part of the absorbent crumb always contains sodium nitrite and sodium nitrate. As a result of the next stage of the process, these oxides of nitrogen are converted to nitrogen and vented into the atmosphere without any special steps to achieve the object of the present invention.

SO2를 흡수하기 위한 용액의 활성도를 유지하고 흡수된 SO2로부터 무수 아황산 나트륨 결정을 형성시키기 위하여 용액은 탄산나트륨의 연속적 또는 주기적 첨가에 의하여 보충시킨다.Solution to form a sodium sulfite anhydrous crystal from the SO 2 absorption and maintain the activity of the solution to absorb the SO 2 is thus supplemented by continuous or periodic addition of sodium carbonate.

SO2-함유 가스를 첫번째 흡수 대역내에서 접촉시키는데 사용되는 스러리를 도시되지 않은 펌프에 의하여 파이프(3)을 통하여 대역의 단부에 주입한다. 스러리는 대역을 통하여 반대방향으로 흐르는 SO2-함유 가스와 역류로 흐른다. 가스와 스러리가 접촉할 때 SO2는 스러리의 액체상에 흡수된다. 가스는 배기파이프(22)를 통하여 대역으로 부터 나가면 SO2가 흡수되였을 때 용액은 포화 조건으로 유지 되였으므로 부가적인 아황산나트륨 고체가 형성된다. 스러리는 첫 번째 흡수 대역으로부터 나와서 출구 파이프(4)를 통하여 침전기(5)내로 들어간다. 스러리내의 보다 많은 결정이 침전기의 저부에 가라앉아서 보다조밀한 연괴(軟塊)를 형성한다.The slurry used to contact the SO 2 -containing gas in the first absorption zone is injected via pipe 3 to the end of the zone by means of a pump (not shown). The slurries flow countercurrently with the SO 2 -containing gas flowing in the opposite direction through the band. SO 2 is absorbed by the liquid phase of the slurry when the gas and the slurry are in contact. As the gas exits the zone through the exhaust pipe 22, the solution remains saturated when SO 2 is absorbed, thus forming additional sodium sulfite solids. The slurry exits the first absorption zone and enters the settler 5 through the outlet pipe 4. More crystals in the slurry settle to the bottom of the settler, forming more dense masses.

소량의 결정과 액체상의 대부분은 배수관(6)을 통하여 침전기로부터 배출되어 탱크(7)내로 흘러들어간다. 침전기와 기저내에 형성된 연괴는 출구를 통하여 나와서 파이프(8)에 의하여 원심 분리기(9)내로 흘러들어간다. 원심분리기(9)내에서 대부분의 고체들은 이들과 함께 있든 액체상으로부터 분리된다. 액체상은 파이프(10)을 통하여 탱크(7)내로 향하고 불순한 탄산나트륨은 벨트(17)의 장치에 의하여 탱크(7)내에 주입된다. 탱크(7)내에 형성된 혼합물은 상술한 펌프와 장치에 의하여 흡수 대역(1)을 통하여 순환시킨다.A small amount of crystal and most of the liquid phase are discharged from the settler through the drain pipe 6 and flow into the tank 7. The mass formed in the settler and the base exits through the outlet and flows into the centrifuge 9 by a pipe 8. Most of the solids in the centrifuge 9 are separated from the liquid phase, whether with them or not. The liquid phase is directed into the tank 7 through the pipe 10 and impure sodium carbonate is injected into the tank 7 by means of the device of the belt 17. The mixture formed in the tank 7 is circulated through the absorption zone 1 by the pump and the device described above.

원심 분리기(9)로 부터 분리된 축축한 고체들은 벨트(11)에 의하여 주입호퍼(hopper)(12)네로 운반된다. 주입호퍼(13)은 스크류 운반기(53)에 의하여 분쇄된 역청탄으로 주기적으로 다시 채워지며 분쇄된 석탄은 스크류 운반기(14)에 의하여 호퍼(13)으로 부터 제거되여 혼합기(15)내로 주입된다. 불순하고 축축한 아황산 나트륨은 주입기(16)에 의하여 주입호퍼(12)로부터 회수되여 혼합기(15)내로 주입되여 불순하고 축축한 아황산나트륨과 석탄은 즉시 혼합기(15)내에서 혼합되고 혼합물은 스크류 운반기(18)에 의하여 직접 가열된 회전로(19)의 주입구내로 주입한다. 스크류 주입기(20)의 장치에 의하여 호퍼(13)으로 부터의 분말로된 석탄과 배관(21)로 부터의 연소 공기가로의 배출완부(19)에 주입된다. 석탄은 화학당량의 산소와 함께 연소하므로 로내의 가스분위기는 산화보다는 환원성이다. 석탄과 아황산나트륨의 혼합물이 로를 통하여 연소의 뜨거운 생성물과 역류로 움직일 때 아황산 나트륨은 유황화나트륨으로 환원되고 탄소는 이산화탄소로 산화된다.The moist solids separated from the centrifuge 9 are conveyed to the injection hopper 12 by the belt 11. The injection hopper 13 is periodically refilled with bituminous coal pulverized by the screw carrier 53 and the pulverized coal is removed from the hopper 13 by the screw carrier 14 and injected into the mixer 15. Impure and moist sodium sulfite is recovered from the injection hopper 12 by the injector 16 and injected into the mixer 15 whereby the impure and moist sodium sulfite and coal are immediately mixed in the mixer 15 and the mixture is screw conveyer 18. It is injected into the injection port of the rotary furnace 19 directly heated by the). By means of the device of the screw injector 20, powdered coal from the hopper 13 and combustion air from the pipe 21 are injected into the discharge arm 19 of the furnace. Coal is burned with a chemical equivalent of oxygen, so the gas atmosphere in the furnace is less reducing than oxidation. As the mixture of coal and sodium sulfite moves through the furnace to countercurrent with the hot products of combustion, sodium sulfite is reduced to sodium sulfide and carbon is oxidized to carbon dioxide.

