NO146626B - Framgangsmaate og anordning for aa fjerne nitrogenoksyder fra en gasstroem - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en framgangsmåte som angitt i innledningen til patentkrav 1, for å redusere nitrogeninnholdet i en gasstrøm som inneholder nitrogenoksyder og oksygen. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for å gjennomføre denne framgangsmåten, som angitt i innledningen til patentkrav 4.

I en rekke væske-gasskontaktsoner behandles gass-strømmen først med en vannløsning av ammouniumnitrat med en pH-verdi på omtrent 0,1 til omtrent 5,0, deretter behandles den med en vannløsning av ammoniumnitrat med en pH-verdi på omtrent 7,5 til omtrent 8,5 og til slutt behandles den med vann. Den derved frambragte gasstrøm med redusert innhold av nitrogenoksyder kan slippes ut i atmosfæren uten risiko for luftforu-rensingen, siden innholdet av nitrogenoksyder understiger de gjeldende bestemmelser.

Anordingen som egner seg for å gjennomføre foreliggende framgangsmåte omfatter en kombinasjon av et flertall fyllte gass-væskekontaktsoner som er anordnet i serie, med den første kontaktsonen forsynt med inntak for gassen, som har høyt inn-

hold av bestanddeler som skal fjernes, nemlig nitrogenoksyder,

og den siste kontaktsonen er forsynt med uttak for bortførsel av gassen som er renset for den nevnte gassformige bestanddel,

idet hver enkelt av de ulike kontaktsoner for forsynt med inn-

tak for behandlingsvæsken og et uttak for brukt behandlings-

væske og gass, og idet behandlingsvæsken og gassen passerer med-strøms gjennom samtlige kontaktsoner. Herunder omfatter anordningen separeringsmidler i samband med hver enkelt av de ulike kontaktsoner opptil deres utslippsåpninger, for å skille behandlingsvæsken fra gassen, idet gasstrømmen føres videre fra den ene kontaksonen til den derpå følgende.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således behandling av gasstrømmer'som inneholder nitrogenoksyder. Særlig ved-rører oppfinnelsen en framgangsmåte for behandling av slike gasstrømmer med nitrogenoksyder, særlig avgasser fra salpeter-

syreanlegg, med formål å redu-

sere eller vesentlig eliminere innholdet av nitrogenoksyder hos en gasstrøm. Oppfinnelsen vedrører også en anordning hvormed en gassformig bestanddel i en gasstrøm kan fjernes.

Ulike industrielle prosesser, så som fremstillingen av salpetersyre og nitreringen av organiske forbindelser, gir opphav til avgasser som inneholder små mengder nitrogenoksyder, hovedsakelig som nitro-genoksyd og nitrogendioksyd. Utslipp av slike avgasser i atmosfæren er i høy grad uønsket, siden nitrogenoksydene er giftige, tærende og atmosfæreforurensende. På grunn av den forurensing av atmosfæren som utslipp av avgasser som inneholder nitrogenoksyder forårsaker,

er det av miljøvernsmyndighetene blitt satt grenser for det innhold av nitrogenoksyder som får finnes i industriavgasser. Selv om de tillatte grenser naturligvis varierer, avhengig av beliggenhet og slike faktorer som fremherskende vindretning etc. er det nødvendig å behandle industriavgasser, slik at innholdet av nitrogenoksyder er i det minste under 600 ppm. Som en følge herav må en slik avgass-strøm behandles for å fjerne nitrogenoksyder før avgassene slippes ut i atmosfæren. Et typisk trinn i denne retning er å la avgassen, som inneholder nitrogenoksyder, reagere katalytisk med en reduserende gass, så som metan eller hydrogen. Metan eller naturgass, som vesentlig består av metan, benyttes som regel av økonomiske grunner. Katalysatoren som vanligvis benyttes er et kostbart metall av platinagruppen, så som platina, palladium, rodium, rutenium, osmium eller iridium eller en blanding av slike metaller. Katalysatoren kan ha form av et fritthengende trådnett, men som regel har katalysatoren en hensiktsmessig bærer som underlag, så som partikler av aluminiumoksyd, tråd av en kromnikkellegering eller kiseldioksydgel. Katalysereaksjonen mellom nitrogenoksydene og den reduserende gassen fører til at nittogenoksydene fjernes under dannelsen av fritt nitrogen og vanndamp og/eller kulldioksyd. Når fritt oksygen også fore-kommer i avgasstrømmen, hvilket er tilfellet med utslipp fra salt-petersyreprosessen, reagerer det frie oksygen i første hånd med den reduserende gassen, før reaksjonen med nitrogenoksydene rekker å finne sted, hvilket fører til et sløsaktig forbruk av den reduserende gassen. Riktignok fremstilles en avgass som er vesentlig fri for nitrogenoksyder og som er egnet for utslipp i atmosfæren, men prosessen er uøkonomisk og det sløses energi i forbrenningsprosessen.

