SE448280B - Forfarande for att avlegsna sura komponeneter, inklusive kveveoxider, ur avgaser - Google Patents

Description

448 2800 i 2 -ett oxidationsmedel 03 och tillsammans med den bildade kvävsdioxiden 0 efter tillsats av NH30ti1lföres ett efterföljande absorptionssteg II *och ett efter detta följande oxidationssteg, i vilket oxidation' till ammoniumnitrat sker med hjälp av luftsyre, varefter ammonium; ¿ nitratnaitig lösning tiiiföresï.spruttorrenwo För avskiljning av S02 sättes till den efter ett elektrofilter "i kraftverket nttagna_avgasen vid temperaturer av 100 - 1800 C en er- forderlig_ammoniakmängd, som ligger obetydligt under den stökiometriskt_ 0erforderliga mängden. Efter att ha passerat en regenerativ värmeväxlare kommer avgasen med en temperatur av 40 - 700 C till absorptionssteget 0för avsvavlingen, i vilket S02 uttvättas. Beroende på den avsiktligt inställda ammoniakbristen erhålles en tvättlösning, som innehåller 'ammoniumsulfit, ammoniumvätesulfit ooh ammoniümsulfat jämte små mängder 0 ammoniumklorid och ammoniumfluorid, Denna lösnings pH~värde ligger vid ca 6;0;“ 0 0 ¶ 0 0 Enligt uppfinningen försättes0den ur absorptionssteget för av- esvavlingen utträdande avgasen, som innehåller rester av S02 och NH3_t samt NO; N02 jämte C0å, 02, N2 och vattenånga, med de för den önskade 0 NO-avskiljningsgraden erforderliga stökiometriska mängderna ozon och ammoniak och ledes sedan till det uppíinningsenliga andra absorptions- steget. _ 0 _ 0 0 I Det i gasfas0tillförda 03 åstadkommer en oxidation av NO* till N02, som.med-enklaste medel vid lägre temperaturer efter tillförsel av NH3 låter sig uttvättas i absorptionssteg II. Vid oxidationen i gasfasen förlöper följande reaktion: ' No + o¿____;>0No20 +' o0_,_ w Därvid inställer sig i absorptionssteget jämvikt mellan ammoniumnitrit och ammoniumnitrat enligt följande reaktion: -Reaktionen sker pe-fönanae satt; Det i absorptionssteg-II bildade karbonatet0sönderfaller i oxidations~ behå11are1II0-äte1- till coz, som följaktligen bio-tt ieaes i kretslopp.

(NH4)¿CO¿ --e0co2 + 2 m3 + H20 } I absorptíonssteg II inställes för det åsyftade'N0X~avlägsnandet pH-värdet mellan 5,0 oeh 10,0, företrädesvis mellan 8,0 och 9,0, så att den genom oxidationen med ozon av NO bildade N02 uttvättas till de önskade inställbara procentsatserna, Rest¿S0¿ från det första absorp- tionssteget för avsvavlingen blir på grund av det höga pH-värdet 448 280 I nästan fullständigt avlägsnat. Beroende på pH-värdet av 8,0 till 9,0 uttvättas i detta steg C02 redan från driftens början i en sådan an- läggning. Efter inställning av lösningsjämvikten enligt ovan angivna reaktionsförlopp i tvättlösningen kommer blott en obetydlig C02-absorp- tion att äga rum. Det uppfinningsenliga absorptionsstegets II tvätt- lösning innehåller följaktligen ammoniumnitrit, ammoniumkarbonat, ammoniumnitrat, ammoniumsulfit och ammoniumsulfat. Den från detta ab- sorptionssteg II utträdande gasen innehåller C02, N2 och vattenånga, ,rest-ozon, NO2,,rest-NO, NH5 och spår av S02.

' Det uppfinningsenliga absorptionsstegets II lösning tillföres ytterligare en oxidationsanordning, dess pH-värde sänkes genom tillför- sel av H2SO4 från 4,0 till 3,0, varvid ingående ammoniumkarbonat sönder- faller i NH3 och C02 samt vatten och gaserna över en avgasledning åter tillföres anläggningens inlopp. Med luftsyre överföres vid detta pH- värde ammoniumnitriten till ammoniumnitrat.