필수적인것은 아니나 아황산나트륨대 석탄의 비가 약 4 : 1를 사용하는 것이 적당하며 나트륨의 대부분은 유황화물로 전환된다. 로내의 혼합물이 응용점에 도달하지 않도록 온도를 조절하는 것이 좋으며 이러한 조건하에 작동시킴에 의하여 대부분의 유황화나트륨은 로의 배출구로 흘러나온다.Although not required, a ratio of sodium sulfite to coal of about 4: 1 is appropriate and most of the sodium is converted to sulfides. It is advisable to control the temperature so that the mixture in the furnace does not reach the application point, and by operating under these conditions, most of the sodium sulphide flows out of the furnace outlet.

로내에서의 최대 온도가 650℃-750℃범위를 가지므로 염혼합물들은 유연화되지 않는다. 잉여의 탄소가 로를 나온 탄소가로를 나온 혼합물에 존재하므로 90%이상의 아황산나트륨이 유황화나트륨으로 전환된다.The salt mixtures do not soften because the maximum temperature in the furnace ranges from 650 ° C to 750 ° C. Since excess carbon is present in the furnace-derived mixture, more than 90% of sodium sulfite is converted to sodium sulfide.

회전로내에 형성된 고체 혼합물은 공기가 뜨거운 유황화 나트륨 고체를 함유한 혼합물과의 접촉을 방지하기 위한 장치(도시되지 않았음)로 상치된 스크류 운반기(23)에 의하여 로의 배출구를 통하여 회수된다. 스크류 운반기(23)은 유황화나트륨을 함유한 혼합물을 연속 혼합기-마쇄기(24)에 전달하여 마쇄기내에서 화학적 당량의 축축한 중탄산나트륨과 혼합시킨다. 혼합기-마쇄기는 혼합물을 작은 입제로 전환되어 충분히 혼합된다. 혼합기 마쇄기(24)는 혼합조작중 형성되는 어떤 증기의 배출를 방지하기 위하여 봉쇄장치가 장착되였다.The solid mixture formed in the rotary furnace is recovered through the outlet of the furnace by means of a screw carrier 23 placed in an apparatus (not shown) to prevent air from contacting the mixture containing hot sodium sulfide solids. The screw carrier 23 delivers the mixture containing sodium sulfide to a continuous mixer-crusher 24 for mixing with a chemical equivalent of moist sodium bicarbonate in the mill. The mixer-crusher converts the mixture into small granules and mixes sufficiently. The mixer grinder 24 was equipped with a containment device to prevent the discharge of any vapors formed during the mixing operation.

증기를 혼합기-마쇄기(24)내에서 배기 되지 않도록 약간 낮은 압력으로 유지한다.The steam is kept at a slightly lower pressure to prevent exhausting in the mixer-crusher 24.

중탄산화물과 유황화나트륨을 함유한 고체의 혼합으로 부터 생긴 혼합물은 혼합기-마쇄기 출구로 부터 스크류 운반기(25)내로 나와서 증기관 회전 하소기(26)에 전달된다.The mixture resulting from the mixing of the solid containing bicarbonate and sodium sulfide exits the screw carrier 25 from the mixer-crusher outlet and is passed to the steam tube rotary calciner 26.

증기관 하소기는 고압 증기 예컨데 400-450psi압력의 증기에 의하여 가열된다.Steam incinerators are heated by high pressure steam, eg steam at 400-450 psi.

하소기내에서 대부분의 중탄산 나트륨과 유화화 나트륨은 약 200℃의 온도로 가열되고 이 조건하에 이들은 반응하여 불순한 탄산나트륨과 유화수소 가스를 생성한다. 하소기내에 주입된 혼합물내의 물은 증기화되고 수증기와 유화수소가스는 하소기의 가스 출구를 나와서 파이프(27)을 통하여 응축기에 보내서 여기에서 대부분의 수증기 H2S로 부터 분리되고 분리된 H2S는 크라우스공정내에서 유황으로 전환된다.In the calciner most of the sodium bicarbonate and sodium emulsified are heated to a temperature of about 200 ° C. under these conditions they react to produce impure sodium carbonate and hydrogen sulfide gas. Water in the mixture injected into the calciner is vaporized and steam and emulsified hydrogen gas exit the calciner's gas outlet and send it through a pipe 27 to the condenser where it is separated from most of the steam H 2 S and separated from H 2. S is converted to sulfur in the Kraus process.

