NO174768B - Fremgangsmåte for fjerning av ammoniakk fra avgasser - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fjerning av ammoniakk og eventuelt støv fra avgasser ved fremstilling av gjødningsmidler.

Ved fremstilling av ammoniumholdige gjødningsmidler, hhv. gjødningsmidler som kan spalte av ammoniakk, f.eks. gjødnings-midler som inneholder urea, oppstår det i forskjellige prosess-trinn ammoniakkholdige avluftsstrømmer med forskjellig mengde og konsentrasjon, som før de frigis til omgivelsene må renses.

Det oppstår f.eks. ammoniakkholdige gasser som eventuelt også kan inneholde støv, etter den såkalte nitrofosfat-prosess, hvor råfosfater oppsluttes med salpetersyre, i trinnene i kalk-salpetertetrahydrat-omvandlingen, ved nøytraliseringen av NP-syre og i de følgende granuleringstrinn, ved tørking, sjikt-påføring og avkjøling.

For fjerning av ammoniakk fra slike avgasser er det kjent at disse kan behandles ved hjelp av en absjorpsjonsmetode med et syreholdig vaskemiddel [jfr. Preprinats 1988 Technical Confe-rence, Edmonton, Canada, 12. - 15. september 1988 (TA/88/12), og VDJ-Berichte nr. 730, 1989, s. 395 - 415]. Ammoniakkabsorp-sjonen med salpetersyre er imidlertid ikke fullt så uproblema-tisk som det først kan synes. Selv salpetersyre med lav konsentrasjon har ved de temperaturer som kommer i betraktning et HN03-partialtrykk som uunngåelig fører til dannelse av ammoniumnitrat-aerosoler dersom ammoniakken ikke blir fullstendig absor-bert. Den for dette nødvendige tillatte syrekonsentrasjon må bestemmes eksperimentelt, avhengig av den ammoniakkmengde som skal absorberes og temperaturen i absorberen. (jfr. VDJ-Berichte, loe.eit. s. 400). Unngåelsen av aerosoldannelse er spesielt viktig fordi aerosolene ikke kan fjernes fra gass-strømmen med de vanlige gassvaskere eller dråpeavskillere.

Den grunnleggende oppgave for foreliggende oppfinnelse var derfor å angi en fremgangsmåte for fjerning av ammoniakk og eventuelt støv fra avgasser, som oppstår ved fremstilling av gjødningsmidler, ved behandling av avgassene i en absorpsjonssone med en ammoniumnitrat-løsning som føres i kretsløp, og hvor dannelse av ammoniumnitrat-aerosoler med sikkerhet unngås.

Det ble nå funnet at denne oppgave kan løses ved at ammoniumnitrat-løsningen oppviser en temperatur- fra 20 til 100"C og ved inntreden i absorpsjonssonen oppviser en pH-verdi som minst tilsvarer en verdi som er gitt ved følgende formel:

hvor Y er ammoniakk-konsentrasjonen i den gass som skal behandles i mg/Nm<3>.

Av formelen fremgår det at pH-verdien ved tilførselen må innstilles desto høyere jo høyere den valgte temperatur er innenfor området fra 2 0 til 100°C og jo høyere ammoniakk-konsentrasjonen er, uttrykt i mg NH3/Nm<3>, for med sikkerhet å unngå dannelse av aerosoler.

Ved gjennomføringen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilsettes salpetersyre til den ammoniumnitrat-løsning som føres i kretsløp før den igjen går inn i absorpsjonssonen, idet mengden selvfølgelig tilmåles slik at den støkiometrisk tilsvarer den mengde ammoniakk som skal absorberes i absorpsjonssonen og overføres i ammoniumnitrat. For å kunne holde den la-veste pH-verdi som er fastlagt ved hjelp av ovennevnte ligning, må mengden av ammoniumnitrat-løsning som føres i kretsløp være større desto høyere den pH-verdi som skal anvendes og desto høyere NH3-konsentrasjonen i de gasser som skal renses er. Den minste mengde ammoniumnitrat-løsning som skal føres i kretsløpet fremgår av den NH3-mengde som skal absorberes, og den nødvendige mengde salpetersyre som trenges for nøytralisering av denne mengde under den forutsetning at salpetersyren i den vandige ammoniumnitrat-løsning er fullstendig dissosiert til

I denne ligning bety

<m>krets = absorpsjonsløsningens massestrøm

mNH3 = NH3-massestrøm

X = konsentrasjon av NH4N03 i ammoniumnitrat-løsningen i kg/kg.

