SE465111B - Foerfarande vid rening av vid foerbraenning av avfall bildad roekgas - Google Patents

Description

465111 2 tillsammans med icke reagerad kalk avskiljs i ett textilt spärrfilter.

Se exempelvis US 4 795 566.

Ett annat exempel på ett förfarande med kombination av flera renings- metoder ges i DE 33 20 466 och DE 33 24 133. Vid detta förfarande avskiljs först huvuddelen av de partikelformiga föroreningarna ur rökgasen. Dessa partiklar innehåller en stor del av tungmetallerna.

Därefter avskiljs klorväte och kvicksilver i ett vått tvättsteg där tvättvätskan är sur, dvs. har ett lägt pH. Slutligen tvättas svavelox- ider och kväveoxider bort i ett vått tvättsteg där tvättvätskan är al- kalisk, dvs. har ett högt pH.

TEKNISKT PROBLEM Rökgasrening innebär som regel att en för miljön skadlig beståndsdel avlägsnas ur rökgasen. Det innebär emellertid långt ifrån alltid att risken för miljön därmed är helt över. Ofta överförs föroreningen enbart från en gas till en vätska eller i fast form och smutsar i stället ned jord, sjöar, vattendrag eller grundvatten. Det innebär också tyvärr ofta att stora mängder oanvändbara restprodukter mäste deponeras för all framtid.

Det är därför ett tekniskt problem att komma fram till förfaranden som så langt möjligt reducerar den totala miljöbelastningen. Det är också ett tekniskt problem att skapa förfaranden som ger små mängder rest- produkter och istället medger en hög grad av återanvändning av de ämnen som ingår i soporna och följer med den rökgas som bildas vid förbrän- ningen.

Det är ett kvalificerat tekniskt problem att inte bara avskilja de aromatiska klorföreningar, såsom dioxiner, som bildas vid förbränningen utan dessutom helt oskadliggöra dessa genom sönderdelning i harmlösa substanser.

Det är vidare ett kvalificerat tekniskt problem att dels skapa möjlig- heter för en höggradig avskiljning av tungmetaller i ett separerings- steg, som primärt är avsett för flygaska, dels vid samma förfarande pà s 465111 ett enkelt sätt utvinna huvuddelen av nämnda tungmetaller ur flygaskan och överföra återstoden till en mycket stabil restprodukt som riskfritt kan deponeras.

Det är slutligen ett kvalificerat tekniskt problem att skapa sådana förhållanden att sura oorganiska föroreningar kan tvättas ur en vid sopeldning bildad rökgas, vid vilka förhållanden ett väsentligen slutet vätskeflöde kan erhållas och alla erhållna biprodukter kan recirkuleras eller återanvändas.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN LÖSNINGEN För att effektivt reducera den miljöbelastning som förorsakas av förbränning av avfall föreslås enligt föreliggande uppfinning en rökgasrening i flera steg.

Först blandas rökgasen, som innehåller såväl partikelformiga som gasformiga föroreningar, med ett ämne eller flera ämnen som reagerar med gasformiga spårämnen och/eller gasformiga organiska föroreningar, sä att dessa omvandlas till partiklar. De tillsatta ämnena kan vara suspenderade eller lösta i en vätska, t.ex. vatten, men de kan också vara i form av torra partiklar. De kan också vara anordnade att på sin yta binda föroreningar genom adsorption exempelvis aktivt kol eller zeoliter. De föroreningar som på detta sätt omvandlas kan vara exv. kvicksilver, bly eller aromatiska klorföreningar, såsom klorbensener.

Därefter avskiljs flygaskan och de till partiklar omvandlade för- oreningarna i en stoftavskiljare. Denna är företrädesvis ett textilt spärrfilter, eftersom detta har en utomordentligt god avskiljningsförmåga även för mycket finkorniga partiklar.