Foruten slik katalytisk reaksjon eller katalytisk forbrenning av nitrogenoksydene som finnes i industrigassen, består en ytterligere alminnelig brukt metode i å la den nitrogenoksydhoIdige gassen passere et molekylsikt. Selv om metoden er effektiv for å redusere innholdet av nitrogenoksyder, så har en fremgangsrik innføring av denne fremgangsmåte blitt motvirket av høye omkostninger, selv med hensyn til driftsomkostningene for molekyls iktene. Dette har sin grunn i at et molekylsikt hurtig ødelegges av forurensinger i industrigassen, slik at det ofte må foretas regenerering av molekyl-siktene. Bruken av et molekylsikt for å redusere innholdet av nitrogenoksyder er også ufordelaktig ved at energibehovet er stort, hvilket medfører økonomiske ulemper.

Ved siden av de fremgangsmåter som er beskrevet ovenfor, for å fjerne nitrogenoksydene fra industriavgasser, er det også foreslått kje-miske metoder. Eksempel på disse er karbamid-nedbrytningsmetoden og en metode som anvender ammoniumnitrat-behandlingsoppløsning. An-vendelsen av karbamid for å fjerne nitrogenoksyder er f.eks. beskrevet i USA-patentskrift 3.565.575, ifølge hvilket en gasstrøm som inneholder nitrogenoksyder, så som avgassene fra et salpetersyreanlegg, renses med en løsning av karbamid i vann, hvorved nitrogenoksydene absorberes i løsningen under dannelsen av salpetersyre som reagerer med karbamiden og danner nitrogen, kulldioksyd og vann. Ved at karbamiden ødelegges i reaksjonen er bruken av karbamid for

å fjerne nitrogenoksydene fra industriavgasser en kostbar prosess og metoden er derfor ikke praktisert med fremgang kommersielt. For-øvrig er rensingen som kan oppnås med karbamid ifølge denne fremgangsmåte ikke helt tilfredsstillende.

Bruken av en renseløsning av ammoniumnitrat fremgår av USA-patentskrift 3.453.071. Denne fremgangsmåte innebærer at gasstrømmen føres inn i en ammoniakløsning av ammoniumnitrat, vanligvis ved en temperatur på omtrent 20° til 30°C og med et ammoniumnitratinnhold som er over 30 vektprosent. Den store ulempen ved denne fremgangsmåte er at mol-forholdet NOiNC^ må bringes til 1:1 for at den skal bli virksom, før gassen føres inn i ammoniumnitratløsningen. Dette kompliserer i høy grad og gjør prosessen økonomisk ufordelaktig. Dette har, sammen med det forhold at rensingen av nitrogenoksydene ved hjelp av rensing med ammoniumnitratløsning ikke er helt tilfredsstillende, resultert i oppfatningen at denne fremgangsmåte ikke kan utføres tilfredsstillende i kommersiell skala fritt for ulemper, som ikke kan fjernes.

Før framkomsten av den foreliggende framgangsmåte har det således ikke eksistert noen kommersielt akseptabel, økonomisk attraktiv framgangsmåte eller anordning for å redusere i vesentlig grad innholdet av nitrogenoksyder i industriavgasser, særlig fra salpetersyreanlegg. Man har derfor lenge etterlyst en framgangsmåte som effektivt og økonomisk kan redusere innholdet i nitrogenoksyder uten å være beheftet med de ulemper som har kjennetegnet de kjente framgangsmåter.

Ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås ved å gå fram som angitt i den karakteriserende del av patentkrav 1.

Den foreliggend<e> oppfinnelse omfatter også en anordning for å fjerne en gassformig komponent, f.eks. nitrogenoksyder fra en gasstrøm som er definert i den karakteriserende del av patentkrav 4.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen er angitt i underkravene 2,3,5 og 6.

Framgangsmåten og anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen har sammenliknet med de kjente framgangsmåter, fordeler i form av effektivitet, lav kostnad og evne til effektivt å redusere innholdet av nitrogenoksyder langt under nåværende standardverdier. Sammenliknet med f.eks. karbamidpro-sessen tillater den foreliggende framgangsmåte ikke bare mer effektiv reduksjon av innholdet av nitrogenoksyder, men gjør kostbart forbruk eller nedbryting av karbamii unødvendig.Sammenliknet med den ålment foreslåtte rensemetoden med ammoniumnitrat har framgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse den fordel at det ikke kreves noen innledende justering av mol-forholdet N0:N07, og at det oppnås høyere effektivitet ved redusering av innholdet av nitrogenoksyder.