Avloppen från okidationsanordningarna efter SOX- resp NOx- absorptionsstegen kan åtskilda eller i blandning tillföras skilda förstoftningstorkar eller en gemensam förstoftningstork, som drivs med rökgaser;.Den utfallande stoftformiga produkten innehåller jämte den avskilda ammoniumsulfatmängden aven en önskad ammoniumnitratmängd, som erhålles genom den inställda absorptionen i det uppfinningsenliga ab- sorptionssteget II. Produkterna pelleteras och torkas åtskilda eller gemensamt i anslutning härtill. I denna form är de såsom ett ädelt blandgödsel särskilt väl användbara på gödselmarkanden. Förfarandet i sin helhet enligt uppfinningen lämnar alltså som slutprodukt på i och för sig känt sätt ett ammoniumsulfatgödsel och som kompletteringa- förfarande därtill vid samtidigt undanröjande av NOK ur avgaserna ett ammoniumnitrat, vilket ensamt använt utgör ett gott gödselmedel och som blandgödsel i förening med ammoniumsulfat på grund av den i för- hållande till ammoniumsulfatet förhöjda kvävehalten uppvisar en god kvalitet. a _ Gasen från det uppfinningsenliga absorptionssteget II ledes till ytterligare ett absorptionssteg III. I detta absorptionssteg be- sprutas gasen med en_från avsvavlinga-absorptionssteget uttagen ut- spädd tvättlösning. Denna ammoniumsulfit- och ammoniumvätesulfithaltiga lösning avlägsnar genom reduktion rest-ozonhalten samt den i det andra absorptionssteget icke uttvättade N02-andelen av gasen. Vid ett pH- värde hos tvättaren av ca 4,5 till 5,0 avlägsnas även rest-NH3-halter ' ur gasen] Reaktionerna i detta steg antar följande förlopp: 448 280? g i p i 4 l_(Nn4)¿so3i+io3 --§>(Ns¿j2so4 + oz z v02 »fdmpnsoš wedvfllpasofi, +, NZ Den gas som passerar absorptionssteg III, lämnar anläggningen praktiskt taget ozonfri_och møtsvarande_miljöskyddets pâlagor ammoniakfri, upp- hettas genom den regenerativa_värmeväxlaren i kraftverket åter till e från 80 till 120° C och ledes till skorstenen. -_ 3 I det sista absorptionsstegets III tvättlösning blir genom lozonets reduktion till syre och reduktionen av N02 till N2 ammonium- sulfiten och ammoniumvätesulfiten delvis uppoxiderat till sulfat. Den- na uppoxiderade lösning tillföres första steget, Efterbearbetningen av tvättlösningen från det första och det andra absorptionssteget sker i separata oxidationsanördningar. Lösningen från det första absorptions- steget, som redan tillförts lösningen från det tredje steget, ledes till den.till rökgasavsvavlingsförfarandet hörande första oxidations- anordningen, i vilken med luftsyre och under ammoniaktillförsel sulfit och vätesulfit uppoxideras till ammoniumsulfat.