하소기내에서 형성된 불순한 탄산나트륨을 포함한 고체는 하소기 배출구를 나와서 스크류 운반기(28)과 (29)에 의하여 불순한 탄산나트륨은 벨트(17)을 통하여 각각 탱크(7)과 용해기(30)에 주입된다. 하기와 같은 원료로된 중탄산나트륨을 포함한 용액이 또한 배관(32)를 통하여 용해기(30)내에 주입되고 용해기(30)내에 형성딘 스러리는 파이프(31)을 통하여 여과기(37)내로 배출된다. 여과기(37)에 의하여 고체로부터 분리된 진한 여과액은 한 펌프(도시하지 않았음)에 의하여 배관(33)을 통하여 탱크(34)에 보낸다. 물 주입관(35)의 장치에 의하여 세척수를 여과기(37)의 세척 단면에 도입하고 용해기(30)에 들어가는 세척액을 포함한 나머지 수용성 성분들의 혼합물은 여과기 파이프(32)를 통하여 용해기(30)에 들어간다. 수용성 성분으로부터 유리된 세척된 고체는 여과기(37)로 부터 유리되어 스크류 운반기(38)에 의하여 연료와 혼합시킨후 보일러(도시되지 않았음)에 주입되고 그내에서 연소의 이산화유황-함유 생성물이 형성된다.The solid containing the impure sodium carbonate formed in the calciner exits the calciner outlet so that impure sodium carbonate is introduced into the tank 7 and the dissolver 30 by means of the screw carriers 28 and 29, respectively, via the belt 17. A solution containing sodium bicarbonate, which is made of the following raw material, is also injected into the dissolver 30 through the pipe 32 and the sludge formed in the dissolver 30 is discharged into the filter 37 through the pipe 31. do. The thick filtrate separated from the solid by the filter 37 is sent to the tank 34 through a pipe 33 by a pump (not shown). The mixture of the remaining water soluble components, including the wash liquor entering the dissolver 30 by introducing the wash water into the washing section of the strainer 37 by means of a device of the water inlet tube 35, dissolves 30 through the strainer pipe 32. Enter The washed solid liberated from the water-soluble component is liberated from the filter 37, mixed with fuel by the screw carrier 38, and then injected into a boiler (not shown), in which a sulfur dioxide-containing product of combustion is formed. do.

대부분이 중탄산나트륨과 탄산나트륨으로 구성된 탱크(34)내에 포함된 용액과 현탁된 고체들은 파이프(54)의 장치에 의하여 둘째 흡수대역(40)의 액체주입구로 순환된다. 이산화탄소를 함유한 가스는 파이프관(41)에 의하여 흡수대역(40)의 입구에 주입되며 이산화탄소의 원료는 다음에 기술되였다. 흡수대역(40)내에서 이산화탄소는 중탄산나트륨으로 포화되여 유지된 탄산나트륨을 함유한 용액에 하여 흡수된다. 이산화탄소의 흡수 결과로 탄산나트륨은 중탄산 나트륨으로 전환되여 용액으로부터 결정화된다. 흡수대역(40)을 떠난 스러리는 배관(43)의 장치에 의하여 침전기(42)내로 향한다. 스러리내에 있는 중탄산나트륨 고체의 보다 큰 입제들은 침전기(42)의 저부내로 가라앉는다. 보다 작은 입제들과 대부분의 용액은 침전기의 상단 출구로부터 나와서 파이프(44)의 장치에 의하여 탱크(34)에 전달된다. 침전기(42)의 저부내에서 형성된 연괴는 파이프(46)의 장치에 의하여 원심 분리기(45)에 주입되며 원심 분리기(45)는 2개의 분율로 분리시키는데 이중 하나는 많은 부분이 축축한 중탄산나트륨과 스러리내에 포함된 대부분의 용액으로 구성된 것이고 다른 것은 원심 분리 케이크이다. 축축한 중탄산나트륨 케이크는 벨트 운반기(47)에 의하여 혼합기-마쇄기(24)에 운반되고 원심 분리기를 떠난 용액은 파이프(48)의 장치에 의하여 탱크(34)내로 흘러들어간다.The solution and suspended solids contained mostly in the tank 34, consisting of sodium bicarbonate and sodium carbonate, are circulated to the liquid inlet of the second absorption zone 40 by means of a pipe 54 device. The gas containing carbon dioxide is injected into the inlet of the absorption zone 40 by the pipe pipe 41 and the raw material of carbon dioxide is described next. In the absorption zone 40, carbon dioxide is absorbed by a solution containing sodium carbonate saturated with sodium bicarbonate. As a result of the absorption of carbon dioxide, sodium carbonate is converted to sodium bicarbonate and crystallized from the solution. The sludge leaving the absorption zone 40 is directed into the settler 42 by means of a pipe 43. Larger granules of sodium bicarbonate solid in the thrush settle into the bottom of the settler 42. Smaller granules and most of the solution come from the top outlet of the settler and are delivered to the tank 34 by means of a pipe 44 device. Ingots formed in the bottom of the settler 42 are injected into the centrifuge 45 by means of a pipe 46 and the centrifuge 45 is separated into two fractions, one of which is moistened with sodium bicarbonate that is largely moistened. It is composed of most of the solution contained in the slurry and the other is the centrifugal cake. The moist sodium bicarbonate cake is conveyed to the mixer-crusher 24 by a belt carrier 47 and the solution leaving the centrifuge flows into the tank 34 by means of a pipe 48 device.

