SE438846B - Forfarande och anordning for rening av rokgaser fran svaveldioxid - Google Patents

Description

:d 8206443-7 à Uppfinningen förklaras närmare i anslutning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 schematiskt visar en anläggning för rökgasavsvavling med ett utföringsexempel av anordningen enligt uppfinningen, fig. 2 illustrerar den principiella funktionen hos en roterugn av motströmstyp med den resulterande temperaturprofilen och fig. 3 den principiella funktionen hos en roterugn av medströmstyp med den härvid erhållna temperaturprofilen.

I fig. 1 visas en konventionell anläggning för våt-torr rökgasavsvavling, innefattande en S02-reaktor 2 och en stoftavskiljare 4. I reaktorn 2 beeprutas den varma rökgasen med en atomiserad kalksuspension eller vattenlösning inne- hållande ett ämne, som reagerar med svaveldioxiden och binder denna. Samtidigt med denna reaktion förångas tillfört vatten- Sålunda erhålls en väsentligen torr produkt i stoftform, som med gasen överförs till stoftavskiljaren 4, där fast produktstoft, oförbrukat reaktionsämne och övrigt fast material avskiljs. Stoft- avskiljaren 4 består vanligen väsentligen av ett elfilter eller ett textil- filter. Den renade rökgasen släpps därefter ut genom en skorsten 6.

Det från stoftavskiljaren 4 och S02“raakt0rn 2 avakilåa avfallet har typiskt följande kemiska sammansättning. caso3 1/2 H20 so - eo z caso4 x H20 s - 15 z ca(oa)2 15 - zo z cacoa a - 13 z a caciz 0,5- s z K En del av det i stoftavskiljaren 4 avskilda materialet förs tillsammans md utmatningen från S02-reaktorn 2 till en tank 7, i vilken det blandas med vatten- En del av denna blandning tillförs en doseringstank 8 för inblandning av Ca(0H2)-suspension, som tillförs såsom absorbent, varpå blandningen i tanken 8 recirkuleras för användning i reaktorn 2, såsom framgår av fig. l.

Blandningen i tanken 7 tillförs en kloridtvätt, som väsentligen består av en med filter 10 försedd tvättank 12 (för tydlighetens skull visas filtret 10 och tanken 12 åtskilda i figuren). Tvättvatten tillförs tanken 12, vid 5, och en del av tvättvattnet återcirkuleras till doseringstanken 7 för att minska behovet av tillförsel av tvättvatten.

Filtratet, innehållande Cl", får passera ett extra filter 14 för att av- lägsna torrsubstansen, så att ett klart filtrat erhålls som kan ledas till avlopp.

Från kloridtvätten erhålls en filterkaka med 45-802 torrsubstans inne- hållande CaS03, CaS04, Ca(0H)2, CaCO3 som i en blandare 16 blandas med den del av avfallet från stoftavskiljaren 4, som leds förbi kloridtvïtten- Denna del av avfallet har en fukthalt av 1-5% och väsentligen samma sammansättning som filterkakans torrsubstans. 8206443-7 Blandaren 16 innefattar väsentligen en transportskruv 18 med en spridare 20 vid blandarens 16 utgång.

Blandaren 16 är anordnad vid ingången till ett torksteg och spridaren 20 sprider materialet in i en kanal 22 i vilken torkluft blåses, så att materialet av denna luft effektivt förs till en torkcyklon 24.

En del av det i cyklonen 24 torkade avfallet kan återcirkuleras till blandaren och inblandas i kakan för att ge denna önskad halt torrsubstans. Det från blandaren 16 spridda avfallet bör ha en torrsubstans överstigande 85-90 Z.

Avgasen från torkcyklonen 24 leds, vid 9, till en stoftavskiljare 26, i vilken det torkade avfallet avskiljs och renad rökgas leds genom kanalen 28 till skorstenen 6.

Stoftavskiljaren 26 kan utgöras av ett elfilter eller textilfilter av samma typ som hos stoftavskiljaren 4.

En del av avgasen från torkcyklonen 24 leds genom ledningen 30 till en blandningskammare 32, i vilken den blandas med spädluft, intagen vid ll, samt rökgas, genom ledningen 34, från roterugnen 36, varefter blandningen utblåses i ledningen 22.

Det från stoftavskiljaren 26 avskilda, torkade avfallet leds till roterugnen 36, för oxidation av sulfit i avfallet till sulfat. Den kemiska reaktion som härivd åstadkoms är CaS03 x l/zuzo (s) + 1/2 om) Cl casoMs) + 1/z Hzoæ) *c H I formeln betecknar (s) fast form och (g) gasform.

