PL191530B1 - Urządzenie do usuwania SO 2 z gazów spalinowych i wytwarzania roztworu siarczanu amonu, przetwarzalnego w surowce wtórne - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie, do usuwania SO 2 z gazów spalinowych i wytwarzania roztworu siarczanu amonu, przetwarzalnego w surowce wtórne zawierajace pluczke z co najmniej jedna, przemywana z dolu do góry gazami spalinowymi, strefa plukania, umieszczonym nad strefa plukania urzadzeniem rozdzielczym do doprowadzania cieczy absorpcyjnej oraz umieszczonym ponizej strefy plukania, przepuszczalnym dla gazu dnem zbiorczym dla cieczy, urzadzenie do dopro- wadzania wody amoniakalnej do strefy plukania, urzadze- nie utleniajace do utleniania zawartego w cieczy absorpcyj- nej siarczynu amonu i wodorosiarczynu amonu do postaci siarczanu amonu, obieg cieczy absorpcyjnej, laczacy dno zbiorcze z urzadzeniem utleniajacym oraz urzadzenie utleniajace z usytuowanym nad strefa plukania urzadze- niem rozdzielczym, kanal spalinowy do doprowadzania gazów spalinowych do pluczki, uchodzacy nad kotlem do pluczki, umieszczone w kanale spalinowym urzadzenie zraszajace do doprowadzania chlodzacej strumien gazów spalinowych i nasycajacej go para wodna, cieczy do chlo- dzenia bezprzeponowego, prowadzonej w postaci kropel wraz ze strumieniem gazów spalinowych i kierowanej do kotla pluczki, oraz urzadzenie do zawracania cieczy z kotla pluczki do umieszczonego w kanale spalinowym urzadze- nia zraszajacego i przewód odmulajacy, który jest dolaczo- ny do kotla pluczki i z którego pobierany jest roztwór siarczanu amonu, znamienne tym, ze dochodzacy do kotla (11) pluczki przewód zasilajacy (13) stanowi doprowadzenie siarczanu amonu z urzadzenia utleniajacego…………………….. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do usuwania SO2 z gazów spalinowych i wytwarzania roztworu siarczanu amonu, przetwarzalnego w surowce wtórne.

Urządzenie, znane z niemieckiego zgłoszenia patentowego nr DE-C 37 33 319, zawiera wstępną płuczkę do oddzielania chlorowcowodorow oraz umieszczoną za płuczką wstępną, płuczkę gazową z trzema strefami płukania. Do środkowej strefy płukania płuczki gazowej dołączony jest obieg cieczy płuczącej, do którego doprowadza się absorbent w postaci wody amoniakalnej. Z obiegu cieczy płuczącej odciąga się strumień częściowy i doprowadza się go do urządzenia utleniającego. Tutaj zachodzi utlenianie zawartego w cieczy absorpcyjnej siarczynu amonu i wodorosiarczynu amonu do postaci siarczanu amonu. W płuczce wstępnej stosuje się wodę, którą w przyporządkowanym płuczce wstępnej obiegu wody płuczącej zawraca się z kotła płuczki wstępnej do urządzenia zraszającego płuczki wstępnej. Z kotła płuczki wstępnej odciąga się strumień częściowy i doprowadza się go do obiegu cieczy absorpcyjnej środkowej strefy płukania ustawionej dalej płuczki gazowej. Szkodliwe substancje, oddzielone w płuczce wstępnej, przechodzą do obiegu cieczy absorpcyjnej płuczki gazowej i są wraz z roztworem siarczanu amonu pobierane z urządzenia utleniającego. Przy dalszej przeróbce do postaci siarczanu amonu poprzez odparowanie i granulację powstaje zanieczyszczony produkt końcowy, który można wykorzystać jako nawóz.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP-A 620 187 znane jest urządzenie, zawierające również płuczkę wstępną do oddzielania chlorowcowodorów oraz umieszczoną za nią płuczkę gazową do usuwania SO2. Kocioł płuczki gazowej jest zaopatrzony w układ napowietrzający. Płukanie gazowe odbywa się z udziałem siarczanu amonu, odciąganego z kotła płuczki gazowej i doprowadzanego do dysz zraszających płuczki gazowej. Częściowy strumień siarczanu amonu kieruje się do kotła płuczki wstępnej, zawierającego urządzenie zraszające oraz urządzenie do zawracania cieczy z kotła do urządzenia zraszającego. Prowadzenie cieczy w obiegu powoduje zagęszczenie roztworu siarczanu amonu. Częściowy strumień zagęszczonego roztworu siarczanu amonu pobiera się z kotła płuczki wstępnej, zagęszcza dodatkowo za pomocą hydrocyklonów i suszy do postaci siarczanu amonu. Produkt końcowy jest również zanieczyszczony szkodliwymi substancjami, oddzielonymi w płuczce wstępnej.

