PL48114B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 4811 11.IX.1962 (P 99 641) Opublikowano: 27.IV.1964 KI. 85 c 3/01, MKP C 02 UKD c ff/Od Twórca wynalazku: inz. Bogdan Borkowski Wlasciciel patentu: Centralne Laboratorium Gazownictwa, Warszawa (Polska) Sposób calkowitego usuwania zanieczyszczen ze scieków przemyslowych Przedmiotem wynalazku jest sposób calkowitego usuwania zanieczyszczen w sciekach przemyslo¬ wych.Scieki z gazogeneratorów, gazowni, koksowni i rafinerii ropy naftowej oraz z przemyslu che- 5 micznego zawieraja przewaznie rózne zwiazki che¬ miczne, czesto bardzo szkodliwe, jak amoniak, cy¬ janowodór, fenole, weglowodory, produkty naftowe, merkaptany* insekcydy itp. Scieki takie dotychczas oczyszcza sie róznymi sposobami, majacymi na celu 10 odzyskanie takich zanieczyszczen lub ich znisz¬ czenie.Przed kilku laty zostaly opracowane i opubliko¬ wane w prasie technicznej sposoby calkowitego zniszczenia fenoli przez spalanie scieków fenolo- 15 wych. Jeden z tych sposobów polega na wyparo¬ wywaniu scieków fenolowych przez dzialanie na nie plomieniem palnika zasilanego gazem genera¬ torowym, a nastepnie podgrzewaniu uzyskanych oparów spalinowo-sciekowych do temperatury 20 650°C, co wedlug autorów prowadzi do spalania fenoli za pomoca wolnego tlenu, pochodzacego z nadmiaru uzytego powietrza w palniku. Jak praktyka wykazala, nie nastepuje w tych warun¬ kach calkowite zniszczeniefenoli. 25 Wedlug innego znanego sposobu proponuje sie zastosowanie tak zwanego mokrego spalania (bez- plomiennego) wszystkich substancji organicznych zawartych w sciekach za pomoca powietrza lub innych gazów zamierajacych tlen. Caly proces pro¬ wadzi sie pod wysokim cisnieniem 100—200 kG/cma w temperaturze 232—329°C.Badania przeprowadzone przez wynalazców w tym zakresie wykazaly, ze w temperaturze okolo 700°C pozostaje jeszcze w mieszaninie oparów scie¬ ków i powietrza okolo 20 — 25°/» zwiazków fenolo¬ wych. Calkowite zas utlenianie tych zwiazków na¬ stepuje dopiero w temperaturze 1000 — 1100°C.Ponadto badania potwierdzaja znane mankamenty przemyslowych wyparek fenoli, z których opary uchodza do otaczajacego powietrza.Dalsze badania utleniania za pomoca tlenu scie¬ ków fenolowych w autoklawie pod cisnieniem oko¬ lo 100 Kg/cm2 w temperaturze 250°C wykazaly, ze mozliwe jest uzyskanie prawie calkowitego roz¬ kladu fenoli, jednak wystepuje tu ta niedogodnosc, ze jest wymagane intensywne mieszanie w celu uzyskania lepszego stykania sie miedzyfazowego wody sciekowej i tlenu.Znane sposoby, pomimo, ze sa przewaznie kosz¬ towne, nie pozwalaja na calkowite usuniecie ze scieków przemyslowych zanieczyszczen szkodli¬ wych dla (gospodarki wodnej, powodujacych nisz¬ czenie ryb i biocenozy wód naturalnych. W wielu przypadkach wody powierzchniowe i wglebne sa4&114 tak zanieczyszczone sciekami przemyslowymi, .ze staja sie niezdatne do celów pitnych.Prowadzono dalsze badania, majace na celu uzy¬ skanie wystarczajacego rozkladu fenoli przy cisnieniu atmosferycznym lub podwyzszonym o 0,5 — 