NL9202181A - Werkwijze voor het genereren van elementaire zwavel of zwavelzuur uit een met zwavelverbindingen verontreinigde gasstroom. - Google Patents

Description

WERKWIJZE VOOR HET GENEREREN VAN ELEMENTAIRE ZWAVEL OP ZWAVELZUUR UIT EEN MET ZWAVELVERBINDINGEN VERONTREINIGDE GASSTROOM

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het genereren van zwavelzuur of elementaire zwavel uit een met zwavel -verbindingen verontreinigde gasstroom, bijvoorbeeld zoals afkomstig van een kolengestookte elektriciteitscentrale.

Bij de toepassing van kolengestookte elektriciteitscentrales ontstaat een afvalgasstroom welke sterk verontreinigd is met zwavelhoudende verbindingen, in het bijzonder geoxydeerde zwavel-verbindingen. Ook bij andere processen, bijvoorbeeld bij de vervaardiging van sinters welke voor de belading van het uit de ijzer- en staalindustrie bekende hoogovenproces benodigd zijn, treden zwavelhoudende afvalgasstromen op. Deze afvalgasstromen vormen een belangrijk milieubezwaar dat in de weg staat aan lozing in de atmosfeer in verband met daardoor veroorzaakte verzuring van het milieu. Produktie-installaties waarbij dergelijke afvalgasstromen ontstaan zijn daarom doorgaans voorzien van inrichtingen om de zwavelhoudende verbindingen uit de afvalgasstroom te verwijderen. Dergelijke gasreinigingssystemen zijn echter relatief kostbaar en betekenen veelal slechts een verplaatsing van het milieuprobleem. Bekend is bijvoorbeeld het systeem waarbij de zwavelhoudende verbindingen uit het afvalgas gebonden worden aan kalk waardoor een groot deponieprobleem ontstaat.

Met de uitvinding wordt nu beoogd een werkwijze te verschaffen voor het verwijderen van de zwavelhoudende verbindingen uit een gasstroom onder vermijding van zojuist genoemde milieu- en deponie-problemen en waarbij waardevolle produkten verschaft worden zoals zwavelzuur of elementaire zwavel. Daartoe wordt volgens de uitvinding de gasstroom gescheiden in een eerste stroomfractie welke ten minste 30X van de in de gasstroom aanwezige geoxydeerde zwavelverbindingen omvat, en een tweede stroomfractie welke behoudens lekverliezen de rest van de zwavelverbindingen omvat, waarbij de eevpte stroomfractie wordt opgewerkt tot een hooggeconcentreerde gasstroom waarin het gehalte geoxydeerde zwavelverbindingen ten minste 2,5 vol, % bedraagt, en de geoxydeerde zwavelverbindingen welke in de tweede stroomfractie aanwezig zijn, worden omgezet in waterstofsulfide dat wordt gemengd met de hooggeconcentreerde gasstroom, waarna de gemengde gasstroom wordt toegevoerd aan een verdere verwerkings-inrichting ter vervaardiging van zwavelzuur, gecondenseerde zwavel-dioxyde, of elementaire zwavel.

Gebleken is dat met de werkwijze volgens de uitvinding zowel een in energetisch opzicht als uit oogpunt van chemicaliëngebruik voordelig systeem wordt verschaft voor het reinigen van zwavelhoudende afvalgasstromen waarmee bovendien economisch waardevolle produkten worden verkregen.

In een bepaalde variant van de uitgevonden werkwijze omvat de eerste stroomfractie ten minste 60% van de in de gasstroom aanwezige geoxydeerde zwavelverbindingen, en dient de verdere verwerkings-inrichting ter vervaardiging van zwavelzuur. Op deze wijze blijkt een bijzonder hoge zuiverheidsgraad van de aldus te vervaardigen zwavelzuur bereikbaar.

