NL1002364C2 - Werkwijze voor het reinigen van een fluïdum. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het reinigen van een fluïdum

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het door het vormen van een slecht oplosbaar zout reinigen van een fluïdum, waarbij een gasvormige fase voor het verschaffen van de anion-component van het zout en 5 een vloeistoffase met elkaar in contact worden gebracht, en de vloeistoffase in aanwezigheid van een kation-leverende verbinding in een reactieruimte in contact wordt gebracht met een vaste fase voor het op de vaste fase laten neerslaan van het uit de kation-component en de anion-component gevormde 10 slecht oplosbare zout.

Een dergelijke werkwijze is in het vak bekend. Zo worden bijvoorbeeld een fluor-houdende gasstroom met water gewassen onder oplevering van een fluoride-ionen-bevattende waterige oplossing. De aldus gereinigde gasvormige stroom kan 15 zonder schade voor het milieu aan de atmosfeer worden afgegeven. De fluoride-ionen-bevattende waterige oplossing wordt vervolgens naar een reactor gevoerd. In de reactor worden de fluoride-ionen op een vaste drager neergeslagen met behulp van calciumionen. Een dergelijke werkwijze voor het als zout 20 doen neerslaan is beschreven in het Europees octrooischrift 0 476 773.

De beschreven werkwijze heeft het nadeel dat deze twee inrichtingen omvat en elk proces dient te worden geregeld en bewaakt.

25 De onderhavige uitvinding beoogt een verbeterde werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen waarbij de genoemde nadelen zijn opgeheven.

Hiertoe wordt de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat voor het reinigen van het fluïdum de gas-30 vormige fase, de vloeistoffase en de vaste fase in één reactieruimte met elkaar in contact worden gebracht.

Door het uitvoeren van de reiniging in één reactieruimte wordt een reactor uitgespaard. De toevoer van de gasvormige fase bevordert de menging en draagt bij aan een ge- 1002364 2 controleerd kristallisatieprocess waardoor de vorming van vlokken met een hoog vloeistofgehalte wordt voorkomen.

Uit GWF-Wasser/Abwasser, 1988, 129 (5), blz. 327-339 is een werkwijze bekend voor het verwijderen van ijzer uit 5 grondwater door zuurstof in water op te lossen, dit water toe te voeren aan ijzerhoudend grondwater en na de vorming van gehydrateerd ferrioxidegrondwater op te pompen. De matrix van negatief-geladen gehydrateerde oxideoppervlakken werkt als adsorptiemiddel voor ferro-ionen en aan ijzer verarmd grond-10 water kan worden gewonnen. Ook deze werkwijze omvat meer stappen en heeft verder het nadeel dat geen continue stroom van gereinigd fluïdum kan worden verkregen. In tegenstelling daarmee kan de werkwijze volgens de uitvinding met voordeel continu worden uitgevoerd.

15 Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm wordt het fluï dum gevormd door de vloeistoffase welke een waterige oplossing van een te verwijderen metaalion omvat, is de gasvormige fase een kooldioxide-houdend gas, en vormt het metaalion met een uit het kooldioxide en water van de waterige oplossing 20 gevormd carbonaation op de vaste fase een metaalioncarbonaat.

Aldus kunnen op goedkope wijze metaalionen uit een waterige oplossing worden verwijderd. Het kooldioxide-houden-de gas is met voordeel een afvalgas zoals een verbrandingsgas. Met voordeel is het metaalion een calciumion of een 25 zwaarmetaalion. De verwijdering van calcium betekent voor veel toepassingen een afgenomen vorming van ketelsteen in leidingen en op oppervlakken van bijvoorbeeld warmtewisselaars, hetgeen de onderhoudskosten en buiten-be-drijf-tijd drukt, terwijl verder door lagere pompkosten en 30 betere warmteoverdracht de energiekosten worden verlaagd.

Het kooldioxide-houdende gas kan met voordeel ook een kooldioxide-houdend brandbaar gas zijn, zoals natuurlijk aardgas of biogas uit een anaërobe reactor. Aldus is het niet alleen mogelijk calcium of zware metalen te verwijderen, maar 35 ook om de calorische waarde van het gas te verhogen.