Znane urządzenia z oddzielną płuczką wstępną do oddzielania chlorowcowodorów i oddzielną płuczką gazową do usuwania SO2 z gazów spalinowych są skomplikowane. Niekorzystne jest ponadto, że znane urządzenia umożliwiają otrzymanie produktu końcowego wyłącznie w postaci zanieczyszczonego siarczanu amonu, który jednak można dalej przetworzyć, uzyskując nawóz.

Celem wynalazku jest zaproponowanie urządzenia, za pomocą którego można wytwarzać dwa roztwory siarczanu amonu o różnej jakości. Urządzenie powinno przy tym mieć jak najprostszą konstrukcję.

Urządzenie do usuwania SO2 z gazów spalinowych i wytwarzania roztworu siarczanu amonu, przetwarzalnego w surowce wtórne, zawierające płuczkę z co najmniej jedną, przemywaną z dołu do góry gazami spalinowymi, strefą płukania, umieszczonym nad strefą płukania urządzeniem rozdzielczym do doprowadzania cieczy absorpcyjnej oraz umieszczonym poniżej strefy płukania, przepuszczalnym dla gazu dnem zbiorczym dla cieczy, urządzenie do doprowadzania wody amoniakalnej do strefy płukania, urządzenie utleniające do utleniania zawartego w cieczy absorpcyjnej siarczynu amonu i wodorosiarczynu amonu do postaci siarczanu amonu, obieg cieczy absorpcyjnej, łączący dno zbiorcze z urządzeniem utleniającym oraz urządzenie utleniające z usytuowanym nad strefą płukania urządzeniem rozdzielczym, kanał spalinowy do doprowadzania gazów spalinowych do płuczki, uchodzący nad kotłem do płuczki, umieszczone w kanale spalinowym urządzenie zraszające do doprowadzania chłodzącej strumień gazów spalinowych i nasycającej go parą wodną, cieczy do chłodzenia bezprzeponowego, prowadzonej w postaci kropel wraz ze strumieniem gazów spalinowych i kierowanej do kotła płuczki, oraz urządzenie do zawracania cieczy z kotła płuczki do umieszczonego w kanale spalinowym urządzenia zraszającego i przewód odmulający, który jest dołączony do kotła płuczki i z którego pobierany jest roztwór siarczanu amonu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że dochodzący do kotła płuczki przewód zasilający stanowi doprowadzenie siarczanu amonu z urządzenia utleniającego, przy czym roztwór siarczanu amonu, pobierany z przewodu odmulającego, zaś do urządzenia utleniającego dołączony jest przewód czerpalny do pobierania roztworu siarczanu amonu. Korzystnie do urządzenia zraszającego dołączone jest dodatkowe urządzenie do doprowadzania roztworów NaOH i/lub KOH.

Korzystnie strefa płukania zawiera nasypową warstwę wypełniacza, zraszaną cieczą absorpcyjną.

PL 191 530 B1

Korzystnie strefie płukania przyporządkowany jest drugi obieg cieczy absorpcyjnej, przez który zawierająca siarczyn amonu ciecz absorpcyjna jest prowadzona, bezpośrednio do umieszczonego nad strefą płukania, urządzenia rozdzielczego.

Korzystnie w płuczkę wbudowany jest elektrofiltr mokry do oddzielania aerozoli, usytuowany przed górnym wylotem oczyszczonego gazu z płuczki.

W urządzeniu według wynalazku kocioł płuczki jest wykorzystywany jako zbiornik dla roztworu siarczanu amonu, stosowanego do płukania wstępnego oraz jako ciecz do chłodzenia bezprzeponowego. Kocioł płuczki jest wstawiony w obieg cieczy, przy czym wskutek transportu masy do gorącego strumienia gazów podczas chłodzenia bezprzeponowego następuje zagęszczenie roztworu siarczanu amonu. Zastosowana do oddzielania SO2 ciecz absorpcyjna jest zbierana oddzielnie na usytuowanym poniżej strefy płukania, dnie zbiorczym i doprowadzana do urządzenia utleniającego. W urządzeniu według wynalazku stężony, lecz zarazem zanieczyszczony roztwór siarczanu amonu jest pobierany z kotła płuczki, zaś w urządzeniu utleniającym zbiera się w zasadzie pozbawiony zanieczyszczeń roztwór siarczanu amonu, którego stężenie jest mniejsze. Wytwarzanie obu różnych roztworów siarczanu amonu jest zmienne w odniesieniu do proporcji ilościowych, co umożliwia prowadzenie produkcji w sposób dopasowany do konkretnych wymagań.

