PL187701B1 - Sposób i urządzenie do odzyskiwania i zużytkowania wartościowych substancji z surowego gazu syntezowego - Google Patents

Abstract

1. Sposób odzyskiwania i zuzytkowania wartosciowych substancji z surowego gazu syntezowego otrzymanego przez zgazowanie odpadów komunalnych i przemyslowych, droga wysokotemperaturowej recyrkulacji i droga materialowo specy- ficznej konwersji frakcjonowanej, znam ienny tym, ze prze- prowadza sie przynajmniej nastepujace etapy postepowania: stopniowa konwersje, zawartych jako substancje szko- dliwe w surowym gazie syntezowym, substancji skladowych w surowce wtórne w odrebnych, osobno termostatowalnych etapach obróbki mokrej, przy czym warunki temperaturowe kazdego etapu obróbki ustala sie przez potrzebnie dla cze- sciowego oddzielenia stopniowana kondensacje pary wodnej, zawartej w surowym gazie syntezowym, wspólprowadzenie zawierajacych skonwertowane surowce wtórne roztworów i kondensatów z róznych etapów konwersji i stopniowe oddzielanie odzyskiwalnych surowców wtórnych droga stopniowanych reakcji stracania i wymiany jonowej oraz reakcji rozdzielania wobec odzysku wody procesowej, suszenie na zimno gazu syntezowego, oczyszczonego droga konwersji substancji szkodliwych, 1 zawrócenie odzy- skanej wody procesowej wraz z kondensatem z suszenia na zimno do poszczególnych etapów konwersji. 11. Urzadzenie do przeprowadzania sposobu odzyskiwa- nia i zuzytkowania wartosciowych substancji z surowego gazu syntezowego otrzymanego przez zgazowanie odpadów komunalnych i przemyslowych, droga wysokotemperaturowej recyrkulacji i droga materialowo specyficznej konwersji frak- cjonowanej, znam ienne tym, ze posiada ono reaktor wysoko- temperaturowy (1) z przewodem wyprowadzajacym (22) dla gazu syntezowego i ze ma ono .... PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do odzyskiwania i zużytkowania wartościowych substancji z surowego gazu syntezowego otrzymanego przez zgazowanie odpadów komunalnych i przemysłowych, drogą wysokotemperaturowej recyrkulacji i drogą materiałowo specyficznej konwersji frakcjonowanej, zwłaszcza z surowego gazu syntezowego, otrzymanego przez zgazowanie odpadów komunalnych i innych, korzystnie również odpadów toksycznych i odpadów o charakterze szczególnym.

187 701

W polskim opisie patentowym nr PL 154 803 omówiono sposób i urządzenie do odzyskiwania utylizacyjnego gazu ze śmieci drogą pirolizy. Przy tym wstępnie rozdrobnione śmieci wprowadza się do ogrzewanego bębna odgazowywania. Z wytworzonego przy tym gazu usuwa się substancje pozostałe. Z gazu tego wyodrębnia się gaz palny i następnie po tym wprowadza do urządzenia dla przemywania gazu. Popłuczyny z tego urządzenia do przemywania gazu prowadzi się w obiegu. Do popłuczyn, prowadzonych w obiegu należy dodawać częściową ilość świeżej wody.

Sposób i urządzenie do obróbki ścieków z urządzenia do przerobu śmieci ujawniono w opisie patentowym nr DE 44 17 614 A1. W tym rozwiązaniu kolejno za sobą umieszczono urządzenie załadowcze, kanał odgazowania i reaktor wysokotemperaturowy. Z otworem ujścia gazu syntezowego połączono urządzenie do oczyszczania gazu. Do tego urządzenia do oczyszczania gazu wprowadza się popłuczyny a ścieki z tego oczyszczania gazu następnie alkalizuje się. Poza tym wprowadza się domieszkę środka flokulującego i oddziela się szlam. Ponadto dodaje się środek w celu rozkładu cyjanku i z substancją gazową usuwa się amoniak.

