NL1010533C1

NL1010533C1 - Inrichting voor het reinigen van een kwikhoudend rookgas.

Info

Publication number: NL1010533C1
Application number: NL1010533A
Authority: NL
Inventors: Anthonius Hendricus Vermeulen
Original assignee: Anthonius Hendricus Vermeulen
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 1999-05-20

Description

INRICHTING VOOR HET REINIGEN VAN EEN KWIKHOUDEND ROOKGAS

De uitvinding betreft een inrichting voor het reinigen van een kwikhoudend rookgas, tenminste omvattend stofverwijderingsmiddelen voor het verwijderen van stof uit een rookgas, en een hoeveelheid van een regenereerbaar 5 amalgameerbaar materiaal voor het verwijderen van kwik uit een rookgas.

Uit de internationale octrooipublicatie WO 92/16284 is een filter bekend voor het verwijderen van kwik (Hg) uit rookgas, welk filter een huis met een inlaatopening en een 10 uitlaatopening voor te reinigen gassen en een filterlichaam omvat. Het filterlichaam bestaat uit een groot aantal lagen van een met een goudlaag bedekte dunne metaalfolie, waartussen kanalen zijn gevormd voor het langs die lagen leiden van te reinigen gassen. In het bekende filter zijn 15 elektrische verwarmingsdraden of andere middelen verschaft voor het verhitten van genoemde metaalfolie en de daarop gedeponeerde goudlaag tot boven een temperatuur van 200 6C, teneinde het filter in situ te regenereren. Tijdens het regenereren van het filter wordt bij voorkeur lucht of een 20 ander gas door de genoemde kanalen geleid.

Het bekende filter is met name bedoeld te worden toegepast in combinatie met een erematie-oven, voor het verwijderen van uit gebitsvullingen afkomstig kwik. Het filter is door de verwarmingsinstallatie die nodig is voor 25 het regenereren van het goudfolie, en de inherent hiermee gekoppelde koelinrichting om van het filter afkomstig en bij het regenereren vrijkomend kwik te kunnen condenseren, duur in aanschaf en maakt door zijn complexiteit de bedrijfsvoering kwetsbaar. Vervanging van het filterlichaam 30 vereist demontage van de elektrische verwarmingskabels en van het filterhuis, wat een langdurige en veelal onvoorziene en daarom ongewenste onderbreking in de bedrijfsvoering noodzakelijk kan maken.

Doel van de uitvinding is een bedrijfszekere '1010533 2 reinigingsinrichting voor het verwijderen van kwik uit rookgas te verschaffen, die in het bijzonder geschikt is te worden toegepast in combinatie met een crematie-oven, die tegen betrekkelijk lage kosten kan worden vervaardigd en 5 geëxploiteerd, en die op eenvoudige wijze is te regenereren, zonder dat hiertoe kostbare voorzieningen vereist zijn of de normale bedrijfsvoering langdurig behoeft te worden gestaakt.

Deze doelen worden bereikt, en andere voordelen worden behaald, met een reinigingsinrichting van de in de aanhef 10 genoemde soort, welke inrichting overeenkomstig de uitvinding is ingericht voor het daaruit uitnemen van de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal in geamalgameerde toestand ten behoeve van het regenereren van dat materiaal, waarbij het materiaal op zodanige wijze is verschaft dat het in 15 geamalgameerde toestand buiten de inrichting regenereerbaar is.

Onder amalgameerbaar materiaal wordt hier verstaan elk materiaal dat in staat is met kwik te legeren of kwik door adsorptie aan zich te binden; onder geamalgameerde toestand 20 wordt verstaan een toestand waarin het materiaal met kwik gelegeerd is of kwik door adsorptie aan zich heeft gebonden.

In een uitvoeringsvorm van een reinigingsinrichting volgens de uitvinding is de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal een hoeveelheid amalgameerbaar metaal die op 25 uitneembare wijze is opgenomen in een filterhuis dat is ingericht voor het door dat filterhuis en in contact met dat metaal geleiden van een kwikhoudend rookgas.

Het amalgameerbaar metaal is bijvoorbeeld metaal geselecteerd uit de groep die koper (Cu), zilver (Ag) en goud 30 (Au) omvat.