Do urządzenia zraszającego w kanale spalinowym dołączone jest korzystnie dodatkowe urządzenie do doprowadzania roztworów NaOH i/lub KOH, które służą do związania i neutralizacji chlorowców. Korzystne jest przy tym zastosowanie KOH, które może pozostać w nawozie na bazie siarczanu amonu jako udział potasu.

Zaopatrzenie urządzenia w dwa obiegi cieczy absorpcyjnej pozwala na prowadzenie sposobu, w którym ciecz absorpcyjna, podawana na górną powierzchnię strefy płukania, stanowi mieszanina wody amoniakalnej, zawierającej siarczyn amonu cieczy płuczącej, pobieranej z płuczki poniżej strefy płukania i zawracanej bez obróbki pośredniej, oraz roztworu siarczanu amonu, zawracanego z urządzenia utleniającego, przy czym stosunek siarczynu amonu do siarczanu amonu w mieszaninie wynosi 15 : 1do 3 : 1. Korzystnie stosunek siarczynu amonu do siarczanu amonu w mieszaninie wynosi 10: 1do 5 : 1. Ciecz absorpcyjna charakteryzuje się dużą zdolnością absorpcji SO2 i nie wykazuje tendencji do tworzenia aerozoli.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pojedyncza figura przedstawia schemat urządzenia do usuwania SO2 z gazów spalinowych i wytwarzania roztworu siarczanu amonu, przetwarzalnego w surowce wtórne.

Do zasadniczych elementów urządzenia zalicza się płuczka 1z co najmniej jedną, przemywaną z dołu do góry przez gazy spalinowe, strefą płukania 2oraz usytuowanym nad strefą płukania 2 urządzeniem rozdzielczym 3 do doprowadzania cieczy absorpcyjnej, urządzenie doprowadzające 4 wodę amoniakalną do strefy płukania 2, urządzenie utleniające 5 do utleniania zawartego w cieczy absorpcyjnej siarczynu amonu i wodorosiarczynu amonu do postaci siarczanu amonu, kanał spalinowy 6 do doprowadzania gazów spalinowych do płuczki 1, umieszczone w kanale spalinowym 6 urządzenie zraszające 7do doprowadzania oziębiającej strumień gazów spalinowych i nasycającej go parą wodną, cieczy do chłodzenia bezprzeponowego.

Poniżej strefy płukania 2 usytuowane jest przepuszczalne dla gazu, dno zbiorcze 8 dla cieczy. Strefie płukania 2 przyporządkowany jest obieg 9 cieczy absorpcyjnej, łączący dno zbiorcze 8 z urządzeniem utleniającym, 5 oraz urządzenie utleniające 5 z usytuowanym nad strefą płukania 2 urządzeniem rozdzielczym 3. Strefie płukania 2 przyporządkowany jest ponadto drugi obieg 10 cieczy absorpcyjnej, przez który zawierająca siarczyn amonu ciecz absorpcyjna jest doprowadzana, z pominięciem urządzenia utleniającego, bezpośrednio do urządzenia rozdzielczego 3, usytuowanego nad strefą płukania 2.

Kanał spalinowy 6 do doprowadzania gazów spalinowych do płuczki 1 uchodzi do płuczki 1 nad kotłem 11. Ciecz do chłodzenia bezprzeponowego, doprowadzana przez usytuowane w kanale spalinowym 6 urządzenie zraszające 7, jest w postaci kropel prowadzona w strumieniu gazów spalinowych i przechodzi do kotła 11 płuczki. Za pomocą urządzenia zawracającego 12 ciecz z kotła 11 płuczki jest zawracana do urządzenia zraszającego 7, umieszczonego w kanale spalinowym 6.

Przez przewód zasilający 13 do kotła 11 płuczki doprowadzany jest siarczan amonu z urządzenia utleniającego 5. Do kotła 11 płuczki dołączony jest przewód odmulający 14, z którego pobierany jest zatężony przez prowadzenie w obiegu, nadający się do produkcji nawozu, roztwór siarczanu amonu. Pozbawiony w zasadzie zanieczyszczeń roztwór siarczanu amonu jest pobierany z urządzenia utleniającego 5. W tym celu do urządzenia utleniającego 5 dołączony jest przewód czerpalny 15, przez który pobierany jest roztwór siarczanu amonu, nadający się do produkcji czystego siarczanu amonu.