Zgazowywanie odpadów jako sposób termicznej obróbki odpadów zyskuje rosnące znaczenie, przede wszystkim z powodu swego wielkiego potencjału niszczącego substancje toksyczne. Ponadto uzyskuje się przy tym gaz syntezowy jako cieplnie lub chemicznie użyteczny surowiec wtórny, a także otrzymuje się bezpośrednio użytecznej postaci Fe-metale i zeszklone substancje nieorganiczne. W surowym gazie syntezowym są jednak zawarte jeszcze metale ciężkie, chlor i siarka. Pierwiastki te - same w sobie surowce wtórne jako chemiczne pierwiastki - są dla biosfery albo truciznami środowiska (metale ciężkie), albo ich produkty reakcji, przede wszystkim z wilgocią, są składnikami kwaśnych deszczów. Przemywanie surowego gazu syntezowego jest przeto nieuniknione i w wielorakim wykonaniu jest od dawna stanem techniki. Filtr (tkaninę), adsorpcję (węgiel aktywny), reakcje strąceniowe i wymianę jonową powołuje się ogólnie do oczyszczania, a także do oczyszczania surowego gazu syntezowego, i to w rozmaitych kombinacjach. Otrzymywane przy tym szlamy i pyły są w przypadku dotychczasowego stanu techniki odpadem o charakterze szczególnym, który odpowiednio brzemienny w koszta musi być usuwany drogą składowania. Wprawdzie objętość tego odpadu o szczególnym charakterze względem objętości wyjściowej tego odpadu jest mała, to pomimo tego składowanie resztkowych substancji z przemywania gazu jest rozwiązaniem niezadowalającym:

- każde składowisko odpadu o charakterze szczególnym niesie ryzyko resztek dla środowiska, i

- technicznie użyteczne surowce wtórne zabiera się z pożądanego i przez prawodawcę wymaganego obiegu materiałowego gospodarki.

Celem wynalazku jest zatem opracowanie sposobu uzyskiwania surowców wtórnych z surowego gazu syntezowego przy zgazowywaniu odpadów i tak ukształtowanie zgazowywania odpadów jako wolnego od resztkowych substancji składowiskowych. Celem wynalazku jest ponadto wykluczenie obciążania środowiska ściekami. Wreszcie celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do przeprowadzania sposobu według wynalazku.

Odnośnie sposobu cel osiąga się według wynalazku dzięki temu, że przeprowadza się przynajmniej następujące etapy postępowania: stopniową konwersję, zawartych jako substancje szkodliwe w surowym gazie syntezowym, substancji składowych w surowce wtórne w odrębnych, osobno termostatowalnych etapach obróbki mokrej, przy czym warunki temperaturowe każdego etapu obróbki ustala się przez potrzebnie dla częściowego oddzielenia stopniowaną kondensację pary wodnej, zawartej w surowym gazie syntezowym, współprowadzenie zawierających skonwertowane surowce wtórne roztworów i kondensatów z różnych etapów konwersji i stopniowe oddzielanie odzyskiwalnych surowców wtórnych drogą stopniowanych reakcji strącania i wymiany jonowej oraz reakcji rozdzielania wobec odzysku wody procesowej, suszenie na zimno gazu syntezowego, oczyszczonego drogą konwersji substancji szkodliwych, i zawrócenie odzyskanej wody procesowej wraz z kondensatem z suszenia na zimno do poszczególnych etapów konwersji.

187 701

W sposobie według wynalazku korzystnie co najmniej jeden, katalitycznie działający, osobno eksploatowalny etap oddzielania umieszcza się na drodze przepływu strumienia surowego gazu syntezowego.

Również korzystnie etap chłodzenia szokowego kształtuje się jako bezprzeponowe zraszanie i przeprowadza się w zakresie pH < 5 w celu konwersji chlorowodoru i metali ciężkich w odzyskiwalne chlorki.

Po kwasowo nastawionym bezprzeponowym chłodzeniu cieczą wilgoć resztkową surowego gazu syntezowego korzystnie zobojętnia się na drodze etapu zasadowo nastawionej obróbki mokrej i ten surowy gaz syntezowy nastawia się przy tym na temperaturę optymalną dla kolejno następujących specyficznych etapów konwersji.

W sposobie według wynalazku korzystnie stosuje się kilka etapów konwersji rozmieszczonych we wspólnym, lecz rozdzielonym zbiorniku, przy czym surowy gaz syntezowy przez ten „kombinowany konwertor” przepływa strumieniem o w przybliżeniu stałej temperaturze.

Wewnątrz tego „kombinowanego konwertora” korzystnie przeprowadza się etap oddzielania cząstek z ewentualnie wyodrębnionym obiegiem wprowadzanego dodatku, i te oddzielone cząstki ponownie doprowadza się do reakcji zgazowywania.

Z współprowadzonych roztworów i kondensatów z etapów chłodzenia i konwersji na drodze co najmniej dwuetapowego strącania wodorotlenkiem korzystnie odzyskuje się kolejno żelazo i inne metale ciężkie, takie przykładowo jak cynk i ołów, przy czym strącone związki żelaza ponownie doprowadza się do reaktora wysokotemperaturowego, tam stapia się i wyładowuje jako metaliczny granulat, natomiast wodorotlenki innych metali ciężkich, zdatnie dla przerobu hutniczego wzbogacone jako koncentrat, stosuje się bezpośrednio jako surowiec i surowiec wtórny.