In een voordelige uitvoeringsvorm is het amalgameerbare metaal koper (Cu) met daaraan gebonden zwavel (S), dat bijvoorbeeld is verkregen uit een reactie van koper (Cu) met vast zwavel (S) bij een temperatuur van ca. 104 °C. Door S 35 aan Cu te binden wordt het voor amalgameren beschikbarê oppervlak van Cu vergroot, terwijl de capaciteit om kwik te binden verder wordt verhoogd door het S, dat met kwik de 1010533 3 verbinding kwiksulfide (HgS) vormt.

Gevonden is dat kwikhoudend koper met daaraan gebonden zwavel op eenvoudige wijze te regenereren is in een vacuümoven bij een temperatuur van ca. 550 °C, waarbij 5 gevormd HgS ontleedt in Hg en S, en Hg dat in Cu onder vorming van een CuHg-legering werd opgenomen, wordt afgestaan.

In een volgende uitvoeringsvorm van een reinigingsinrichting volgens de uitvinding is de hoeveelheid 10 amalgameerbaar materiaal een hoeveelheid amalgameerbaar anorganisch materiaal die op uitneembare wijze is opgenomen in een filterhuis dat is ingericht voor het door dat filterhuis en in contact met dat materiaal geleiden van een kwikhoudend rookgas.

15 De hoeveelheid amalgameerbaar anorganisch materiaal wordt bijvoorbeeld in poeder- of korrelvorm gestort in een houder met een gasdoorlaatbare bodem die zodanig in een filterhuis past, dat door dat huis geleid rookgas via de bodem van de houder door de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal wordt 20 geleid, waarbij kwik in het rookgas door dat materiaal wordt gebonden.

In een voordelige uitvoeringsvorm van een reinigingsinrichting volgens de uitvinding is het amalgameerbare anorganische materiaal een mengsel van 25 titaandioxide (Ti02) en divanadiumpentoxide (V205) , waarbij bijvoorbeeld de hoeveelheid V205 in het mengsel ligt in het gebied van 4-7 gewichtsprocent, het Ti02 een drager vormt voor het V205, en/of de drager van Ti02 en het daardoor gedragen V205 is verschaft door deeltjes met een nominale 30 diameter van ca. 0,8 mm.

De hoeveelheid amalgameerbaar materiaal is in een inrichting overeenkomstig de uitvinding bijvoorbeeld opgenomen in een laminaire-flowreactor (LFR) voor het verwijderen van kwik uit een door die reactor in contact met 35 dat materiaal in een laminaire stroming geleid kwikhoudend rookgas.

In een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm is de 1010533 4 hoeveelheid amalgameerbaar materiaal in een inrichting overeenkomstig de uitvinding opgenomen in een radiale-flowreactor (RFR) voor het verwijderen van kwik uit een door die reactor in contact met dat materiaal in een radiale 5 stroming geleid kwikhoudend rookgas.

In een radiale-flowreactor in een inrichting volgens de uitvinding is de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal verschaft in een cilindrisch reactorvat tussen twee inwendige cilindrische wanden, en wordt een rookgas in radiale richting 10 vanaf de buitenste wand door de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal naar de as van het cilindrische reactorvat geleid, waarbij een drukgradiënt over de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal ontstaat die het amalgeerproces bevordert.

In een zeer gunstige uitvoeringsvorm van een inrichting 15 overeenkomstig de uitvinding omvatten de stofverwijderingsmiddelen een in een leidingstelsel voor een kwikhoudende rookgasstroom in de inrichting stroomopwaarts ten opzichte van de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal geplaatste cycloon of een elektrofilter.

20 Toepassing van een cycloon, waaronder in dit verband mede een multi-cycloon en een roterend-deeljesafscheider dienen te worden begrepen, of een elektrofilter, maakt het mogelijk op relatief korte afstand van de betreffende oven stofdeeltjes uit te filteren uit een rookgas bij een temperatuur die 25 zodanig hoog is, dat het rookgas niet verzadigd is met kwik, en dus al het in het gas aanwezige kwik verder stroomafwaarts in het betreffende leidingstelsel wordt meegevoerd naar het in de inrichting aanwezige amalgameerbare materiaal.

De uitvinding zal in het navolgende worden toegelicht aan 30 de hand van een uitvoeringsvoorbeeld, met verwijzing naar de tekening.

In de tekening toont fig. 1 een schema van een uitvoeringsvorm van een reinigingsinrichting overeenkomstig de uitvinding, in een configuratie waarin de inrichting wordt 35 toegepast voor het selectief reinigen van rookgas uit een erematie-oven.

