NL9002428A - Werkwijze en inrichting voor het verwijderen van zwaveldioxyde uit een afgas. - Google Patents

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET VERWIJDEREN VAN ZWAVELDIOXIDE UIT EEN AFGAS

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:

J. GREEFKES te BEVERWIJK

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van zwaveldioxyde uit een afgas van een chemisch proces door gaswassing van het afgas met alkalisch oppervlaktewater.

Een dergelijke werkwijze is uit de praktijk bekend. Bij de bekende werkwijze wordt als alkalisch oppervlaktewater veelal zeewater gebruikt dat een natuurlijke alkaliteit heeft. In een gaswassing absorbeert het zeewater in een absorber het zwaveldioxyde, waarna in de absorber en een nageschakelde beluchter het gevormde sulfiet door oxydatie wordt omgezet in sulfaat. Vervolgens wordt het met sulfaat beladen gebruikt zeewater weer geloosd in het oppervlaktewater. Een bezwaar van deze bekende werkwijze is dat het geloosde zeewater tevens belast wordt met andere componenten uit het afgas die bij veel chemische processen in een dermate hoge concentratie in het afgas voorkomen en het gebruikte zeewater beladen, dat het gebruikte zeewater niet geloosd mag worden op het oppervlaktewater.

Als gevolg hiervan is de bekende werkwijze slechts beperkt toepasbaar. De uitvinding stelt zich ten doel een werkwijze van de bovengenoemde soort te verschaffen waarmee de belasting inclusief verontreiniging van het gebruikte zeewater verminderd wordt.

De uitvinding stelt zich tevens ten doel een werkwijze van de bovengenoemde soort te verschaffen die bij een breed spectrum van chemische processen toepasbaar is. Daartoe is in de werkwijze volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt dat het afgas voorafgaande aan de gaswassing voorgereinigd wordt door een voorwassing met zuur afvalwater. Hiermee is het voordeel bereikt dat componenten uit het afgas die niet gewenst zijn in het gebruikte zeewater via de voorwassing uit het afgas verwijderd worden. In het bijzonder worden gas- en stofvormige componenten en PAK's in grote mate hij de zure voorwassing verwijderd.

Een ander voordeel is dat de benodigde hoeveelheid zeewater om het zwaveldioxyde uit het afgas te wassen kleiner wordt omdat een deel van het zwaveldioxyde in het zure afvalwater wordt geabsorbeerd.

Nog een voordeel is dat een plotselinge grote belading van verbruikt zeewater met een sterke verontreiniging voorkomen wordt. Hierbij kan gedacht worden aan een plotselinge belading als gevolg van een defect in een installatiedeel zoals een stoffilter. Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt de belading gereduceerd doordat een deel ervan in het afvalwater wordt opgenomen.

Ook een voordeel is dat het afgas reeds in de voorwassing een deel van zijn warmte afgeeft waardoor de temperatuurstijging van het zeewater bij het reinigen van warm afgas geringer is dan bij het bekende proces. Hieruit volgt het belangrijke voordeel dat de zuurstofconcentratie in het gebruikte zeewater ook hoger is hetgeen biologisch gezien gunstig is voor het in het zeewater aanwezige leven.

Een bijzonder doelmatige uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt dat het zure afvalwater gebruikt restwater omvat van het chemisch proces of van een met het chemisch proces verbonden hulpproces en meer in het bijzonder doordat het zure afvalwater na de voorwassing naar een chemische water reiniging wordt gevoerd.

Bij veel chemische processen wordt bij het chemisch proces zelf, dan wel bij een of meer met het chemisch proces verbonden hulpprocessen proceswater gebruikt dat verzameld wordt en als gebruikt restwater naar een chemische waterreiniging gevoerd wordt. Door dit gebruikte restwater als afvalwater in de voorwassing te gebruiken wordt een additionele stroom water voorkomen.

Nog een voordeel is dat het gebruikte restwater elementen of verbindingen kan bevatten die chemisch reageren met elementen of verbindingen uit het afgas waardoor een zeer hoge mate van reiniging van het afgas bereikt wordt.

Tevens wordt hiermee het voordeel bereikt dat het zure afvalwater gelijktijdig met het gebruikte restwater, in een chemische waterzuivering wordt gereinigd en na reiniging kan worden geloosd als zuiver water.

Nog een nadere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt dat aan het zure afvalwater een zuur wordt toegevoegd in afhankelijkheid van de metaalconcentratie in het afgas en/of van de hoeveelheid zwaveldioxyde in het afgas en/of de hoeveelheid chloride in het zure afvalwater. Omdat de reiniging in de voorwassing met zuur afvalwater plaats vindt en de verwijdering van zwaveldioxyde met alkalisch oppervlaktewater, is het thans mogelijk de pH van beide watersoorten onafhankelijk van elkaar op een optimale waarde in te stellen.