5,0 atm. i stwierdzono, ze mozna uzyskac calkowite utlenianie fenoli ze scieków w ich opa¬ rach za pomoca powietrza, o ile proces prowadzi sie w obecnosci katalizatora. Calkowite utlenianie fenoli i innych zanieczyszczen scieków nastepuje w temperaturze 200 — 500°C. Osiagnieto wiec obni¬ zenie temperatury procesu o okolo 500 — 600°C •w stosunku do znanych sposobów oraz obnizono cisnienie o okolo 100 — 200 kG/cm2. Uzyskano przy tym calkowity rozklad fenoli i innych zanieczysz¬ czen wody pogazowej w warunkach cisnienia atmosferycznego.Sposób wedlug wynalazku okazal sie o wiele latwiejszy w wykonaniu niz dotychczas stosowane sposoby, wymaga jednak prowadzenia procesu w obecnosci odpowiedniego katalizatora. Stwier¬ dzono na podstawie doswiadczen, ze uzyskuje sie dobre wyniki przy uzyciu nastepujacych kataliza¬ torów utleniania: PbO, Mn02 Cr203 CuO lub V2G5 a nawet platyny. \ Sposób wedlug wynalazku oczyszczania scieków przez utlenianie ich zanieczyszczen wykazuje bar-, dzo * duza przewage nad dotychczas stosowanymi sposobami oczyszczania scieków. Nie wymaga on kosztownych urzadzen, które byly dotychczas nie¬ odzowne. Oczyszczony sciek traci nieprzyjemny za¬ pach i zabarwienie, staje sie czysta woda, a wla¬ sciwie para wodna. Para taka nadaje sie do wyko¬ rzystania dla celów energetycznych lub grzewczych, do zgazowywania wegla, do krakowania ropy naf¬ towej itp. W celu ewentualnego usuniecia kwas¬ nych zanieczyszczen z pary sciekowej lub z samych scieków stosuje sie dodatek CaO, MgO, Al2Os lub filtr z tych materialów.W celu jasniejszego przedstawienia przedmiotu wynalazku przytoczono nizej dwa przyklady uwi¬ docznione schematycznie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat procesu utleniania za¬ nieczyszczen scieków bez odzyskiwania utlenianych zanieczyszczen, a fig. 2 — schemat procesu oczy¬ szczania przy odzyskiwaniu przed utlenieniem czesci zanieczyszczen.Wedlug pierwszego schematu proces prowadzi sie w sposób nastepujacy. Do pieca ceramicznego I, ogrzewanego do temperatury 350 — 500°C przepo- nowo spalinami doprowadzanymi przewodem 2, wtryskuje sie przez przewody 3 oczyszczane scieki, ogrzane uprzednio do temperatury okolo 100°C.Piec jest wypelniony tluczniem szamotowym 4 i katalizatorem 5. W piecu nastepuje odparowy¬ wanie wody i innych lotnych skladników zawar¬ tych w scieku. Czesc wprowadzanego powietrza jest zuzywana do spalania lub zgazowywania nie¬ lotnych skladników zanieczyszczen, osadzonych na tluczniu szamotowym 4. Mieszanina pary wodnej wprowadzonego powietrza i lotnych skladników, zanieczyszczen przechodzi do polozonej wyzej ogrzanej komory wypelnionej katalizatorem 5, w której nastepuje przegrzanie mieszaniny gazo¬ wej oraz calkowite utlenianie pod dzialaniem kata-4 io 15 20 29 30 35 45 50 55 lizatora wsifystkidh zanieczyszczen organicznych z utworzeniem dwutlenku wegla.; Amoniak zostaje przy tym rozlozony na azot i Wode bez tworzenia sie tlenku azotu. Jako katalizatora mozna uzyc PbO, Mn02 Cr2Oz, CuO lub V205, umieszczone na odpowiednim