PL123036B1 - Method of purifying waste gases in order to remove sulphur dioxide therefrom - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania gazów odlotowych z dwutlenku siarki, majacy za¬ stosowanie zwlaszcza przy oczyszczaniu gazów po¬ wstajacych w procesach spalania paliw oraz spie¬ kania rud zelaza.Wiekszosc pelnoprzemyslowych instalacji do od¬ siarczania spalin bazuje na najtanszym sorbencie jakim jest weglan lub wodorotlenek wapnia w po¬ staci roztworu lub zawiesiny wodnej.Znane sa sposoby oczyszczania gazów z dwutlen¬ ku siarki w ukladzie trójfazowym, polegajace na tym, ze gazy odlotowe zawierajace dwutlenek siarki kontaktuje sie z roztworem zawierajacym weglan wapnia lub wodorotlenek wapnia w postaci stalej, który wiazac dwutlenek siarki tworzy siarczyny i siarczany.W rozwiazaniu wedlug opisu patentowego RFN nr 2532373 oczyszczanie gazów prowadzi sie przez kontaktowanie ich z roztworem zawiesinowym we¬ glanu wapnia, którego wartosc pH nie przekracza 12.W wyniku kontaktowania sie z gazami wartosc pH roztworu nie moze spadac ponizej 4,5. W wyniku utleniania roztworu wartosc pH wynosi od 4,5 do 6,5. Po* procesie plukania osadu gipsu kwasem siar¬ kowym wartosc pH roztworu spada ponizej 4,5.Opis patentowy RFN nr 2415693 przedstawia spo¬ sób oczyszczania gazów z dwutlenku siarki polega¬ jacy na kontaktowaniu ich z roztworem zawiesino¬ wym wodorotlenku wapnia i chloru, którego pH ma 10 15 20 25 30 wartosc 8 i wiecej. Po kontakcie z gazami pH roz¬ tworu wynosi 6—7.Bezposrednie stosowanie zawiesiny weglanu lub wodorotlenku wapnia w procesie absorpcji dwutlen¬ ku siarki pociaga za soba wystepowanie wielu trud¬ nosci, takich jak bardzo powazne klopoty eksploa¬ tacyjne wynikajace ze zraszania wewnetrznych po¬ wierzchni absorberów, rurociagów, zbiorników i urzadzen towarzyszacych krysztalami siarczynu i siarczanu wapnia.Ponadto zachodzi koniecznosc transportowania i przygotowania znacznie wiekszych ilosci sorben¬ tów wapniowych, wynikajaca z potrzeby stosowania nadmiaru tych sorbentów w stosunku do ilosci wy¬ nikajacej ze stechiometrycznej reakcji absorpcji dwutlenku siarki (nadmiar od 1,1 do okolo 2,0), ko¬ niecznosc neutralizowania nieprzereagowanych zwiazków kwasem siarkowym oraz koniecznosc bu¬ dowania wielkich absorberów o specjalnej kon¬ strukcji zmniejszajacej grozbe zarastania.W znanych sposobach sprawnosc absorpcji S02 w ukladzie trójfazowym jest znacznie nizsza niz w ukladzie alkalicznym dwufazowym.Znane sa z literatury patentowej sposoby oczysz¬ czania gazów z dwutlenku siarki, podwójnie alka¬ liczne, polegajace na tym, ze gazy odlotowe zawie¬ rajace dwutlenek siarki kontaktuje sie z wodnym roztworem weglanu lub wodorotlenku metalu alka¬ licznego lub z roztworem szczawianu amonowego, albo z roztworem zawierajacym.sól alkaliczna kwa- 123 036123 036 4 su organicznego, a nastepnie tworzace sie siarczany kontaktuje sie ze zwiazkiem wapnia w celu otrzy¬ mania gipsu.Rozwiazanie wedlug opisu patentowego RFN nr 2619145 polega na oczyszczaniu gazów z dwutlenku siarki przez kontaktowanie ich z mieszanina wegla¬ nu wapnia z siarczanem wapnia o róznych steze¬ niach, którego wartosc pH w procesie absorpcji wynosi od 8,0 do 4,5.W opisie patentowym RFN, nr 2536068 podano sposób oczyszczania gazów z dwutlenku siarki, które kontaktuje sie z roztworem wodnym siarczynu i wodorosiarczynu amonu, którego wartosc pH w pierwszym stopniu absorpcji wynosi 7,2—6,0 a w d*ugim ^5—5,2.