Fig. 1 toont schematisch een rookgasreinigingsinrichting 1010533 5 die is aangesloten op de met een regelklep 1 afsluitbare schoorsteen 2 van een crematie-oven (niet getoond). De rookgasreinigingsinrichting is achtereenvolgens samengesteld uit een cycloon 3, een fijnstoffilter 4, waarvan de 5 uitlaatopening via een leiding 13, waarin een warmtewisselaar 10 en een ventilator 5 zijn opgenomen, in contact staat met een amalgaamfilter 6 en een actief-koolfilter 7. De figuur toont voorts nog een opvanghuis 12 onder de cycloon 3 voor het opvangen van stof, en een door een regelklep 9 10 afsluitbare inlaatopening 8 voor koellucht. De werking van de reinigingsinrichting is als volgt. Bekend is dat uit gebitsvullingen afkomstig kwik bij een crematie ca. 10 tot 50 minuten na aanvang van het erematieproces vrijkomt, gedurende een periode die ca. 30 minuten duurt. Het vrijkomen van kwik 15 wordt met behulp van een geschikte kwiksensor (niet getoond) in de inrichting gedetecteerd, waarop met behulp van een op zich bekende schakeling regelklep 1 wordt gesloten, en het rookgas via schoorsteen 2 door cycloon 3 wordt geleid, alwaar hete stofdeeltjes worden verzameld in stofbus 12, en het van 20 grove stofdeeltjes gereinigde hete rookgas via een fijnstoffilter 4 door een leiding 13 langs een warmtewisselaar 10 door middel van ventilator 5 wordt geleid naar het amalgaamfilter 6. De temperatuur van het rookgas in het amalgaamfilter 6 is met met behulp van de warmtewisselaar 25 10 en eventueel door het aanzuigen van koude omgevingslucht via inlaatopening 8 op ca. 150 °C gebracht. Met een amalgaamfilter 6 waarin het amalgameerbare materiaal bijvoorbeeld koper, zilver of goud is, wordt ca. 90% van de in het rookgas aanwezige hoeveelheid kwik gebonden. De 30 resterende hoeveelheid kwik wordt in het actief-koolfilter 7, dat bijvoorbeeld is geïmpregneerd met zwavel (S) of kaliumjodide (KI), geabsorbeerd. In het actief-koolfilter 7 worden naast het restant kwik ook in het rookgas aanwezige dioxines en furanen gebonden. Het fijnstoffilter 4 wordt 35 periodiek gereinigd door er, wanneer de inrichting buiten gebruik is, in tegenstroom volgens de richting van pijl 11 perslucht doorheen te blazen, waarbij losgeblazen stof wordt 1010533 6 opgevangen in stofbus 12 van de cycloon 3. Het filterlichaam van het amalgaamfilter 6 wordt periodiek op snelle en eenvoudige wijze uitgewisseld tegen een nieuw of geregenereerd filterlichaam. Hiertoe is het amalgaamfilter 6 5 modulair samengesteld. Een filterlichaam met gebonden kwik wordt in een oven bij een temperatuur van ca. 850 °C verhit, waarbij kwik vrijkomt dat door een gasstroom wordt meegevoerd en opgevangen in een koeler, waar het bij een temperatuur van ca. - 30 °C condenseert. De hoeveelheid in een filter 10 gevangen kwik bedraagt naar schatting na 250 crematies, die onder normale omstandigheden in een periode van een half jaar in een crematorium worden uitgevoerd, ca. 750 gram.

Als alternatief voor een amalgaamfilter 6 met koper, zilver of goud, kan een laminaire-flowreactor (LFR) van een 15 modulair type worden toegepast, waarbij een gemakkelijk uitwisselbaar filterlichaam is gevuld met deeltjes met een poreuze structuur en een nominale diameter van ca. 0,8 mm, samengesteld uit titaandioxide (Ti02) en 4-7 gewichtsprocent divanadiumpentoxide (V205) , waarbij het Ti02 een drager vormt 20 voor het V205, dat aanwezig is in een hoeveelheid van 4-7 gewichtsprocent. Een dergelijk materiaal is commercieel verkrijgbaar bij CRI Catalyst Company U.K. Ltd., en wordt onder de naam "Catalyst SO96" aangeboden als katalysator voor het reduceren van stikstofoxiden (N0X) . Toepassing van dit 25 materiaal in een inrichting volgens de uitvinding biedt het voordeel dat ook stikstofoxiden uit een rookgas worden verwijderd, hetgeen voor rookgasreinigsinstallaties voor crematie-ovens in sommige landen wettelijk vereist is.