In een bepaald aspect van de uitvinding wordt deze er door gekenmerkt dat voor de scheiding van de gasstroom in een eerste en een tweede stroomfractie een natte gasreiniger wordt toegepast en dat de eerste stroomfractie de natte gasreiniger verlaat als een in hoofdzaak geoxydeerde zwavelverbindingen bevattende waterstroom, welke vervolgens aan een ontgasser wordt toegevoerd teneinde de hooggeconcentreerde gasstroom te verkrijgen. Op deze wijze wordt met eenvoudige middelen een hoge concentratie bereikt van de in de gasstroom aanwezige geoxydeerde zwavelverbindingen. In de praktijk blijkt te moeten worden gerekend met een gehalte aan geoxydeerde : zwavelverbindingen in de oorspronkelijke gasstroom welke kan variëren tussen 1000 en 9000 ppm. Gemiddeld genomen is de concentratie geoxydeerde zwavelverbindingen na verlaten van de ontgasser met een factor 20 verhoogd.

Het is gebruikelijk als zogenaamd stripgas aan de ontgasser stoom toe te voeren.Dergelijk stripgas is benodigd om de ontgassing te kunnen uitvoeren. In een bepaalde uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt nu voorgesteld als stripgas lucht of rookgas toe te passen. Met deze verrassende oplossing wordt een energetisch zeer interessante werkwijze verschaft; immers de anders benodigde stoom- opwekking vergt veel energie. Bovendien heeft deze werkwijze het voordeel dat de zuurstofbehoefte in de verdere verwerkingsinrichting ter vervaardiging van genoemde zwavelprodukten wordt teruggedrongen.

In een bepaald aspect van de uitvinding wordt een van de ontgasser afkomstige en zwavelverbindingen-houdende waterstroom teruggevoerd als voedingswater voor de natte gasreiniger. Hierdoor wordt een verdere optimalisatie in de bedrijfsvoering bereikt.

Volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de tweede stroomfractie in gasvorm verdergeleid waarbij de daarin aanwezige geoxydeerde zwavelverbindingen worden afgevangen in water waarna de aldus verkregen zwavelhoudende waterstroom aan een anaërobe reactor wordt toegevoerd voor omzetting van de opgeloste geoxydeerde zwavelverbindingen in waterstofsulfide voor bijmenging bij de hooggeconcentreerde geoxydeerde zwavelverbindingen-houdende gas-stroom. Als anaërobe reactor zijn diverse systemen geschikt, bijvoorbeeld de inrichting die bekend is uit het Nederlands octrooi 166000.

Volgens de uitvinding omvat de tweede stroomfractie ten hoogste 40% van de in de gasstroom aanwezige geoxydeerde zwavelverbindingen. Het heeft echter de voorkeur dat deze stroomfractie zo klein mogelijk wordt ingesteld, bijvoorbeeld dat zij ten hoogste 30% van de oorspronkelijke geoxydeerde zwavelverbindingen in de gasstroom omvat. Dit heeft het voordeel dat de anaërobe reactor minder belast wordt en het daarmee samenhangende verbruik van toeslagstoffen in die reactor wordt teruggedrongen.

Het is voorts wenselijk dat aan de anaërobe reactor de zwavelverbindingen-houdende spuiwaterstroom wordt toegevoerd welke afkomstig is van de ontgasser voor bewerking van de eerste stroomfractie. De geoxydeerde zwavelverbindingen in dit spuiwater vormen nuttige voeding voor de anaërobe reactor.

In een bepaald aspect van de uitvinding wordt de met waterstofsulfide bij gemengde hooggeconcentreerde geoxydeerde zwavelverbindingen-houdende gasstroom toegevoerd aan een reactor voor vervaardiging van zwavelzuur, een inrichting voor vervaardiging van gecondenseerde zwaveldioxyde, danwel aan een clausplant voor vervaardiging van elementaire zwavel.