Odpływający ze strąceń wodorotlenkiem, głównie chlorki litowcowe zawierający roztwór w szczególności uwalnia się w wymieniaczu jonowym od zanieczyszczających jonów wapnia.

Oczyszczony roztwór chlorku litowca, odpływający z wspomnianego wymieniacza jonowego, korzystnie zatęża się drogą osmozy odwróconej i następnie z niego w wyparce krystalizacyjnej otrzymuje się zdatną jako surowiec sól mieszaną, i zdatny jako woda procesowa kondensat.

Również korzystnie w sposobie według wynalazku chłodzeniu szokowemu przyporządkowane jest odzyskiwanie ciepła, i to tak otrzymane ciepło przynajmniej częściowo stosuje się do termostatowania gazu syntezowego i etapów konwersji w kombinowanym konwertorze oraz ewentualnie do ogrzewania gazu przed filtrem z węglem aktywnym.

Odnośnie urządzenia cel osiąga się według wynalazku dzięki temu, że urządzenie to posiada reaktor wysokotemperaturowy z przewodem wyprowadzającym dla gazu syntezowego i że ma ono układ przepływowy dla gazu syntezowego, który w wyszczególnionej kolejności przynajmniej zawiera stopnie czynne obróbki mokrej:

- urządzenie do chłodzenia szokowego 2 o wartości pH < 5,

- urządzenie do zobojętniania 3 o wartości pH > 8, i

- kombinowany konwertor 4, który integralnie zawiera co najmniej stopień konwertora substancji szkodliwych, płuczkę glicerynową, płuczkę sulferoksową i stopień suszenia na zimno, oraz

- urządzenie do ogrzewanie gazu 6 i

- filtr z węglem aktywnym 5, nadto urządzenie to posiada układ odzyskowy, który przynajmniej zawiera stopnie reakcji:

- urządzenie do strącania żelaza 9 wodorotlenkiem,

- urządzenie do strącania metali ciężkich 10 wodorotlenkiem,

- urządzenia do wymiany jonowej wapnia 11,

- urządzenie do osmozy odwróconej 12 i

- urządzenie do zatężania krystalizacyjnego 13, poprzez które to stopnie reakcji w wyszczególnionej kolejności przepływa obsadzona substancjami woda z urządzenia do chłodzenia szokowego-zobojętniania i z urządzenia do konwersji, przy czym stopnie reakcji mają urządzenia wyładowcze dla surowców wtórnych: wody 14, gazu użytecznego 18, soli

187 701 użytecznej 17, siarki 16, wodorotlenków metali ciężkich 21, żelaza 19 i substancji nieorganicznych 20, oraz posiada ono urządzenia zawracające dla wodorotlenku żelaza 15 i węgla 8 do reaktora wysokotemperaturowego 1.

Korzystnie w urządzeniu według wynalazku w układzie przepływowym gazu syntezowego jest między urządzeniem do zobojętniania 3 a kombinowanym konwertorem 4 umieszczone urządzenie do termostatowania gazu 6'.

Urządzenie do chłodzenia szokowego 2 korzystnie ma urządzenie do odzyskiwania ciepła 6, które przynajmniej częściowo jest sprzężone z urządzeniem do termostatowania gazu 6', urządzeniem do ogrzewania gazu 6 i z urządzeniem do suszenia na zimno.

Urządzenie według wynalazku korzystnie ma jedno za drugim rozmieszczone urządzenie zasilające, kanał odgazowania i reaktor wysokotemperaturowy, przy czym reaktor wysokotemperaturowy posiada otwór wyładowczy dla stopu i otwór wyładowczy dla gazu syntezowego, do którego dołączone jest urządzenie do oczyszczania gazu.

Przez stopniową konwersję, zawartych jako substancje szkodliwe w surowym gazie syntezowym, substancji składowych w surowce wtórne w odrębnych, osobno termostatowanych etapach obróbki mokrej stwarza się przesłankę dla odzyskiwania substancji składowych, przy czym konwersję tę, tj. przeprowadzenie substancji składowych w odzyskiwalną postać, w odrębnych, osobno termostatowalnych etapach obróbki umożliwiają optymalne warunki konwersji, dopasowane do specyficznych substancji składowych. Temperaturę etapów obróbki określa się przy tym celowo przez potrzebną dla częściowego oddzielenia stopniowaną kondensację pary wodnej, zawartej w surowym gazie syntezowym. Substancje składowe z odrębnych etapów konwersji, skonwertowane do surowców wtórnych, odzyskuje się następnie w ten sposób, że roztwory i kondensaty z różnych etapów konwersji współprowadzi się i wspólnie poddaje się kolejno stopniowanym reakcjom strącania i procesom wymiany jonowej, i to w warunkach odzysku wody procesowej. Dalej dołączone suszenie na zimno gazu syntezowego, oczyszczonego z niepożądanych substancji składowych, usuwa wilgoć resztkową, którą ostatecznie wraz z odzyskaną wodą procesową ponownie doprowadza się do poszczególnych etapów konwersji tak, że powstaje zamknięty dolny obieg wody procesowej.