Ytterligere kjennetegn og fordeler vil framgå av den etterfølgende del av beskrivelsen, hvor det henvises til teg-ningene, hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt gjennom et gass-v.Tskekontaktapparat ifølge den foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 viser et utsnitt av et tverrsnitt i forstørret målestokk av de øverste etasjene og kontaktappratet ifdlge fig.l, fig. 3 viser et utsnitt av et tverrsnitt i større målestokk av syklonseparatoren i fig.2, mens

fig. 4 viser et planriss nedenfra av syklonseparatoren ifølge fig.3.

Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjennomføres fortrinnsvis ved bruk av et gass-væske-kontaktapparat som er oppdelt i fire etasjer, idet hver etasje består av en fyllt kontaktsone som tillater intim kontakt mellom gassen med nitrogenoksydene og rensevæsken. I første og andre etasje i et slikt kontaktapparat renses gassen, som inneholder nitrogenoksydene, med en vannløsning av ammoniumnitrat ved en pH-verdi på omtrent 0,1 til omtrent 5,0. pH i den første etasjen er fortrinnsvis mellom omtrent 0,5 og omtrent 2,0, mens pH-verdien i den andre etasjen er mellom omtrent 0,1 og omtrent 1,5. I den tredje etasjen renses gasstrømmen med en vannløsning av ammoniumnitrat ved en pH-verdi på omtrent 7,5 til omtrent 8,5. I den fjerde og siste etasjen renses gasstrømmen med vann. Som det klart fremgår av tegningen, som skal beskrives nærmere nedenfor, danner ifølge den foretrukne utførelses formen av oppfinnelsen den fjerde og siste etasjen i realiteten to fyllte soner med en venturirenser mellom seg, hvorunder gasstrømmen renses med vann i hver enkelt av de fyllte sonene og i venturirenseren.

Herunder kan ifølge en alternativ utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse en ytterligere etasje anordnes mellom etasjene tre og fire, hvori gasstrømmen renses med en vannløsning av en blanding av karbamid og ammoniumnitrat, og hvorunder vannløsningen inneholder 30 til 40 vektprosent karbamid og 40 til 50 vektprosent ammoniumnitrat. Ved å benytte denne ekstra etasje kan man under visse forhold oppnå at innholdet av nitrogenoksyder reduseres ytterligere.

Gass-væske-kontaktapparatet som benyttes ifølge den foreliggende oppfinnelse, er slik anordnet at kontakten mellom gasstrømmen, som inneholder nitrogenoksyder og rensevæskene, skjer medstrøms. Fortrinnsvis får både gasstrømmen og rensevæskene strømme nedad hver kontaktsone eller etasje over fyllingen, hvorved intim kontakt mellom gass og væske oppnås. En syklonseparator er plassert ved ut-taket fra hver etasje for å skille gass og rensevæske, idet gass-strømmen ledes til neste etasje i kontaktapparatet. Ifølge den foreliggende oppfinnelse holdes pH-verdien i rensevæsken i første og andre etasje innenfor et område fra omtrent 0,1 til omtrent 5,0 ved tilsetning av salpetersyre til vannløsningen av ammoniumnitrat, mens pH-verdien til rensevæsken i den tredje etasjen holdes innenfor et område fra omtrent 7,5 til omtrent 8,5 ved at ammoniakk tilsettes vannløsningen av ammoniumnitrat.

Venturirenseren, som er plassert mellom de fyllte delene av den fjerde etasjen, fjerner alt submikront materiale fra systemet. Ved å behandle en gass som inneholder nitrogenoksyder på denne måte er det mulig ifølge oppfinnelsen å redusere innholdet av nitrogenoksyder fra dets opprinnelige konsentrasjon på 2000 til 5000 ppm, hvilket er typisk for avgassene fra et salpetersyreanlegg, ned til 100 ppm eller mindre, ofte under 50 ppm.

Under henvisning til tegningen viser fig- 1 et apparat som er egnet for gjennomføring av den foreliggende oppfinnelse, f.eks. ved bruk av fremgangsmåten for å fjerne nitrogenoksyder fra en gasstrøm,

så som avgassene fra et salpetersyreanlegg. Ifølge den foreliggende oppfinnelse ledes gassen som slippes ut av gasskilden, f.eks. salpetersyrefabrikken, inn i toppen på gass-væske-kontaktapparatet 10 gjennom et rør 12. Gassen, som føres inn gjennom røret 12, inneholder nitrogenoksyder, både NO og NO£• Når gassen stammer fra et salpetersyreanlegg hvor salpetersyren fremstilles ved katalytisk oksydasjon av ammoniakk, vil gasstrømmen, som ledes inn i kontaktapparatet 10 gjennom ledningen 12, bestå av utslippet fra absorba-toren for nitrogenoksydene.

