PL105292B1 - Sposob odsiarczania gazow spalinowych - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 15.02.1980 105292 C 'L \ \ l L i s i A U edu Patentowego Poi. t\ If>,',wo;«' i| liuWfcj Int. Cl.2 B01D 53/34 Twórca wynalazku Uprawniony z patentu: Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha, Tokio (Japonia) Sposób odsiarczania gazów spalinowych Przedmaotem wynalazku jest sposób odsiarczania gazów spalinowych bez niebezpieczenstwa osadza¬ nia sie gipsu podczas przygotowania aibsorbenta, a zwlaszcza sposób stanowiacy ulepszenie w pro¬ cesie przygotowania absorbenta stosowanego do ob¬ róbki gazów spalinowych.

W celu zmniejszenia do mimiimiuin ilosci wody u- suswanej z ukladu podczas odsdairczaniia gazów spa¬ linowych w procesie wapnowo-gipsowym prowa¬ dzonym na mokro, zwykle ciedz, otrzymana przez rozdzielenie na substancje stala i ciecz zawiesiny odbieranej czesciowo z etapów absorpcji i utlenia¬ nia i zawierajacej, jako glówne skladniki odpowie¬ dnio, siarczyn wapnia i gips, zawraca sie do po¬ nownego uzycia jako wode sluzaca do przygotowa¬ nia aibsorbeirita.

Schemat znanego procesu odsiarczania gazów spalinowych przedstawia fig. 1. Gazy spalinowe z przewodu 1 wprowadza sie do etapu obróbki (zwa¬ nego dalej etapem absorpcji) I, wyplukuje sie za¬ wiesina absorbenta wprowadzana przewodem 2 i usuwa przewodem 3. Etap absorpcji I zasilany jest woda uzupelniajaca z przewodu 10. Zawiesina od¬ bierana z etapu I przewodem 4 sklada sie glów¬ nie z siarczynu wapnia. Przesyla sie ja do etapu utleniania II, gdzie zostaje utleniana na zawiesine zawierajaca jako glówny skladnik gips i wplywa do przewodu 5. Jednoczesnie czesc zawiesiny za¬ wierajacej siarczyn wapnia omija etap utleniania II i przeplywa z przewodu 4 do odgaleaiienia 6, laczac sie z utlenionym strumieniem w posrednim punkcie przewodu 5.

Nastepnie mieszanina zawiesin wplywa do etapu rozdzielania cial stalych od cieczy III, gdzie zostaje rozdzielona na substancje stala i ciecz, po czym ciala stale odprowadza sie przewodem 7 jako pro¬ dukt uboczny, podczas gdy ciecz pnzewodem 8 za¬ wraca sie do etapu sporzadzania absorbenta IV, gdzie ciecz w postaci wody miesza sie z substan¬ cja sluzaca do przygotowania absorbenta. Z prze¬ wodu 8 ciecz odbiera sie czesciowo do etapu ob¬ róbki scieków V, gdzie uzywa sie jej do obróbki scieków i ostatecznie usuwa z ,ukladu.

W opisanym procesie mokrego odsiarczania ga¬ zów spalinowych stosowane jako substancja ab¬ sorbujaca wapno gaszone lub palone alibo wapien jest zwykle zanieczyszczone zwiazkami magnezu.

Równiez gazy spalinowe poddawane obróbce, sta¬ nowiace spaliny z kotlów opalanych olejem odsiar¬ cza sie najpierw amoniakiem, w zwiazku z czyim zawieraja one jako zanieczyszczenia sole amonowe.

Zawracanie do obiegu cieczy w opisany wyzej spo¬ sób powoduje wzrost zawartosci siarczanu magne¬ zu, siarczanu amonu i innych czy. W etapie przygotowania absorbenta siarczany te ulegaja reakcjom wymiany z adsorbentem two¬ rzac gips, który wyltraca sie nastepnie na we- Wnetrznych scianach urzadzenia do przygotowania absorbenlta az do jego zatkania. Aby uniknac ta¬ kiego osadzania, w praktyce usuwa sie z ukladu 105 292105 292 zwiekszona objetosc wody, zapobiegajac gromadze¬ niu sie zanieczyszczen w postaci siarczanów.