Bijzondere voordelen worden bereikt indien de pH van het zure afvalwater laag is. In een aantal chemische processen bevat het afgas nog zuurstof in moleculaire vorm . Dit is bijvoorbeeld het geval indien het afgas een rookgas is uit een verbrandingsinstallatie of indien het afgas een afzuiggas is dat afkomstig is van een afzuiginstallatie waarbij met behulp van lucht als dragergas ongewenste gasvorming componenten uit een chemisch proces worden afgevoerd.

Als gevolg van de reiniging van het afgas in twee trappen kan de pH in de trap waarin alkalisch oppervlaktewater wordt gebruikt hoger gekozen worden dan bij een werkwijze waarbij een enkele trap gebruikt wordt. De oxydatie van zwaveldioxyde van sulfiet naar sulfaat verloopt bij deze hogere pH beter. Bovendien vindt er minder desorbtie van zwaveldioxyde naar de atmosfeer plaats in deze omstandigheid. De oxydatie wordt bovendien extra bevorderd door langduriger contact van het afgas met beide watersoorten in vergelijking met contact met een enkele watersoort bij de bekende werkwij ze.

Uit milieuoverwegingen wordt het alkalisch oppervlaktewater, nadat het voor het reinigen van het afgas is gebruikt, met behulp van bijvoorbeeld lucht in een beluchter , belucht om sulfiet om te zetten in sulfaat en aldus het chemisch zuurstofverbruik te verminderen. De hogere pH van het alkalisch oppervlaktewater na het reinigen van het afgas is hoger dan bij de bekende werkwijze waardoor desorptie van zwaveldioxyde in de beluchter verminderd wordt.

Een andere uitwerking van de uitvinding is erdoor gekenmerkt dat het zure afvalwater op een pH van kleiner dan 2 wordt gebracht. Dit levert het voordeel op dat door een lage pH instelling in de voorwassing zware metalen zoals nikkel, chroom en calcium aanzienlijk beter kunnen worden afgevangen dan bij een hoge pH. Bij gebruik van zoutzuur als zuur worden de metalen dan gebonden als metaalchloride dat in een nageschakelde chemische waterzuivering goed te verwijderen is, bijvoorbeeld als metaal hydroxyde.

Het alkalisch oppervlaktewater is bij toepassing van deze uitwerking aanzienlijk minder met zware metalen beladen.

Nog een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt dat het afgas verzadigd wordt met waterdamp uit het zure afvalwater. Het afgas kan bij veel chemische processen nog aanzienlijke hoeveelheden waterdamp opnemen. De hoeveelheid gebruikt restwater die in de chemische waterzuivering moet worden gereinigd neemt daardoor met dezelfde hoeveelheden af. Omdat binnen ruime grenzen de investerings- en bedrijfskosten van een chemische waterzuivering evenredig zijn met de hoeveelheid te zuiveren water, nemen de kosten van de chemische waterzuivering ook aanzienlijk af. Tevens wordt de hoeveelheid te lozen water geringer, hetgeen het milieu minder belast en een verlaging van de milieuheffing tot gevolg heeft.

De voorgestelde werkwijze voor het verwijderen van zwavel-dioxyde uit afgas leidt tot een geringer kiemdodend effect van het lozen zeewater in vergelijking met de bekende werkwijze waarbij slechts een trap voor wassing wordt gebruikt. Dit geringere kiem-dodende effect wordt ondermeer bereikt door de geringere temperatuurstijging van het zeewater, de lagere concentratie zware metalen, de lagere stofbelasting, het hogere zuurstofgehalte en bij een chemisch proces waarbij fluoriden vrijkomen, een geringe fluorideconcentratie.

Uit onderzoek is gebleken dat de uitvinding economisch uitvoerbaar is bij de behandeling voor afgassen met een zwavel-dioxyde-concentratie tot circa 1000 mg zwaveldioxyde per normaal kubieke meter afgas.