I alminnelighet ligger innholdet av nitrogenoksyder i gasstrømmen mellom ca. 2000 og 5000 ppm. Slik forholder seg når gasstrømmen som ledes inn gjennom ledningen 12 i gass-væske-kontaktapparatet 10 består av avgasser fra et salpetersyreanlegg. Den foreliggende fremgangsmåte kan benyttes for å fjerne nitrogenoksyder fra gasser uavhengig av det opprinnelige innhold av nitrogenoksyder som gassen har, og gassen som ledes inn i kontaktapparatet 10 gjennom ledningen 12 kan ha høyere eller lavere innhold av nitrogenoksyder enn det som er angitt ovenfor. Under alle omstendigheter anviser fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en effektiv og økonomisk måte å redusere innholdet av nitrogenoksyder til lavere verdier enn hva dé gjeldende bestemmelser krever.

Gassen, som ledes inn i kontaktapparatet 10 gjennom ledningen 12, kommer i berøring i strømningsretningen med første etasjen 14 med en første rensevæske, som ledes inn i apparatet 10 gjennom ledningen 16, idet denne første rensevæske pumpes gjennom ledningen 16 ved hjelp av en pumpe 18 og tømmes ut av apparatet 10 gjennom en ledning 2 0 ved hjelp av pumpen 18 for resirkulasjon gjennom ledningen 16.

Den rensevæske som føres inn i den første etasjen 14 gjennom ledningen 16 og som skal bringes i berøring med gasstrømmen innført gjennom ledningen 12 i strømningsretningen, er en vannløsning av ammoniumnitrat, som holdes ved en pH-verdi av ca. 0,1 til ca. 5,0, fortrinnsvis ca. 0,5 til ca. 2,0. Selv om virkningsgraden til denne første etasje øker med stigende pH-verdi, øker imidlertid også den ikke ønskete nitratdannelse, og likeledes re aksjonstapene. Selv om man kan anvende en noe høyere eller lavere pH-verdi, bør man av økonomiske grunner holde seg innenfor de angitte grenser. pH-verdien til den sirkulerende væsken i ledningen 20 måles ved hjelp av en hensiktsmessig pH-måler 21.

Første etasjen 14 og alle de påfølgende etasjer som benyttes i kontaktapparatet 10 ifølge oppfinnelsen er fyllte kontaktsoner som tillater intim kontakt mellom gasstrømmen og rensevæsken. Hvilket som helst konvensjonelt fyllingsmiddel av hensiktsmessig type for gass-væske- eller -væske-væske-kontaktapparater kan uten videre benyttes ifølge oppfinnelsen. Vanlige fyllmidler omfatter Raschig-ringer, Beryl-sadler, Intalox-sadler, tellorette-ringer, Pall-ringer osv. Fyllmaterialet som benyttes ifølge oppfinnelsen kan være i form av ringer, sadler eller ha andre lignende former og kan hensiktsmessig være fremstilt av f.eks. porselen, leire, kull og hensiktsmessige plaster. Det har vist seg ifølge oppfinnelsen at tellorette-ringer av plast er særlig effektive med hensyn til å frembringe intim kontakt mellom gassen, som inneholder nitrogenoksydene, og de ulike rensevæsker som benyttes ved den foreliggende fremgangsmåte.

Selv om størrelsen på fyllmaterialet som benyttes i de ulike etasjene i gass-væske-kontaktapparatet 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse ikke har særlig betydning, bruker imidlertid fyllmidlet å variere i størrelse mellom ca 12 mm og 50 mm. Videre foretrekkes det ifølge oppfinnelsen at fyllingen er tilfeldig fremfor regelmessig. Derved oppnås den mest effektive kontakten mellom gassen og de ulike rensevæskene. Det må dessuten nevnes at selv om det er hensiktsmessig ifølge oppfinnelsen å benytte samme fyllmiddel i hver enkelt av de ulike etasjene i kontaktapparatet 10, er det også mulig å variere typen og størrelse på fyllmiddelet i de ulike etasjene, avhengig av hva slags kontakt man ønsker og ytterligere av den res-terende konsentrasjon av nitrogenoksyder i gasstrømmen. Valget av fyllmiddel for hver enkelt av etasjene kan ifølge oppfinnelsen skje på basis av kjente parametre.

Gass-væske-blandingen som kommer ut fra den første etasjen 14 separeres i en syklonseparator 22 som tvinger væsken til omkretsen og styrer gassen mot midten hvor den strømmer gjennom en damluke 24 inn i den andre etasjen 26. En del av væsken som samles i en beholder ved bunnen av den første etasjen 14 resirkuleres som angitt ovenfor.