흡수대역(40)에 주입되는 이산화탄소는 파이프(41)을 통하여도 관(49)의 장치에 서로(19)로 부터의 배출가스로서 수득된다. 만일 이 가스가 국부적 조건의 결과로서 이용할 수 없거나 CO2의 양이 어떤 이유로 불충분하다면 이산화탄소는 흡수대역(1)을 떠난 가스로부터 수득할 수 있다. CO2를 흡수대역(40)을 떠난 가스로 부터 흡수대역(40)에 주입했을 때 배기 파이프로부터 배관(50)의 장치에 의하여 흡수대역(40)으로 연결되는 파이프(41)내로 펌프시킨다. 대역(40)내에서 흡수에 필요치 않은 흡수대역(1)로 부터 나온 이산화탄소를 함유한 가스는 배기 파이프(51)의 장치에 의하여 대기내로 배출시킨다. 흡수대역에 들어가는 일산화탄소의 원료가 무엇이든지간에 CO2는 다량의 질소와 혼합된다. 질소와 혼합된 모든 남어지 흡수되지 않은 가스는 배출 파이프(52)의 장치에 의하여 대역(40)을 나온다.Carbon dioxide injected into the absorption zone 40 is obtained as exhaust gases from each other 19 in the apparatus of the tube 49 also through the pipe 41. If this gas is not available as a result of local conditions or if the amount of CO 2 is insufficient for some reason, carbon dioxide can be obtained from the gas leaving the absorption zone (1). When CO 2 is injected into the absorption zone 40 from the gas leaving the absorption zone 40, it is pumped from the exhaust pipe into the pipe 41 connected to the absorption zone 40 by the device of the piping 50. Gas containing carbon dioxide from the absorption zone 1 which is not necessary for absorption in the zone 40 is discharged into the atmosphere by the device of the exhaust pipe 51. Whatever the source of carbon monoxide in the absorption zone, CO 2 is mixed with a large amount of nitrogen. All remaining unabsorbed gas mixed with nitrogen exits zone 40 by means of an arrangement of exhaust pipes 52.

많은 변형이 상술한 각 단계에 사용될 수 있으며 이러한 공정은 많은 장점을 갖는다.Many variations can be used for each of the steps described above and this process has many advantages.

본 발명 공정에 의하여 처리되기전에 입자성 물질을 SO2-함유가스로 부터 제거할 필요가 있다. 그러나 본 발명의 공정은 비록 입자성 물질들이 존재할찌라도 성공적으로 실시할 수 있다. SO2-함유 가스에 의하여 생긴 대개의 입자성 물질은 세정 액체에 의하여 세정되며 이러한 고체는 고체 이황산나트륨과 함께 세정시스템을 떠난다.It is necessary to remove particulate matter from the SO 2 -containing gas before being treated by the process of the present invention. However, the process of the present invention can be carried out successfully even in the presence of particulate matter. Most particulate matter produced by the SO 2 -containing gas is cleaned by the cleaning liquid and this solid leaves the cleaning system with solid sodium disulfide.

용해성 스러리 흡착제 예컨대 현탁된 아황산나트륨 결정을 포함한 아황산 나트륨으로 포화된 수용액을 사용함에 의하여 세정기의 내면상에 스케링이 일어나는 경향이 거의 없다. 만일 스케링이 일어난다면 가용성 아황산화물은 세정액의 아황산나트륨 농도를 조절함에 의하여 신속히 재용해 시킨다.There is little tendency for scaling to occur on the inner surface of the scrubber by using an aqueous solution saturated with sodium sulfite, including soluble slurry adsorbents such as suspended sodium sulfite crystals. If scaling occurs, the soluble sulfite is rapidly redissolved by adjusting the concentration of sodium sulfite in the cleaning solution.

필요에 따라 하이드로크론이 침전기 대신에 사용될 수 있고 유사에게 여과기가 원심 분리기 대신에 사용될 수도 있다.If desired, hydrocron may be used in place of the settler and similarly a filter may be used in place of a centrifuge.

반응 혼합물을 용융시킴이 없이 이황산나트륨을 석탄으로 환원시키는 것이 좋으나 이것은 필수적인 것이 아니다. 대부분의 이황산나트륨을 용융된 상태로 유지하기에 충분한 온도에서 환원을 실시함에 의하여 환원반응이 촉진되나 이러한 방법은 환원을 실시하는 용기의 내면을 배열하는데 보다 비싼 내화물을 요한다. 용융된 생성물은 축축한 중탄산나트륨과 혼합하기전에 재산화를 최소로 하기 위하여 불활성 기권하에 냉각하여 고체화 되어야 한다.It is good to reduce sodium disulfide to coal without melting the reaction mixture, but this is not essential. The reduction reaction is facilitated by reducing at a temperature sufficient to keep most sodium disulfide molten, but this method requires more refractory to align the inner surface of the vessel in which the reduction is carried out. The molten product should be solidified by cooling under inert atmosphere to minimize reoxidation before mixing with moist sodium bicarbonate.

