Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania rteci z gazu nia zanieczyszczonego, a zwlaszcza sposób wydzielania rteci z gazu zawierajacego pewna ilosc zanieczyszczen takich jak dwutlenek siarki i chlorowce oraz, równoczesnie rtec.W ostatnich latach wiele uwagi poswiecono problemom zanieczyszczenia powietrza parami rteci i usuwania rteci z róznych gazów, takich jak gazy uchodzace z kopalni rteci, z instalacji do wytapiania metali niezelaznych, z kotlów ogrzewanych weglem i z pieców do spalania odpadów stalych i szlamów odpadowych z instalacji do przerobu scieków kanalizacyjnych.Istnieja równiez inne gazy zawierajace rtec, wymagajace przerobu w celu wydzielenia jej na przyklad gazy z otoczenia instalacji do wytwarzania termometrów rteciowych, lamp i luster zuzyciem rteci, wodorotlenku sodu (zastosowanie elektro Iizerów rteciowych) oraz niektórych produktów chemicznych a takze gazowy wodór otrzymywany jako pólprodukt w rteciowych elektrolizerach solanki. Poniewaz jednak wymienione gazy zawierajace rtec maja sklad stosunkowo prosty, latwo jest wydzielic ja sposobami tradycyjnymi.Jeden z takich sposobów, ujawniony w opisie patentowym NRD nr 96638, polega na przepuszczaniu gazów zanieczyszczajacych rtecia przez porowata mase kontaktowa, taka jak tlenek glinu, wegiel aktywowany lub krzemionka, nasycona roztworem soli Fe'" w kwasie nieorganicznym np.solnym, siarkowym. Niedogodnoscia tego sposobu jest to, ze w czasie absorbcji rteci, sól Fe111 utleniajac Hg, redukuje sie do soli Fe1" wskutek czego traci aktywnosc i dlatego nie moze byc dlugo stosowana. Równiez ze wzgledu na koniecznosc dlugiego okresu kontaktu Hg, z adsorbutem 3—30 sek, oczyszczanie duzych ilosci gazu wymaga instalacji o duzym gabarycie.Jednakze nie znaleziono dotychczas ekonomicznego sposobu wydzielania rteci z gazów wymienionych na pierwszym miejscu, poniewaz gazy te, opuszczajac kopalnie rteci, instalacje do wytapiania metali niezelaznych, kotly ogrzewane weglem oraz piece do spalania odpadów stalych i szlamów z instalacji do przerobu scieków2 94 682 kanalizacyjnych zawieraja, poza rtecia, rózne zanieczyszczenia, zwlaszcza zanieczyszczenia chlorowcozwiazkami, zwiazkami siarki i róznymi rodzajami metali ciezkich, które nie pozwalaja na przeprowadzenie operacji wydzielania rteci.W wyniku badan nad opracowaniem w pelni zadawalajacego z punktu widzenia technicznego i ekonomicz¬ nego sposobu wydzielania par rteci z gazu, stwierdzono, ze wegiel aktywowany impregnowany kwasem siarkowym po odpowiednich zabiegach wykazuje wysoka skutecznosc jako adsorbent rteci zawartej w gazie i posiada zdolnosc adsorpcji wystarczajaca do stosowania go przez dlugi okres czasu. Ponadto stwierdzono, ze adsorbent ten posiada zdolnosc adsorpcji wyjatkowo stala, nawet gdy w gazie wystepuja zanieczyszczenia takie jak dwutlenek siarki, chlorowce i/lub ich zwiazki i ze ponadto adsorbent ten moze byc stosowany w szerszym zakresie niz w przypadku dotychczasowych sposobów.Wynalazek polega na przepuszczeniu gazu zawierajacego rtec nad stalym adsorbentem, szczególnie do tego celu przygotowanym.. Przygotowanie to polega na impregnowaniu wegla aktywnego kwasem siarkowym o