Met voordeel wordt de ontgasser voor de eerste stroomfractie bedreven op een bedrijfsdruk in het traject 1 - 1.5 bar. Daarmee wordt bereikt dat de uit de ontgasser verkregen hooggeconcentreerde gasstroom zonder nadere bewerking direct naar de zojuist genoemde inrichting voor vervaardiging van zwavelzuur of elementaire zwavel kan worden toegeleid.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, welke een enkele figuur omvat.

In de figuur wordt een inrichting getoond volgens welke de werkwijze volgens de uitvinding kan worden uitgevoerd. In de figuur wordt van installatie A afkomstig rookgas na koeling (niet getoond) naar een zogeheten natte gasscheiding of absorber 1 gevoerd waar een scheiding van het rookgas in twee te onderscheiden stroomfracties wordt gerealiseerd. Een eerste stroomfractie bevat ten minste 30%, bij voorkeur circa 60%, en meer bij voorkeur 70%, van de in het rookgas aanwezige geoxydeerde zwavelverbindingen opgelost in water. Deze stroomfractie wordt via een leiding 10 naar een ontgasser of stripper 5 gevoerd teneinde een hooggeconcentreerde geoxydeerde zwavelverbindingen-houdende gasstroom op te leveren welke ten minste 2,5 vol. % geoxydeerde zwavelverbindingen bevat, betrokken op de totale gasstroom welke stripper 5 via leiding 12 verlaat. Stripper 5 : wordt bijvoorbeeld met stoom bedreven; echter de voorkeur heeft de-toepassing van lucht of rookgas. Bij een instelling van de gasscheider 1 zodanig dat de eerste fractiestroom ten minste 30% . bedraagt, leent de werkwijze volgens de uitvinding zich in het bijzonder voor de vervaardiging van elementaire zwavel. Bij een percentage van 60% of meer is het zinvoller om zwavelzuur te vervaardigen. Met de werkwijze volgens de uitvinding kan dit met een zeer hoge zuiverheids graad verkregen worden. Tevens is de werkwijze volgens de uitvinding geschikt voor de vervaardiging van gecondenseerde zwaveldioxyde.

Uit de ontgasser 5 beschikbaar komend water wordt via een leiding 11 teruggevoerd en als voeding aan de gasscheider 1 toegevoerd.

Via een leiding 7 wordt de tweede stroomfractie, welke het residu van het oorspronkelijk in het rookgas aanwezige geoxydeerde zwavelverbindingen omvat, van de natte gasscheiding 1 naar een tweede natte gasscheider 2 gevoerd, welke enerzijds schoon gas oplevert dat op de atmosfeer geloosd wordt bij B, en anderzijds een waterstroom met daarin opgelost de in de gasscheider 2 met water afgevangen geoxydeerde zwavelverbindingen. Laatstgenoemde waterstroom wordt via een leiding 8 aan een anaërobe reactor 3 toegevoerd. Tevens wordt aan deze anaërobe reactor 3 via een leiding 13 het spuiwater uit de ontgasser 5 toegevoerd. In de anaërobe reactor 3 vindt een omzetting plaats van de in het water aanwezige geoxydeerde zwavelverbindingen naar waterstofsulfide (H2S). Het water met de daarin opgeloste waterstofsulfide verlaat daarna de reactor 3 via leiding 9, en in reactor 3 neergeslagen slib wordt via leiding 16 afgevoerd.

Met leiding 9 wordt het in water opgeloste waterstofsulfide toegevoerd aan ontgasser 4 en het van ontgasser 4 afkomstige spuiwater wordt via een leiding 15 teruggevoerd naar de natte gasscheider 2 waar dit spuiwater als voedingswater voor de gasscheider wordt ingezet. Zonder milieubezwaar loosbaar spuiwater verlaat de ontgasser 4 via leiding 14. De in de ontgasser 4 vrijgemaakte gasvormige waterstofsulfide wordt gemengd met het hooggeconcentreerde geoxydeer-de zwavelverbindingen-houdende gas uit de ontgasser 5, en toegevoerd aan een inrichting 6 welke geschikt is voor de vervaardiging van zwavelzuur, of alternatief, voor de vervaardiging van elementaire zwavel. In het laatste geval kan daarvoor een op zichzelf bekende clausplant worden toegepast.