Denne minstemengde gjelder for det tilfelle at salpetersyren tilføres absorpsjonssonen på ett sted sammen med ammoniumnitrat-løsningen. Selvfølgelig kan man også tilføre salpetersyren oppdelt i flere strømmer til absorpsjonssonen i forskjellige høyder, idet minstemengden minskes tilsvarende antallet av de tilførte salpetersyrestrømmer. I hvert tilfelle gjelder imidlertid at den i formelen angitte minste pH-verdi ikke overskrides.

Fordi vaskeløsningen som føres ut av kretsløpet på hen-siktsmessig måte opparbeides innenfor rammene av gjødningsmid-delproduksjonen og derfor føres tilbake til denne, f.eks. i nøytraliseringstrinnet ved nitrofosfatprosessen, er det hen-siktsmessig at konsentrasjonen av ammoniumnitrat i vaskeløs-ningen er 40 til 60 vekt%. For det tilfelle at avgasser, som også inneholder støv, skal behandles ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og inneholder bestanddeler som ikke er løselige i vaskeløsningen, bør innholdet av uløste bestanddeler ikke overskride 30 vekt% for å unngå forstyrrelser ved tilstop-ning eller avsetninger.

For å sette et anlegg i drift er det tilstrekkelig å tilføre salpetersyre med den foreskrevne konsentrasjon til absorpsjonssonen, fordi det under driften likevel dannes ammoniumnitrat. Som absorpsjonssone kan det anvendes en kolonne med fy11-legemer.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppstår ammoniumnitrat-løsninger, hhv. løsninger av ammoniumnitrat og andre gjødningsmiddel-komponenter, i en mengde som tilsvarer den absorberte ammoniakkmengde og den utvaskede mengde gjødnings-middelstøv. Denne mengde må trekkes ut av systemet. Vaskeløs-ningen som inneholder de oppståtte ammoniumnitrat-komponenter og andre gjødningsmiddel-komponenter, kan på fordelaktig vis tilsettes den til gjødningsmiddel-granuleringen tilførte meske og sammen med denne opparbeides til gjødningsmidler, slik at de skadelige stoffer som skilles ut av avluften igjen kan utnyttes.

De i eksemplene forekommende prosentangivelser betyr, dersom ikke annet er angitt, vektprosenter.

Eksempel 1

Henvisningstegnene viser til figuren.

Gjennom rørledning 1 tilføres kolonnen 2 med fylllegemer en avgass med et NH3~innhold på 1 g/Nm<3>, og vaskes der i motstrøm med en 50% ammoniumnitrat-løsning ved en temperatur på 40°C. Fyll-legemenes oppfyllingshøyde utgjør 4 m. Kolonnediameteren er tilmålt slik at det pr. m<2> fritt tverrsnitt kan føres gjennom 6000 m<3> avgass pr.time.

Gjennom kolonnehodet tilføres for hver m<3> avgass 6 1 av en 50% ammoniumnitrat-løsning, hvor pH-verdien innstilles på > 1,7 ved hjelp av 60% salpetersyre som føres inn i vaskekretsløpet gjennom rørledning 3. Gass-strømmen 5, som forlater kolonnen gjennom rørledning 4, oppviser et NH3-innhold på < 50 mg/Nm<3> og en belastning med ammoniumnitrat-aerosoler på < 10 mg/Nm<3>.

Den væske som trekkes ut i bunnfallet i absjorpsjonsko-lonnen 2 resirkuleres og anvendes som vaskevæske etter at den på nytt med salpetersyre er blitt surgjort til en pH-verdi på 1,7.

