NO741780L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til oppberedning av vandig avfallsvovelsyre.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til opparbeidelse av vandig avfallsvovelsyre hvis innhold maksimalt utgjør 40 vekt-% i^SO^og hvis forurensninger i det vesentlige er av uorganisk natur aaed inndampning med de varme spaltgasser i direkte varmeutveksling og etterfølgende spaltning under tilsetning av brennstoff ved 800 - 1100°C.

Ved mange kjemiske prosesser, eksempelvis målmlutning og metallbeising, fremkommer avfallsvovelsyre hvis konsentrasjon er for-holdsvis liten.og hvis forurensninger i det vesentlige er av uorganisk natur, spesielt metallsulfater. På grunn av miljøbeskyttelse og økonomien kan disse av- fallsyrer ikke bortføres i elver eller kystvann, men må opparbeides på egnet måte.

Det for opparbeidelsen mest betydelige fremgangsmåte-prihs<ipp>er aen termiske spaltning ved temperaturer fra ca. 250 til 11Q0°C. Derved oppstår svoveldioksyd, vann og - i avhengighet av for-urensningenes beskaffenhet - ytterligere spaltprodukter. Det vanligvis mest verdifulle spaltprodukt nemlig svoveldioksyd blir vanligvis etter en etterbehandling tørket, renset og forarbeidet på svovelsyre. I andre tilfeller omsettes det fremstilte svoveldioksyd også flytende-gjort resp. på annen måte til sulfitter o.s.v.

De kjente forslag til opparbeidelse av svovelsyre befatter seg vesentlig med spesielt utformede fremgangsmåteføringer som eksempelvis overholdelse av et bestemt oksygenoverskudd og eventuelt bestemte oppholdstider i røste-, forbrennings- eller spalteovner (DAS 1467 005, tysk patent 1 199 243 og 1 206 404), blanding av avfallsyren med brennstoff og spaltning i en sone av høy turbulens ved oppholdstider på mindre enn 1 time og temperaturer på 650 - 1000°C (tysk patent 1 258846) og anvendelse av et bestemt eller bestemt utformet spalteovn (DAS 1191 344 og 1 571 664).

Med det formål å holde brennstoffbehovet lavest mulig, er det videre blitt foreslått ved svovelsyre med 30 - 60 vekt-% H2S04

i første rekke å anvende en forkonsentrering med de 900 1100°C varme spaltgasser og å spalte den således til 60 - 75 vekt-% konsen-trert svovelsyre ved 900 - 1200°C.

Med denne fremgangsmåte lar riktignok det tilsammen nød-vendige energibehov seg redusere. En ulempe ved denne fremgangsmåten

er imidlertid at ved en oppkonsentrering til 75 vekt-% H2SO^ oppstår det allerede syretåke som enten i tillegg nødvendiggjør utskyllings-innretninger eller kommer med de SC^-holdige gasser i videre for-arbeidelsesahlegg og der kan gi grunn til betraktelige forstyrrelser. En ytterligere ulempe er at varmeinnholdet som er inneholdt i spalt-"gassen vanligvis ikke kan nyttiggjøres fullstendig for oppkonsentrering av den fortynnede avfallsvovelsyre. For dekning av varmetap må dessuten det til det av forkonsentrering og spaltning bestående opp-beredningssystem tilføres mer energi enn det som i og for seg ville være nødvendig.

Oppfinnelsens oppgave er å fjerne de kjente spesielt tid-ligere nevnte ulemper og å tilveiebringe en fremgangsmåte som i høy grad arbeider økonomisk, idet det må tilføres så meget energi som det er uunngåelig for prosessen og som gir en gass til viderefor-arbeidelse som er .fri for svovelsyretåke.