Claims (11)

1. Werkwijze voor het genereren van zwavelzuur of elementaire zwavel uit een met zwavelverbindingen verontreinigde gasstroom, bijvoorbeeld zoals afkomstig van een kolengestookte elektriciteitscentrale, met het kenmerk, dat de gasstroom wordt gescheiden in een eerste stroomfractie welke ten minste 30% van de in de gasstroom aanwezige geoxydeerde zwavelverbindingen omvat, en een tweede stroomfractie welke behoudens lekverliezen de rest van de geoxydeerde zwavelverbindingen omvat, waarbij de eerste stroomfractie wordt opgewerkt tot een hooggeconcentreerde gasstroom waarin het gehalte geoxydeerde zwavelverbindingen ten minste 2,5 vol. % bedraagt, en de geoxydeerde zwavelverbindingen welke in de tweede stroomfractie aanwezig zijn, worden omgezet in waterstofsulfide dat wordt gemengd met de hooggeconcentreerde gasstroom, waarna de gemengde gasstroom wordt toegevoerd aan een : verdere verwerkingsinrichting ter vervaardiging van zwavelzuur,, gecondenseerde zwaveldioxyde, of elementaire zwavel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste stroomfractie ten minste 60% van de in de gasstroom aanwezige geoxydeerde zwavelverbindingen omvat, en de verdere verwerkings-inrichting dient ter vervaardiging van zwavelzuur.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat voor de scheiding van de gasstroom in een eerste en een tweede stroomfractie een natte gasreiniger wordt toegepast en dat de eerste stroomfractie de natte gasreiniger verlaat als een in hoofdzaak geoxydeerde zwavelverbindingen bevattende waterstroom, welke aan ! een ontgasser wordt toegevoerd teneinde de hooggeconcentreerde gasstroom te verkrijgen.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat als stripgas aan de ontgasser lucht of rookgas wordt toegevoerd.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat van de ontgasser een zwavelverbindingen-houdende waterstroom afkomstig is die wordt teruggevoerd als voedingswater voor de natte gasreiniger.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de tweede stroomfractie in gasvorm wordt verder-geleid waarbij de daarin aanwezige geoxydeerde zwavel-verbindingen worden afgevangen in water waarna de aldus verkregen zwavelhoudende waterstroom aan een anaërobe reactor wordt toegevoerd voor omzetting van de opgeloste geoxydeerde zwavelverbindingen in waterstofsulfide voor bijmenging bij de hooggeconcentreerde geoxydeerde zwavelverbindingen-houdende gas-stroom.

7. Werkwijze volgens conclusies 2 en 6, met het kenmerk, dat de tweede stroomfractie ten hoogste 30% van de oorspronkelijke geoxydeerde zwavelverbindingen in de gasstroom omvat.

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat aan de anaërobe reactor de zwavelverbindingen-houdende spuiwaterstroom wordt toegevoerd welke afkomstig is van de ontgasser voor bewerking van de eerste stroomfractie.

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de met waterstofsulfide bij gemengde hooggeconcentreerde geoxydeerde zwavelverbindingen-houdende gasstroom wordt toegevoerd aan een reactor voor vervaardiging van zwavelzuur, een inrichting voor vervaardiging van gecondenseerde zwavel-dioxyde, danwel aan een clausplant voor vervaardiging van elementaire zwavel.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ontgasser voor de eerste stroomfractie wordt bedreven op een bedrijfsdruk in het traject 1-1.5 bar.

11. Inrichting voor de vervaardiging van zwavelzuur of elementaire zwavel zoals toegelicht in de beschrijving onderscheidenlijk getoond in de tekening.