nosniku.Uzyskana przy tym para wodna, zawierajaca tyl¬ ko nieznaczne ilosci wspomnianych gazów, jest od¬ prowadzana z pieca przez przewód 6 do dalszego .wykorzystania. Moze ona byc uzyta na przyklad do zgazowywania wegla, do wdmuchiwania w mie¬ szaninie z powietrzem do czadnicy oraz do innych procesów technologicznych, jak krakowanie weglo¬ wodorów lub do plukania i ogrzewania aparatów np. instalacja do osuszania scieków. . • . .Opisany wyzej sposób oczyszczania scieków przemyslowych moze byc z korzyscia zastosowany w mniejszych zakladach chemicznej przeróbki we¬ gla, gdzie nie jest na ogól oplacalne odzyskiwanie ze scieków fenolu z uwagi na mala ilosc fenolu.Jednak, w nakladach przemyslowych wiekszych, gdzie zagadnienie odzyskiwania fenoli ze scieków ma znaczenie ekonomiczne, korzystnie jest stoso¬ wac proces wedlug schematu przedstawionego na fig. 2. Proces ten umozliwia odzyskiwanie zawar- 1 t/ch w sciekach lotnych i nielotnych fenoli, amo¬ niaku, oraz calkowite niszczenie resztek zanieczy¬ szczen scieków. Ponadto pozwala on na wykorzy¬ stanie pary wodnej ze scieków do celów technolo¬ gicznych lub grzewczych.Proces wedlug tego schematu prowadzi sie w sposób nastepujacy. Gorace scieki doprowadza sie przewodem 7 do dysocjatora 8, w którym odpe¬ dza sie gazy (H2S, COz, S02) odprowadzane prze¬ wodem 10, przy wdmuchiwaniu goracej pary i po¬ wietrza przewodem 9. Nastepnie gorace scieki, w razie potrzeby, kieruje sie do destylatora, w któ¬ rym oddziela sie wolny amoniak i lotne sole amo¬ nowe, które tworza w odbieralniku wode amonia¬ kalna o zawartosci okolo 20°/oNH2. | Teraz scieki kieruje sie do przeplywowego apa¬ ratu wyparnegó 12, np. do znanej wyparki Kest- nera. Z wyparki odprowadza sie u dolu przewodem 14 pozostalosci podestylacyjne w ilosci 5 — 10°/# doprowadzanych scieków, które stanowia zawiesine fenolu i innych skladników nielotnych. Pozostalosci takie odprowadza sie do rozdzielczego zbiornika smolowego lub do dalszej przeróbki w celu odzy¬ skania fenoli dwuwodorotlenkowych, glównie hy¬ drochinonu i pirokatechiny, pozostala zas woda wraca do Wyparki.Wyparka jest ogrzewana przeponowo za pomoca spalin (lub przegrzana wlasna para ze scieków) doprowadzanych przewodem 11 i odprowadzanych przewodem 13 do komina; Opary z wyparki 12 za¬ wieraja lotne fenole, które odzyskuje sie przez absorpcje za pomoca goracego roztworu lugu sodo¬ wego, np. w urzadzeniu stosowanym w znanej me¬ todzie Koppersa odzyskiwania fenoli. Zasadnicza róznica miedzy metoda Koppersa a sposobem we¬ dlug wynalazku polega na tym, ze w metodzie . Koppersa para wodna znajduje sie w obiegu i sluzy do wydzielania lotnych fenoli ze scieków ferzy jed¬ noczesnym usuwaniu fenoli z pary wodnej goracym roztworem lugu sodowego. Pozostaje przy tym.48114 sciek tylko czesciowo oczyszczony. W sposobie zas wedlug wynalazku pare wodna wytwarza sie ze scieku.Gorace opary doprowadzane sa przewodem 15 do pluczki 16, gdzie natryskuje sie goracy roztwór lugu sodowego za pomoca natryskiwaczy 17 w przeciwpradzie