Genom denna oxidationsprocess erhålls anhydrit (CaS0¿) såsom nyttig Slutprodukt- Klor har katalytisk verkan, se G- van Houte et al. “Kinetics of the Reaction of Calcium Sulfite and Calcium Carbonate with Sulphur Dioxide and Oxygen in the presence of Calcium Chloride", Environmental Science & Technology, volym 15, nr 3, mars 1981, sid 327.Reaktionen är exoterm med reaktionsentalpin H° -57,6 kcal/kg.

Följande reaktioner äger rum i ugnen: 8-206443-7 casoß _ cßsQa . x H20 (s)--PCaS04 (s) + XHZO (g) ca(ou)2 (B)-->cao (s) + H20 (z) 1/zuzo (5) + 1/202 (s) -+caso¿ (8) + 1/2 H20 (2) (I) (II) (III) Reaktionsvärmet för de olika reaktionerna vid tre olika temperaturer ges 1 tabell l.

Tabell I ¿3Hr (kcal/mol) Temperatur (OC) 25 500 500 Reaktion I -57,53 -58,69 -59,25 II 24,76 22,89 21,17 1:1 26,16 25,4; _24.ae Om reaktfbnen äger rum vid 600°C erhålls följande resultat Tabell II m Ü Åflröo Q ' GP Komponent M kg/kg mol/kg kcal kcal kcal VProduktíon matnxnç matnlng mol aëäing kg C ëg/gatning CaSO3-§H2O 129 0,60 4,651 59,25 -275,6 0,19 O,6326 CaS04-ZHZO 172 0,10 0,581 21,17 12,3 0,26 0,0791 Ca(OH)2 74 0,20 2,703 24,86 67,2 0,28 0,1514 CaCO3 100 0,10 1,00 - 0 0,20 0,10 _ -196,1 Ép= o,9631 1 =o,22 5 8206443-7 I tabell II betecknar M molekylvikten, Åtflr och Q reaktionsvärmet ir kcal/mol respektive kcal/kg matning och cp värmekapaciteten.

Det har visat sig nödvändigt att driva roterugnen 36 i s k medströmsmod, varvid avfallet 38 från atoftavskiljaren 26 och rökgas med visst luftöverskott 40 bringas att gå i samma riktning genom ugnen, se fig. 3. Om man nämligen driver ugnen i s k motströmsmod, dvs avfallet 38 och gasen 40 bringas strömma i motsatta riktningar genom ugnen, se fig. 2, måste man ha ett förhållandevis lågt gasflöde för att detta inte skall föra med sig det pulverformiga avfallet och hindra dess rörelse genom ugnen. Vidare, såsom nämnts, är den aktuella reaktionen exoterm och då man sålunda endast kan utnyttja ett svagt gasflöde får man dålig kylning av ugnen med en mycket hög ugnstemperatur som följd.

Om man t ex tillför sulfithaltigt avfall av 50°C, rökgas av 500°C med 15 Z 02, kommer avgasen att ha cirka 10 Z 02 och om reaktionen sker vid 600°C får man den i fig. 2 visade temperaturprofilen vid motströmsmoden.

Man får således en ugnstemperatur av ca 1000° , vilken är så hög att S02 avgår enligt casos . 1/2 H20 (s) -wcao (s) + soz (g) + 1/2 H20 (g) Vidare måste på grund av den höga temperaturen dyra material användas i ugnen.

Dessa svårigheter eliminerar man genom att driva ugnen i medströmsmod.

Härvid kan ett högt förhållande rök + luft/fast avfall användas av typiskt 5:1.

Syrehalten blir då 18 - 20 volymsprocent och man får en effektiv kylning genom den ökade gasströmmen. Med i övrigt samma parametrar som vid det ovan givna exemplet för mostströmsmoden får man den i fig. 3 avsevärt gynnsammare temperaturprofilen.

Innan avfallet från stoftavskiljaren 26 tillförs roterugnen 36 förvärms det lämpligen med hjälp av avgaserna från roterugnen.

Vid roterugnens 36 inmatningsände är en brännkammare 42 anordnad, i vilken primärluft och ett bränsle såsom olja, naturgas eller kolpulver tillförs för förbränning, jämför fig. 1 och 3.

Följande driftsförhållanden har befunnits lämpliga i ugnen.

Ozpartialtryck: 5-20 volymsprocent Temperatur 500 - 700°C Temperaturen begränsas nedåt av att oxidationshastigheten blir otillräcklig och uppåt av att S02 avgår och konstruktionen fördyras, såsom diskuterats 0V3I1 - s2oe44z-7 b Klorídhalt: 0,1 - 2 Z (katalysator) Uppehållstid: 1/2 - 2 timmar Från roterugnen 36 erhålls en sulfat i form av anhydritgips av ca 645°C, se fig. 3, vilken leds, vid 19, till en kylare 44.