Celem wynalazku jest zapewnienie sposobu od¬ siarczenia gazów spalinowych, w którym ilosc wo¬ dy usuwanej z ukladu bylaby znacznie mniejsza, bez mozliwosci odkladania sie gipsu podczas przy- gdbcfwywattiia absorbantk Sposobem wedlug wynalazku cel tan osiaga sie w prOctesie odsiarczania gazów spalinowych z za¬ stosowaniem jako substancja absorbujacej zwiazku wapnia, w której ciecz WjprowadEana w celu przy¬ gotowania absorbenta poddaje sie wczesniej reakcji z WOctotfO^enkiem wapnia w celu usuniecia zanie¬ czyszczen siarczanowych* które sa rozpuszczalnie w wodzie i latwo reaguja z wodorotlenkiem waipnia tak, ze do etapu przygotowania absorbenlta mozna wprowadzac ciecz pozbawiona siarczanów. Dalsza cecha sposobu odsiarczania gazów spalinowych jest to, ze osad, otrzymany w opisanych wyzej reak¬ cjach wprowaza sie. do ebapu absorpcji.

Sposób wedlug wynalazku jest blizej wyjasniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat jednego ze znanych procesów odsiarczania gazów spalinowych, fig* 2 przedstawia schemat procesu obróbki gazów spalinowych prowadzonego sposobem wedlug wynalazku a fig. 3 przedstawia schemat instalacji pilotowej, w której sposób wedlug wy¬ nalazku jest przykladowo realizowany praktycz¬ nie.

Oznaczenia liczbowe na fig. 2 takie same jak na fig. 1 oznaczaja podobne czesci.

W procesie prowadzonym wedlug schematu przedstawionego na fig. 2 ciecz, która opuszcza e- tap razdzóedianaa m na substancje stala i ciecz za¬ wiera rozpieszczone wisfcKtrMniane poprzednio siar¬ czany jakb zanieczysattzania. Ciecz te wprowadza sie do reaktora zanieczyszczen siarczanowych VI, gdzie spotyka sie ona z Ca(OH)8 wprowadzanym przewodem 12 i ulega nastepujacym reakcjom wy* mfiany. 0* Ca(DH)2+ ReakSfear zanieczyszczen siarczanowych YI jest reaktorem, przyspieszajacym wzrost ziaren osadu, np. mozna stosowac zwyBdy krystaltizatar. Stosowa¬ na ilosc Ca(OH)o moze byc iloscia równowazna lacznej ilosci siarczanów, stanowiacych zanieczysz¬ czenia.

Na dnie reaktora zaniecxysacfeen siarczanowych VI 0aSO4 i MgfOH)*, powstale w reakcjach wy¬ miany zostaja zatezone iw postaci stalego osadu.

Mieeaaniiiie produktów reakcji nad osadzonymi cia¬ lami stalymi stanowi zawiesina* kftórej gestosc spa¬ da ze wzrostem odleglosci od dna. Z górnej czesci reaktora VI odplywa ctec& praktycznie me zawie¬ rajaca cial stalych.

Ciecz odplywajaca z gócftej czesci reaktora za¬ wiera mewialka ilosc rozpuszczalnych w niej siar¬ czanów, ulegajacych la&wo reakcji wymiany z Ca(OH)2 i jest wprowadzana przewodom 8 do eta¬ pu przygotowania absorbenlta IV, gdzie stosuje sie ja Jako wode potrzebna do przygotowania absor¬ benlta.

Przygotowanie absorbeota w etapie IV polega na gaszeniu wapna palonego i uftwKaneniu zawie¬ siny substancji absorbujacej, nadajajcej sie do ab¬ sorpcji SOx.

Jesli woda stosowana w etapie IV do przygo¬ towania absorbenta zawiera zanieczyszczenia siar¬ czanowe,, wówczas siarczany natychmiast po ze¬ tknieciu z duzym nadmiarem Ca(ÓH)2 reaguja z nim. Poniewaz reakcja jest gwaltowna, produkty reakcjli latwo wytracaja sie i narastaja w posta¬ ci osadu ma wewnetrznych sciankach urzadzen. W sposobie wedlug wynalazku reakcje te przebiegaja w reaktorze zanieczyszczen siarczanowych VI tak szybko, ze w etapie przygotowania absccbenta w etapie IV nie powstaja tirudnosei; zwiazane z od¬ kladaniem sie osadu. CaSC>4, powstaly podczas re¬ akcji dziala jako krysztaly zasacaepiiajace i dla¬ tego nie ma mozliwosci wywolania osadzania sie osadu na sciankach.

Ponadto, w sposobie wedlug wynalazku gesta -zarwiesinie odbierana z reaktora zanieczyszczen siar¬ czanowych VI przesyla sie przewodem 13 do punk¬ tu posredniegfo w przewodzite 2, gdzie laczy sie ja z zawiesina absorbenta i mieszanine te wfeirowa- 29 dza sie do etapu absorpcji I. Gesta zawiesina za¬ wija duza ilosc gipsu, powstalego w reakcjach wymiany, a gips dziala jak krysztaly zaszczepia¬ jace w etajpce absorpcji I, pozwalajac uniknac w miej osadzania cial stalych.