Gjennom rørledning 5 kan en del av vaskeløsningen, tilsvarende den dannede NH4NO3-mengde, trekkes ut, og eksempelvis tilsettes mesken som tilføres granuleringen. Det vann som føres ut av systemet med den vaskede gass-strøm og ammoniumnitrat-løsningen kan erstattes gjennom rørledning 6.

Eksempel 2

Som beskrevet i eksempel 1, vaskes en gjennom rørledning 1 tilført avgass i en kolonne 2 med fyll-legemer med en 50% ammoniumnitrat-løsning. Avgassen inneholder 150 mg/Nm<3> ammoniakk og 250 mg/Nm<3->gjødningsmiddelstøv. Tilsvarende vanndampinnholdet i avgassene er temperaturen i kolonnen 78°C. Kolonnediameteren er tilmålt slik at det for hver m<2> fritt tverrsnitt kan føres gjennom 2000 m<3> avgass pr. time.

Gjennom kolonnehodet tilføres for hver m<3->avgass 60 1 av en 50% ammoniumnitrat-løsning, hvor pH-verdien innstilles på 2 2,7 ved hjelp av 60% salpetersyre som føres inn i vaskekretsløpet gjennom rørledning 3. Gass-strømmen, som forlater kolonnen gjennom rørledning 4, oppviser et NH3-innhold på < 50 mg/Nm<3>, og et samlet støvinnhold, bestående av gjødningsmiddelstøv og ammoniumnitrat-aerosoler, på < 50 mg/Nm<3>.

Vaskevæsken resirkuleres som i eksempel 1, pH-verdien innstilles på 2 2,7, og væsken anvendes igjen som vaskevæske.

Utførsel og utnyttelse av vaskeløsningen, samt erstatning av vann, finner sted som beskrevet i eksempel 1.

Eksempel 3 (Sammenligningseksempel)

Som beskrevet i eksempel 2, vaskes en gjennom rørledning 1 tilført avgass i en kolonne 2 med fyll-legemer med en 50% ammoniumnitrat-løsning. Avgassen inneholder 150 mg/Nm<3> ammoniakk. Tilsvarende vanndampinnholdet i avgassene er temperaturen i kolonnen 78°C. Kolonnediameteren er tilmålt slik at det for hver m<2> fritt tverrsnitt kan føres gjennom 6000 m<3> avgass pr. time.

Gjennom kolonnehodet tilføres for hver m<3->avgass 3 1 av en 50% ammoniumnitrat-løsning, hvor pH-verdien innstilles på 1,0 ved hjelp av 60% salpetersyre som føres inn i vaskekretsløpet gjennom rørledning 3. Gass-strømmen, som forlater kolonnen gjennom rørledning 4, oppviser et NH3~innhold på < 50 mg/Nm<3>, men har imidlertid et innhold av ammoniumnitrat-aerosoler på 125 mg/Nm<3>.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fjerning av ammoniakk bg eventuelt støv fra avgasser som oppstår ved fremstilling av gjødningsmidler ved behandling av avgassene i en absorpsjonssone med en ammoniumnitrat-løsning som føres i kretsløp, karakterisert ved at ammoniumnitrat-løsningen oppviser en temperatur v fra 2 0 til 100°C og ved inntreden i absorpsjonssonen oppviser en pH-verdi, som minst tilsvarer en verdi som er gitt ved formelen hvor Y er ammoniakk-konsentrasjonen i mg/Nm<3> i den gass som skal behandles.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at ammoniumnitrat-løsningen inneholder uoppløste faste stoffer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, karakterisert ved at ammoniumnitrat-løsningen oppviser en konsentrasjon fra 40 til 60 vekt%.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, .karakterisert ved at absorpsjonen finner sted i en kolonne med fyll-legemer.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at man fra ammoniumnitrat-løsningen som føres i kretsløp tar ut en delstrøm, og fører denne tilbake til gjødningsmiddel-produksjonen.