NO160904B - Fremgangsmaate til absorbering av svoveldioksyd,hvor svoveldioksyd absorberes i et absorpsjonsmiddel som omfatter envandig opploesning av et alkalimetallfosfat. - Google Patents

Description

I US-patent.nr. 3 911 093 (F. G. Sherif et al.) er det beskrevet en fremgangsmåte til omsetning av SO2 og H2S i et vandig fosfat-absorpsjonsmiddel, hvor det fremstilles elementært svovel. Fosfatbufferens molaritet er angitt å være i området 0,5-2,0, med en eksemplifisering av et maksimum på 1,5 molar. pH-området er gitt til 2,5-5, fortrinnsvis 2,8-4,5.

Det er uventet blitt funnet at ved pH-verdier på ikke lavere enn 4,5 er det mulig å absorbere en større S02-mengde enn det som ventes, hvis molariteten og pH-verdiene i fosfat-absorpsjonsmidlet justeres hensiktsmessig for oppnåelse av et slikt resultat. Vanligvis muliggjør anvendelse av høyere molariteter at den forøkede virkning sees ved pH-verdier nærmere 4,5, mens anvendelse av lavere molariterer fordrer anvendelse av høyere pH-verdier. De observerte S02-mengder er større enn de beregnede verdier for slike betingelser.

Ved den absorpsjons-fremgangsmåte som den foreliggende oppfinnelse angår, anvendes et alkalimetall-fosfat-absorpsjonsmiddel for S02-gass. Fosfat-absorpsjonsmidlet omfatter fortrinnsvis en blanding av Na2HP04 og NaH2P04 som angitt i ovennevnte patent. Absorpsjonstemperaturen kan være i området fra 10°C til ca. 95°C.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse med fore-trukne utførelsesformer er angitt i kravene, og det vises til disse.

Fosfat-absorpsjonsmidlets molaritet kan lett velges slik

at den nevnte uventede økning i S02-absorpsjonen oppnås. Ved relativt lave mplaritetsverdier, for eksempel nær 1,0, må pH være noe høyere (for eksempel ca. 5,5) enn hvis det anvendes høyere molaritetsverdier (fortrinnsvis over 3,0) , hvorved det også oppnås en forøket virkning ved noe lavere pH-verdier (ned mot 4,5). Vanligvis oppnås den største forøkning i S02-absorpsjon ettersom absorpsjonsmidlets molaritet økes og ettersom pH økes opp mot 7,0. Den største prosentvise økning av S02-absorpsjonen konstateres for mer fortynnede S02-holdige strømmer.

Det S02-rike absorpsjonsmiddel som er et resultat av absorpsjonen av S02 i absorpsjonsmidlet, kan så behandles med H2S under dannelse av svovel, svovelet skilles fra oppløsningen og det fortynnede absorpsjonsmiddel resirkuleres til SO2-absorpsjonstrinnet som beskrevet i US-patent nr. 3 911 093.

De følgende eksempler illustrerer den foreliggende oppfinnelse .mer detaljiert.

EKSEMPEL 1

Dette eksempel beskriver den generelle fremgangsmåte som anvendes til frembringelse av dataene i de senere eksempler.

Det anvendte apparat er vist på figuren.

Mengdene av luft og SO2 ble målt ved hjelp av strømnings-målere og tilført gjennom gassledninger sammenføyet med slanger/rør med minimal lengde (merke TYGON). Det ble anvendt stoppekraner for regulering av gasstrømningsveien. Gassene ble ledet gjennom et ventilasjonsrør ved hvilket punkt det ble uttatt en sidestrøm for måling av S02-konsentrasjonen ved hjelp av Reich-testen, som består i at gassen suges gjennom en kjent mengde standard-jodoppløsning til et stivelsesendepunkt.

Under en absorpsjonssyklus passerte gassene gjennom to absorpsjonskolber som var termostatert i et vannbad ved den ønskede test-temperatur. Den første kolbe inneholdt fosforsyre og den annen inneholdt fosforsyre nøytralisert til den ønskede start-pH. Oppløsningene i begge kolbene hadde den samme fosfat-molaritet. Formålet med den første kolbe (ikke-nøytralisert fosforsyre) var å fukte gassblandingen slik at vann (som damp) ikke skulle fjernes fra kolben som inneholdt bufferoppløsningen. En oppvarmet gassvasker (høyde 20,32 cm, diameter 2,54 cm) fylt med glasskuler fjernet all fosforsyre som måtte være blitt medført i gasstrømmen. Begge kolbene var utstyrt med åpne rør-spredere.

En kombinasjons-pH-elektrode ble innsatt i bufferoppløs-ningen for kontrollering av pH-forandring, siden pH ville synke gradvis ettersom SO2 ble absorbert. Når pH var stabil i 30 minutter, ble metningen av bufferen med SO2 antatt å være fullstendig.

For å unngå tap av S02 under prøvetaking for analyse ble den kolbe som inneholdt bufferen som var mettet med S02, hurtig

gjentettet og avkjølt til romtemperatur. Det ble anvendt

en pipette til å ta ut prøver for testing.

Analysen av SC^ i gasstrømmen ble utført med Reich-testen.