Volgens een voorkeursuitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding is de vloeistoffase een aan de anaërobe

1 0 0 2 3 6 A

3 reactor toe te voeren vloeistof. Anaërobe reactoren maken veelal gebruik van micro-organismen op dragers, of op andere wijze geïmmobiliseerde micro-organismen, en de afzetting van kalk of de aanwezigheid van zwaarmetaalionen werkt storend op 5 het betrouwbare bedrijf van de anaërobe reactor. Volgens de uitvinding worden deze storende componenten verwijderd alvorens aan de anaërobe reactor te worden toegevoerd met behulp van de in de anaërobe reactor geproduceerd kooldioxide-hou-dend biogas.

10 Volgens een andere uitvoeringsvorm omvat de vloei- stoffase een calciumionen-bevattende waterige oplossing, wordt het fluïdum gevormd door de gasvormige fase welke een te verwijderen, vluchtige fluorverbindig bevat die bij contact met water van de vloeistoffase fluoride-ionen vormt, en 15 vormen de fluoride-ionen met calciumionen op de vaste fase calciumfluoridezout.

Voorbeelden van dergelijke fluorverbindingen zijn fluor, waterstoffluoride, silicium-fluorverbindingen en uraniumhexafluoride.

20 De werkwijze volgens de uitvinding kan doelmatig in een gefluïdiseerd-bedreactor worden uitgevoerd en met voordeel wordt de gasvormige fase gelijkmatig verdeeld nabij de bodem van de gefluïdiseerd-bedreactor ingebracht. Aldus wordt de menging van de drie fasen, en daarmee de stofoverdracht, 25 bevorderd.

De uitvinding zal thans worden toegelicht aan de hand van de figuur, welke schematisch een mogelijke toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding weergeeft.

Verwijzingscijfer 1 duidt op een gefluïdiseerd-bed-30 reactor waarbij een calcium-houdende vloeistofstroom via leiding 2 onder in het gefluïdiseerd-bed 1 wordt ingebracht. In het gefluïdiseerde bed 1 bevindt zich een vast dragermateri-aal, waarop onoplosbaar calciumzout kan neerslaan. Via leiding 4 en verdeelplaat 5 wordt kooldioxide-houdend gas toege-35 voerd. In contact met de waterige vloeistoffase worden carbo-naationen gevormd en calciumcarbonaat slaat op de vaste drager neer. Gereinigde vloeistof wordt via leiding 6 naar een U0236* 4 anaërobe reactor 7 gevoerd. Door anaërobe vergisting van in de aan calcium verarmde vloeistof aanwezig organisch materiaal wordt biogas gevormd. De calorische waarde van biogas is door de aanwezigheid van kooldioxide relatief laag. via lei-5 ding 4 wordt het kooldioxide-houdende biogas naar het gefluïdiseerd bed 1 gevoerd alwaar tenminste een deel van het kooldioxide als calciumcarbonaat neerslaat. Via leiding 3 wordt calorisch verrijkt biogas voor verder gebruik daarvan afgevoerd.

10 Aangezien de aan de anaërobe reactor 7 toegevoerde vloeistof aan calcium en eventueel ook aan zware metalen verarmd is, wordt de werking van de anaërobe reactor 7 verbeterd, en kan anaëroob gezuiverde vloeistof via leiding 8 worden afgevoerd.

15 Het is voor de deskundige duidelijk dat de werkwijze volgens de uitvinding talrijke perspectieven biedt. Zo kan een ammoniak-houdend gas worden gebruikt voor de vorming van hydroxide-ionen en aldus worden gebruikt voor de verwijdering van zware metalen terwijl wordt vermeden dat ammoniak in de 20 atmosfeer komt. Ook kan een ammoniak-houdend gas worden gebruikt voor het verwijderen van opgelosten fosfaten in een afvalwaterstroom door kristallisatie van magnesiumammonium-fosfaat. In dit geval zal voor het verschaffen van het kation een magnesiumverbinding moeten worden toegevoegd, 25 bijvoorbeeld in de vorm van magnesiumoxide of magnesiumchlo-ride.