do przeplywu oparów. Roztwór lugu sodowego po dostatecznym nasyceniu fenolem odprowadza sie u dolu przewodem 18 w postaci handlowego 20 — 25°/o-go fenolanu osdowego.Pare wodna, zawierajaca nieprzereagowany fe¬ nol, kieruje sie przewodem 19 i 21 do ceramicznego pieca 1, doprowadza sie przy tym przewodem 20 powietrze w ilosci 50 — 200 1, w zaleznosci od cha¬ rakteru i ilosci zanieczyszczen scieków. Piec 1 jest ogrzewany do temperatury 350 — 500°C przepo- nowo spalinami doprowadzanymi przewodem 2 i zawiera katalizator 5. W piecu nastepuje calko¬ wite utlenianie resztek fenolu.Przegrzana pare wodna odprowadza sie z komo¬ ry katalitycznego utleniania przewodem 6. Zawiera ona nieznaczna ilosc dwutlenku wegla oraz reszte azotu i tlenu z dodanego powietrza. Pare taka moz¬ na wykorzystac jako pare technologiczna lub grzewcza, gdyz uzyskuje sie kondensaty calkowicie czyste, bezbarwne i bezwonne i moga sluzyc jako czysta woda przemyslowa. W sposobie wedlug wy¬ nalazku mozna wykorzystac urzadzenie stosowane w parowej metodzie Koppersa odzyskiwania fenoli.Wyzej opisane warianty sposobu wedlug wyna¬ lazku nadaja sie, ze wzgledu na mozliwosc bezpo¬ sredniego uzycia przegrzanej pary wodnej wytwa¬ rzanej ze scieków, do zastosowania w róznych pie¬ cach gazowniczych, gazogeneratorach, zwlaszcza w gazogeneratorach typu VIAG.W celu lepszego zbilansowania oczyszczania scie¬ ków silnie zafenolowanych z zapotrzebowaniem wody do gazogeneratora, nalezaloby zastosowac obieg wody do spryskiwania gazu, zamiast stoso- 5 wania wody swiezej. Uzyskuje sie przez to efekty techniczno-produkcyjne, jak polepszenie pracy elektrofiltrów oraz znaczne zmniejszenie ilosci scieków splywajacych do dolów smolowych. Jak wynika z przeprowadzonych badan, ilosc nadmia- 10 rowa scieków silnie zafenolowanych i zapotrzebo¬ wanie pary przez gazogenerator typu VIAG sa w tych warunkach takie same. Zastosowanie od¬ powiednich zmian konstrukcyjnych w urzadze¬ niu generatora V1AG w celu wykorzystania scie- is ków wydaje sie byc niezbedne, lecz bardzo ko¬ rzystne. Stwierdzono, ze sposób wedlug wynalazku nadaje sie do zastosowania z pewnymi nieznacz¬ nymi modyfikacjami do baterii gazogeneratorów •zakladów cisnieniowego zgazowywania, wytlewni, 20 zakladów koksochemicznych, zakladów syntezy fe¬ noli, koksowni lub rafinerii ropy naftowej. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe 25 Sposób calkowitego usuwania zanieczyszczen w sciekach przemyslowych lub w oparach scieko¬ wych, pochodzacych z przemyslu chemicznej prze¬ róbki wegla, produktów ropy naftowej lub prze¬ myslu chemicznego, przez calkowite spalenie scie- 50 ków fenolowych tlenem powietrza, znamienny tym, ze na gorace scieki w fazie gazowej dziala sie w sposób ciagly tlenem, powietrzem lub mieszanina tych gazów w temperaturze od 200 do 500°C przy zwyklym cisnieniu atmosferycznym lub podwyz- 55 szonym o 0,5—5,0 atm. przy uzyciu katalizatora utleniania, jak PbO, Mn02, Cr203, CuOt V205 lub PU48114 Y% Fig. i Z.G. „Buch" W-wa, zam. 92-64 nakt. 350 egz. PL