NL8902490A - Werkwijze voor het reinigen van rookgassen. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het reinigen van rookgassen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het reinigen van rookgassen en andere, hete, oxydatieve afvalgassen afkomstig uit industriële installaties, verbrandingsovens, motoren en dergelijke.

Rookgassen, afkomstig uit vuurhaarden, motoren, fabrieken, enz., bevatten algemeen vaste stoffen (vliegas), gasvormige verbindingen en dampen. In dergelijke rookgassen worden vaak tientallen zware metaalverbindingen, bijvoorbeeld loodverbindingen, zure gassen, zoals HBr, HC1, HF, S02, NOx, en gassen zoals N2, C>2, CO en C02 aangetroffen.

Een aldus beladen rookgas vormt bij rechtstreeks afgeven aan de omgeving een ernstige belasting voor het milieu in verband met onder meer "zure regen" (bijv. door zwaveldioxide en ammoniak), "broeikaseffekt" (C02), bodemverontreiniging (bijv. door dioxynen), en grondwaterverontreiniging. Vliegas kan bovendien uiterst schadelijk zijn in verband met nevelvorming (smog), waarbij de hele atmosfeer bezwangerd kan worden door de gezondheid schadende en vaak zelfs zeer giftige stoffen. Het is daarom gewenst en veelal dwingend voorgeschreven, dat dergelijke rookgassen worden gereinigd, alvorens zij aan de atmosfeer worden vrijgelaten.

Daarbij vindt in de praktijk ontstoffing plaats met behulp van cyclonen, filters, weefselfilters en elektrostatische filters. De filtering vindt plaats, nadat de temperatuur is afgekoeld tot circa 300°C of lager. Langzaam afkoelen van gassen vanaf ± 1200°C naar 300°C is de oorzaak van het ontstaan van o.a. dioxinen en benzofuranen.

Gasvormige bestanddelen worden via wassing met vloeistof waarin kalk aanwezig is, uitgewassen.

Ook wordt bij vuurhaarden vaak kalk daarin gespoten, teneinde op deze wijze bijvoorbeeld S02 te binden.

Soms wordt alkali als reactiemiddel gebruikt. De gaswasvloeistof wordt direkt of na behandeling geloosd.

Eventuele slurries worden gestort.

Een dergelijke wijze van het reinigen van rookgassen heeft het nadeel, dat geen totale reiniging plaatsvindt, en dat nog steeds veel schadelijke stoffen, metaalverbindingen, gassen enz., de atmosfeer en omgeving zullen bereiken. Bovendien heeft men, in het bijzonder bij afvalverbranding, te maken met het ernstige probleem van dioxinen, die vrijkomen tijdens het langzaam afkoelen van de rookgassen. Verder kan de gaswasvloeistof op zichzelf weer een nieuwe milieubelasting inhouden.

Het is nu het doel van de uitvinding een werkwijze te verschaffen voor het reinigen van met stof en zure gassen beladen rookgas, waarbij een nagenoeg totale reiniging plaats kan vinden en de problemen ten aanzien van het milieu tot een minimum zijn teruggebracht.

Daartoe voorziet de uitvinding in een werkwijze voor het reinigen van rookgassen, zoals in de aanhef omschreven, met het kenmerk, dat het hete, te reinigen gas door ten minste één verstuivingskamer of -ruimte wordt geleid en daar in contact gebracht wordt met een gaswasvloeistof, die in de hete gasstroom wordt verstoven en het gas koelt tot beneden 100°C, waarbij als gaswasvloeistof restvloeistoffen met een hoge C.Z.V.-waarde worden gebruikt, die complexvormers, verbindingen van zware metalen, zwavel- en stikstofverbindingen bevatten en onder meer afkomstig zijn van fixeerbaden en dergelijke uit de fotografische, fotochemische en galvanische industrie.

Als restvloeistoffen komen in aanmerking o.a.

a) restvloeistoffen verkregen uit de gedeeltelijke ontmetallisering van fotografische baden (fixeer-ont-wikkelaar-stopbaden), b) restvloeistoffen verkregen na een ONO-behande-ling van galvanische baden, c) restvloeistoffen, die complexerende verbindingen bevatten zoals fluorboorzuur, EDTA (ethyleendi-nitriltetra-acetaat), silicofluoriden, en dergelijke.

In de samenhangende Nederlandse octrooiaanvrage .......... afkomstig van dezelfde aanvrager en van gelijke rang, wordt een werkwijze voorgesteld voor het verwerken van dergelijke restvloeistoffen door de te behandelen restvloeistof te verstuiven in een hete oxyderende gasstroom, afkomstig van industriële installaties, verbrandingsovens en dergelijke, en het opgevangen condensaat verder te behandelen voor de verwijdering daaruit van zware metalen, zwavelverbindingen, en dergelijke.