stezeniu 30—80% wagowych i wysuszeniu w temperaturze 100-200°C. Gazami zawierajacymi rtec do których mozna zastosowac sposób wedlug wynalazku, sa: powietrze, wodór, azot lub dwutlenek wegla róznego pochodzenia, takiego jak z instalacji do wytwarzania termometrów rteciowych, lamp rteciowych, luster, wodorotlenku sodowego przy uzyciu elektrolizerów rteciowych i niektórych srodków chemicznych. Najlepsze rezultaty uzyskuje sie jednak w przypadku gazów zawierajacych jako zanieczyszczenie dwutlenek siarki, chlorowce i/lub ich zwiazki oraz, równoczesnie, rtec, przy czym gazy te moga pochodzic z kopalni rteci, z Instalacji do wytapiania metali niezelaznych, z kotlów ogrzewanych weglem i z pleców do spalania odpadów stalych i szlamów odpadowych z instalacji do przerobu scieków kanalizacyjnych.Sporzadzenie adsorbenta wedlug wynalazku nie nastrecza trudnosci, poniewaz mozna go wytworzyc dowolnym znanym sposobem. Jednakze jest szczególnie pozadane sporzadzenie tego adsorbenta przez zanurzenie wegla aktywowanego w wodnym roztworze kwasu siarkowego a nastepnie wysuszenie otrzymanej masy.W tym przypadku stezenie kwasu siarkowego nie jest ograniczone ale korzystniej jest z punktu widzenia praktycznego stosowac roztwór wodny o stezeniu 30-80% wagowych. Suszenie moze byc prowadzone w temperaturze i w atmosferze otoczenia, lecz stwierdzono, ze zdolnosc adsorpcji wzrasta do wyjatkowo wysokiego poziomu jesli prowadzi sie w temperaturze 100-200° C w przeplywie powietrza wciagu kilku godzi1,. Niezaleznie od sposobu korzystnie jest by do nasycania wegla aktywowanego zuzywac powyzej 10% wagowych kwasu siarkowego.Dzialanie wegla aktywowanego wydaje sie byc specyficzne dla niniejszego wynalazku, poniewaz nie mozna uzyskac zadowalajacych rezultatów przy wydzielaniu rteci z gazów, jesli jako nosnik kwasu siarkowego uzyje sie inne substancje stale stosowane zazwyczaj jako adsorbenty, na przyklad zel krzemionkowy aktywowany tlenek gllnu lub zeollt. W tych warunkach, a takze wobec faktu, ze sam wegiel aktywowany ma niewielka zdolnosc adsorpcyjna dla wydzielenia rteci z gazu, przypuszcza sie, ze ma tu miejsce specyficzne dzialanie katalityczne na powierzchni adsorpcyjnej wegla aktywowanego polaczonego z kwasem siarkowym. W zwiazku z tym zastoso¬ wanie wegla aktywowanego impregnowanego kwasem siarkowym stanowi zasadnicza czesc wynalazku.Mozna stosowac dowolny rodzaj wegla aktywowanego otrzymywanego w postaci zgranulowanej lub w postaci rozdrobnionej przez rozkladowa destylacje drewna, wegla, lupin orzechów, kosci zwierzecych lub innych materialów zweglajacych sie a nastepnie aktywacje sposobami tradycyjnymi na przyklad przez ogrzewanie do wysokiej temperatury w strumieniu powietrza lub dwutlenku wegla. Ogólnie, korzystnie jest stosowac wegiel aktywowany granulowany o srednim wymiarze czastek od 1 —10 mm srednicy, chociaz moze ona bycinna. / Adsorbent wedlug wynalazku moze byc stosowany do róznych typów reaktorów (aparatów do adsorpcji), na przyklad ze zlozem nieruchomym, fluidalnym lub ruchomym. Adsorbent wedlug wynalazku moze byc stosowany w szerokim zakresie temperatury adsorpcji i szybkosci objetosciowej gazu zawierajacego rtec.Przebadano