Kylaren består väsentligen av en roterande trumma till vilken luft tillförs, vid l7.

Kylluften uppvärms i kylaren 44 och leds, via 15, till roterugnens 36 brännkammare 42. I Även.gas från roterugnens 36 utlopp återleds, via ledningen 13, till ugnens brännkammare 42.

Den från kylaren 44 erhållna anhydriten har formen av ett något granulerat, grått pulver, av temperaturen 20 - l00°C, vilket bl a funnit användning inom cementindustrin för ersättning av gips. Även andra användningar är möjliga.

Claims (17)

8206443-7 Patentkrav

1. , Förfarande vid rening av rökgaser från svaveldioxid genom rökgas- avsvavling med användning av kalciumoxid, kalciumhydroxid eller kalciumkarhonat som absorbent, varvid ett torrt sulfithaltigt avfall erhålls,k ä n n e t e c k- n a t av att för att termiskt oxidera sulfit till sulfat i form av anhydrit bringas rökgas med luftöverskott och sulfithaltigt, pulverformigt avfall att strömma i samma riktning genom en roterugn.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att klor tillförs såsom katalysator för oxidationsprocessen till en halt av 0,1 - 2 Z.

3. Förfarande enligt något av kraven 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att oxidationen sker vid en temperatur av 500 - 700°C.

4. Förfarande enligt något av kraven l - 3, k ä n n e t e c k n a t av att det sulfithaltiga pulvret, som skall oxideras, hålls i ugnen under en tid av 1/2 - 2 h.

5. Förfarande enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone en del av det sulfithaltiga avfallet bringas att genomgå en klorid- tvättning före oxidationen.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att vid in- gången till ett torkningssteg blandas nämnda del av sulfithaltigt avfall, som genomgått kloridtvättningen, med den del av avfallet, som letts förbi denna, till bildande av en kaka.

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att storleken på den del av det sulfithaltiga avfallet, som kloridtvättas, bestäms av kloríd- halten i rökgasen samt av den önskade kloridhalten i den erhållna anhydriten.

8. Förfarande enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t av att det sulfithaltiga avfallet torkas efter kloridtvättningen och före oxidationen.

9. Förfarande enligt något av kraven 6 - 8, k ä n n e t e c k n a t av att en del av i torkningssteget torkat avfall leds till torkningsstegets ingång för inblandning i avfallet, som ej passerat torkningssteget, för reglering av dess fukthalt.

10. Anordning vid rening av rökgaser från svaveldioxid genom rökgasrening med användning av kalciumoxid, kalciumhydroxid eller kalciumkarbonat som absor- bent, varvid ett torrt sulfithaltigt avfall erhålls, k ä n n e t e c k n a d av att en roterugn (36) är anordnad att motta avfallet (38) samt att organ är 82064452-7 . _ g inrättade att bringa rökgas (40) med luftöverskott att strömma medströms genom ugnen under termisk oxidation av sulfiten till anhydrit.

11. ll. Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att en kylare (44) är anordnad efter roterugnen (36) för kylning av den oxiderade produkten.

12. Anordning enligt krav ll, k ä n n e t e e k n a d av att organ (15) är inrättade att till roterugnen (36) leda i kylaren (44) förvärmd sekundärluft.

13. Anordning enligt något av kraven 10 - 12 k ä n n e t e c k n a d av att organ (13) är inrättade att återcirkulera gas från roterugnens (36) ntgang till dess ingång.

14. Anordning enligt något av kraven 10 - 13, k ä n n e t e c k n a d av att före roterugnen (36) är en kloridtvätt (l0,l2) anordnad för tvättning av åtminstone en del av det sulfithaltiga avfallet.

15. l5. Anordning enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d av att i en till kloridtvätten (10,l2) ansluten doseringstank (8) tillförs Ca(0H)2 -suspension till en återcirkulerande del av det sulfithaltíga avfallet.

16. Anordning enligt krav 14 eller lå, k ä n n e t e c k n a d av att efter kloridtvätten (lO,l2) är en blandare (16) anordnad, i vilken det tvättade avfallet blandas med sulfithaltigt material som letts förbi kloridtvätten till bildande av en kaka.

17. Anordning enligt något av kraven 14 - 16, k ä n n e t e c k n a d av att en torkanordning (22,24) är inrättad att torka avfallet från blandaren (16) före tillförsel till roterugnen (36).