환원단계를 실시할 때에는 잉여의 환원제를 사용할 필요가 있으며 미반응 환원제, 반응된 석탄으로 부터의 재 및 석탄의 연소 결과로 남은 재는 수증기관 회전 하소기내에 형성된 탄산나트륨과 혼합된다. 시스템의 재를 제거하고 여과 케이크내에 남아 있는 가치 있는 연료를 회수하기 위하여 여과 케이크를 보일러에 주입된 연료와 혼합한다. 여과케이크의 중량은 연료의 중량의 단지 소분융에 지나지 않으며 연료의 중량과 비교하여 여과 케이크의 주입은 버머너의 작동에 영향을 주지 않으나 연료가 소비되는 것을 방지한다.When carrying out the reduction step, it is necessary to use a surplus reducing agent, and the ash from the unreacted reducing agent, the reacted coal, and the ash remaining as a result of the combustion of the coal is mixed with sodium carbonate formed in the steam engine rotary calciner. The filter cake is mixed with fuel injected into the boiler to remove ash from the system and recover valuable fuel remaining in the filter cake. The weight of the filter cake is only a small fraction of the weight of the fuel and the injection of the filter cake relative to the weight of the fuel does not affect the operation of the burner but prevents the fuel from being consumed.

본 공정은 전기를 발전시키기 위하여 사용된 석탄을 연소하여 다량의 증기를 발생시키는 장치의 배출가스내의 오염물을 제거하는데 사용할 때 특별한 장점이 있다. 여러 가지 나트륨염이 형성되여 석탄보다는 다른 염으로 전환될찌라도 이들은 쉽게 이용할수 있고 비교적 저렴하다.This process has particular advantages when used to remove contaminants in the exhaust gas of a device that burns coal used to generate electricity to generate a large amount of steam. Although various sodium salts are formed and converted to salts other than coal, they are readily available and relatively inexpensive.

본 발명전에 석회암 스러지 세정보다 우수한 FED공정은 이용된바 없다. 결과적으로 많은 석회암스러리 세정 시스템이 설치되였는데 이들의 대부분은 연속 작동되며 세로운 규칙에 부합하도록 건설 되였으며 세정기를 건설하는 데에는 충분한 공간을 요하고 이들을 사용하기 위한 보조장치를 요한다.Prior to the present invention, no FED process has been used that is superior to limestone sludge cleaning. As a result, many limestone cleaning systems have been installed, most of which are continuously operated and built to meet the new rules, require sufficient space to build the scrubbers and the aids to use them.

본 발명은 석회암 세정장치들로 장설된 예날의 증기발생장치에서 배출가스의 처리비용을 감소 시킬 수 있다는 것이다. SO2세정 단계를 위한 방만 있다면 석회암을 불순한 탄산나트륨으로 대치함에 의하여 이룩될 수 있다. 대개의 이러한 장치들은 스러리를 재순환시키고 스러리로 부터 여과 케이크를 분리하기 위한 장치를 가지며 여과 케이크를 낮은 수분함량으로 수득하기 위한 원심 분리장치의 설치를 필요로하고 이것은 운반비를 절약할 수 있다.The present invention is capable of reducing the cost of treating the off-gas in Yenal's steam generator equipped with limestone scrubbers. If there is room for the SO 2 cleaning step, it can be achieved by replacing limestone with impure sodium carbonate. Most of these devices have a device for recycling the slurry and separating the filter cake from the slurry and require the installation of a centrifugal separator to obtain the filter cake with a low water content, which can save transportation costs.

순환된 스러리는 현탁된 수용성 나트륨, 유황염과 입자성물질을 포함한다.Circulated thrush contains suspended water soluble sodium, sulfur salts and particulate matter.

원심분리 조작에 의하여 수득된 축축한 여과케이크는 배기가스내에 현탁되였었든 물에 물용성인 입자성 물질과 나트륨염 예컨데 아황산나트륨, 황산 나트륨 및 소량의 아질산 나트륨과 질산나트륨을 포함한다.The damp filter cake obtained by the centrifugation operation contains particulate matter and sodium salts, such as sodium sulfite, sodium sulfate and small amounts of sodium nitrite and sodium nitrate, which are water soluble in water which has been suspended in the exhaust gas.

여과 케이크는 어떤 종래의 장치에 의하여 공정을 실시하기 위하여 요하는 남은 장치를 설치하기에 충분한 땅이 있는 장소에 운반된다. 많은 장치들이 이미 기술되였으며 부가적인 설비도 필요하나 이러한 설비는 근본적으로 용해기, 여과기 및 최소의 물을 사용하여 여과 케이크와 수용성 나트륨염을 세척하기 위한 장치들로 구성되였다.The filter cake is conveyed to a place where there is enough land to install the remaining apparatus required to carry out the process by some conventional apparatus. Many devices have already been described and additional equipment is required, but these facilities consist essentially of devices for washing filter cakes and water-soluble sodium salts using a dissolver, a filter and minimal water.

종래의 용해, 증발 결정화 및 세척방법에 의하여 불용성 입자성 물질은 혼합된 나트륨염으로 부터 분리된다. 최종 결과는 2개의 여과 케이크로 구성되었는데 이중 하나는 물에 불용성인 고체 주로 연료의 연소로부터 결과된 재료 구성되였고 다른 것은 아황산 나트륨, 황산나트륨과 황산나트륨으로 구성된 축축한 여과 케이크이다.Insoluble particulate matter is separated from the mixed sodium salts by conventional dissolution, evaporation crystallization and washing methods. The end result consisted of two filter cakes, one of which consisted of the material resulting from the combustion of a solid, mainly insoluble in water, and the other a damp filter cake consisting of sodium sulfite, sodium sulfate and sodium sulfate.

