SE461706B - Foerfarande foer att samtidigt avskilja kvaeveoxider ur en gasblandning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 461 706 2 utan att rökgasen mättas med vattenånga. Vid denna s k våt-torra metod erhålles en torr restprodukt som ger en väsentligt förenklad hantering i jämförelse med det slam som erhålles vid de helt våta processerna.

Exempel på den våt-torra metoden ges i den amerikanska patentskriften US 4 279 873.

Försök att med vat-torra processer samtidigt avskilja kväveoxider och svaveloxider har hittills inte varit framgångsrika. Avgörande faktorer torde vara en väsentligt bättre reaktionsmiljö i de helt våta systemen samt att reaktionstiderna, kontakttiderna, i dessa kan göras nästan godtyckligt långa. I de våt-torra däremot begränsas kontakttiderna, eller i varje fall dessas effektivitet, av det samtidiga torkförloppet. helt torra, är reaktionsbenägenheten mycket låg.

Ett exempel på en metod att samtidigt avskilja svaveloxider och kväve- oxider med viss framgång ges i den europeiska patentskriften med publika- tionsnummer EP 77 170. Denna metod förutsätter dock att molförhállandet mellan kväve och svavel är högst 3. Som beklaglig bieffekt ger detta att om svavelreningen drivs langt minskar avskiljningen av kväveoxider. Redan i ansökan medger sökanden vidare att den uppmätta effektiviteten var större vid laboratorieförsök i en fast bädd än vid prototypprov. Detta hänföres till att försöken i prototypen ej genomfördes vid optimala betingelser.

Senare försök antyder dock att skillnaden inte försvinner och att reaktions- betingelserna inte blir tillräckligt gynnsamma i en fullskaleanläggning.

Eftersom en minskning av kväveoxidutsläppen från exempelvis kol- och oljeeldade anläggningar är nödvändig för att inte vår livsmiljö skall för- störas och då avsvavling enligt den vát-torra metoden är fördelaktig ur praktisk och ekonomisk synvinkel i många fall, är det angeläget att den vidareutvecklas för samtidig avskiljning av svaveloxider och kväveoxider.

Denna vidareutveckling mäste ge metoder som såväl är effektivare än metoden enligt EP 77 170, som okänsligare för t ex temperaturvariationer än denna.

När partiklarna är BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN För att effektivt och till ringa kostnad avskilja kväveoxider ur en gas- blandning och därmed avhjälpa flera brister i hittills känd teknik, 10 15 20 25 30 35 3 461 706 föreslas enligt föreliggande uppfinning att gasblandningen leds i kontakt med en finfördelad vätska, i första hand vatten, i en i och för sig tidigare känd kontaktreaktor. I vätskan finns löst eller suspenderat absorptionsmaterial, exempelvis kalksten eller släckt kalk, med benägen- het att reagera med gasens sura komponenter. Mängden vätska anpassas så att den under kontakten med gasen förângas och att ej förbrukad absorbent samt bildade reaktionsprodukter som ett torrt pulver kan avskiljas fràn gasen. vid detta förfarande föreslas att vätskan, företrädesvis vatten, till sättes kloritjoner. Detta sker lämpligtvis genom att metallklorit, exempel- vis av alkalimetaller och/eller alkaliska jordartsmetaller, är löst i vattnet.

Kloritjonernas uppgift är att oxidera kväveoxiderna i ett eller tvâ steg.

Reaktionerna kan förenklat beskrivas enligt följande: zno +c1o§ ___, 2 N02 +ci" 4 N02 + 4 0H' + Cl0ê --9 4 N0š'+ Cl- + 2 H20 För den andel av kväveoxiderna som föreligger i form av N02 gäller givet- vis bara den andra reaktionen.

Det åtgår således teoretiskt 3 mol kloritjoner för att ge 4 mol nitratjoner fràn NO och 1 mol kloritjoner för att ge 4 mol nitratjoner från N02. praktiken kommer dessutom en icke försumbar del av kloritjonerna att delta i reaktioner med svaveloxider.