Siden den første etasjen 14 i kontaktapparatet 10 ikke er utrustet med noe utstyr for nivåkontroll vil væsken i beholderen ved den første etasjens 14 bunn strømme over til den andre etasjen 26. Gassen og denne spillvæske danner deretter kontaktvæsken i den andre etasjen 26. Gassen og væsken som kommer ut av fyllingen i den andre etasjen 26 separeres i en syklonseparator 28. Gassen styres gjennom en damluke 30 til den tredje etasjen 32. Den andre etasjen 26 er forsynt med et nivåkontrollelement 34 som regulerer væskenivået i beholderen ved bunnen av den andre etasjen 26, slik at rensevæsken ikke renner over dammen 30 og kommer inn i den tredje etasjen 32. En del av rensevæsken som befinner seg i beholderen ved bunnen av den andre etasjen 26 ledes ut gjennom en ledning 36 og pumpes tilbake ved hjelp av en pumpe 38 gjennom en ledning 40 til den andre etasjen 26. Denne tilbakepumpete rensevæsken føres tilbake til den andre etasjen 26 ved hjelp av et sprøyte- eller dusjhode 42 plassert under dammen 24.

Ifølge den utførelses form som er vist i fig. 1 kan en del av ammoniumnitratløsningen, som gjennom ledningen 36 føres bort fra beholderen ved bunnen av den andre etasjen 26, fjernes fra systemet gjennom en ledning 44. Bortførsel av vannløsning av ammoniumnitrat fra systemet oppnås når væskenivået i beholderen øker tilstrekkelig og løsningen ikke lenger behøves for kontakt med gassen som inneholder nitrogenoksydene, ved tilbakeførsel til etasje en eller etasje to. Vann-ammoniumnitratløsningen kan, mens den pumpes tilbake i ledningen 40, underkastes temperaturregulering ved hjelp av et passende kjøleelement 46.

Dersom man ønsker det kan vannløsningen av ammoniumnitrat mens den pumpes tilbake gjennom ledningen 40 blandes med luft i et hensiktsmessig blandekammer 48, idet luften tilføres fra en passende luft-kilde 50 gjennom en ledning 52. Blandingen av vannløsningen av ammoniumnitrat med luft medfører at om det foreligger nitrit over-føres det i nitrat. Denne luftinnblanding er imidlertid valgfri.

Under henvisning til fig. 1 må det fremholdes at gasstrømmen, som skilles fra den gass-væske-blandingen som kommer fra den andre etasjen 26 ved hjelp av syklonavskilleren 28, føres direkte inn i den tredje etasje 32. I den tredje etasjen 32 bringes gasstrømmen i kontakt i strømningsretningen med en tredje rensevæske, nemlig

en vannløsning av ammoniumnitrat ved en pH-verdi av ca 7,5 til ca 8,5, tilført gjennom en ledning 54 ved hjelp av et dusj- eller sprøytehode 56. Som vist separeres gass-væske-blandingen som kommer fra fyllingen i den tredje etasjen 32 ved hjelp av en syklonseparator 58, idet væsken samles i en beholder ved bunnen av den tredje etasjen. I det minste en del av væsken som samles i beholderen føres bort gjennom en ledning 60 og pumpes tilbake gjennom en pumpe 62. pH-verdien til den sirkulerende rensevæsken i ledningen 54 måles i en hensiktsmessig pH-måler 64 og med støtte i en slik mål-ing justeres pH-verdien til den tredje rensevæsken, slik at den ligger innenfor et område på ca 7,5 til 8,5. Dette utføres ved til-setting av ammoniakk gjennom ledningen 66 fra en ikke vist kilde.

Den tredje etasjen 32 er forsynt med utstyr 68 for nivåkontroll, som overvåker og styrer væskenivået i beholderen ved bunnen av den tredje etasjen. Dette forhindrer at det strømmer rensevæske over en dam 70 og inn i den fjerde etasjen 72. Når nivået ved bunnen av den tredje etasjen 32 stiger tilstrekkelig sendes en mengde av væsken til den første og den andre etasje gjennom en ledning 74. Det kreves da tilsetning av salpetersyre gjennom en ledning 76, avhengig av pH-iuålinger i pH-måleren 21, for at den tredje rensevæsken, som tilføres den første og den andre etasje, skal holdes i et pH-område fra ca 0,1 til ca 5,0.