나트륨염의 여과케이크는 유황을 회수하고 탄산나트륨을 재생시키기 위하여 상술한 바와 같이 처리된다. H2S형성단계에서 형성된 불순한 탄산나트륨의 부분을 부가적인 SO2흡수를 위하여 세정 조작에 다시 보낸다.The filter cake of sodium salt is treated as described above to recover sulfur and regenerate sodium carbonate. A portion of the impure sodium carbonate formed in the H 2 S formation step is sent back to the cleaning operation for additional SO 2 uptake.

2 또는 그 이상의 FGD 세정조작으로부터 결과된 스러리를 처리하는 장치를 설치 및 조작하는 것은 기술적으로 가능하다는 것은 명백하다. 입자성 물질을 용해성 나트륨 염으로부터 분리하는 상술된 변형으로부터 본 발명은 아황산나트륨 농도를 이것의 포화치이하로 유지되는 알카리 흡수액체내에 SO2를 흡수시킴에 의하여 실시될 수 있다. 조성물을 좁은 범위내에서 유지시키기 위하여 흡착액체에 탄산나트륨과 물을 첨가한다. 용해된 아황산나트륨을 함유한 용액이 세정 시스템으로 부터 회수되고 고체 아황산나트륨은 종래의 증발 및 결정화 공정에 의하여 회수된다. 그리고 회수된 축축한 아황산나트륨여과 케이크는 상기와 같이 처리된다.It is evident that it is technically possible to install and operate a device for treating slurries resulting from two or more FGD cleaning operations. From the above-described variant of separating particulate matter from soluble sodium salts, the present invention can be practiced by absorbing SO 2 in an alkaline absorbing liquid whose sodium sulfite concentration is kept below its saturation value. Sodium carbonate and water are added to the adsorbed liquid to keep the composition within a narrow range. The solution containing dissolved sodium sulfite is recovered from the cleaning system and the solid sodium sulfite is recovered by conventional evaporation and crystallization processes. The recovered wet sodium sulfite filtration cake is treated as above.

본 발명의 상기 기술에서는 배출가스와 흡수 스러리가 역류하도록 되였다. 본 발명의 한 형태는 모든 성분이 수용성이고 일정한 높은 준위의 SO2흡수능력을 가진 흡착제를 장치하는 것이다. 결과적으로 흡수매체는 세정기 같은 공류(共流)접촉기나 교류(交流) 접촉기내에서 효과적으로 사용될 수 있다.In the above technique of the present invention, the exhaust gas and the absorption slurry are allowed to flow back. One aspect of the present invention is to provide an adsorbent in which all components are water soluble and have a constant high level SO 2 absorption capacity. As a result, the absorbent medium can be effectively used in an air contactor such as a scrubber or an AC contactor.

모든 세정 조작의 기본 비용은 세정 장치의 초기 비용과 SO2를 흡수하도록 필요한 가스-액체 접촉을 이룩하는데 드는 에너지이며 이러한 에너지 소비는 가스를 제정 시스템을 통하여 흐르도록 하는데 요하는 압력강하에 의하여 측정된다. 적당한 SO2제거에서 환원압력강하와 자본 투자에 따른 어떤 장점은 물질의 경제적 이익을 제공한다. 대개의 SO2세정 공정에서와 상이하게 이러한 공정은 어떤 부작용 없이 비교적 높은 pH 예컨데 pH 8이상에서 조작할 수 있다. 이것은 설비에 저렴한 물질을 사용할 수 있음을 의미하며 부가적으로 공지된 장치를 알카리 용액(장치가 시스템내의 소량의 암모니아에 의하여 알칼리성이 유지된)에 의하여 휘발성인 산성-가스의 흡수를 개량하는데 사용할 수 있는데 이러한 장치는 SO2뿐만 아니라 CO2를 흡수시키는데에 유용하다. 암모니아가 증기상에 들어가서 산성 가스와 반응하여 용이하게 습윤화 되도록 수증기를 신속히 흡수하는 염입자를 형성한다. 축축한 입자는 세정액에 의하여 신속히 용해되고 높은 pH에서 용해되였을때 암모니아는 증발하여 순환을 반복한다. 이것은 가스-액체내면을 통하여 산성 가스를 확산시킬 필요성 즉 가스 흡수 조작에서 속도 조절단계를 제거한다. 세정 시스템내에 암모니아의 낮은 농도를 유지함으로부터 결과된 압력강하에 따른 절약은 연속적으로 공급되여 야하는 암모니아의 비용보다 크다.The basic cost of any cleaning operation is the initial cost of the cleaning device and the energy required to achieve the gas-liquid contact required to absorb SO 2 , and this energy consumption is measured by the pressure drop required to allow gas to flow through the system. . Some advantages of reducing pressure drop and capital investment in moderate SO 2 removal provide the economic benefits of the material. Unlike most SO 2 cleaning processes, this process can be operated at relatively high pH, eg pH 8 or above, without any side effects. This means that inexpensive materials can be used in the installation and additionally known devices can be used to improve the absorption of volatile acid-gases by alkaline solutions (the device is kept alkaline by a small amount of ammonia in the system). This device is useful for absorbing CO 2 as well as SO 2 . Ammonia enters the vapor phase and reacts with the acidic gas to form salt particles that quickly absorb water vapor so that they are easily wetted. The moist particles dissolve rapidly by the cleaning solution and when dissolved at high pH, ammonia evaporates and repeats the cycle. This eliminates the need for diffusion of acidic gas through the gas-liquid inner surface, ie the rate regulation step in the gas absorption operation. The resulting pressure drop resulting from maintaining a low concentration of ammonia in the cleaning system is greater than the cost of ammonia that must be supplied continuously.