¦ ""W opisie patentowym RFN nr 2324547 podaje sie -sposób oczyszczania gazów z dwutlenku siarki po¬ legajacy na tym, ze gazy te kontaktuje sie z roz¬ tworem* siarczynu | wodorosiarczynu amonu, które¬ go pH zmienia .sie^ w zakresie 6,5—5,8. Wytracanie osadu siarczynu wapnia prowadzi sie w zakresie pH roztworu 11—12, a nastepnie utlenia sie zawie¬ sine siarczynu wapnia kwasem siarkowym w wy¬ niku czego pH roztworu, obniza sie do wartosci 2—4.Niedogodnosci tych sposobów polegaja na koniecz¬ nosci stosowania nadmiaru wodorotlenku wapnia w procesie regeneracji roztworów posorpcyjnych, prowadzeniu procesu absorpcji w zakresie wartosci pH roztworu absorpcyjnego takim, 'który jest nie¬ korzystny dla uzyskania wysokosprawnej regenera¬ cji roztworu posorpcyjnego i powoduje powstawa¬ nie w procesie absorpcji dwutlenku siarki wodoro¬ siarczynu sodu, który w wyniku regeneracji roz¬ tworu posorpcyjnego tworzy wodorosiarczyn wap¬ nia, przechodzacy do osadu gipsu, powodujac jego zanieczyszczenie.Wynalazek dotyczy sposobu oczyszczania gazów odlotowych z dwutlenku siarki oraz utylizacji roz¬ tworu posorpcyjnego polegajacego na dwustopnio¬ wym kontaktowaniu oczyszczonego gazu z roztwo¬ rem wodorotlenku lub weglanu metalu alkalicznego albo amonu oraz regeneracji roztworu posorpcyjne¬ go przez utlenianie siarczynów do siarczanów i wy¬ tracenie siarczanu wapnia wodorotlenkiem wapnia z odzyskaniem wodorotlenku metalu alkalicznego lub amonu.Istota wynalazku polega na tym, ze gazy odloto¬ we, zawierajace dwutlenek siarki av pierwszym stopniu absorpcji kontaktuje sie z roztworem ab¬ sorpcyjnym, którego wartosc pH zmienia sie od 12 do 7, po czym gazy w drugim stopniu kontaktuje sie z roztworem absorpcyjnym, którego wartosc pil zmienia sie od 7 do 3,5.W I stopniu absorpcji zachodza nastepujace re¬ akcje (Me = kation metalu alkalicznego lub amonu): 2MeOH + S02 = Me^O, + H20 MejSO, + S02 + HjO = 2MeHSOs MesSO, + SO£ = Me2S2Os (w malym stopniu) kat Me^O, + l/202 - Me2S04 (czesciowo) Ca++ + C08—= CaCO, W II stopniu absorpcji zachodza reakcje: ph Me2S205 + H20 - 2MeHS03 MeHS03 + MeOH = Me2SOs + H20 kat 5 Me2S03 + l/202 - Me2S04 (czesciowo) 2MeOH + S02 = Me2S03 + H20 Koncowy roztwór posorpcyjny (po II stopniu absorpcji), którego wartosc pH wynosi 3,5 zadawany jest wodorotlenkiem wapnia w celu uzyskania pro¬ duktu wyjsciowego do sporzadzenia gipsu. Regene¬ racja roztworu siarczanu przebiega wedlug reakcji: Me2S04 + Ca(OH)2 = CaS04 + 2MeOH 15 Produktem reakcji jest siarczan wapnia w postaci osadu i wodorotlenku metalu alkalicznego lub amo¬ nu, który uzywa sie ponownie do absorpcji dwutlen- # ku siarki.Zasadnicza korzyscia techniczna, wynikajaca ze 20 stosowania sposobu wedlug wynalazku jest doklad¬ ne oczyszczenie gazów odlotowych z dwutlenku siar¬ ki i pylu oraz uzyskanie produktu regeneracji roz¬ tworu posorpcyjnego w