Gevonden is nu, dat door een dergelijke behandeling met zo'n restvloeistof als gaswasvloeistof omgekeerd het hete oxyderende gas kan worden gereinigd van zware metalen, zwavelverbindingen en andere verontreinigingen. Door de intensieve menging met de als wasvloeistof gebruikte restvloeistof wordt de energie van de gasstroom gebruikt voor vorming van waterdamp, vliegas, en een gedeelte van de aangevoerde gassen worden opgenomen in de wasvloeistof, en er vinden tal van reacties plaats, waardoor o.a. onoplosbare verbindingen ontstaan, die zich afzetten in de onderzijde van de verstuivingskamer of gaswasreactor. Daarbij treden oxydatie-reduktieprocessen op, zoals beschreven in genoemde Nederlandse octrooiaanvrage. Ten gevolge hiervan vindt een reiniging plaats van het rookgas, waarbij te verwijderen stoffen gedeeltelijk neerslaan, gedeeltelijk oplossen in de wasvloeistof, en gedeeltelijk overgaan in minder schadelijke gassen. De uit de verstuivingskamer of gaswasreactor uittredende verzadigde damp is beladen met vloeistofdruppels, die daarvan worden afgescheiden.

Een groot voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat de hete rookgassen door de verstuiving van de gaswasvloeistof snel gekoeld worden van hoge temperatuur tot ± 60-70°C, waardoor het ontstaan van bijvoorbeeld dioxinen en benzofuranen wordt voorkomen.

Een ander voordeel is, dat de toegepaste gaswasvloeistoffen, c.q. de restvloeistoffen, door het intensieve contact met het oxyderende rookgas chemisch zodanig omgewerkt wordt, dat daaruit de voor het milieu schadelijke verontreinigingen kunnen worden verwijderd op de wijze, zoals beschreven in genoemde Nederlandse octrooiaanvrage. Er wordt derhalve een tweeledig doel bereikt, namelijk enerzijds wordt een zwaar verontreinigend rookgas gereinigd, anderzijds kan tegelijk een rest-vloeistof van bijvoorbeeld een fixeerbad in een zodanige vorm worden gebracht, dat dit verder kan worden afgebroken tot niet voor het milieu schadelijke stoffen.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding vindt bij voorkeur het verstuiven met de gaswasvloeistof zodanig plaats, dat het te reinigen gas wordt gekoeld tot 60-70°C.

Doelmatig wordt het uit de verstuivingskamer aan wasvloeistof verzadigde gas vervolgens geleid door een vloeistofdampscheider, en wordt de afgescheiden wasvloeistof gerecycleerd en opnieuw in de hete gasstroom verstoven.

Doelmatig wordt daarbij de recirculatiestroom van gaswasvloeistof geleid door zuiveringstrappen, waar diverse bestanddelen worden afgebroken en verwijderd.

Zoals reeds beschreven in octrooiaanvrage ......... kan daarbij de recirculatiestroom van gaswasvloeistof worden onderworpen aan elektrolyse en cementatie met behulp van ijzer, waardoor zware metalen kunnen worden neergeslagen, en kan de pH van de recirculatiestroom worden verhoogd tot boven 5 voor het neerslaan van hydroxiden van zware metalen, bij voorkeur door toevoeging van calciumhydroxide.

Voor het neerslaan van zilver kan verder halogenide aan de gaswasvloeistof worden toegevoegd.

In het algemeen zal het rookgas zelf voldoende halogenide bevatten.

Door calcium en nitraationen toe te voegen aan de gaswasvloeistof, die in het rookgas wordt verstoven, wordt een doelmatig middel verschaft voor het verwijderen van schadelijke gassen zoals zwaveldioxide en ammoniak. In aanwezigheid van zware metaalionen, zoals +4. +-H- +

Cu , Fe , Ag en dergelijke, kan in de wasvloeistof opgelost SC^ worden omgezet in SO^-ionen, die vervolgens neerslaan met calcium volgens het reactieschema:

Behalve calciumsulfaat kan ook loodsulfaat neer- slaan volgens de reactie S04 + Pb++ —> PbSO^. Aldus kunnen op doelmatige wijze loodionen, afkomstig van het hete rookgas, worden verwijderd.

Ammoniak, in de restvloeistof omgezet tot ammoniumionen reageren met de nitraationen van de restvloeistof volgens

waarbij de zich ontwikkelende zuurstof bijdraagt tot verdere afbreking door oxydatie van complexverbindingen van de restvloeistof.