Denne oppgave løses idet fremgangsmåten til opparbeidelse av vandig avfallssvovelsyre hvis innhold maksimalt utgjør 40 vekt-% H2S04, og hvis forurensninger i det vesentlige er av uorganisk

natur ved inndampning med de varme spaltgasser i direkte varmeutveksling og etterfølgende spaltning under tilsetning av brenstoff ved 800 til 1100°C ifølge oppfinnelsen og utformes således at spaltningen foretas i en virvelskiktovn og oksygeninnholdet av den for spaltning tilførte luft styrkes således at spaltgassene under inndampning av avfallsyovelsyren til en sluttkonsentrasjon på maksimalt 65 vekt-% H2S04 overføres kvantitativt i damp ved en temperatur fra 80 til 100°C.

Med oppstyrkning av den for spaltning nødvendige luft

med oksygen tilveiebringes nettopp en så stor spaltgassmengde som kan oppnås av konsentreringstrinnet under oppkonsentrering av avfallsvovelsyren til maksimalt 65 vekt-% H2S04og under dannelse av damper av en temperatur fra 80 til 100°C.

Oppkonsentrering med oksygen må ta hensyn til spalttempera-turen, spesielt imidlertid avfalisvovelsyrens begynnelseskonsentra-sjon. Eksempelvis er å foreta en mindre oppstyrkning når en ca. 20%-ig avfallsvovelsyre står til disposisjon, enn når det skal opparbeides

en ca. 35%-ig , da i førstnevnte tilfelle det er å påføre en større fordampningsytelse og ved samme spaltgasstemperatur er det da nødven-dig med en større gassmengde.

Av innvirkning av graden av oppstyrkning er dessuten det for spaltprosessen anvendte brennstoff. Hertil egner det seg ved

siden av fyringsolje og -gass også andre C-holdige brennstoffer som avfallskoks, spesielt imidlertid svovelbærere som pyritt eller elementærsvovelsyre selv.

Står det f.eks. til disposisjon en avfallsvovelsyre med

21 vekt-% fri svovelsyre og 10,7 vekt-% tungmetallsulfater så kan

det ved forbrenning av fIotasjonspyritt med 48% svovel ved en spalt-temperatur på 9 50°C ved oppstyrkning av forbrenningsluften til et oksygeninnhold på 30 volum-% ved en damptemperatur i konsentreringstrinnet på 95°C oppkonsentreres avfallsvovelsyren til 65 vekt-% ved

et fIotasjonspyrittforbruk på 0,52 tonn pr. tonn avfallsvovelsyre.

Skulle forbrenningen av fIotasjonspyritten foretas med atmosfærisk luft, ville den resulterende svdvelsyrekonsentrasjon utgjøre 86,1 vekt-%.

Ved forbrenning av elementærsvove1 ville det fremkomme en svovelsyrekonsentrasjon i konsentreringstrinnet på 79 vekt-% når spaltningen skulle ha blitt foretatt ved 950°C og forbrenningen av

elementærsvovel med luft. Derimot oppnår svovelsyrekonsentrasjonen bare 61 vekt-% når forbrenningsluften for svovelet er oppstyrket

til et oksygeninnhold på 30 volum-%. Den nødvendige svovelmengde

for spaltning og oppkonsentrasjon av 1 tonn avfallsvovelsyre utgjør 0,3 tonn.

Vanligvis vil det for spalteprosessen være nødvendig med

en oppstyrking til ca. 25 til 40 volum-% samlet oksygen.

Til oppstyrkingen anvendes hensiktsmessig oksygenet av

ca. 45%-ig renhet som er relativ billig å fremstille.

Som spaltovner tjener de i og for seg kjente virvelskikt-reaktorer. Lagringsmaterialene ex hensiktsmessige oksydene som svarer til de forurensende sulfater av avfalisvovelsyren, som jernoksyd.

Det til oppstyrkning tjenende oksygen kan innføres sammen med fluid-iseringsgassene i virvelskiktreaktoreh, deres tilsetning kan imidlertid også foregå som sekundærgass-strøm, eksempelvis over risten. Innføringen av den oppkonsentrerte avfallsvovelsyre foregår mest hensiktsmessig med vannavkjølte korrosjonsbestandige lanser direkte i virvelskiktet.