postaci siarczanu wapnia i wodorotlenku metalu alkalicznego lub amonu za- 25 wracanego ponownie do ukladów absorpcyjnych.Prowadzenie procesu absorpcji w zakresie war¬ tosci pH od 12 do 7 w I stopniu eliminuje mozliwosc krystalizacji soli i zapewnia przebieg reakcji wy¬ tracania weglanu wapnia, co korzystnie wplywa na 30 czystosc produktu koncowego po regeneracji roz¬ tworu posorpcyjnego. Obnizenie wartosci pH roz¬ tworu w II stopniu do zakresu od 7 do 3,5 umozli¬ wia przeprowadzenie regeneracji roztworu posorp¬ cyjnego przy mozliwie najnizszym, bo stechiome- 35 trycznym zapotrzebowaniu wodorotlenku wapnia (z uwagi na brak weglanów w roztworze).Prowadzenie procesu absorpcji dwutlenku siarki w szerokim zakresie pH roztworu absorpcyjnego 12—3,5 (pierwszy i drugi stopien) wymaga stosowa- 40 nia wielokrotnosci zawracania tego samego roztwo¬ ru w obiegach cyrkulacyjnych, co korzystnie wply¬ wa na ciagle utlenianie siarczynu do siarczanu na skutek wielokrotnego kontaktu z tlenem z otoczenia i zawartym w oczyszczanych gazach; Proces utle- 45 niania siarczynu towarzyszacy procesowi absorpcji dwutlenku siarki katalizowany jest przez niesione z pylem metale. Takie prowadzenie procesu absorp¬ cji dwutlenku siarki z gazów odlotowych eliminuje koniecznosc utleniania roztworu w specjalnym we- 50 zle utleniania, co jest istotna zaleta w stosunku do rozwiazan znanych.Sposób wedlug wynalazku jest objasniony w przy¬ kladzie oczyszczania gazów spalinowych emitowa¬ nych w hucie zelaza przy uzyciu aparatury i urza- 55 dzen przedstawionych schematycznie na rysunku.Przyklad. 100 000 mtyh (okreslonych w warun¬ kach normalnych) gazów odlotowych powstajacych w procesie spiekania rud o temperaturze 383 K, za¬ wierajacych dwutlenek siarki w ilosci 0,5 g/m8 oraz 60 pyly w ilosci 0,5 g/m3 odpyla sie wstepnie w multi- cyklonach 1, przepuszcza sie przez skruber 2, w którym ochladza sie do temperatury w zakresie od 313 do 321K, prawie calkowicie odpyla sie i w znacznym stopniu absorbuje sie dwutlenek 65 siarki.123 036 5 6 Nastepnie gazy te przepuszcza sie przez drugi absorber 3, w którym w zaleznosci od zadanych wa¬ runków hydraulicznych i kinetycznych uzyskuje sie pozadana skutecznosc usuwania dwutlenku siarki oraz ochlodzenie gazów do temperatury 300 K. Po¬ rwane przez gazy krople cieczy oddziela sie w od- kraplaczu 4 i odprowadza sie do zbiornika 5, a oczyszczone gazy wentylatorem 6 i kominem 7 kieruje sie do atmosfery.W absorberze 2, w postaci skrubera o krzyzowym przeplywie faz, gazy zrasza sie roztworem wodoro¬ tlenku sodu o wyjsciowej wartosci pH¦= 12, który podaje sie pompa 8. Roztwór z absorbera 2, zawie¬ rajacy czastki stale i pochloniete zanieczyszczenia gazowe (glównie dwutlenek siarki) kieruje sie gra¬ witacyjnie do osadnika 9, w którym nastepuje se¬ dymentacja osadu (pyl i weglan wapnia).Sklarowany roztwór pompa 8 ponownie podaje sie do ukladu zraszajacego absorber 2. Roztwór absor¬ pcyjny w obiegu absorbera 2 cyrkuluje do momen¬ tu kiedy wartosc jego pH obnizy sie z 12 do 7. Wte¬ dy sklarowany roztwór z osadnika 9 przetlacza sie do zbiornika 5, z którego pompa 10 podaje sie go do obiegu zraszajacego