In de als gaswasvloeistof gebruikte restvloeistof f en bevinden zich veelal EDTA-complexen, die geleidelijk worden geoxydeerd door oxyderende stoffen uit de hete gasstroom, en de daarbij vrijkomende Fe+++,

Cu++, Hg+, Ni++ en Ag+ ionen zijn van belang voor de verdere katalytische oxydaties.

Het verdient aanbeveling in het bijzonder in verband met EDTA-complexen, dat er overmaat aan vrije Fe+++ ionen aanwezig is. Dit vormt het meest stabiele EDTA-complex, en daardoor kunnen uit andere metaal-EDTA-complexen de betreffende metalen vrijgemaakt worden. Ontleding van EDTA vindt daarbij plaats volgens het reactieschema:

Metaalcomplex met EDTA =

MeH0 EDTA

Bij voorkeur wordt de werkwijze volgens de uitvinding uitgevoerd in een aantal gaswastrappen.

Daarbij wordt het hete, te reinigen rookgas in een eerste wastrap voorgereinigd en gekoeld tot onder 100°C en vervolgens geleid door een cascade van boven elkaar geschakelde wastrappen, waarbij elke wastrap een eigen gaswasvloeistof recirculatie heeft en de temperatuur van het rookgas geleidelijk vermindert tot 50-60°C.

Het uiteindelijk door alle trappen heen gegane gas kan zonder enig bezwaar aan de atmosfeer worden vrijgegeven.

De uitvinding wordt in het onderstaande nader toegelicht aan de hand van een gaswasreactorsysteem, waarmee de werkwijze van de uitvinding kan worden toegepast onder verwijzing naar de tekening. In de tekening toont: fig. 1 schematisch een inrichting voor toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding met een eerste wastrap, aangesloten op een centrale waskolom, waarin een aantal wastrappen boven elkaar geplaatst zijn, en fig. 2 schematisch in bovenaanzicht zo'n centrale waskolom met daarop een aantal eerste wastrappen aangesloten.

In fig. 1 is in schematisch zijaanzicht een reactorsysteem getoond voor het reinigen van rookgas door gaswassen volgens de werkwijze van de uitvinding.

Het systeem heeft een centrale waskolom 2, waarop een de eerste wastrap van het systeem vormende wasreactor 1 is aangesloten via een vloeistof-dampscheider 3. Onder de vloeistof-dampscheider 3 is een wasvloeistofafloop 4, die aangesloten is op een recirculatie- en zuiveringssysteem van gaswasvloeistof.

De centrale waskolom 2 bestaat uit een aantal boven elkaar geschakelde wastrappen, in het getoonde voorbeeld de wastrappen 5, 6, en 7. Elk van deze wastrappen heeft aan de onderzijde een sproeier voor gaswasvloeistof, in het getoonde voorbeeld venturistraalpijpen 8. Elke wastrap is aan de bovenzijde van de daarop volgende gescheiden door een druppelvanger 9.

Onder de onderste wastrap 5 van de centrale waskolom 2, welke de tweede wastrap van het totale systeem vormt, bevindt zich een reservoir voor wasvloei-stof, en de overige trappen 6 en 7 hebben elk afzonderlijke wasvloeistofreservoirs 11. Elk van deze wasvloeistof-reservoirs is opgenomen in een recirculatiesysteem, waarbij pompen 12 zorgen voor de recirculatie.

In de onderste wastrap wordt de afdruipende vloeistof rechtstreeks weer opgevangen in het reservoir 10, in de daarboven gelegen wastrappen zorgen venturi-schotels 13 er voor, dat de afdruipende vloeistof via een zijgoot teruggevoerd wordt naar het betreffende reservoir 11.

Deze inrichting werkt als volgt:

Door de eerste wasreactor 1, welke niet nader is getoond, wordt rookgas geleid en in de reactor in contact gebracht, zoals in het voorgaande beschreven, met een gaswasvloeistof, die bijvoorbeeld bestaat uit restfixeervloeistof van een fixeerbad. Ten gevolge van de tussen de gaswasvloeistof en het rookgas optredende oxydatie-reduktieprocessen vindt een voorzuivering plaats van het rookgas, terwijl de uit de vloeistofdampscheider 3 aflopende vloeistof 4 wordt gerecirculeerd en gezuiverd. Op deze wijze kan gelijktijdig gezorgd worden voor voor-reiniging van het rookgas alsook zuivering en afbreken van de restfixeervloeistof, die in dit voorbeeld als wasvloeistof gebruikt is.