Avfalisvovelsyrens oppkonsentrering foregår på i og for seg kjente fordampningsinnretninger. Spesielt egnet er forstøvnings-fordampere hvori avfallsvovelsyren hensiktsmessig innføres under anvendelse av rotasjonsforstøvere.

I en foretrukket utførelsésform av oppfinnelsen foretas oppkonsentreringen i to etterhverandre koplede forstøvningsfordampere. Fordelen ved denne arbeidsmåte er en spesiell gunstig varmeutnyttelse.

Dessuten virker den gass-sidig andre forstøvningsfordamper som drives med fortynnet avfallsvovelsyre i tillegg som en vasker og tilveie-bringer spesielt rene gasser.

'. ' Når det anvendes to med rotasjonsforstøvere utrastede for-støvningsfordampere til avfalisvovelsyrens oppkonsentrering er å an-befale for å skåne den gass-sidig første forstøvningsdampers rotasjons-forstøver å avkjøle den allerede forkonsentrerte avfallsvovelsyre.

Avfallsvovélsyrene som skal opparbeides ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan være av vilkårlig opprinnelse.

■Eksempler på de viktigste kilder er ilmenittlutning, metallbeising

og elektrolyttisk metallforedling.

Oppfinnelsen skal forklares eksempelvis nærmere under henvisning til tegningen og ved hjelp av utførelseseksempler.

På tegningsfiguren vises et arbeidsskjerna ifølge oppfinnelsen. .,. Opparbeidelsesanlegget består i det vesentlige av en virvelskiktovn 1, en varmesyklon 2 og et oppkonsentreringstrinn med to forstøvningsfordampere 3 og 4.

Avfallsvovelsyren føres over ledning 5 til den gass-sidig siste forstøvningsfordamper 3 og inndyses ovenifra ved hjelp av en rotasjonsforstøver. I motstrøm til den nedenifra over ledning 6 til-førté gass kommer den forkonsentrerte avfallsvovelsyre endelig over ledning 7 inn i et pumpeforlag 8 og herifra over ledning 9 i en annen forstøvningsfordamper 4. Her føres avfallsvovelsyren i likestrøm med spaltgassen som gjennom ledning 10 føres fra varmesyklon 2 og

innføres endelig over ledning 11 i et annet pumpeforlag 12. Over ledning 13 innmates den maksimalt 65 vekt-% H2SO^ oppkonsentrérte avfallsvovelsyre ved hjelp av innføringslanser direkte i virvelskiktet av virvelskiktreaktor 1.

pen méd oksygen oppstyrkede forbrenningsluft innføres

over ledning 14 og brénstoff over lanse 15. De fra virvelskiktreaktor 1 uttredende spaltgasser befris i en varmsyklon 2 for støv og kommer

deretter inn i forstøvningsfordamper 4. I virvelskiktreaktor 1 i overskudd til nødvendig lagrings-material dannede faste spaltprodukter tilføres med et i varmesyklon 2 utskilte støv i en ledning 16 ■gil én ikke vist kjøler.

De ved oppkonsentrering av avfallsvovelsyren dannede 80 - 100°C varme damper bortføres fra forstøvningsfordamper 3 over ledning 17 til ytterligere opparbeidelse. Utførelsesekseitiplene ble gjennomført i ovennevnte anlegg.

Utførelseseksempel 1.

Det skulle opparbeides en avfallsvovelsyre fra produksjon fra titandioksyd med følgende sammensetning:

Pr. 1 tonn svovelsyre ble spaltprosessen drevet med 0,52 tonn flotasjonspyritt med 48% svovel som brennstoff, 470 Nm<3>luft

3

og 280 Nm oksygen med 45% renhet. Ved tilsetning av oksygenet fore-gikk en oppstyrkning av luften til 30 volum-%.