Totalanläggningens vattenbalans inställes genom utspädningen av den från det första absorptionssteget till det-tredje absorptions- steget ledda vätskedelmängden samt genom vattentillförseln till det V andra absorptionssteget.1p Ett utföringsekempel på uppfinningen beskrives nu närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritning. i ' g Från en eldningsanläggning avdrages exempelvis 90 % av avgaserna genom en ledning 2, en luftförvärmare (Luvo) 1 och 10 % av avgaserna genom en ledning 5. Den genom ledning 2 uttagna huvudgasströmmen till- föres ett eletrofilter 4, där avgaserna befrias från stoft och stoftet avdrages vid 5. De avstoftade avgaserna ledes via en ledning 6 genom ytterligare en.värmeväxlare 7 och sedan medelst en fläkt via ledning 8 till en gastvättare 9 för S02-absorption._Den i gastvättaren 9 be- handlade absorptionslösningen uttages i nedre delen. Till följd av “kretsloppet uppkoncentreras absorptionslösningen till en saltlösning, från vilken en del medelst áterloppsledningen 10 tillföres en oxida- tionsbehàllare 11. Via en lufttillförselledning 12 tillföras oxidations- behållaren 11.friskluft, varemot avluften via ledningar 25, 26 ledes in i huvudavgasledningen 6. Den uppoxiderade saltlösningen föres genom ~ * ledningen 13 till en förstoftningstork 14. För att framför luftför- värmaren, Luvo 1, avstofta de i eldstaden uttagna avgaserna är en för- 3 avskiljare 15 mellankopplad för det stoft som avgasen innehåller, från vilken via ledningen 16 till förstoftningstorken 14. De avstoftade ia 448 280 \J'\ avgaserna med'de i förstoftningstorken 14 torkade saltkristallerna 4 införes medelst en ledning 17 i ytterligare en avskiljare 18 för de förStoitningIStorkade salterna. De iiörstoítningstorkade salterna, som utfaller som torr produkt, avdrages via ledningen 20. De under tork- ningsprocessens förlopp inom förstoftningstorken 14 ackumulerade stoft- resterna bortledes kontinuerligt via en ledning 19. Den mindre mängden gas uttages från avskiljaren 18 och återföres genom en ledning 24 till ledningen 6. Lämpligen införes denna ström bakom elektrofiltret 4 i ledningen; Den tills nu beskrivna anläggningen motsvarar en anläggning enligt om-As 29 28 526, Härutöver ombesörjes enligt uppfinningen, att de från det 1 första S02-absorptionssteget (gastvättare 9) utgående gaserna för oxidation av de i avgaserna ännu ingående kväveoxiderna i en ledning _27 behandlas med ett oxidationsmedel i gasfasen. Härför är en ledning _30 anordnad, med vilken ozon gasformigt inblåses i ledningen 27. Den så behandlade avgasen blir under tillförsel av ammoniak tillförd ett andra absorptionssteg, vilket är utformat som tvättare 28. Den erfor- derliga ammoniaken införes medelst en ledning 31 i ledningen 27 eller i tvättaren 28. Den i tvättaren 28 uppkomna absorptionsprodukten till- föres genom en ledning 32 en andra oxidationsbehállare 33. I denna be- hållare 33 inblandas genom en ledning 34 luftsyre och genom en ledning svavelsyra eller salpetersyra; Avluften från oxidationsbehållaren 33 inblandas medelst en ledning 36 i ledningarna 25, 26, Den i oxida- tionsbehållaren 33 uppoxiderade absorptionsprodukten införas via en ledning 37 i förstoftningstorken 14. Därutöver ledes genom en ledning 38 ammoniak till den första oxidationsbehållaren 11. Den avgas, som lämnar det andra absorptionssteget och därmed tvättaren 28 inledes för reduktion av den i avgaserna kvarblivande N02 genom en ledning 59 i ett_tredje steg, nämligen ett reduktionssteg, som är utformad som tvättare 40. Till tvättaren 40 tillföres vatten genom en ledning 41 och genom en ledning 42 tillföres en del av absorptionslösningen från tvättaren 9. varvid denna lösning uttages från tvättarens 9 sumpnings- Z kar och tillföras tvättarens 40 sumpningskar. Tvättarens 40 absorp- 'tionsprodukt uttages i dess sumpníngskar och tilledes genom en ledning 243 tvättarens 9 sumpningskar. Rengaserna lämnar gastvättaren 40 genom en ledning 44 och tilledes medelst fläkt 45 över värmeväxlaren 7 en 'skorsten 46. Ytterligare två ledningar 47 och 48 är anordnade, med vilka ammoniak å ena sidan införes i ledningen 6 och å andra sidan införes i ledningen 16.

"Slutprodukten som lämnar avskiljaren 18 genom en ledning 20,

Claims (7)

peiièter vid 22;e av. f 2 448 280 0 eb 6: kan tillföras en pelleteringsanordning 21 och avdragas som färdiga I det beskrivna exemplet tillíöres anläggningen ammoniak, så att tvättaren 9 med den efterkopplade oxidationsbehållaren 11 ger ett ammoniumsulfat och den andra tvättaren_28 med den efterkopplade oxida- tionsbehållaren 33 ger ett ammoniumnitrat. Dessa båda produkter kan gemensamt behandlas i förstoftningstorken 14 och sedan pelleteras som blandprbdukt i pelleteringsanläggningen 21; Det är emellertid även -tänkbart att pelletera båda produkterna åtskilda och blanda dem-efter pelleteringen. Exempel I: I en kraitverksanläggning med en koleldad panna upp- står t ex 500.000 må/b avgas med en temperatur av 1200 C. S02-halten uppgår till 2000 mg/m3 oçh skall i en avsvavlingsanläggning reduceras still 200 mg/m3; den i avgasen vidare befintliga halten NO begränsas i 2 ytterligare ett'processteg till 750 mg/mä. Ur den frånskilda S02-an+ delen uppstår i ett 1:a absorptiónssteg och en efterkopplad oxidation genom reaktion med ammoniak, vatten och luftsyre en ammoniumsulfat- lösning av ungefär 5.600 kg/n med ca 2/3 vattenanaei. 0 _ I ett Zzalabsorptionssteg absorberas 460 kg av den i gasfasen genom tillförsel av ozon bildade gasandelæ1N02 och under dosering av HH5_omsättes_den till 640 kg NH¿N02° _ 0 4I en efter detta steg kopplad oxidationsanordning oxideras medelst iufeàyfe NH4No2 till NH4No5. Härvid uppstår av 640 kg nH4No2 2.400 kg NH4N03-lösning med ca 2/3 andelar vatten, b U_Dà_vid oxidationen av NO till N02 medelst ozon i gasfasen totalt 575 kg_N0è bildas, blir återstoden N02 (115 kg) reducerat i 3:e processteget till NZ och lämnar anläggningen med den rena gasen. Förfarandet enligt uppfinningen är även användbart, om i stället för med ammoniak ett förfarande med kalk insättas. I detta fall skulle i tvättaren 9 S02-avskiljningen vara möjlig med sulfit/sulfat-bildning och i den andra tvättanen 28 sedan genom tillförsel av ozon och kal- çium N02-avskiijningen till kaiciumnitrit/-nifrat, och 1 evattaren 4o reduktionen av överskottsozonet medelst kalciumsulfit på tvättsteget 9 vara möjlig. 2 0 I vi P a te nt k ra v:

1. Förfarande för att avlägsna sura-kornponenter,inklnflve kväveoxiden _ ur avgaser, vid vilket avgaserna l en spruttork (lt) blandas rned l förfarandet bfldad och därur uttagen salflösning, den resulterande blandningen índunstas och stoft- och saltkristafler avsküjes, avgaserna i ett absorptíonssteg I (9) bríngas i kontakt med en i ett, kretslopp- förd absorptionsvätska, sdrn fylles pâ med färsk- vatten för att ersätta det vatten sorn avgår sonn ånga, och en del av abserptions~* <9' adv- ,i 1 448 280 * vätskan- tas ut (som saltlösning och tillföres spruttorken (14), varvid som absorp- tionsvätska-användes :en vattenhaltig NHÉ-lösning' och saltlösningen före tillförseln till spruttorken (14) efterbehandlas genom oxidering (11) och har en koncentration avmellan SÛoch 98 % av mättnadskoncentrationen, och avgaserna före blandningen med den koncentrerade saltlösningen tillföres ammoniak, kännetecknat av att avgaserna efter absorptionssteg .l (9) för oxidering av kväveoxiderna behandlas i gasfasen med' ett oxidationsmedel (03) och tillsammans med den bildade kväve- dioxiden-efter tillsats av* Nl-l3 tillföres ett efterföljande absorptionssteg Il (28) och ett efter detta följande oxidationssteg (33), i vilket oxidation till ammonium- nitratsker medhjälpav luftsyre, varefter ammoniumnitrathaltig lösning tillföres spruttorken' (14). i

2. förfarande 'enligt kravet 1, kännetecknat av att som oxidationsmedel för oxidationen av de kväveoxidhaltiga avgaserna efter absorptionssteget I (9) användes ozon. " I _

3. Förfarande enligt kravet 1- eller 2, kännetecknat .av att absorptionssteget ll (28) tillföres ammoniak i erforderlig mängd för inställning av ett pH-värde mellan 5,0 och -1_>0,Ü, företrädesvis mellan 7,5 och 9,5.

4. För-farande enligt något' av kraven 1 till 3, kännetecknat av att avgas- :erna som lämnar absorptionssteget ll (28) förs till ett efterföljande reduktionssteg lll (40), vars sumpningskar tillföres en lösning från absorptionssteget l (9).

5. Förfarande enligt kravet ll, kännetecknat av att den lösning som lämnar .reduktionssteget III (llü) försrtill absorptionssteget i (9).

6. För-farande enligt kravet 5' eller 6, kännetecknat av att reduktionssteget . drivs med 'ett pH-värde mellan 11,5 och 6,0.

7. Förfarandem enligt något av kraven 4 till 6, kännetecknal: av att de renade avgaserna-som lämnar. redukt-ionssteget lll (40) via en värmeväxlare (7) ledes tillen' skorsten (4,6). B. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknar. av att am- :moniumsulfatlösningen som lämnar absorptionssteget I (9) och det tillhörande efter- följande oxidationssteget (11) och ammoniumnitratlösningen som lämnar absorptions- steget ll (28) och det tillhörande efterföljande oxidatiorissteget (33) blandas före spruttorken (14) och behandlas gemensamt för framställning av pellets. För-farande enligt något av kraven 1 till 7, kännetecknat av att am- rnoniomsulfatlösningen som lämnar absorptionssteget l (9) och det tillhörande efter- följande oxidationssteget (11) och ammoniumnitratlöaningen som lämnar sbsorptions- steget Il (28) och det 'tillhörande efterföljande oxidationssteget (33) spruttorkas och pelleteras var för sig, varefter de erhållna pellets blandas till ett blandgödsel. _ 10. Förfarande enligt kravet 1, kännetecknat av att det efter absorptions- steget ll (28) följande oxidationssteget (33) tillföras svavelsyra eller salpetersyra i erforderlig mängd för inställning av ett pH-värde mellan 3,0 och 41,0.