De uitvinding is ook belichaamd in een inrichting voor het verwijderen van zwaveldioxyde uit een afgas van een chemisch proces door gaswassing van het afgas met alkalisch oppervlaktewater, welke er verder door is gekenmerkt dat de inrichting een voorabsorber omvat voorzien van een vloeistofaanvoer voor afvalwater en een vloeistofafvoer die gekoppeld is aan een waterreiniging. In de voorabsorber, waarin afvalwater kan worden gevoerd, wordt het afgas ontdaan van een aantal ongewenste componenten, zoals PAK's, stof en zware metalen. Tevens wordt afvalwater in het afgas opgenomen waardoor het debiet naar de afvalwaterzuivering afneemt. De verwijdering van zware metalen kan verder verbeterd worden met een inrichting welke erdoor gekenmerkt is dat de inrichting voorzien is van toevoermiddelen voor het toevoeren van een zure component aan het afvalwater.

In een nadere uitvoering is de inrichting volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt dat de inrichting voorzien is van gasmeetmiddelen voor het meten van een gascomponent in het afgas en welke meetmiddelen sturend verbonden zijn met doseermiddelen voor het doseren van een zure component en in een andere uitvoering daardoor dat de inrichting voorzien is van watermeetmiddelen voor het meten van een watercomponent in het afvalwater welke watermeetmiddelen sturend verbonden zijn met toevoermiddelen voor het toevoeren van een zure component.

Met de inrichting volgens de uitvinding wordt de pH van het zure afvalwater tijdens het verwijderen van zwaveldioxyde op een gewenste waarde gehouden door analyse van het afgas en/of het zure afvalwater en door op basis van de meetresultaten een zure component aan het zure afvalwater toe te voeren tot een gewenste pH bereikt is.

Met de inrichting volgens de uitvinding is het mogelijk het afgas in twee trappen door middel van wassing met water te reinigen waarbij in elke trap de pH van het gebruikte water ingesteld kan worden. Hiermee wordt een aantal voordelen bereikt: zware metalen uit het afgas worden in hoge mate gebonden, het oxydatie-effect van zwaveldioxyde wordt verbeterd, het gevaar van desorptie van zwaveldioxyde in een nageschakelde oxydatietrap wordt verminderd, het gevaar van plotselinge belading van zeewater wordt aanmerkelijk geëlimineerd, het kiemdodend effect van het geloosde zeewater is geringer onder meer door de geringere temperatuurstijging van het geloosde zeewater.

De uitvinding zal in het hierna volgende nader worden toegelicht aan de hand van de tekening waarin fig. 1 een blokschema is de werkwijze volgens de uitvinding en fig. 2 een schematische voorstelling is van een inrichting volgens de uitvinding.

Fig. 1 toont een blokschema waarin uit twee stromen afgas zwaveldioxyde verwijderd wordt door de werkwijze volgens de uitvinding twee keer toe te passen.

Elementen met overeenkomstige functies in elk der twee stromen zijn in fig. 1 aangegeven met hetzelfde verwijzigingscijfer respectievelijk met en zonder toevoeging van de letter a.

De twee stromen afgas kunnen bijvoorbeeld afkomstig zijn van twee installaties voor het vervaardigen van aluminium uit aluinaarde door middel van electrolyse. De electrolyse vindt plaats in electrolysecellen waarin onder meer aluinaarde wordt gedoseerd, en waaruit vloeibaar aluminium wordt afgetapt. Gassen die bij dit proces ontstaan worden boven elke electrolyse cel afgezogen als afgas. Het afgas bevat, naast zuurstof en stikstof uit lucht ook zwaveldioxyde, kooldioxyde en koolmonoxyde, fluoride, zware metalen, PAK's en andere koolwaterstoffen en grote hoeveelheden stof. Het zwaveldioxyde-gehalte is circa 400 mg per normaal kubieke meter.

In fig. 1 is 1 de aanvoer van het te reinigen afgas waaruit in een droge rookgasreiniging 2 fluor wordt verwijderd. Het afgas stroomt door een leiding 3 naar een eerste reinigingstrap 4, waarin een zure wassing met zuur afvalwater plaatsvindt. Het zure afvalwater wordt door leiding 5 aangevoerd als gebruikt restwater.

Bij de vervaardiging van aluminium uit aluinaarde omvat het gebruikte restwater gechloreerd afvalwater uit de gieterij van aluminiumblokken, spuiwater uit koeltorens, lekwater van de keldervloeren onder de electrolysecellen en eventueel ook metaalhoudend hemelwater.

In een mengvat 6 wordt het gebruikte restwater gemengd met een zuur afkomstig uit opslagvat 7. De toevoeging van zuur kan plaatsvinden op basis van de gemeten of anderszins bekende samenstelling van het gebruikte restwater en/of na het afgas.

Vanaf de eerste reinigingstrap 4 gaat de vloeistofstroom van gebruikt restwater door leiding 8 naar een buffervat 9 waarin de beide leidingen 8 en 8a uitmonden. Het buffervat 9 is aangesloten op een chemische waterzuivering 10.