Ammoniumnitrat-konsentrasjonen i hver enkelt av den første, den andre og den tredje rensevæsken kan variere innenfor vide grenser, men ligger normalt mellom ca 40 og 65 vektprosent. Fortrinnsvis er ammoniumnitrat-konsentrasjonen i den rensevæske av ammoniumnitrat i vannløsning som benyttes i den første, andre og tredje etasje i kontaktapparatet ifølge oppfinnelsen omtrent 55-60 vektprosent. Fastsettingen av en viss optimal konsentrasjon på ammoniumnitratet

i disse tre rensevæsker beror på mange faktorer, hvilke omfatter den opprinnelige konsentrasjonen av nitrogenoksydene i avgassene, den nødvendige rensegraden og omstendighetene som kontakten mellom gass og væske skjer under. Generelt utføres gass-væske-kontakten ifølge oppfinnelsen ved en temperatur fra ca 32°C til ca 55°C idet det ved denne temperatur oppnås et optimalt resultat og likevekt ved en en 55-60 vektprosent ammoniumnitrat-vannløsning. Selv om det angitte temperaturområdet forandres kan imidlertid fremgangs-

måten ifølge oppfinnelsen gjennomføres innenfor et videre tempera-turområde, og det kan brukes både lavere og høyere temperatur.

Det henvises igjen til utførelsesformen ifølge fig. 1 hvor gass-strøm gjennom damluken 70 føres i strømningsretningen sammen med den fjerde rensevæsken, dvs. vann som føres inn gjennom en ledning 78, ved den øvre del av en fjerde etasje 72. I den viste utførelses-formen er den fjerde etasjen 72 oppdelt i en øvre, fyllt sone 79,

en venturirenser 80 og en nedre, fyllt sone 81. Gass-væske-blandingen som kommer fra den øvre fyllte sonen 79 av den fjerde etasjen 72 separeres ved hjelp av en syklonseparator 82, idet væsken tvinges ut til ytterveggene av apparatet og gassen inn til midten.

Gasstrømmen som utskilles av syklonen 82 passerer inn i venturirenseren 80 sammen med den fjerde rensevæsken som på grunn av at nivåkontroll mangler likeledes passerer gjennom venturirenseren 80.

I venturirenseren 80 renses gassen med vann og eventuelle submikrone partikler fjernes. Ytterligere vann, som utgjør den fjerde rensevæsken, tilføres venturirenseren 80 gjennom en ledning 86 og kommer inn i venturirenseren 80 gjennom en krage 88. Også her fjernes ifølge oppfinnelsen submikrone partikler som har fulgt med gasstrømmen, på grunn av venturirenserens rensevirkning. Når det ønskes kan venturirenseren forbikobles og gasstrømmen ledes direkte over fyllmaterialet i den nedre fyllsone 81 til den fjerde etasje 72.

Etter at strømmen av gass og den fjerde rensevæsken, dvs. vann som er tilført gjennom ledningen 86, har løpt gjennom venturirenseren 80 føres den over fyllmaterialet i den nedre fyllsone 81 i den fjerde etasje 72 sammen med tilsetningsvæske for den fjerde rensingen, dvs. vann som tilføres gjennom en ledning 90, idet vannet sprøytes over fyllmaterialet ved hjelp av et sprøyte- eller dusjhode 92. Når gass og væske har forlatt fyllmaterialet i den nederste sone 81 av den fjerde etasje 72, separeres gass og væske ved hjelp av en syklonseparator 94, idet gasstrømmen føres bort gjennom en ledning 96. Gassen som løper gjennom ledningen 96 har redusert innhold av nitrogenoksyder og kan slippes direkte ut i atmosfæren eller også kan den f.eks. føres tilbake til anlegget som den stammer fra, for å brukes til energiutvinning.

Væsken som blir skilt ut av gasstrømmen ved hjelp av syklonen 94 samles i en beholder ved bunnen av kontaktapparatet 10 og minst en del av den føres bort fra apparatet gjennom en ledning 98 ved hjelp av en pumpe 100. Sirkulasjonen av den bortførte væsken frembringes gjennom en ledning 102 og et dusjhode 104. Dessuten kan en del av den sirkulerende fjerde rensevæsken, dvs. vann, tas fra ledningen 102 og føres gjennom en ledning 106 inn i den tredje etasje 32 etter å være blandet med en konsentrert ammoniumnitratløsning som tilføres en blandepumpe 110 gjennom en ledning 108. For eksempel for å tilføre den tredje etasje 32 en 55 vektprosents ammonium-nitratløsning, kan vann fra den fjerde etasje 72 blandes med en 83 vektprosents ammoniumnitratsløsning i slike forhold at det oppnås en 55 vektprosents ammoniumnitratløsning.

Væskenivået i beholderen ved bunnen av kontaktapparatets 10 fjerde etasje 72 reguleres med hensiktsmessig utstyr 112 for nivåkontroll. Dette hindrer væskenivået i å stige så mye at væske strømmer ut gjennom ledningen 96.