Met de werkwijze volgens de uitvinding kan in één stap rookgas worden ontzwaveld onder oplevering van gips, bijvoorbeeld door gebruik te maken van een calciumchloride- 30 oplossing als vloeistoffase. Gebleken is dat hierbij gips van uitstekende kwaliteit kan worden verkregen doordat geen of nauwelijks insluiting plaatsvindt van zware metalen. Voor een doelmatige reiniging hoeft de pH minder hoog te worden ingesteld hetgeen vanzelfsprekend de kosten voor reagentia drukt.

35 Een andere mogelijke toepassing is het verwijderen van waterstofsulfide, bijvoorbeeld uit biogas. Hierbij wordt het waterstofsulfide-houdende gas door een oplossing geleid 1002364 5 die zeer slecht oplosbaar metaalsulfide vormende metaalionen bevat. Hierbij kan worden gedacht aan een relatief laaggecon-centreerde ijzerchloride-oplossing. In tegenstelling tot de bekende werkwijzen voor het wassen van waterstofsulfide-hou-5 dend gas kan met de werkwijze volgens de uitvinding bij een lagere hydroxide-ionenconcentratie worden gewerkt, hetgeen de kosten drukt. Een lagere hydroxide-ionenconcentratie is met name ook gunstig bij het wassen van een naast waterstofsulfide tevens kooldioxide-houdende gasstroom, aangezien minder 10 loog verloren gaat door het oplossen van kooldioxide.

Bij talrijke industriële processen is het verwijderen van calcium van belang, en eveneens zijn er talrijke processen waarbij kooldioxide-houdende gasstromen - bijvoorbeeld verkregen door verbranding van koolstof-houdende brandstoffen 15 voor proceswarmte - beschikbaar zijn.

Ofschoon de werkwijze volgens de uitvinding met voordeel in een gefluïdiseerd-bedreactor kan worden uitgevoerd, is deze daartoe niet beperkt. Afhankelijk van de toepassing kan een gepakt bedreactor de voorkeur genieten.

20 1002364

Claims (11)

1. Werkwijze voor het door het vormen van een slecht 5 oplosbaar zout reinigen van een fluïdum, waarbij een gasvormige fase voor het verschaffen van de anion-component van het zout en een vloeistoffase met elkaar in contact worden gebracht, en de vloeistoffase in aanwezigheid van een kation-leverende verbinding in een reactieruimte in contact wordt 10 gebracht met een vaste fase voor het op de vaste fase laten neerslaan van het uit de kation-component en de anion-compo-nent gevormde slecht oplosbare zout, met het kenmerk, dat voor het reinigen van het fluïdum de gasvormige fase, de vloeistoffase en de vaste fase in één reactieruimte met el-15 kaar in contact worden gebracht.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het fluïdum continu aan de reactieruimte wordt toegevoerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het ken-20 merk, dat het fluïdum wordt gevormd door de vloeistoffase welke een waterige oplossing van een te verwijderen metaalion omvat, de gasvormige fase een kooldioxidehoudend gas is, en het metaalion met een uit het kooldioxide en water van de waterige oplossing gevormd carbonaation op de vaste fase een 25 metaalioncarbonaat vormt.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het metaalion een calciumion is.

5. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het metaalion een zwaarmetaalion is.

6. Werkwijze volgens één der conclusie 2 tot 5, met het kenmerk, dat als het kooldioxidehoudende gas kooldioxidehoudend brandbaar gas wordt toegepast.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het brandbare gas biogas uit een anaërobe reactor is.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de vloeistoffase een aan de anaërobe reactor toe te voeren vloeistof is. 1002364

9. Werkwijze volgens conclusie l of 2, met het kenmerk, dat de vloeistoffase een calciumionen bevattende waterige oplossing omvat, het fluïdum wordt gevormd door de gasvormige fase welke een te verwijderen, vluchtige fluorverbin- 5 ding bevat die bij contact met water van de vloeistoffase fluoride-ionen vormt, en het fluoride-ionen met calciumionen op de vaste fase calciumfluoridezout vormt.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de reiniging in een gefluïdiseerd-bedre- 10 actor wordt uitgevoerd.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de gasvormige fase gelijkmatig verdeeld nabij de bodem van de gefluïdiseerd-bedreactor wordt ingebracht. 1002364