M W sposobie wedlug wynalazku zarówno ciecz ocflplyzwajaiea z górniej czesci reafldtora VI jak i ge¬ sta zawiesina zawieraja wodorotlenki takie, jak MjgKOH)? i NH4OH, utworzone we wspomnianych reakcjach wymiany. Wodorotlenki te sa unoszone 85 pnzeiz zawiesine absorbenlta do etapu absorpcji I; gdzie wywieraja korzystny wplyw na dzialanie afo- sotfbewta.

Gdy jako substancje absorbujaca stosuje sie wapien, jego niska adfoailfomosc w porównaniu z 40 gaszonym wapnem powoduje zwolnienie reakcji wymiany z zanieczyis^czemami siairczanowymd. Tak wiee mozna przeszkadzac osadzaniu na sciankach w etapie przygotowania absorbenta bez koniecznosci stasowania reaktora zanieczyszczen siarczanowych* 45 stosowanego w sposobie wedlug wynalazku. Nawet wówczas jednak sposób wedlug wynalazku znajduje zastosowanie do przeprowadzenia korzystnych re¬ akcji, zanieczyszczen siairczanowych z Ca(OH)*, w wyniku których powstaje gips i wodorotlenki, dz&a- 90 lajace nastepnie jak opisano popnnzednio, zwieksza* jac wydajnosc procesu obróbki gazów spaJ&norwych.

Sposób wedlug wynalazku jest wyjasniony w na¬ stepujacym przykladzie.

Prtzjykilad. Gazy spaflihiowe z bofcla opalanego w olejem deultry^kowatie przez wtryskiwanie amo¬ niaku nawilza sie i chlodzi w wiezy chlodzacej a nastepnie poddaje obróbce w instalacji piUdtowej o zdolnosci przerobowej okolo 2000 Nim,/godaLne.

Schemat instalacji pilotowej przedstawiono na fig. w 3. Gavy poddawane obróbce wprowadza sie prae- wOdem 21 do wiezy absorpcyjnej 22, /w której wy¬ plukuje sie je zawiesina absorbenta doprowadzana przewodem 23 i odprowadzana przewodem 24.

Bówncfez z wiezy absorpcyjnej 22 odbiera sie aa- ** wtesine przewodem 25 i rozdziela ja na Silbstan-IM 292 eje stala 1 ciecz w pierwszymi urzadzeniu zagesz¬ czajacym 26. Substancje stale usuwa sie przewo¬ dem 27, rialtomiasit ciecz przewodem 28 doprowa¬ dza sie do reaktora zanieczyszczen siarczanowych 29, do którego przewodem 30 doprowadza sie rów¬ niez Ca przesyla sie przewodem 31 do drugiego urzadzenia zageszczajacego 32, gdzie rozdziela sie ja na ciala stale i ciecz. Ciecz odprowadza sie z górnej czesci urzadzenia 32 przewodem 33 i 34 do zbiornika do gaszenia wapna palonego 36, a czesc cieczy prze¬ wodem bocznikowym 35 doprowadza sie do zbior¬ nika 37, w którym dopasowuje sie stezenie zawie¬ siny absorberiita. Z drugiej strony, zagesziczona za¬ wiesine z urzadzenia zageszczajacego 32 przesyla sie przewodem 38 do zbiornika 37, w którym dobie¬ ra sie stezenie zawiesiny absorbenta, Wapno palone, wprowadzane przewodem 39 do zbiornika do gaszenia wapna palonego 36 gasi sie w tym zbiorniku ciecza z przewodu 34 i przewo¬ dem 40 przesyla do zbiornika 37, w którym dobie¬ ra sie stezenie zawiesiny absorbenta. Czesc tego strumienia odprowadza sie przewodem boczniko¬ wym 30 do reaktora zanieczyszczen siarczanowych 29. Ze zbiornika 37, w którytm dobiera sie steze¬ nie zawiesiny absorbenita dostarcza sie zawiesine absorbenlta przewodem 23 do wiezy absorpcyjnej 22.

Do wiezy tej przewodem 41 doprowadza sie wode uzupelniajaca. Symbole 42 i 42/ oznaczaja urzadze¬ nia do badania pH.

Nizej podano warunki obróbki w inlstalacji pilo¬ towej oraz otrzymane wyniki.

Parameitry (isrednie wartosci) gazów spalinowych na wlocie do wiezy absorpcyjnej 22 podano w ta¬ blicy I a sklad absorbenta w tablicy II.

Tablica I Szybkosc przeplywu gazów spalinowych Temperatura Stezenie SO2 2000 Nm8/godzine 55°C 1200 ppm Tablica II OaO MgO Inne 94,8% wagowych 2>l°/o wagowych 3JJ%> wagowych Po absorpcji stezenie SO2 w gazach spalinowych na wylocie z wiezy absorpcyjnej 22 wynosi 55 ppm.