równiez szczególowo warunki prowadzenia procesu z punktu widzenia opracowania najbardziej skutecznego sposobu wydzielania rteci z gazów i stwierdzono ze szybkosc adsorpcji rteci zalezy glównie ód temperatury adsorpcji i wilgotnosci gazu poddanego przerobowi a zwlaszcza ,ze zawartosc resztkowa rteci w gazie moze byc ograniczona do poziomu, który nie jest wykrywany przy uzyciu tradycyjnego wykrywacza rteci (ponizej 0,01 mg Hg/m3) jesli proces prowadzi sie w warunkach odpowiadajacych ponizszemu wzorowi ogólnemu: t 273 A-B log P w którym t oznacza temperature adsorpcji (°C), P oznacza cisnienie czastkowe wody w gazie poddanym przerobowi (mm Hg), aA iB oznaczaja wspólczynniki przeliczeniowe równe odpowiednio 3,34X10"3 i3,7X 10"4.94 682 3 Sposobem wedlug wynalazku mozna wiec oddzielic praktycznie cala ilosc rteci zawartej w róznych gazach nawet gdy gazy te zawieraja dwutlenek siarki w ilosci od 100 czesci na milion do 15% objetosciowych a takze chlorowce i inne zanieczyszczenia, zmniejszajace zawartosc rteci resztkowej pozostalej w gazie do ponizej 0,01 mg/m3. Ponadto mozna stosowac wysokie temperatury i szybkosci objetosciowe w ciagu dluzszego okresu czasu bez Jakiegokolwiek obnizenia zdolnosci adsorbcyjnej. W ten sposób wynalazek moze byc stosowany do przerobu gazu w wysokiej temperaturze bez zadnego chlodzenia.Sposób wedlug wynalazku umozliwia usuwanie Hg i to wydatnie przez dlugi okres czasu. Nadto usuwanie Hg Jest efektywne nawet w czasie kontaktu gazu z adsorbentem bardzo krótkim 0,072-0,36 sekund.Dzieki temu mozna przerabiac duze ilosci gazu w aparacie o malych wymiarach.P r z y k l,a d I. Powietrze podawane dmuchawa przepuszczono przez utrzymywany w temperaturze 40°C aparat do nasycania parami rteci i przez aparat do nasycania para wodna, równiez utrzymywany w temperaturze 40°C. Nastepnie powietrze to dogrzano do zadanej temperatury i wprowadzono do dolnej czesci aparatu do adsorbcjl gazu. Aparat ten byl szklana rura o srednicy wewnetrznej 25 mm i dlugosci 300 mm. napelniona 100 ml adsorbenta otrzymanego przez zanurzenie wegla aktywowanego granulowanego (srednia srednica okolo 1-2 mm) w wodnym roztworze kwasu siarkowego o,stezeniu 70% i przez pózniejsze wysuszenie powstalej masy w temperaturze 150°C w strumieniu powietrza w ciagu 2 godzin.Zawartosc rteci na wlocie i wylocie aparatu adsorpcyjnego mierzono za pomoca wykrywacza rteci (granica wykrywalnosci: 0,02 mg/nm3.W tablicy I zestawiono otrzymane rezultaty oraz podano warunki prowadzenia procesu.Tablica I Nr doswiadczenia 1 2 3 4 Przeplyw gazu 1 godz. 1000 3000 5000 1000 1000 Temperatura adsorpcji °C 120 120 120 95 80 Zawartosc rteci w gazie wlot 28 26 24 28 27 mg/Nm* wylot nie wykryto nie wykryto nie wykryto 0,10 025 Przyklad II. Postepowano zasadniczo w sposób podany w przykladzie I, lecz stosujac mieszanine powietrza z gazowym dwutlenkiem siarki.W tablicy II zestawiono otrzymane rezultaty i podano warunki prowadzenia procesu.TablIca II Nr doswiadczenia 6 7 8 9 Przeplyw 1 /godz. 1000 3000 5000 1000 1000 Temperaturaadsorpcji °C 120 120 120 90 50 Zawartosc SOa %obj- 0,8 2.0 8,0 8,0 8,0 Zawartosc rteci w gazie mg/Nms wlot wylot 29 23 26 28 nie wykryto nie wykryto