PL 191 530 B1

Urządzenie przedstawione na rysunku, służy do usuwania SO2 z gazów spalinowych, które mogą pochodzić na przykład ze spalarni odpadów, instalacji Clausa, elektrowni, spalarni mułów lub prażalni siarczynów. Gazy spalinowe są wstępnie odpylane do wartości, którą otrzymuje się z dopuszczalnej wartości granicznej dla nawozów, wyznaczając stosunek zanieczyszczeń, znajdujących się w gazach spalinowych i zawierających metale ciężkie, do stężenia SO2. Odpylanie wstępne zachodzi w przedziale temperatur od 160 do 350°C, co wyklucza możliwość wystąpienia kondensacji kropelek kwasu siarkowego. Temperatura wejścia do kanału spalinowego 6, w którym zachodzi chłodzenie bezprzeponowe, powinna wynosić od 110 do 180°C.

Doprowadzane do urządzenia gazy spalinowe są w kanale spalinowym 6 zraszane roztworem NaOH lub KOH, doprowadzanym przez przewód 16 w celu oddzielenia zawartych w spalinach chlorowcowodorow. Ponadto za pomocą urządzenia zraszającego 7 do gazów spalinowych doprowadzany jest roztwór siarczanu amonu, przy czym gazy spalinowe są oziębione i nasycone wodą. Temperatura cieczy jest utrzymywana w przedziale pomiędzy 45 i 60°C, przy czym temperatura nasycenia gazu wyznacza temperaturę cieczy do chłodzenia bezprzeponowego.

Oziębione, nasycone parą wodną i pozbawione chlorowcowodorow gazy spalinowe przepływają następnie do strefy płukania 2 płuczki 1. W strefie płukania 2 zanieczyszczone SO2 gazy spalinowe są doprowadzane do kontaktu z cieczą absorpcyjną, składającą się z wody amoniakalnej, wodnego roztworu siarczanu amonu i świeżo powstałego roztworu siarczynu amonu. Częściowy strumień cieczy absorpcyjnej, pobieranej na przepuszczalnym dla gazu dnie zbiorczym 8 poniżej strefy płukania 2, jest doprowadzany w obiegu cieczy absorpcyjnej do urządzenia utleniającego 5. Tutaj, poprzez dodanie zawierającego tlen gazu, zachodzi utlenianie zawartych w cieczy siarczynów amonu i wodorosiarczynów amonu do postaci siarczanu amonu. Druga część cieczy absorpcyjnej jest prowadzona przez przewód w obiegu 10, mieszana z wodą amoniakalną z przewodu, stanowiącego urządzenie doprowadzające 4, oraz roztworem siarczanu amonu z urządzenia utleniającego 5 i doprowadzana do urządzenia zraszającego w postaci urządzenia rozdzielczego 3, usytuowanego nad strefą płukania 2.

Strefa płukania 2 zawiera nasypową warstwę wypełniacza, która zwiększa powierzchnię styku pomiędzy gazami spalinowymi i cieczą absorpcyjną, poprawiając absorpcję SO2. Zastosowanie wypełniaczy umożliwia zmniejszenie wysokości strefy płukania 2, a zatem wysokości całej płuczki 1. W nasypowej warstwie wypełniacza stosuje się wypełniacze dostępne na rynku, składające się z materiału obojętnego na działanie kwaśnych gazów.

Aby osiągnąć efektywną absorpcję SO2, wartość pH cieczy absorpcyjnej jest ustalana pomiędzy pH 5 i pH 6,5. Wartość pH jest ustalana poprzez doprowadzanie wody amoniakalnej.

Do urządzenia utleniającego 5 dołączony jest przewód powietrzny 17 z dmuchawą. Powietrze doprowadzane przez przewód 17 doprowadza się do intensywnego styku z cieczą, zawierającą NH4HSO3 i (NH4)2SO3. Powstający roztwór siarczanu amonu zbiera się w kotle urządzenia utleniającego 5. Stężenie siarczanu amonu jest wyznaczane na przykład za pomocą pomiaru gęstości. Roztwór siarczanu amonu o stężeniu od 25 do 30% wagowych jest odciągany z kotła urządzenia utleniającego 5. Strumień częściowy, odciągany przez przewód 15, jest doprowadzany do urządzenia do uzyskiwania siarczanu amonu, w którym to urządzeniu poprzez usunięcie wody otrzymywany jest czysty siarczan amonu. Strumień częściowy, odciągany przez przewód 13, jest doprowadzany do kotła 11 płuczki i wykorzystywany w dołączonym do kotła 11 płuczki obiegu cieczy, do którego należy urządzenie zawracające 12 w postaci przewodu zwrotnego, jako ciecz do bezprzeponowego chłodzenia gazów spalinowych, przy czym roztwór siarczanu amonu zostaje zatężony do stężenia, sięgającego 42% wagowych.