Powstaje on więc dzięki temu, że najpierw podczas oczyszczania surowego gazu syntezowego jego substancje składowe nie tylko oddziela się, lecz przed oddzielaniem poddaje konwersji w bezpośrednio wykorzystywalną postać, będącą warunkiem dla bezresztkowego oczyszczania gazu syntezowego, i dzięki temu, że wodę procesową i kondensaty z etapów konwersji wspólnie poddaje się stopniowanym reakcjom strącania i wymiany jonowej, tj. łatwej możliwości odzyskania surowców wtórnych, gdyż reakcje w etapach konwersji i rodzaje reakcji strącania i wymiany jonowej można jedna po drugiej dostrajalnie ukształtować.

Substancje składowe surowego gazu syntezowego można ewentualnie też separować bezpośrednio, tj. bez konwersji, co jednak tylko wówczas zachodzi w myśl idei wynalazku, gdy substancja składowa w tej postaci jest technicznie użyteczna. Korzystnym być może przeto umieszczenie katalitycznie działającego, osobno eksploatowalnego etapu oddzielania na drodze przepływu strumienia surowego gazu syntezowego.

Tego rodzaju możliwość oddzielania istnieje przykładowo dla siarki, którą za pomocą katalitycznie działającego, tak zwanego sposobu „sulferoksowego” można oddzielać w postaci pierwiastkowej i która w tej postaci jest wielostronnie użytecznym surowcem wtórnym.

Oczyszczanie surowego gazu syntezowego w przypadku dotychczasowego stanu techniki jest przeważnie szokowym chłodzeniem podłączonym bezpośrednio po opuszczeniu reaktora wysokotemperaturowego dla stłumienia syntezy „od nowa” organicznych substancji szkodliwych. Przy tym surowy gaz syntezowy przepływa przez natrysk wodny. Zgodnie z wynalazkiem można już ten natrysk wodny, tak zwane „bezprzeponowe chłodzenie cieczą”, wykorzystać jako pierwszy etap konwersji dzięki temu, że eksploatuje się go jako bezprzeponowe chłodzenie natryskowe w zakresie pH < 5, czyli w zakresie kwasowym. Chlorowodór i metale ciężkie przy tym poddaje się konwersji do odzyskiwalnych chlorków. Po tym kwasowo nastawionym bezprzeponowym chłodzeniu natryskowym przepływa surowy gaz syntezowy przez zobojętniający, zasadowo nastawiony etap obróbki mokrej. Podczas tego prze187 701

Ί pływu termostatuje się go optymalnie dla kolejno następujących specyficznych etapów konwersji. Wynikają z tego liczne korzyści:

para wodna, zawarta w surowym gazie syntezowym skrapla się w tym chłodzeniu bezprzeponowym i nie zakłóca kolejno następujących konwersji;

wodę porwaną z bezprzeponowego chłodzenia natryskowego zatrzymuje się w etapie zobojętniania i dzięki zobojętnianiu nadaje się ona do ponownego stosowania;

surowy gaz syntezowy wchodzi do kolejno następujących etapów obróbki z optymalną temperaturą, dzięki czemu polepszają się i przyspieszają przebiegi reakcji.