De voorgereinigde afgassen uit de eerste reinigingstrap 4 stromen van leiding 11 naar de zwaveldioxyde-wassing 12. Aan de zwaveldioxyde-wassing wordt door een leiding 13 door middel van een inlaatsysteem 14 zeewater toegevoegd. Het gereinigde afgas verlaat de zwaveldioxyde-wassing 12 langs de leiding 15 die op een schoorsteen 16 is aangesloten.

Het zeewater uit de z wave 1 di oxy de - was s ing wordt langs leiding 17 naar een zeewater-oxydatie gevoerd waarin het sulfiet in het zeewater door middel van langs leiding 18 toegevoerde lucht wordt geoxydeerd. Het aldus behandelde gebruikte zeewater wordt langs leiding 20 gespuid.

In fig. 2 is slechts een enkelvoudige inrichting volgens de installatie weergegeven. Een dubbele uitvoering ligt binnen het bereik van de vakman.

In fig. 2 is 31 een tweetraps-wastoren voorzien van een aansluiting 32 voor het te reinigen afgas. Aansluitingsleiding 33 is verbonden met een voorraadvat van een zuur. In aansluit-leiding 33 is een regelkraan 34 opgenomen die de toegelaten hoeveelheid zuur bepaalt in afhankelijkheid van een stuursignaal dat afkomstig is van niet nader aangegeven meetmiddelen voor een analyse van het gebruikte restwater en/of het te reinigen afgas.

Het zuur wordt in de leiding 35 gemengd bij de op de leiding 35 aansluitbare stroom gebruikt restwater. Leiding 35 mondt uit in een sproeisysteem 36 van de eerste, en onderste trap van de wastoren. Desgewenst kan een deel van het gebruikte restwater worden gerecirculeerd door middel van pomp 37. Gebruikt restwater verlaat de wastoren langs leiding 38 naar een niet nader aangegeven chemische waterreiniging.

Zeewater wordt langs leiding 40 aangevoerd en door sproeiers 41 in een of meer sproeilagen bovenin de wastoren versproeid. Het naar beneden gevallen zeewater wordt vanuit goot 42 langs leiding 43 naar de oxydatietank 44 gevoerd. Op oxydatietank 44 is een aansluitleiding 45 aangebracht voor lucht die door middel van een verdeler in de oxydatietank wordt geborreld. Gebruikt zeewater uit de oxydatietank 44 wordt door middel van leiding 47 en pomp 48 gespuid.

Claims (10)

1. Werkwijze voor het verwijderen van zwaveldioxyde uit een afgas van een chemisch proces door gaswassing van het afgas met alkalisch oppervlaktewater, met het kenmerk, dat het afgas voorafgaande aan de gaswassing voorgereinigd wordt door een voorwassing met zuur afvalwater.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het zure afvalwater gebruikt restwater omvat van het chemisch proces of van een met het chemisch proces verbonden hulpproces.

3. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het zure afvalwater na de voorwassing naar een chemische waterreiniging wordt gevoerd.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan het zure afvalwater een zuur wordt toegevoegd in afhankelijkheid van de metaalconcentratie in het afgas en/of van de hoeveelheid zwaveldioxyde in het afgas en/of de hoeveelheid chloride in het zure afvalwater.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het zure afvalwater op een pH van kleiner dan 2 wordt gebracht.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het afgas verzadigd wordt met waterdamp uit het zure afvalwater.

7. Inrichting voor het verwijderen van zwaveldioxyde uit een afgas van een chemisch proces door rookgaswassing van het afgas met alkalisch oppervlaktewater, omvattende een gas-absorber voor zwavel dioxydewassing, met het kenmerk, dat de inrichting een voorabsorber omvat voorzien van een vloeistof-aanvoer voor afvalwater en een vloeistofafvoer die gekoppeld is aan een waterreiniging.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de inrichting voorzien is van toevoermiddelen voor het toevoeren van een zure component aan het afvalwater.

9. Inrichting volgens conclusies 7 of 8, met het kenmerk, dat de inrichting voorzien is van gasmeetmiddelen voor het meten van een gascomponent het afgas en welke meetmiddelen sturend verbonden zijn met doseermiddelen voor het doseren van een zure component.

10. Inrichting volgens een der conclusies 7,8 of 9, met het kenmerk, dat de inrichting voorzien is van watermeetmiddelen voor het meten van een watercomponent in het afvalwater welke watermeetmiddelen sturend verbonden zijn met toevoermiddelen voor het toevoeren van een zure component.