Ilość cieczy w kotle urządzenia utleniającego 5 utrzymuje się na stałym poziomie za pomocą odpowiedniego doprowadzenia poprzez dodawanie wody lub cieczy płuczącej ze zbiornika buforowego 18.

W przykładzie wykonania, przedstawionym na rysunku, płuczka 1 zawiera drugą strefę płukania 2', również z nasypową warstwą wypełniacza. Roztwór płuczący o wartości pH od 4 do 6 jest podawany przez rozdzielacz 3' na warstwę nasypową drugiej strefy płukania 2' i doprowadzany do styku z oczyszczonym gazem.

Zanieczyszczona ciecz płucząca drugie strefy płukania 2' jest odciągana na usytuowanym poniżej drugiej strefy płukania 2' dnie zbiorczym 8' i kierowana do zbiornika buforowego 18. Wartość pH cieczy płuczącej jest ustalana poprzez doprowadzanie wody amoniakalnej przez przewód, stanowiący urządzenie doprowadzające 4. Poziom cieczy w kotle zbiornika buforowego 18 jest regulowany poprzez doprowadzanie wody przez przewód 19.

Oczyszczone gazy spalinowe są następnie kierowane do komina i odprowadzane do otoczenia.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie, do usuwania SO2 z gazów spalinowych i wytwarzania roztworu siarczanu amonu, przetwarzalnego w surowce wtórne zawierające płuczkę z co najmniej jedną, przemywaną z dołu do góry gazami spalinowymi, strefą płukania, umieszczonym nad strefą płukania urządzeniem rozdzielczym do doprowadzania cieczy absorpcyjnej oraz umieszczonym poniżej strefy płukania, przepuszczalnym dla gazu dnem zbiorczym dla cieczy, urządzenie do doprowadzania wody amoniakalnej do strefy płukania, urządzenie utleniające do utleniania zawartego w cieczy absorpcyjnej siarczynu amonu i wodorosiarczynu amonu do postaci siarczanu amonu, obieg cieczy absorpcyjnej, łączący dno zbiorcze z urządzeniem utleniającym oraz urządzenie utleniające z usytuowanym nad strefą płukania urządzeniem rozdzielczym, kanał spalinowy do doprowadzania gazów spalinowych do płuczki, uchodzący nad kotłem do płuczki, umieszczone w kanale spalinowym urządzenie zraszające do doprowadzania chłodzącej strumień gazów spalinowych i nasycającej go parą wodną, cieczy do chłodzenia bezprzeponowego, prowadzonej w postaci kropel wraz ze strumieniem gazów spalinowych i kierowanej do kotła płuczki, oraz urządzenie do zawracania cieczy z kotła płuczki do umieszczonego w kanale spalinowym urządzenia zraszającego i przewód odmulający, który jest dołączony do kotła płuczki i z którego pobierany jest roztwór siarczanu amonu, znamienne tym, że dochodzący do kotła (11) płuczki przewód zasilający (13) stanowi doprowadzenie siarczanu amonu z urządzenia utleniającego (5), przy czym roztwór siarczanu amonu, pobierany z przewodu odmulającego (14), zaś do urządzenia utleniającego (5) dołączony jest przewód czerpalny (15) do pobierania roztworu siarczanu amonu.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że do urządzenia zraszającego (7) dołączone jest dodatkowe urządzenie do doprowadzania roztworów NaOH i/lub KOH.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że strefa płukania (2) zawiera nasypową warstwę wypełniacza, zraszana cieczą absorpcyjną.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 3, znamienne tym, że strefie płukania (2) przyporządkowany jest drugi obieg (10) cieczy absorpcyjnej, przez który zawierająca siarczyn amonu ciecz absorpcyjna jest prowadzona, bezpośrednio do umieszczonego nad strefą płukania (2), urządzenia rozdzielczego (3).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w płuczkę (1) wbudowany jest elektrofiltr mokry do oddzielania aerozoli, usytuowany przed górnym wylotem oczyszczonego gazu z płuczki (1).