Som virvelskiktmaterial tjente den ved spaltningen av avfallsvovelsyren dannede og til metallsulfatene svarende oksydbland-ing.

Spaltningen ble drevet ved 950°C. Splatgassen som ble bort-ført med denne temperatur fra virvelskiktreaktoren ble avkjølt i den gass-sidig første forstøvningsfordamper til 190°C. I annen forstøv-ningsfordamper kunne den samlede spaltgasstemperaturen avbygges til 95°C.

Avfallsvovelsyren ble i forkonsentreringstririnet bragt til en konsentrasjon tilsvarénde 29 vekt-% H^ SO^ og i annen konsen-trasjonstrinn 63 vekt-%.

De i den samlede prosess dannede damper var helt fri for svovelsyretåker.

Utførelseseksempel 2.

Avfallsvovelsyren med analysen ifølge utførelseseksempel 1 ble spaltet med elementærsvovel som brenstoff.

I spaltprosessen bruktes pr. tonn avfallsvovelsyre 0,303

3 3

tonn elementærsvovel, 380 Nm luft og 230 Nm oksygen med 45%ig renhet. Det fremkom også her en oppstyrking av luften til 30 volum-% oksygen.

I forkonsentreringen: ble det oppnådd en konsentrasjon av avf allsvovelsyren inntil 28 vekt-%H2S04i oppkonsentageringstrinnet tilsammen til 60,9 vekt-% H2S04.

Temperaturen av spaltgassen mellom forstøvningsfordamperne utgjorde 180°C, slutt-temperaturen (damptemperaturen) 95°C.

Også her var dampene fri for svovelsyretåke.

Utførelseseksempel 3.

Tii opparbeidelse forelå en avfallsvovelsyre av følgende sammensetning:

Som et sammenlikningsforsøk ble spaltningen foretatt med 69 kg fyringsolje ved 1000°C under anvendelse av utelukkende luft

i mengder på 634 Nm . Fremgangsmåten lot seg riktignok føre således at damptémperaturene ikke oversteg 95°C. På grunn av oppkonsentrering av avfallsvovelsyren til 68,7 vekt-% H2S04, inneholdt imidlertid den betraktelig mengder svovelsyretåke. Deretter ble arbeidsmåten endret således at spaltningen ble foretatt ved riktignok samme temperatur, men méd 67,9 kg fyringsolje, 270 Nm 3 luft og 165 Nm 3 oksygen 45%ig renhet (svarende til en oppstyrking til 30.volum-% samlet oksygen).

Det ble oppnådd en oppkonsentrering av avfallsvovelsyren til 58,2 vekt-% ved en damptemperåtur på 95°C. Disse damper var fri for svovelsyretaker. Mellom forstøvningsfordamperne utgjorde konsen-trasjonen av avfallsvovelsyre 30 vekt-% H2S04og spaltegasstempera-turen 180°C.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til opparbeidelse av vandig avfallsvovelsyre hvis innhold maksimalt utgjør 40 vekt-% H2 S04 og hvis forurensninger i det vesentlige er av uorganisk natur ved inndampning med de varme

spaltgasser i direkte varmeutveksling pg etterfølgende spaltning under tilsetning av brennstoff ved 800 - 1100°C, k a r a k t e ri sert ved at spaltningen foretas i en virvelskiktovn og oksygeninnholdet av den for spaltning tilførte luft oppstyrkes således at spaltgassene under inndampning av avfallsvovelsyren overføres inntil én sluttkonsentrasjon på maksimalt 65 vekt-% H2 S04 kvantitativt i dampene av en temperatur på 80 til 100°C.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at spaltningen foretas ved 900 til 1000°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved attfor oppstyrking av oksygeninnholdet i luften til-settes oksygen av 45% renhet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at svovelsyreens inndampning foretas i to trinn.

5. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av.kravene 1-4> karakterisert ved at svovelsyrens inndampning foretas: i en eller to forstøvningsfordampere.