이미 설치된 세정기내의 석회암을 탄산나트륨으로 치환하였을 때 시스템의 SO2흡수력은 증가하며 만일 소량의 암모니아 농도 즉 1%이하의 농도가 시스템내에 유지 되였다면 SO2흡수력은 보다 증가된다. 이미 설치된 장치의 탈황능력을 증가시킴에 의하여 증가된 유황함량을 가진 연료를 연소시켜 시스템으로부터 나오는 SO2를 허용량까지 제한할 수 있게 되였다. 연료의 가격은 연료의 유황함량에 따라 역으로 변하므로 보다 저렴한 연료를 연소시켜 증기를 발생시키는 조작에 부가적인 절약을 제공하게 된다.If the already increased SO 2 absorption capacity of the system when installed hayeoteul substituted for limestone in the scrubber with sodium carbonate and concentration of emergency a small amount of ammonia concentration that is less than 1% doeyeotda held in the SO 2 absorption system is increased. By increasing the desulfurization capacity of already installed units, it is possible to burn fuels with increased sulfur content to limit the SO 2 from the system up to the allowable amount. The price of the fuel changes inversely with the sulfur content of the fuel, thus providing additional savings in the operation of burning cheaper fuel to generate steam.

본 발명은 상술한 특별한 형태의 장치에 따르지 않고 어떤 적당한 스러리-가스 접촉장치가 SO2와 CO2흡수단계 사용될 수도 있으며 원심 분리기, 여과기나 침전기의 여러 가지 형태가 고체를 스러리로부터 분리시키기 위하여 사용될 수 있다. 본 공정은 스러리내에 어떤 고체들이 여과액내에 존재할 때 어떠한 손실도 없는 장점을 가지며 이러한 장치는 낮은 수분함량의 여과 케이크를 수득하도록 대치될 수도 있다. 환원단계는 반응물과 생성물은 고체로 남아 있게 또는 이들이 용융하는 높은 온도에서 실시할 수 있음을 상술된 바와같다.The present invention does not depend on the particular type of device described above, and any suitable slurry-gas contactor may be used for SO 2 and CO 2 absorption stages, and various types of centrifuges, filters, or settler may be used to separate the solids from the slurry. Can be used. This process has the advantage that there is no loss when any solids in the slurry are present in the filtrate and this apparatus may be replaced to yield a low moisture filter cake. The reduction step is as described above, which can be carried out at high temperatures at which the reactants and products remain solid or at which they melt.

반응물이 고체로 남았을 때 환원은 직접 가열하는 회전로 또는 다중 난로내에서 실시할 수 있다. 유황화나트륨을 포함한 혼합물을 용융하는 온도에서 반응을 실시할 때 반응기는 환원시키고자 하는 나트륨과 반응을 첨가하기 위한 장치가 있는 내화물로된 용기로 되였다. 어떤 환원물을 연소하여 필요한 열을 제공하기 위하여 공기를 혼합물내에 불어 넣는다. 생성물 출구를 장치함에 의하여 전체 조작은 연속적으로 이루어질 수 있다. H. S와 탄산나트륨을 생성하는 유황화 나트륨과 중탄산나트륨사이의 반응은 180°- 220℃의 온도에서 실시되며 초기 혼합물내에 수분의 양을 증가시키기 위하여 보다 낮은 온도가 사용될 수 있다. 압력 수송기를 이용하고자할 때 이러한 반응을 실시하기 위하여 회전 수증기관 하소기가 특히 유용한 장치이다. 공지된 도우템(dowtherm같은 높은 비등점을 가진 열 전달 유체가 높은 압력 수증기 대신에 사용될 수 있고 Na2S와 NaHCO3의 초기 혼합물을 밀폐 조건하에 반응 온도까지 가열할 수 있는 다른 장치들이 사용될수 있다. 간접 가열되는 회전로 뿐만 아니라 다중 난로가 사용될 수 있다.When the reactants remain solid, the reduction can be carried out in a rotary furnace or in a multiple stove, which is directly heated. When the reaction was carried out at a temperature of melting the mixture containing sodium sulfide, the reactor was returned to a refractory vessel with a device for adding the reaction with sodium to be reduced. Air is blown into the mixture to combust some reducing material to provide the required heat. By operating the product outlet, the entire operation can be carried out continuously. H. The reaction between sodium sulphide and sodium bicarbonate to produce S and sodium carbonate is carried out at temperatures between 180 ° and 220 ° C. and lower temperatures may be used to increase the amount of water in the initial mixture. Rotary steam calciners are particularly useful devices for carrying out this reaction when a pressure transporter is to be used. Known high boiling point heat transfer fluids such as dowtherm can be used in place of high pressure steam and other devices can be used which can heat the initial mixture of Na 2 S and NaHCO 3 to the reaction temperature under closed conditions. Multiple stoves can be used as well as indirectly heated rotary furnaces.