Szczególnie korzystnym jest, gdy tak termostatowany surowy gaz syntezowy następnie przepływa przez kilka etapów konwersji, które są rozmieszczone we wspólnym, ale odpowiednio do przewidzianych etapów podzielonym zbiorniku. Tego rodzaju urządzenie jest przykładowo pod nazwą „płuczka kombinowana” opisane w EP 95 10 6932.7. Wewnątrz tego kombinowanego konwertora można celowo umieścić etap odpylania, korzystnie za pomocą środka odpylającego o lepkości większej niż woda, przykładowo za pomocą gliceryny. Ten środek odpylający przy tym we własnym obiegu uwalnia się od pyłu i regeneruje, pył zawraca się do reaktora wysokotemperaturowego i tam uczestniczy w reakcji zgazowywania. Tym zamyka się przyporządkowaną ścieżce przepływowej gazu syntezowego konwersję w nim zawartych pierwiastków szkodliwych w odzyskiwalne surowce wtórne i ich przeprowadzenie do wody z różnych etapów konwersji. Ten tak z niepożądanych domieszek oczyszczony gaz syntezowy można, ewentualnie po dodatkowym suszeniu na zimno w celu usunięcia pozostałej wilgoci resztkowej, po ponownym termostatowaniu suchego gazu syntezowego z kolejno następującym przepływem przez filtr z węglem aktywnym doprowadzać do wykorzystania materiałowego i/lub cieplnego. Suszenie na zimno może następować w odrębnym etapie obróbki. Korzystnym jest zintegrowanie tego etapu w kombinowanym konwertorze. Ciepło odlotowe z tego etapu i z bezprzeponowego chłodzenia natryskowego można w razie potrzeby wychwycić i wykorzystać do ogrzewania gazu.

Roztwory i kondensaty z etapów konwersji i chłodzenia, które rozpuszczają uzyskiwane surowce wtórne, ewentualnie też zawierają je zdyspergowane, współprowadzi się i wspólnie poddaje dalszej obróbce. Najpierw w stopniowym strącaniu wodorotlenkiem oddziela się żelazo i metale ciężkie, takie jak ołów i cynk. Strącone związki żelaza z pierwszego etapu strącania korzystnie doprowadza się ponownie do reaktora wysokotemperaturowego, tam stapia się i wyładowuje jako użyteczny granulat metalowy. Strącania mieszane z kolejno następujących etapów strącania zawierają inne metale ciężkie i są - sortowane dla koncentratu - zdatnym do przerobu hutniczego surowcem wtórnym.

Roztwór, odpływający ze strąceń wodorotlenkiem, zawiera przeważnie chlorki litowcowe. Pozostałą część jonów wapnia strąca się w postaci węglanu wapnia dzięki wprowadzeniu dwutlenku węgla i również zawraca do reaktora wysokotemperaturowego w celu stapiania. W wymieniaczu jonowym można usuwać pozostałe jeszcze, zakłócające jony wapniowe, które są obecne w małym udziale i zanieczyszczałyby użyteczną sól z chlorku litowcowego. Tak oczyszczony roztwór chlorku litowcowego zatęża się. W tym celu roztwór ten korzystnie poddaje się osmozie odwróconej. Ostatecznie w wyparce krystalizacyjnej otrzymuje się zdatną jako surowiec sól mieszaną i kondensat, który jako wodę przemysłową można dowolnie stosować. Za pomocą sposobu według wynalazku zatem gwarantuje się zarówno materiałowe wykorzystanie wszystkich, reaktor wysokotemperaturowy opuszczających gazów, par i pyłów, jak i całkowity brak ścieków.

Korzystnie stosowalne urządzenie do przeprowadzania sposobu według wynalazku obejmuje ścieżkę przepływową dla gazu syntezowego, ścieżkę odzysku dla skonwertowanych surowców wtórnych i urządzenia zawracające do reaktora wysokotemperaturowego i do etapów konwersji. Przy tym ścieżka przepływowa dla gazu syntezowego obejmuje przynajmniej etapy obróbki następczej w celu chłodzenia szokowego o wartości pH < 5, w celu zobojętnienia o wartości pH > 8, oraz kombinowany konwertor, który ewentualnie zawiera dalsze etapy obróbki mokrej w celu konwersji w ponownie pozyskiwalne surowce wtórne, przemywanie sulferoksowe i etap suszenia na zimno. Do kombinowanego konwertora wtedy dołączone są jeszcze ogrzewanie gazu i filtr z węglem aktywnym. W wyszczególnionej kolejności przepływa

187 701 gaz syntezowy ścieżką przepływową urządzenia i wypływa w postaci _ cieplnie i/lub materiałowo użytecznego gazu syntezowego o wysokim stopniu czystości. Ścieżka odzysku, która służy do odzyskiwania skonwertowanych surowców wtórnych, obejmuje przynajmniej etapy reakcyjne: strącania wodorotlenkiem dla żelaza, strącania wodorotlenkiem dla innych metali ciężkich, strącania dwutlenkiem węgla i wymieniacza jonowego dla wapnia, osmozy odwróconej i zatężania krystalizacyjnego, którymi wspólnie przepływa obsadzona surowcami wtórnymi woda z chłodzenia szokowego, zobojętniania i etapów konwersji, po czym zbiera się ją i zawraca poprzez pierwsze strącanie wodorotlenkiem. Dane etapy reakcyjne ścieżki odzysku wykazują urządzenia wyładowcze dla surowców wtórnych: siarki, wodorotlenków metali ciężkich, użytecznej soli i użytecznego gazu oraz urządzenia zawracające do reaktora wysokotemperaturowego dla oddzielonego wodorotlenku żelaza i pyłów z płukania glicerynowego. Woda procesowa, pozostająca po odzyskaniu surowców wtórnych, jest do dyspozycji jako surowiec wody dla dowolnego zastosowania.