Opgemerkt wordt dat de reinigingsinrichting volgens de 30 uitvinding in het bijzonder geschikt is te worden toegepast in combinatie met een erematie-oven, maar dat toepassing van de inrichting daar niet toe beperkt is.

De volgende proeven tonen de werking van genoemde samenstelling V205/Ti02 ("Catalyst S096") als kwik opnemend 35 materiaal aan.

Voorbeeld 1

In een doorstroombuis met een diameter van 1 cm werd i 1010533 7 gedurende 0,5 uur kwikdamphoudende lucht met een Hg-concentratie hoger dan 2000 μg/m3 bij een temperatuur van 22 °C, een luchtdruk van 1013 mBar en een relatieve vochtigheid van 50% door een monster van 5 g V205/Ti02 5 "Catalyst S096", en vervolgens via een kunststof Tygonslang met stoffilter naar een UV-kwikdampmeter geleid. De gemeten Hg-concentratie na geleiding van de lucht door het monster V205/Ti02 bedroeg 25 μg/m3, hetgeen correspondeert met een kwikreductie van meer dan 98,75%.

10 Voorbeeld 2

De onder voorbeeld 1 beschreven proef werd herhaald bij een temperatuur van 100 °C, onder overigens identieke omstandigheden. De gemeten Hg-concentratie na geleiding van de lucht door het monster V205/Ti02 bedroeg 250 μg/m3, hetgeen 15 correspondeert met een kwikreductie van meer dan 87,50%.

Voorbeeld 3

De onder voorbeeld 1 beschreven proef werd herhaald onder volledig identieke omstandigheden. De gemeten Hg-concentratie na geleiding van de lucht door het monster V205/Ti02 bedroeg 5 20 μg/m3, hetgeen correspondeert met een kwikreductie van meer dan 99,75%.

Voorbeeld 4

De onder voorbeeld 1 beschreven proef werd herhaald, waarbij de kwikdamphoudende lucht gedurende 10 uur door het 25 monster werd geleid, onder overigens identieke omstandigheden. De gemeten Hg-concentratie na geleiding van de lucht door het monster V205/Ti02 bedroeg 1 μg/m3, hetgeen correspondeert met een kwikreductie van meer dan 99,95%.

Vergelijkend voorbeeld 1 30 De onder voorbeeld 1 beschreven proef werd herhaald, waarbij het monster V205/Ti02 was vervangen door een staafvormig monster van 6 g actief kool met een lengte van 3 mm, onder overigens identieke omstandigheden. De gemeten Hg-concentratie na geleiding van de lucht door het monster 35 bedroeg 5 μg/m3, hetgeen correspondeert met een kwikreductie van meer dan 99,75%.

Vergelijkend voorbeeld 2 1010533 8

De onder voorbeeld 1 beschreven proef werd herhaald, waarbij het monster V205/Ti02 was vervangen door een 3 mm lang staafvormig monster van 6 g actief kool dat was geïmpregneerd met 5% kaliumjodide (KI), onder overigens 5 identieke omstandigheden. De Hg-concentratie na geleiding van de lucht door het monster was niet meetbaar, hetgeen correspondeert met een kwikreductie van ca. 100%.

Vergelijkend voorbeeld 3

De onder vergelijkend voorbeeld 2 beschreven proef werd 10 herhaald, waarbij de kwikdamphoudende lucht gedurende 200 uur over het monster werd geleid, onder overigens identieke omstandigheden. De Hg-concentratie na geleiding van de lucht door het monster was niet meetbaar, hetgeen correspondeert met een kwikreductie van ca. 100%.

15 Vergelijkend voorbeeld 4

De onder voorbeeld 1 beschreven proef werd herhaald, waarbij het monster V205/Ti02 was vervangen door een monster van 7 g zilverwol met een draaddikte van 0,05 mm, onder overigens identieke omstandigheden. De gemeten Hg-20 concentratie na geleiding van de lucht door het monster bedroeg 1 μg/m3, hetgeen correspondeert met een kwikreductie van meer dan 99,95%.