Sklad zawiesiny podano w tablicy III.

Tablica III OaSOs-0,,5 H20 OaS04-zH2O Ca003 MgS04 0,388 mol/l 0,410 mol/l 0,045 mol/l 0,140 mol/il 0,032 mol/1. m 2« 45 5t Zawiesine te przesyla sie do pierwszego urzadze¬ nia zageszczajacego 26, odprowadzajac z niego prze¬ wodem 27 szlam o zawartosci substancji stalych 68% wagowych,, podczas gdy ciecz od|plywajaca z górnej czesci urzadzenia do zageszczanila ze srednia predkoscia 100 l/godzine gromadzi sie w przewo¬ dzie 28. Sklad tego górnego odcieku podano w ta¬ blicy IV.

Tablica IV MgS04 (NH4)2S04 CaS04 Iii Odcinek ten wprowadza sie do reaktora zanie¬ czyszczen siarczanowych 29, wyposazonego w mie¬ szadlo, o pojemnosci roboczej 300 1. Do reaktora 29 przewodem 30 doprowadza sie zawiesine Ca(OH)2, utrzymujac wewnatrz reaktora pH 10,5— ljl,0.

ZawSesiine opuszczajaca reaktor zanieczyszczen siarczanowych 29 kieruje sie do drugiego urzadze¬ nia zageszczajacego 32, gdzie rozdziela sie ja na odciek kierowany do przewodu 33 i gesta zawie¬ sine, kierowana do przewodu 38. Sklad odcieku podano w tablicy V.

Tablica Mg++ SO4-- V ponizej 0,001 mol/1 0,0311 mol/l Ciecz stanowiaca odciek dostarcza sie do zbior¬ nika do gaszenia wapna palonego 36 i zbiornika 37, w którym dobiera sie stezenie zawiesiny ab- sorbemta. Równiez calkowdita objetosc gestej zawie¬ siny (o sftezenliiu gipsu 26*/o wagowych) doprowadza sie do zbiornika 37, w którym dobiera sie steze¬ nie zawiesimy absorbenita.

Po 200 godzinach pracy jak opilsano wyzej nde stwierdza sie sladów osadzania gijpfcu nia wewnejtrz- nych sciankach zbiornika do gaszenia wapna pa¬ lonego 36 i zbiornika 37, w którym dobiera sie stezenie zawiesiny absorbenta. Osad nie odklada sie równiez w reaktorze zanieczyszczen siarczano¬ wych 29.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób odsiarczania gazów spalinowych w mo¬ krym procesie wapnowo-igi|psowym, skladajacym sie z etapu absorpcji, w którym gazy spalinowe wy¬ plukuje sie zwiazkiem wapnia, stosowanym jako absorbemt, etapoi utleniania zawiesiny zawierajacej glównie sairczyn wapnia, odbieranej z etapu ab¬ sorpcji, etapu rozdzielania, w którym zawiesine skladajaca sie glównie z gipsu i odbierana z etapu utleniania rozdziela sie na ciecz i substancje sta-105 292 le, i z etapu przygotowania absorbenta przy uzy¬ ciu cieczy otrzymanej w etapie rozdzielania jako wody do sporzadzania absorbenta, przy czym eta¬ py te uszeregowane sa w wymienionej kolejnosci tak, ze absorbenrt przygotowany w ostatnim wymie¬ nionym etapie mozna stosowac w etapie absorpcji, znamienny tym, ze ciecz odebrana z etapu rozdzie¬ lania przesyla sie do etapu reagowania zanieczysz¬ czen siarczanowych, gdzie poddaje sie ja reakcji z 8 wodórctlenkiem wapnia i uwalnia od zanieczysz¬ czen siarczanowych rozpuszczalnych w wodzie i la¬ two reagujacych z wodorotlenkiem wapnia, a na¬ stepnie ciecz wprowadza sie do etapu przygotowa¬ nia absorbenta.

2. Sposób wedlug zasitrz. 1, znamienny tym, ze oisady utworzone w eitapie reagowania zanieczysz¬ czen siarczanowych wprowadza sie do etapu absor¬ pcji. FI G .1 £}\n IV F OrU- ni ^4 3 6 T T^ FIG.2 8f"v —»| IV |—1 kj2 13 H' KJI I 10 11 [~/, 5 ^Ji ), , fn ). ,1 m 1 2 1^3 ^ Ki 11 Li G.3 3^ 39 30 36 k35 33 A. Z 23Vj ^4 25 40 J 26 '27 ^28 DN-3, zam. 596/79 Cena zl 45.^.