Dzięki sprzężeniu cieplnemu między chłodzeniem szokowym, termostatowaniem gazu, suszeniem na zimno i termostatowaniem etapów konwersji można polepszyć całkowity współczynnik sprawności urządzenia, które w tym celu może posiadać odpowiednie wymienniki ciepła, ewentualnie też pompy cieplne.

Wynalazek objaśniono bliżej na podstawie technologicznego schematu ideowego, przedstawionego jako fig. na rysunku.

Cyfrą 1 na tej figurze nazwano reaktor wysokotemperaturowy, który, jak przykładowo omówiono w opisie P 41 30 416, eksploatuje się jako reaktor wytapiania i który posiada ujścia wyładowcze 19 i 20 dla Fe i jego stopów metalicznych i zinertyzowanych substancji nieorganicznych, i ujście wyładowcze gazu 22 dla surowego gazu syntezowego, który prowadzi się do bezprzeponowego chłodzenia natryskowego 2. W tym bezprzeponowym chłodzeniu natryskowym 2, które eksploatuje się w zakresie pH < 5, czyli w zakresie kwasowym, rozpoczyna się konwersja substancji składowych, przede wszystkim Cl, Pb, Zn i porwanego Fe. Równocześnie przy tym następuje szokopodobne chłodzenie powrotne surowego gazu syntezowego w celu uniknięcia tworzenia na nowo organicznych substancji szkodliwych (dioksyny, furany). Następnie surowy gaz syntezowy prowadzi się do kąpieli zobojętniającej 3, która przy wartości pH > 8 zobojętnia wilgoć z surowego gazu. Stosunki wartości pH w bezprzeponowym chłodzeniu natryskowym 2 i w kąpieli zobojętniającej 3 są przy tym ze sobą zestrojone, celowo mierzy się je na bieżąco i dopasowuje. Po ewentualnie potrzebnym ponownym termostatowaniu gazu 6', które jest określone przez warunki reakcyjne następnego etapu konwersji, wprowadza się surowy gaz syntezowy do kombinowanego konwertora 4, który oprócz jednego lub kilku etapów konwersji wykazuje płukanie glicerynowe w celu usunięcia pyłu, etap sulferoksowy w celu katalitycznego oddzielania siarki i etap suszenia na zimno. Poprzez ujście 16 z niezależnie od zwykłych etapów konwersji (mokrej) eksploatowanego etapu sulferoksowego wyprowadza się siarkę w postaci nadającej się do wykorzystania jako surowiec wtórny. Płukanie glicerynowe wykazuje dla oddzielonych pyłów ujście wyładowcze 8, za pomocą którego pyły, ewentualnie obsadzone adsorpcyjnie substancjami szkodliwymi, zawraca się do ponownej obróbki wysokotemperaturowej w reaktorze 1. Po suszeniu na zimno surowy gaz syntezowy ogrzewa się (ogrzewanie gazu 6) i po przejściu przez filtr z węglem aktywnym opuszcza urządzenie przez ujście wyładowcze 18 jako gaz syntezowy o wysokim stopniu czystości. Korzystna postać wykonania proponuje tu ulokowanie filtra z węglem aktywnym w wymienialnych kastach przepuszczalnych dla gazu. Dzięki temu możliwa staje się łatwa wymiana i zawracanie węgla aktywnego do reaktora wysokotemperaturowego. Kasety te można wówczas stosować ponownie. Urządzenie do odzyskiwania ciepła, do termostatowania gazu i do ogrzewania gazu (6, 6', 6) oraz do suszenia na zimno (tj. suszarka zimna), obecne w omówionej ścieżce przepływowej są przy tym sprzężone cieplnie za pomocą odpowiednich elementów, takich jakie symbolizuje się liczbą 16 i strzałkami kierunkowymi. Wodę procesową z bezprzeponowego chłodzenia natryskowego 2, z zobojętniania 3 i z kombinowanego konwertora 4 zbiera się i za pomocą układu przewodów 7 doprowadza się do pierwszego strącania wodorotlenkiem 9. Tu oddzielony wodorotlenek żelaza zawraca się poprzez ujście wyładowcze 15 do reaktora wysokotemperaturowego 1 i stapia. Po tym zebrana

187 701 woda procesowa przepływa do drugiego strącania wodorotlenkiem 10, w którym wspólnie strąca się wodorotlenki ołowiu i cynku i wyprowadza się przez ujście wyładowcze 21 jako mieszaninę. Mieszanina jest użyteczna w znanej technice jako zdatny do przerobu hutniczego surowiec i surowiec wtórny.