Vergelijkend voorbeeld 5

De onder vergelijkend voorbeeld 4 beschreven proef werd 25 herhaald, waarbij de kwikdamphoudende lucht gedurende 10 uur door het monster werd geleid, onder overigens identieke omstandigheden. De gemeten Hg-concentratie na geleiding van de lucht door het monster bedroeg 700 ^g/m3, hetgeen correspondeert met een kwikreductie van meer dan 62,50%.

30 De resultaten van de hierboven beschreven proeven zijn verzameld in tabel 1.

i 1010533 9

Tabel 1. Resultaten kwikreductie uit kwikdamp houdende lucht

Voor- Monster Hoeveel- Duur Conc. Hg Conc. Hg Hg- beeld heid contact vóór na reductie 5 monster monster contact contact (%) (g) Hg-damp monster monster (uur) ^μg/m3) ^g/m3) 1 V205/Ti02 5 0,5 >2000 25 >98,75 "Catalyst 10 S0 96" 2 V205/Ti02 5 0,51 >2000 250 >87,50 "Catalyst SO 96 " 3 V205/Ti02 5 0,5 >2000 5 >99,75 15 "Catalyst S096 " 4 V205/Ti02 5 10 >2000 1 >99,95 "Catalyst S096 " 2 0 Vergelijkend voorbeeld 1 Actief kool 6 0,5 >2000 5 >99,75 25 2 Actief kool 6 0,5 >2000 0 100

met 5% KI

3 Actief kool 6 200 >2000 0 100

met 5% KI

4 Zilverwol 7 0,5 >2000 1 >99,95 30 _5__Zilverwol 7 10 >2000 700 >62,50 1010533

bij een temperatuur van 100 °C

Claims

1. Inrichting voor het reinigen van een kwikhoudend rookgas, tenminste omvattend stofverwijderingsmiddelen voor het verwijderen van stof uit een rookgas, en 5 een hoeveelheid van een regenereerbaar amalgameerbaar materiaal voor het verwijderen van kwik uit een rookgas, met het kenmerk, dat de inrichting is ingericht voor het daaruit uitnemen van de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal in geamalgameerde toestand ten behoeve van het regenereren van 10 dat materiaal, en het materiaal op zodanige wijze is verschaft dat het in geamalgameerde toestand buiten de inrichting regenereerbaar is.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal een hoeveelheid 15 amalgameerbaar metaal is die op uitneembare wijze is opgenomen in een filterhuis dat is ingericht voor het door dat filterhuis en in contact met dat metaal geleiden van een kwikhoudend rookgas.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat 20 het metaal geselecteerd is uit de groep die koper (Cu), zilver (Ag) en goud (Au) omvat.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk. dat het metaal koper (Cu) met daaraan gebonden zwavel (S) is.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk. dat 25 het koper met daaraan gebonden zwavel is verkregen uit een reactie van koper (Cu) met vast zwavel (S) bij een temperatuur van ca. 104 °C.

6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal een hoeveelheid 30 amalgameerbaar anorganisch materiaal is die op uitneembare wijze is opgenomen in een filterhuis dat is ingericht voor het door dat filterhuis en in contact met dat materiaal geleiden van een kwikhoudend rookgas.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat 1010533 het amalgameerbare anorganische materiaal een samenstelling is van titaandioxide (Ti02) en divanadiumpentoxide (V205) .

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de hoeveelheid V205 in de samenstelling ligt in het gebied 5 van 4-7 gewichtsprocent.

9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat het Ti02 een drager vormt voor het V205.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk. dat de drager van Ti02 en het daardoor gedragen V205 is verschaft 10 door deeltjes met een nominale diameter van ca. 0,8 mm.

11. Inrichting volgens een der conclusies 1-10, met het kenmerk. dat de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal is opgenomen in een laminaire-flowreactor (LFR) voor het verwijderen van kwik uit een door die reactor in contact met 15 dat materiaal in een laminaire stroming geleid kwikhoudend rookgas.

12. Inrichting volgens een der conclusies 1-10, met het kenmerk. dat de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal is opgenomen in een radiale-flowreactor (RFR) voor het 20 verwijderen van kwik uit een door die reactor in contact met dat materiaal in een radiale stroming geleid kwikhoudend rookgas.

13. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de stofverwijderingsmiddelen een in een 25 leidingstelsel voor een kwikhoudende rookgasstroom in de inrichting stroomopwaarts ten opzichte van de hoeveelheid amalgameerbaar materiaal geplaatste cycloon omvatten. 1010533