En forstørret del av et tverrsnitt gjennom den andre etasjen 26 og de tilhørende anordninger for separering av gass og væske er vist med flere detaljer i fig. 2, mens fig. 3 hhv. 4 viser mer utførlig syklonseparatoren som benyttes i de ulike etasjene 1-4 for å skille gass og væske som kommer ut av hver enkelt av de fyllte kontaktsonene. Som det fremgår av fig. 2 er den viste etasjen til kontaktapparatet forsynt med en syklonseparator 28 inntil utløpssiden av kontaktsonen for gass-væske. Som vist i fig. 3 og 4 omfatter syklonseparatoren en bunndel 114 med kjeglestumpform, med den ytre om-krets forsynt med en rekke åpninger i form av skovler 116, som ved sentrifugalvirkning tvinger væsken i gass-væske-blandingen ut til kontaktapparatets sidevegger, hvorved væsken samles i en beholder ved bunnen av kontakttrinnene. Gassen styres mot apparatets midte og går til den etterfølgende etasje gjennom en åpning som begrenses av dammen 50.

Det henvises igjen til fig. 2, hvor det er vist at denne etasjen, nemlig den andre etasje 26, har utstyr 34 for nivåstyring, slik at væskenivået i beholderen ved etasjens bunn skal kunne reguleres for å hindre væske i å svømme over i neste etasje. Dette gjør det mulig for gassen som passerer gjennom den åpning som avgrenses av dammen 30, inn i neste etasje og blandes med fersk rensevæske, hvilket i det aktuelle tilfellet ved den tredje etasje 32 består av en vann-løsning av ammoniumnitrat ved en pH-verdi mellom ca 7,5 og ca 8,5. Ifølge en ytterligere utførelses form av den foreliggende oppfinnelse kan det være anordnet en ytterligere fyllt kontaktsone samt en syklonseparator mellom den tredje og den fjerde etasje for at gassen som kommer fra den tredje etasje skal kunne renses med en vann-løsning av en blanding av karbamid og ammoniumnitrat, idet vann-løsningen inneholder 30 til 40 vektprosent karbamid og 40 til 50 vektprosent ammoniumnitrat. Den anvendte rensevæske føres bort fra systemet og gassen som skilles ut av syklonseparatoren sendes til den fjerde etasje som er angitt ovenfor. Ved at dette trinn til-føyes kan innholdet av nitrogenoksyder reduseres ytterligere.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å redusere effektivt innholdet av nitrogenoksyder i en gasstrøm til en verdi som ligger under alle nåværende bestemmelser. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at de angitte parametre iakttas, særlig parameter som gjelder pH-verdien til den vannløsning av ammoniumnitrat som benyttes ifølge oppfinnelsen. Det bør imidlertid iakttas, at siden opprettholdelsen av pH-verdien innenfor de angitte grenser krever tilsetning av ammoniakk og salpetersyre, oppstår det uavvike-lige fluktuasjoner av pH-verdien innenfor de angitte områder like før og etter at salpetersyre eller ammoniakk er blitt tilsatt. De angitte verdiene på de ulike pH-intervallene for rensevæskene som benyttes ved fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen, re-presenterer derfor stasjonære forhold og i visse tilfeller gjennom-snittlig pH-verdi som foreligger over en lengre tid.

Ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte og anordning er det mulig å redusere innholdet av nitrogenoksyder i en gasstrøm effektivt, økonomisk og med minimalt energiforbruk sammenlignet med hva som tidligere er blitt foreslått for å oppnå samme resultat. Derfor innebærer fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen en be-tydelig forbedring utover kjente fremgangsmåter og anordninger for å redusere innholdet av nitrogenoksyder i en gasstrøm, særlig avgassene fra et salpetersyreanlegg.

Foreliggende oppfinnelse skal nedenfor beskrives under henvisning til følgende utførelseseksempel. Det må imidlertid iakttas at oppfinnelsen på ingen måte er begrenset gjennom disse eksempler og at disse angis bare for å gjøre oppfinnelsen tydeligere.

Eksempel 1

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse ble utført under bruk av den anordning som er vist i fig. 1. Tilførselen til anordningen var avgass fra et salpetersyreanlegg. Gassen inneholdt omtrent 2500 ppm nitrogenoksyder i form av NO og N02- Avgassen fikk passere gjennom et kontaktapparat med fire etasjer i medstrøms-kontakt med følgende rensevæsker, angitt i kontaktrekkefølge:

Ved driften på den måte som er angitt ovenfor, viste det seg at sluttgassen som kom ut av den fjerde etasjen hadde et innhold av nitrogenoksyder som utgjorde 70 ppm,

Eksempel 2

Med samme apparat som i Eksempel 1 ble innholdet av nitrogenoksyder i avgassene fra et salpetersyreanlegg redusert fra 2500 ppm ved inntaket til 80 ppm ved apparatets bunn, idet følgende rensesekvens ble brukt:

Eksempel 3

Med samme apparat som i Eksempel 1 ble innholdet av nitrogenoksyder i avgassene fra et salpetersyreanlegg redusert fra omtrent 2000 ppm til 80 ppm. Rensesekvensen var følgende:

Eksemplene ovenfor viser tydelig at fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen muliggjør en effektiv reduksjon av innholdet av nitrogenoksyder i en gasstrøm, særlig avgassen fra et salpetersyreanlegg.