En slippstrøm av gasstrømmen under test ble boblet gjennom en jod-stivelses-oppløsning (dvs. 1-10 ml av en 0,1 N jodoppløs-ning i ca. 400-600 ml vann i en Ehrlenmeyer-kolbe på 1 liter forsynt med magnetisk rører). Idet jod-stivelses-fargen for-svant, ble det volum gass som hadde passert gjennom oppløsningen, målt ved hjelp av en byrette fylt med væske og utjevningskule (tidligere satt til null ved begynnelsen av kjøringen). Den følgende ligning ble anvendt til beregning av SC^-konsentrasjonen:

hvor N = normaliteten av jodoppløsningen

ml = milliliter jodoppløsning

luft = luft i byretten som representerer gassvolum passert gjennom jodoppløsningen for avfargning ved 22,5°C.

Det passende volum jodoppløsning er:

EKSEMPEL 2

Dette eksempel illustrerer hvordan de beregnede verdier

for S02-løselighet angitt i senere eksempler ble målt.

Den ligning som setter konsentrasjonen i oppløsning av S02 og buffer, pH og dissosiasjonskonstanter for svovelsyrling og buffersyre i sammenheng, er gitt som ligning 1. Dissosia-sjonskonstantene for vann, svovelsyrling og fosforsyre er gitt som ligninger 2a-2c Forholdet mellom SC^-konsentrasjonen i oppløsning og i gass, er gitt som ligning 3 sammen med Henrys konstant ('ligning 3a)/.

Ligning 1

hvor K^K2 = dissosiasjonskonstanter for ^SO^

K-jK^K,. = dissosiasjonskonstanter for H^PO^ Kw = dissosiasjionskonstant for vann

t ] = molare konsentrasjoner

Ligning 2a (Dissosiasjonskonstant H20)

For: 0 til 50°C

Referanse: W. Stumm, J. J. Morgan, Aquatic Chemistry, s. 7 6

Ligning 2b (Dissosiasjonskonstanter - Svovelsyrling)

For: 0 til 100°C

Referanse: S. A. Newman, Thermodynamics of Aqueous Systems with Industrial Applications, 1979, sider 139-172 (ACS Symposium Series nr. 133) i

Ligning 2c (Dissosiasjonskonstanter - Fosforsyre)

For: 0 til 60°Q

Referanse: Mellor, Inorganic and Theoretical Chemistry,

Vol. VIII, Supplement III, s. 697.

Ligning 3

Ligning 3a

For: 0 til 100°C

Referanse: Samme som ligning 2b

EKSEMPEL 3

Løseligheten av SQ2 i fosfat-buffer ved 1, 2 og 3 molar ved 65,6 C ble målt for forskjellige tilførselsgasser:

Tilsetningen av S203 og S04 hadde ingen vesentlig virkning på løseligheten av S02. Overensstemmelsen mellom observerte og beregnede S02~verdier var god. I alle til-feller var start-pH ca. 4,5.

EKSEMPEL 4

Virkningen av fosfat-molariteten på S02~løselighet ved 65,6°C ble beregnet, og de følgende resultater ble oppnådd:

EKSEMPEL 5

SC^-løseligheten ble målt ved 65,6°C ved en start-pH på 4,6-4,73 som følger:

Et positivt avvik fra beregnede verdier ble observert ved start-pH-verdier på ca. 4,5, dvs. for 5,0 og 7,5 molar. Den største grad av positivt avvik ble observert for den mest fortynnede SC^-gasstrøm (kjøring nr. 1).

EKSEMPEL 6

S02-absorpsjonen fra en 3000 ppm gasstrøm ved en start-pH på ca. 4,5 og 2 3,9°C ble målt ved molariteter på ca. 1-5 som følger:

Disse data illustrerer det positive avvik fra beregnede verdier for SC^-absorpsjon når det ble anvendt buffere som var over to molar og når det anvendes en forholdsvis fortynnet gasstrøm (dvs. én som er mer fortynnet enn alle de som er anvendt i eksempel 3).

EKSEMPEL 7

Løselighetsdata ble utviklet for 3-molare fosfat-absorpsjonsmidler ved 65,6°C for en luft-tilførselsstrøm som inneholdt ca. 7,78 % S02:

Disse data illustrerer det positive avvik fra beregnede verdier for S02_absorpsjon ved pH-verdier på over 4,5 for 3-molare fosfat-buffer-oppløsninger. En større grad av S02~ absorpsjon ble observert for de høyere pH-verdier.

EKSEMPEL 8

Dette eksempel illustrerer de resultater som ble oppnådd når en 300 ppm S02-gasstrøm ble behandlet med 3-molar fosfat-absorpsjonsmiddel ved 48,8°C og en start-pH på 6,0. De beregnede og aktuelle S02-mengder var:

Dette illustrerer anvendelse av den foreliggende oppfinnelse med en forholdsvis fortynnet SC^-gasstrøm ved en start-pH på 6,0 med 3-molar fosfat.

EKSEMPEL 9

Dette eksempel illustrerer løseligheten for S02 i fosfat-buffer ved ca. 65,6°C under forskjellige betingelser. Resul-tatene er som følger:

De ovenstående data illustrerer det positive avvik fra beregnet SC^-absorpsjon oppnådd for en del av kjøringene. Anvendelse av fosfat-oppløsninger med lavere molaritet

(for eksempel 1,0 molar) tilsier anvendelse av en noe høyere pH (for eksempel 5,5) enn det som trenges hvis det anvendes høyere fosfat-molaritet.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til absorbering av svoveldioksyd, hvor svoveldioksyd absorberes i et absorpsjonsmiddel som omfatter en vandig oppløsning av et alkalimetallfosfat, karakterisert ved at den omfatter anvendelse av en pH for absorpsjonsmidlet på 4,5-7,0 og en molaritet for fosfatet på minst 1,0.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en molaritet for fosfat på minst 3,0.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en pH i området 5 ,5-7 ,0.