I rökgaser föreligger större delen av kväveoxiderna som N0. I I den tidigare nämnda DE-OS 35 07 690 anges visserligen att natrium- klorit i vattenlösning i ett helvàtt system ger en god avskiljning av kväve- oxider men det är en överraskning för fackmannen att detta också gäller i en process med torr restprodukt, eftersom alla tidigare försök med ämnen som i vàta processer varit effektiva, varit misslyckade när prov genomförts Ofta har i de våt-torra processerna nåtts avskilj- När natriumklorit tillsattes i vàt~torra processer. ningsgrader för kväveoxider pä bara 10-20 %. en slurry i en vát-torr avsvavlingsanläggning nåddes avskiljningsgrader pà upp till 70 %. Molförhàllandet NaCl02/NOX bör vara mellan 1 och 3, bl a beroende pà hur mycket av absorbenten som är recirkulerad restprodukt.

En övervägande del av avskiljningen av kväveoxider erhölls under själva Den torkförloppet. Detta är bade överraskande och av stor fördel. 10 15 20 25 30 35 461 706 4 tidigare beskrivna processen (EP 77 170) är baserad pá avskiljning av kväve- oxider huvudsakligen i slangfiltersystemet, d v s i den del av utrust- ningen där den torra produkten avskiljs. Detta gör processen känslig för störningar vid exempelvis uppstart och andra naturliga förändringar. För- ändringar i processen kan áterställas inom nagra sekunder i den del av ut- rustningen där torkningen sker, medan motsvarande erforderliga tid för slang- filtersystemet överstiger en time. Svaveldioxidavskiljning i våt-torra processer sker alltid till största del under torkförloppet. Detta medför, som tidigare påpekats, att om en stor del av svaveloxiderna avskiljs pá- verkar detta kväveoxidavskiljningen negativt, då denna sker i ett senare steg och är beroende av halten svaveloxider som vid utförande enligt EP 77 170.

Utöver den goda kväveoxidavskiljningen erhölls en förbättrad avskilj- ning av svaveloxider. Speciellt stor blev den förbättringen, när kalk- sten provades som absorbent. Vanligtvis är kalksten ett väsentligt sämre absorptionsmaterial än släckt kalk, i våt-torra processer. Detta fram- hàlles ofta som en avgörande nackdel vid jämförelse med de helt våta pro- cesserna, eftersom släckt kalk är mycket dyrare än kalksten. Efter till- sats av natriumklorit i vattnet steg avskiljningsgraden med kalksten markant och värden över 80 % noterades.

En annan stor fördel med det enligt uppfinningen föreslagna för- farandet är att avskiljningsgraderna för svaveloxider respektive kväve- oxider väsentligen har sama temperaturberoende. Det blir ingen opti- meringskonflikt som i metoden enligt EP 77 170, där maximal kväveoxid- avskiljning erhålles vid en väsentligt högre temperatur än den som ger bästa svaveloxidavskiljning.

KORTFATTAD FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar den principiella utformningen av en anläggning lämplig för genomförande av förfarandet enligt föreliggande uppfinning.

BESKRIVNING AV FÖRESLAGEN UTFÖRINGSFORM I figur 1 visas principiell utformning av en olje~ eller koleldad panna med rökgasreningsutrustning. Till eldstaden i pannan 1 föres luft av fläkten 3 via luftförvärmaren 2 och bränsle via ej visade medel. De 10 15 20 25 30 35 5 461 706 vid förbränningen bildade heta rökgaserna leds i kontakt med andra ej visade medel för att generera hetvatten eller ånga.

Via luftförvärmaren 2 och kanalen 4 strömmar därefter rökgasen genom en elektrostatisk stoftavskiljare 5 där huvuddelen av den flygaska som transporteras med rökgaserna avskiljs. De frân stoft renade rökgaserna leds vidare genom en kanal 5a till en kontaktreaktor 6.

I kontaktreaktorn blandas rökgaserna med finfördelad vätska inne- hållande löst natriumklorit och suspenderade partiklar av släckt kalk.

Vätskeblandningen prepareras i en blandare 10c till vilken föres vatten med däri löst natriumklorit fràn en behållare 10f och släckt kalk, eventuellt blandad med returstoft från reaktorn 6 eller en efterkopplad stoftavskiljare 7, från behållaren 10e. Vätskeblandningen, en slurry, förs via ledningen 10b till munstycken 10d i reaktorn 6. I dessa mun- stycken finfördelas slurryn med hjälp av tryckluft via en ledning l0a.

Munstyckena finns beskrivna i detalj i den svenska patentskriften med publiceringsnummer 449 057.

Vid kontakten mellan rökgasen och vätskedropparna föràngas vattnet successivt. Pâ tidigare känt sätt reagerar svaveloxiderna i rökgasen med kalkpartiklarna och bildar kalciumsulfit och i viss grad kalciumsulfat.