본 발명의 경제적인면에 영향을 주는 요인의 하나는 H2S를 회수하는데 요하는 에너지의 양이다. 이것은 H2S를 방출시키기 위하여 가열되는 Na2S와 NaHCO3의 혼합물의 수분함량에 의하여 많은 영향을 받는데 수분 함량이 높으면 높을수록 혼합물을 가열하여야하는 온도는 보다 낮다. 비록 어떤 환경하에서 3배의 양을 증발시키는 것이 좋으나 방출된 H2S의 파운드당 2-3파운드의 물이 증발하도록 수분함량을 조절한다. 만일 혼합물을 약 200℃로 가열한다면 다소작은 수분이 초기 혼합물내에 존재할 때 보다 우수한 전환을 수득할 수 있었다.One of the factors influencing the economics of the present invention is the amount of energy required to recover H 2 S. This is greatly affected by the moisture content of the mixture of Na 2 S and NaHCO 3 which is heated to release H 2 S. The higher the moisture content, the lower the temperature at which the mixture should be heated. Although under certain circumstances it is advisable to evaporate three times the amount, the moisture content is adjusted to evaporate 2-3 pounds of water per pound of released H 2 S. If the mixture was heated to about 200 ° C., better conversion could be obtained when less water was present in the initial mixture.

요약하면 본 발명은 SO2-함유 배기 가스를 정제하여 깨끗한 무해배기 가스로서 대기에 배기 시키는 동시에 유황을 회수하기 위한 개량된 공정을 제공한다. 하기 청구범위에서 정의된 바와 같이 본 발명의 범위를 변화시킴이 없이 공정 및 비율에 대한 변형을 사용할수도 있다.In summary, the present invention provides an improved process for purifying SO 2 -containing exhaust gases and evacuating them to the atmosphere as clean, harmless exhaust gases while recovering sulfur. Modifications to processes and proportions may be used without changing the scope of the invention as defined in the claims below.

Claims (1)

본문에 상술한 바와 같은 배출가스를 아황산나트륨으로 포화된 반응매체를 함유한 pH 8이상의 수용성 알카리 탄산나트륨과 접촉시켜 대부분의 이산화유황과 일부의 산소를 탄산염과 반응시켜 반응매체내에 분산된 아황산나트륨 및 황산나트륨의 스러리로 형성시키며 나트륨 및 염기는 본 공정으 로부터 재순환된 고체 탄산나트륨의 첨가로 반응매체에 공급되며 아황산나트륨과 황산나트륨 결정을 반응매체로부터 분리하여 분리한 아황산나트륨 및 황산나트륨 결정을 아황산 나트륨 결정으로 환원시키고 상기 아황산나트륨과 공정중에서 분리된 고체 중탄산나트륨으로 구성된 혼합물을 형성한 후 혼합물내에 존재하는 수분제거와 중탄산나트륨이 혼합물내의 아황산나트륨과 반응하여 유화 수소가스를 형성하고 건조 고상무수탄산나트륨으로 형성하는데 충분한 180℃-220℃의 온도로 상기 혼합물을 공기 부존하에 가열하고 공정내에서 형성된 탄산나트륨을 재순환하고 본 공정에서 형성된 잔류 탄산나트륨을 중탄산나트륨이 포화된 용액에 첨가하고 이산화탄소로 탄산화시켜 용액내에 분산된 중탄산나트륨의 고체입자들로 구성된 스러리를 형성하고 중탄산나트륨의 입자를 상기에서 형성된 스러리로 부터 분리하여 분리된 중탄산나트륨 입자를 상술 공전에 재순환 시킴을 특징으로 하는 배출가스내에 함유된 이산화유황을 유화수소로 회수하는 방법.The exhaust gas as described above is contacted with a water-soluble alkaline sodium carbonate having a pH of 8 or above containing a reaction medium saturated with sodium sulfite to react most of sulfur dioxide and some oxygen with carbonate to disperse sodium sulfite and sodium sulfate in the reaction medium. Sodium and base are fed to the reaction medium by the addition of solid sodium carbonate recycled from this process. After forming a mixture consisting of the sodium sulfite and solid sodium bicarbonate separated in the process, water removal and sodium bicarbonate present in the mixture react with sodium sulfite in the mixture to form an emulsified hydrogen gas and form dry solid sodium anhydrous carbonate. The mixture is heated in the absence of air to a temperature of 180 ° C.-220 ° C. sufficient to recycle and the sodium carbonate formed in the process is recycled and the residual sodium carbonate formed in this process is added to a saturated sodium bicarbonate solution and carbonated with carbon dioxide and dispersed in the solution. Emulsify sulfur dioxide contained in the off-gas, which forms a slurry consisting of solid particles of sodium bicarbonate and separates the particles of sodium bicarbonate from the slurry formed above to recycle the separated sodium bicarbonate particles to the above-mentioned revolution. Recovery with hydrogen.
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