Eksempel 4

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ble gjennomført under bruk av

en anordning av det slag som er vist i fig. 1, med en ekstra etasje mellom etasjene 3 og 4. Tilførselen til apparatet var avgassen fra et salpetersyreanlegg med et innhold på omtrent 2000 ppm nitrogenoksyder i form av NO og N62- Avgassene fikk passere gjennom kontaktapparatet i flere etasjer i medstrømskontakt med følgende rensevæsker i kontaktrekkefølge:

Ved drift på den angitte .måte hadde gassen som kom ut av den femte etasjen et innhold av nitrogenoksyder på 45 ppm, langt under de aktuelle krav. Dette påviser ytterligere effektiviteten av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse ved reduksjonen av innholdet av nitrogenoksyder og frembringelse av en gasstrøm som kan slippes risikofritt ut i atmosfæren.

Claims (6)

1. Framgangsmåte for å redusere nitrogenoksydinnholdet i en gasstrøm som inneholder nitrogenoksyder og oksygen, hvor gassen, eksempelvis avgass fra framstilling av salpetersyre, strømmer gjennom flere kontaktsoner, som er forsynt med fyllegemer og er anordnet i en vertikal rense-anordning (10) , og derved renses med en vandig løsning som inneholder ammoniumnitrat, og med vann, og hvor rensevæsken innføres i kontaktsonene ovenfra og kan sirkulere mellom kontaktsonene, hvoretter den rensete gassen slippes ut i atmosfæren og overflødig rensevæske føres bort fra anordningen, hvor gasstrømmen innføres ovenfra i et første, øvre trinn og renses ved hjelp av en vandig løsning av ammoniumnitrat med en pH-verdi mellom 0,1 og 5,0 hvoretter rensevæske og gass separeres, karakterisert ved at den derved fraskilte gassen inn-føres ovenfra i et andre, underliggende trinn hvor den renses med en vandig løsning av ammoniumnitrat med pH-verdi mellom 7,5 og 8,5, hvoretter rensevæske og gass separeres, og at den derved fraskilte gassen renses med vann Då prinsipielt kjent måte.

2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at gasstrømmen, som har blitt renset i samsvar med det første trinn og deretter er blitt separert fra rensevæsken, renses påny med en vandig løsning av 40-50 vekt°s ammoniumnitrat med en pH-verdi mellom o,l og 5,0 fortrinnsvis mellom 0,1 og 1,5, og 30-40 vekt°s karbamid, hvoretter gassen skilles fra rensevæsken og etterpå renses i samsvar med det andre trinn.

3. Framgangsmåte i samsvar med kravene 1 og 2, karakterisert ved at rensingen av gassen i det tredje trinn for å fjerne submikropartikler fra gassen, dessuten utføres ved hj elp av en venturirenser mellom to kontaktsoner (79,81).

4. Anordning (10) for utførelse av framgangsmåten i samsvar med et av kravene 1-3, og som består av flere i vertikal serie anordnete kontaktsoner (etasjer 14, 26,32,79,81), som er forsynt med fyllegemer og under hver av hvilke det er anordnet en oppsamlingsbehold-er for rensevæske, og hvilke kontaktsoner har organer for tilførsel og bortføring av gass og rensevæske samt organer for sirkulasjon av rensevæsken mellom kontaktsonene og innsprøyting av rensevæsken ovenfra i hver kontaktsone, karakterisert ved at syklonseparatorer (22, 28,58,82,94) er anordnet ved kontaktsonenes bunn, for å slynge væsken ut mot separatorenes periferi for nedrenn-ing i rensevæskebeholderne og bortføring gjennom en ledning (20,36,60) ved minst en av kontaktsonene og at det finnes samordnete, sentrale, damporter (24,30,70) i sepa-ratorene for gassens nedstrømning til den underliggende kontaktsonen.

5. Anordning i samsvar med krav 4, karakterisert ved at det finnes fire kontaktsoner (14, 26,32,72).

6. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at det mellom de to separate etasjer (79,81), i gasstrømmens bane er anordnet en i og for seg kjent venturirenser (80) for å fjerne submikronparti kl er fra gassen.