Enligt vad som angetts tidigare i denna ansökan oxideras samtidigt kväve- oxiderna till nitratjoner, under förbrukning av natriumkloriten, och bindes till kalkpartiklarna.

En andel av dessa partiklar faller ner i stoftfickor 6b under reaktorn 6 och bortföres via ej visade medel. Huvuddelen av partiklarna följer med rökgasen via kanalen 6a till ett slangfilter 7, där gasen renas från dessa partiklar. Via kanalen 7a, rökgasfläkten 8, kanalen 8a och skorstenen 9 släpps de renade rökgaserna ut i atmosfären.

I det första steget avskiljs det stoft, i huvudsak flygaska, som tillsammans med rökgaserna lämnar pannan. Detta sker i en elektrostatisk stoftav- skiljare 5. Stoftet faller ner i stoftfickorna Sb och bortföres för de- ponering eller användning i exempelvis byggnadsindustrien. I det andra steget överföres de gasformiga föroreningarna som består av svaveloxider och kväveoxider till fasta föroreningar genom att de omvandlas och/eller bindes till torra kalkpartiklar. Detta sker till största delen i reaktorn 6, men en icke oväsentlig del av reaktionerna äger rum i slangfiltret 7.

I det tredje steget avskiljs de partiklar som består av släckt kalk och Reningen av rökgaserna sker således principiellt i tre steg. 461 706 10 6 reaktionsprodukter med de gaskomponenter som absorberats som ett torrt pulver. Detta sker till största delen i slangfiltret 7 och till en mindre del i reaktorn 6. Det pulver som pä detta sätt avskiljs i stoft- fickorna 6b och 7b innehåller vanligtvis så mycket oreagerad släckt kalk att det är ändamålsenligt att recirkulera en stor andel därav till be- hållaren 10e. Övrigt bortföres för deponering eller användning vid exempel- vis vägbyggen eller i byggnadsmaterialindustrien.

Med beskriven reningsutrustning kan man avskilja mer än 99 % av flygaskan, mer än 80 % av svaveloxiderna och mer än 70 % av kväveoxiderna.

Ovanstående beskrivning är avsedd enbart som ett exempel och begränsar pá intet sätt uppfinningstanken, som definieras av bifogade patentkrav inom vilkas ram ett stort antal modifikationer kan förekomma.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 461 706 PATENTKRAV

1. Förfarande för att samtidigt avskilja kväveoxider och svaveloxider ur en gasblandning, sàsom rökgas, varvid gasblandningen tillförs ett i en vätska löst eller suspenderat absorptionsmaterial och denna tillförsel sker i form av finfördelade droppar, sä att vätskan förängas under kontakten med gasblandningen, varefter absorptionsmaterialet jämte bildade reaktionsprodukter avskiljs frán gasblandningen i form av ett torrt pulver, k ä n n e t e c k n a t a v att vätskan med löst eller suspenderat absorptionsmaterial, i form av en oxid och/eller karbonat och/eller hydroxid av alkalimetall och/eller alkalisk jordartsmetall, tillförs kloritjoner i form av metallklorit.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att metall- kloriten är en klorit av alkalimetall eller alkalisk jordartsmetall. att metall-

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v kloriten tillförs i form av natriumklorit eller kaliumklorit.

4. Förfarande enligt nagot av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t a v att absorptionsmaterialet i huvudsak utgörs av kalksten.

5. Förfarande enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t a v att absorptionsmaterialet i huvudsak utgörs av släckt kalk.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v vid att det torkade absorptionsmaterialet avskiljs frän gasblandningen en temperatur ej överstigande 80°C, företrädesvis understigande 75°C.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att molförhällandet mellan kloritjoner och kväveoxider (NOX) hålls över 0,5, företrädesvis mellan 1 och 3.

8. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att en gasblandning med en temperatur mellan 100°C och 200°C, före- trädesvis ca 150°C, leds in i en reaktor, där den blandas med finfördelade 461 706 8 vattendroppar innehàHande svavelbindande absorptionsmaterial och klorit- joner, att gasblandningen under kontakten med i reaktorn tillfört materiaï kyls till en temperatur ej överstigande 80°C och att gasbïandningen under denna kyïning ieds vidare tiH ett efterkoppiat textiïfiíter, där det 5 torra absorptionsmateriaïet jämte bildade reaktionsprodukter avskiïjs. I)