Het voorgezuiverde, met damp bezwangerde rookgas treedt vervolgens de centrale waskolom 2 binnen in de onderste (tweede) wastrap 5 en komt daar in contact met wasvloeistof, die via de venturistraalpijp 8 omhoog in het gas verstoven wordt. Daarbij treedt een verdere zuivering door chemische reacties op, en de druppelvanger 9 van de onderste trap 5 laat de overmaat vocht weer terugdruppelen in het reservoir 10. Meegestuwd door de omhooggerichte straal uit de venturistraalpijp 8 stijgt het rookgas en komt in de volgende wastrap 6, waar een dergelijke gasbehandeling door middel van de venturistraalpijp 8 en het circulatiesysteem van reservoir 11 en pomp 12 plaatsvindt.

In deze wastrap 6 en in de daarop volgende 7 bevindt zich bovendien een venturischotel 13, die er voor zorgt, dat het van de druppelvanger 9 afkomende vocht weer in het circulatiesysteem voor wasvloeistof van deze trap terecht komt, zodat een constante circulatie is gewaarborgd.

Het gas wordt weer meegenomen omhoog naar de volgende trap, waar een dergelijke bewerking plaatsvindt. Aan de bovenzijde van de laatste wastrap 7 bevindt zich boven de druppelvanger 9 een waterdouche, die zorgt voor extra koeling van het inmiddels reeds afgekoelde gas.

De vloeistoffen van de in het totale systeem respectievelijk tweede, derde en vierde trappen, respectievelijk 5, 6 en 7, worden apart behandeld en dienen na behandeling als aanvulling van de verdampende vloeistof van de eerste wasreactor 1. Bij een praktische uitvoering kan het gasdebiet van de eerste wasreactor 1 3 6.000 tot 10.000 Nm /uur bedragen.

Het is mogelijk om meer dan één eerste wasreactor 1 aan te sluiten op de centrale waskolom.

In fig. 2 is in schematisch bovenaanzicht een systeem getoond, waarin vier eerste wasreactoren 1 aangesloten zijn op een centrale waskolom 2, telkens daarvan gescheiden door een vloeistof-dampscheider 3. Het voordeel van een dergelijk systeem is, dat, bijvoorbeeld in het geval waarbij het gaat om rookgas van een oven, het ovenproces door kan gaan, wanneer aan één van de gaswasreactoren 1 storingen optreden, waardoor buitenwerkingstelling nodig is. Mocht één van de wastrappen van de centrale kolom buiten werking treden, kunnen de andere trappen gewoon verder funktioneren.

In het bovenstaande is de uitvinding toegelicht aan de hand van een speciaal type wasreactorsysteem.

Het zal duidelijk zijn, dat de uitvinding niet gebonden is aan dit speciale systeem, en dat ook andere systemen mogelijk zijn, om de uitvinding toe te passen.

Claims (11)

1. Werkwijze voor het reinigen van rookgassen en andere, hete, oxydatieve afvalgassen afkomstig uit industriële installaties, verbindingsovens, motoren, en dergelijke, met het kenmerk, dat het hete, te reinigen gas door ten minste éën verstuivingskamer of -ruimte wordt geleid en daar in contact gebracht wordt met een gaswasvloeistof, die in de hete gasstroom wordt verstoven en het gas koelt tot beneden 100°C, waarbij als gaswasvloeistof rest-vloeistoffen met een hoge C.Z.V.-waarde worden gebruikt, die complexvormers, verbindingen van zware metalen, zwavel- en stikstofverbindingen bevatten, en onder meer afkomstig zijn van fixeerbaden en dergelijke uit de fotografische, fotochemische en galvanische industrie.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het te reinigen gas door de gaswasvloeistof wordt gekoeld tot 60-70°C.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het uit de verstuivingskamer, aan wasvloeistof verzadigde gas door een vloeistof-dampscheider wordt geleid, en de afgescheiden wasvloeistof wordt gerecirculeerd en opnieuw in de hete gasstroom wordt verstoven.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de recirculatiestroom gaswasvloeistof geleid wordt door zuiveringstrappen, waar diverse bestanddelen worden verwijderd.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de recirculatiestroom gaswasvloeistof onderworpen wordt aan electrolyse en cementatie met behulp van ijzer.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de pH van de recirculatiestroom verhoogd wordt tot boven 5 voor het neerslaan van hydroxiden van zware metalen.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de pH van de recirculatiestroom verhoogd wordt door toevoeging van calciumhydroxide.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan de gaswasvloeistof halogenide wordt toegevoegd.

9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de gaswasvloeistof in het rookgas wordt verstoven onder toevoeging van calcium- en nitraationen.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de gaswasvloeistof gezorgd wordt voor overmaat Fe ionen.

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het hete, te reinigen rookgas in een eerste wastrap wordt voorgereinigd en gekoeld tot onder 100°C en vervolgens geleid door een cascade van boven elkaar geschakelde wastrappen, waarbij elke wastrap een eigen gaswasvloeistofrecirculatie heeft en de temperatuur van het rookgas geleidelijk vermindert tot 50-60°C.