absorber 3. Absorberem 3 jest kolumna z wypelnieniem. Roztwór ze zbiornika 5 cyrkuluje w obiegu absorbera 3 do momentu, kie¬ dy jego wartosc pH obnizy sie do 3,5, a nastepnie przetlacza sie go pompa 11 do reaktora 12, do któ¬ rego dozuje sie wapno hydratyzowane celem uzys¬ kania siarczanu wapnia.Po sedymentacji w reaktorze 12 osad siarczanu wapnia pompa szlamowa 13 podaje sie do wirówki 14, w której nastepuje rozdzial osadu od lugu po- krystalizacyjnego. Oddzielony lug pokrystalizacyjny (zregenerowany roztwór) odprowadza sie do zbior¬ nika 15, z którego pompa 16 przetlacza sie go do zbiornika 17. Odwirowany i przemyty osad siarcza¬ nu wapnia suszy sie w suszarce 18. Stanowi on wyj¬ sciowy surowiec do produkcji gipsu.Szlam z osadnika 9 stanowiacy mieszanine pylu i tworzacego sie w pierwszym stopniu oczyszczania 5 gazów weglanu wapnia podaje sie do odwodnienia w filtrze prózniowym 19 pompa szlamowa 20, a na¬ stepnie laczy sie z pylem oddzielonym w elektro¬ filtrach 1 i wywozi na skladowisko celem ponow¬ nego wykorzystania. Filtrat z filtru prózniowego 19 !0 odprowadza sie do zbiornika 15.Przedstawiony sposób oczyszczania gazów odlo¬ towych z dwutlenku siarki i pylu zapewnia wysoka skutecznosc redukcji dwutlenku siarki i odpylania nawet przy bardzo niskich stezeniach wlotowych. 15 W przytoczonym przykladzie uzyskuje sie skutecz¬ nosc absorpcji dwutlenku siarki i odpylania okolo 98%, stezenia koncowe siarczanu sodu 0,2 g/dm3, siarczanu sodu 40 g/dm3 i weglanów w roztworze posorpcyjnym w ilosciach sladowych.Zastrzezenie patentowe Sposób oczyszczania gazów odlotowych zdwutlen- 25 ku siarki polegajacy na dwustopniowym kontakto¬ waniu oczyszczanego gazu z roztworem wodorotlen¬ ku lub weglanu metalu alkalicznego albo amonu oraz ^regeneracji roztworu posorpcyjnego przez utle¬ nianie siarczynów do siarczanów i wytracenie siar- 30 czanu wapnia z odzyskaniem wodorotlenku metalu alkalicznego lub amonu, znamienny tym, ze gazy odlotowe zawierajace dwutlenek siarki w pierw¬ szym stopniu absorpcji kontaktuje sie z roztworem absorpcyjnym, którego wartosc pH zmienia sie od 35 12 do 7, po czym gazy odlotowe, w drugiem stopniu kontaktuje sie z roztworem absorpcyjnym, którego wartosc pH zmienia sie od 7 do 3,5.V 123 036 ZGK, Druk. im. K. Miarki w Mikolowie, zam. 10 259/1110/83, 100 egz.Cena 100 zl PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób oczyszczania gazów odlotowych zdwutlen- 25 ku siarki polegajacy na dwustopniowym kontakto¬ waniu oczyszczanego gazu z roztworem wodorotlen¬ ku lub weglanu metalu alkalicznego albo amonu oraz ^regeneracji roztworu posorpcyjnego przez utle¬ nianie siarczynów do siarczanów i wytracenie siar- 30 czanu wapnia z odzyskaniem wodorotlenku metalu alkalicznego lub amonu, znamienny tym, ze gazy odlotowe zawierajace dwutlenek siarki w pierw¬ szym stopniu absorpcji kontaktuje sie z roztworem absorpcyjnym, którego wartosc pH zmienia sie od 35 12 do 7, po czym gazy odlotowe, w drugiem stopniu kontaktuje sie z roztworem absorpcyjnym, którego wartosc pH zmienia sie od 7 do 3,5.V 123 036 ZGK, Druk. im. K. Miarki w Mikolowie, zam. 10 259/1110/83, 100 egz. Cena 100 zl PL