W uzupełnieniu przedstawionego przebiegu postępowania możliwe też jest po drugim strącaniu wodorotlenkiem międzyoperacyjne włączenie dodatkowego strącania za pomocą CO2 i strącanie jeszcze ewentualnie obecnych jonów wapnia. Woda procesowa po tym zawiera przede wszystkim chlorki sodu i potasu, które jako surowiec wtórny są tylko nieznacznie zanieczyszczone wodą. W wymieniaczu jonowym 11 usuwa się te zanieczyszczenia wapniowe, a chlorki litowcowe zatęża się w etapie osmozy odwróconej, zanim otrzyma się je w wyparce krystalizacyjnej 13 jako sól użyteczną i wyprowadzi ujściem wyładowczym 17. Woda procesowa jest tym samym uwolniona od swoich substancji składowych i wraz z kondensatem z suszenia na zimno może jako woda przemysłowa być dowolnie stosowana. Proces ten jest pozbawiony ścieków.

Figura przedstawiona na rysunku unaocznia, że w przypadku stosowania idei według wynalazku można przeprowadzać zgazowanie odpadów nie tylko wolne od emisji substancji szkodliwych, lecz także z całkowitym zużytkowaniem energetycznych i materiałowych zawartości tych odpadów, i to bez otrzymywania resztkowego materiału składowiskowego i bez obciążania środowiska ściekami.

Za pomocą zaproponowanego sposobu recyrkulacji wysokotemperaturowej odpady o różnym pochodzeniu i składzie całkowicie przekształca się w nadające się do ponownego wykorzystania substancje, a mianowicie w

- granulat nieorganiczny,

- metaliczny stop żelaza,

- gaz syntezowy,

- wodę destylowaną,

- siarkę pierwiastkową,

- zdatną do elektrolizy mieszaninę soli i

- koncentrat cynku i ołowiu.

187 701

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób odzyskiwania i zużytkowania wartościowych substancji z surowego gazu syntezowego otrzymanego przez zgazowanie odpadów komunalnych i przemysłowych, drogą wysokotemperaturowej recyrkulacji i drogą materiałowo specyficznej konwersji frakcjonowanej, znamienny tym, że przeprowadza się przynajmniej następujące etapy postępowania:

   stopniową konwersję, zawartych jako substancje szkodliwe w surowym gazie syntezowym, substancji składowych w surowce wtórne w odrębnych, osobno termostatowalnych etapach obróbki mokrej, przy czym warunki temperaturowe każdego etapu obróbki ustala się przez potrzebnie dla częściowego oddzielenia stopniowalną kondensację pary wodnej, zawartej w surowym gazie syntezowym, współprowadzenie zawierających skonwertowane surowce wtórne roztworów i kondensatów z różnych etapów konwersji i stopniowe oddzielanie odzyskiwalnych surowców wtórnych drogą stopniowanych reakcji strącania i wymiany jonowej oraz reakcji rozdzielania wobec odzysku wody procesowej, suszenie na zimno gazu syntezowego, oczyszczonego drogą konwersji substancji szkodliwych, i zawrócenie odzyskanej wody procesowej wraz z kondensatem z suszenia na zimno do poszczególnych etapów konwersji.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden, katalitycznie działający, osobno eksploatowalny etap oddzielania umieszcza się na drodze przepływu strumienia surowego gazu syntezowego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap chłodzenia szokowego kształtuje się jako bezprzeponowe zraszanie i przeprowadza się w zakresie pH < 5 dla konwersji chlorowodoru i metali ciężkich w odzyskiwalne chlorki.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że po kwasowo nastawionym bezprzeponowym chłodzeniu cieczą wilgoć resztkową surowego gazu syntezowego zobojętnia się na drodze etapu zasadowo nastawionej obróbki mokrej i ten surowy gaz syntezowy nastawia się przy tym na temperaturę optymalną dla kolejno następujących specyficznych etapów konwersji.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kilka etapów konwersji, rozmieszczonych we wspólnym, lecz rozdzielonym zbiorniku, i że surowy gaz syntezowy przez ten „kombinowany konwektor” przepływa strumieniem o w przybliżeniu stałej temperaturze.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wewnątrz tego „kombinowanego konwertora” przeprowadza się etap oddzielania cząstek z ewentualnie wyodrębnionym obiegiem wprowadzanego dodatku, i że te oddzielone cząstki ponownie doprowadza się do reakcji zgazowywania.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z współprowadzonych roztworów i kondensatów z etapów chłodzenia i konwersji na drodze co najmniej dwuetapowego strącania wodorotlenkiem odzyskuje się kolejno żelazo i inne metale ciężkie, takie przykładowo jak cynk i ołów, przy czym strącone związki żelaza ponownie doprowadza się do reaktora wysokotemperaturowego, tam stapia się i wyładowuje jako metaliczny granulat, natomiast wodorotlenki innych metali ciężkich, zdatnie dla przerobu hutniczego wzbogacone jako koncentrat, stosuje się bezpośrednio jako surowiec i surowiec wtórny.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że odpływający ze strąceń wodorotlenkiem, głównie chlorki litowcowe zawierający roztwór uwalnia się od zanieczyszczających jonów wapnia w wymieniaczu jonowym.
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że oczyszczony roztwór chlorku litowca, odpływający z wymieniacza jonowego, zatęża się drogą osmozy odwróconej i następnie z nie187 701 z niego w wyparce krystalizacyjnej otrzymuje się zdatną jako surowiec sól mieszaną i zdatny jako woda procesowa kondensat.
10. 10. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że chłodzeniu szokowemu przyporządkowane jest odzyskiwanie ciepła, i że to tak otrzymane ciepło przynajmniej częściowo stosuje się do termostatowania gazu syntezowego i etapów konwersji -w kombinowanym konwertorze oraz ewentualnie do ogrzewania gazu przed filtrem z węglem aktywnym.
11. 11. Urządzenie do przeprowadzania sposobu odzyskiwania i zużytkowania wartościowych substancji z surowego gazu syntezowego otrzymanego przez zgazowanie odpadów komunalnych i przemysłowych, drogą wysokotemperaturowej recyrkulacji i drogą materiałowo specyficznej konwersji frakcjonowanej, znamienne tym, że posiada ono reaktor wysokotemperaturowy (1) z przewodem wyprowadzającym (22) dla gazu syntezowego i że ma ono układ przepływowy dla gazu syntezowego, który w wyszczególnionej kolejności przynajmniej zawiera stopnie czynne obróbki mokrej:

    - urządzenie do chłodzenia szokowego (2) o wartości pH < 5,

    - urządzenie do zobojętniania (3) o wartości pH > 8, i

    - kombinowany konwertor (4), który integralnie zawiera co najmniej stopień konwertora substancji szkodliwych, płuczkę glicerynową, płuczkę sulferoksową i stopień suszenia na zimno, oraz

    - urządzenie do ogrzewanie gazu (6) i

    - filtr z węglem aktywnym (5), nadto urządzenie to posiada układ odzyskowy, który przynajmniej zawiera stopnie reakcji:

    - urządzenie do strącania żelaza wodorotlenkiem (9),

    - urządzenie do strącania metali ciężkich wodorotlenkiem (10),

    - urządzenia do wymiany jonowej wapnia (11),

    - urządzenie do osmozy odwróconej (12) i

    - urządzenie do zatężania krystalizacyjnego (13), poprzez które to stopnie reakcji w wyszczególnionej kolejności przepływa obsadzona substancjami woda z urządzenia do chłodzenia szokowego-zobojętniania (2) i z urządzenia do konwersji (4), przy czym stopnie reakcji mają urządzenia wyładowcze dla surowców wartościowych: wody (14), gazu użytecznego (18), soli użytecznej (17), siarki (16), wodorotlenków metali ciężkich (21), żelaza (19) i substancji nieorganicznych (20), oraz posiada ono urządzenia zawracające dla wodorotlenku żelaza (15) i węgla (8) do reaktora wysokotemperaturowego (1).
12. 12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że w układzie przepływowym gazu syntezowego jest między urządzeniem do zobojętniania (3) a kombinowanym konwertorem (4) umieszczone urządzenie do termostatowania gazu (6').
13. 13. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że urządzenie do chłodzenia szokowego (2) ma urządzenie do odzyskiwania ciepła (6), które przynajmniej częściowo jest sprzężone z urządzeniem do termostatowania gazu (6'), urządzeniem do ogrzewania gazu (6) i z urządzeniem do suszenia na zimno.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że ma jedno za drugim rozmieszczone urządzenie zasilające, kanał odgazowania i reaktor wysokotemperaturowy (1), przy czym reaktor wysokotemperaturowy posiada otwór wyładowczy (19, 20) dla stopu i otwór wyładowczy (22) dla gazu syntezowego, do którego dołączone jest urządzenie do oczyszczania gazu.