nie wykryto 0,12 12 W tym przypadku nie zaszla adsorpcja dwutlenku siarki.P,rzyklad III. Postepowano zasadniczo w sposób podany w przykladzie I, lecz obnizajac do -10°C punkt rosy pary wodnej zawartej w powietrzu przez zastosowanie zelu krzemionkowego jako adsorbenta wody.W tablicy III zestawiono otrzymane rezultaty i podano warunki prowadzenia procesu.94 682 Tablica III Nr doswiadczenia 11 12 13 14 Przeplyw gazu 1/godz. 1000 5000 5000 1000 1000 Temperatura adsorpcji °C 50 50 50 Zawartosc SOa %obj. 8,0 8,0 - 8,0 - Zawartosc wlot 29 29 29 rteci w gazie mg/Nm3 wylot nie wykryto nie wykryto nie wykryto 015 0,12 Przyklad IV. Postepowano zasadniczo w sposób opisany w przykladzie I, lecz stosujac zamiast powietrza gazowy azot, gazowy wodór i gazowy dwutlenek wegla.Dla wszystkich gazów otrzymano jednakowe rezultaty.Przyklad V. W tekscie adsorpcyjnym wykonanym w aparaturze w warunkach podanych w przykla¬ dzie I, nie wykryto obecnosci rteci w gazie wylotowym w ciagu ponad 4 miesiecy pracy.Adsorbent: 100 ml, sporzadzony w sposób opisany w przykladzie I (poczatkowa ilosc kwasu siarkowego w otrzymanej masie wynosila 48% wagowych).Gaz do przerobu: powietrze zawierajace 2-3% obj. dwutlenku siarki, 28-30 mg/Nm3 rteci i nasycone para wodna o temperaturze 35°C.Przeplyw: 1000 l/godz., temperatura 110-120°C.Przyklad VI. Postepowano zasadniczo w sposób opisany w przykladzie I, lecz stosujac rózne substan¬ cje stale jako nosniki kwasu siarkowego zamiast wegla aktywowanego.W ponizszej tablicy zestawiono rezultaty uzyskane dla kazdego adsorbenta.Nr doswiadczenia r1- " 21 22 23 24 Tabl ica IV Substancja stala Wegiel aktywowany Tlenek glinu aktywowany Zeolit pólsyntetyczny Zeolit syntetyczny Fojazyt Zwaartosc rteci w gazie wlot 22 26 26 26 mg/Nm3 wylot nie wykryto ,0 7,0 1,5 1,0 Przeplyw gazu 1000 l/godz, temperatura adsorpcji 120°C.Przyklad VII. Do aparatu do adsorpcji rteci wprowadzono poprzez rozdzielacz pylów z szybkoscia 100 m3/godz. W temperaturze 120°C gazy z instalacji do spiekania rudy siarkowej zawierajace pary rteci w ilosci okolo 5-12 mg/Nm3, gazowy dwutlenek siarki w ilosci okolo 6-8% obj. i pare wodna nasycona w temperaturze 40°C. Aparat do adsorpcji rteci wykonany byl ze stali kwasoodpornej srednica wewnetrzna aparatu wynosila 300 mm a dlugosc 1500 mm. Aparat wypelniony byl na trzech poziomach 20 I wegla aktywowanego, sporzadzonego przez zanurzenie wegla aktywowanego w postaci cylinderków o srednicy 4-5 mm i dlugosci 5-8 mm w wodnym roztworze kwasu siarkowego o stezeniu 50% wag., a nastepnie wysuszenie otrzymanej masy w temperaturze 130°C w strumieniu powietrza w ciagu 8 godzin.W ciagu ponad 3 miesiecy pracy nie wykryto par rteci w gazie opuszczajacym aparat. W doswiadczeniu tym adsorpcje dwutlenku siarki uznano za tak mala, ze mozna ja bylo pominac.Zaadsorbowana rtec byc moze odzyskana przez ogrzewanie wyczerpanego wegla aktywowanego w tempe¬ raturze powyzej 200°C w strumieniu przegrzanej pary w celu usuniecia z niego rteci, a nastepnie przez ochlodzenie otrzymanego strumienia zawierajacego pary rteci do temperatury bliskiej temperaturze pokojowej, kondensujacy w ten sposób zarówno rtec jak i pare wodna.04 682 5 PL