Den på detta sätt, från partikelformiga föroreningar, renade rökgasen leds sedan lämpligtvis till en anordning där kväveoxider reduceras, sönderdelas i kväve och vattenånga, och således blir helt ofarliga. 465111 4 Från denna anordning leds gasen vidare till en gastvätt, som företrä- desvis är uppdelad i två steg, där gasen kontaktas med en vätska i vilken de försurande föroreningarna absorberas. I det första tvätt- steget har vätskan ett lågt pH vilket innebär att huvuddelen av klorvätet avskiljs, medan svaveldioxiden inte påverkas. I det andra tvättsteget är tvättvätskan neutral eller basisk, vilket medför att svaveldioxiden avskiljs mycket effektivt. En lämplig absorbent är natriumhydroxid.

Efter dessa reningssteg kan rökgasen släppas ut i atmosfären utan att pá ett väsentligt sätt störa omgivande miljö.

Flygaskan och övriga partiklar, som avskiljs i tidigare nämnd stoftav- skiljare, upphettas enligt förfarandet enligt föreliggande uppfinning till en så hög temperatur att samtliga organiska beståndsdelar sönder- faller, så att huvuddelen av de avskilda tungmetallerna avgår i gasform och så att askan genom smältning övergår i glasartad sand.

Den frän denna process avgående gasen avkyls mycket snabbt, så att ingen nybildning av dioxiner hinner ske. Lämpligen sker detta genom inblandning med kall luft. I ett eller flera steg avskiljs sedan tungmetallerna för återvinning. Efter behov sker detta genom tillsats- medel, som blandas med den avgående gasen, före eller efter nedkyl- ningen, eventuellt i flera steg.

Den från den upphettade askan avgående gasen innehåller efter dessa steg som viktigaste förorening klorväte. Gasen áterförs därför till rökgasen från eldstaden före det första separeringssteget. Klorvätet kommer att avskiljas i det tidigare beskrivna första tvättsteget.

Det enda som tas ut ur partikelreningssteget är glasartad sand och âteranvändbara àterstoder med hög koncentration av tungmetaller.

Den tvättvätska som används i det första tvättsteget anrikas pâ natri- umklorid. Den kan renas effektivt genom elektrolys. Vid denna erhålls produkter som kan áterföras till processen och/eller användas inom den kemiska industrin. s 465 11-1 Den tvättvätska som används i det andra tvättsteget anrikas i första hand pá natriumsulfat. Efter indunstning erhålls en fast restprodukt, glaubersalt, med avsättning inom den kemiska industrin.

FÖRDELAR Enligt föreliggande uppfinning föreslaget förfarande medför att man med rimliga medel till måttliga kostnader kan rena vid förbränning av avfall, exempelvis hushâllssopor, bildad rökgas, sä att man därmed vållar en mycket ringa miljöbelastning. Huvuddelen av de föroreningar som noraalt släpps ut i atmosfären vid dylik förbränning avskiljs på ett sådant sätt att de kan återanvändas.

Bildade dioxiner destrueras effektivt. Ãterstående flygaska innehåller huvudsakligen harmlösa oxider. I flygaskan befintliga rester av spär- ämnen, tungmetaller, är inglasade i smälta oxider och har utomordent- ligt god resistens mot urlakning.

Tidigare föreslagna metoder, exempelvis i DE 33 20 466 och DE 33 24 133, ger inte en tillfredsställande helhetslösning även om en metod att omhänderta en del av tungmetallerna anvisas.

BESKRIVNING Av FÖRESLAGNA uTFöR1NGsFoRMER Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig 1-3 visar schematiska utföringsformer av förfarandet enligt före- liggande uppfinning.

Den i fig 1 visade utföringsformen av förfarandet enligt föreliggande uppfinning utgörs av ett förbehandlingssteg 1, ett separeringssteg 2 och ett gastvättningssteg 3, som är placerade nedströms en icke visad, konventionell förbränningsanläggning för förbränning av avfall, exem- pelvis hushàllssopor. Den vid avfallsförbränningen bildade rökgasen, som innehåller partikelformiga föroreningar, s.k. flygaska, gasformiga, organiska föroreningar, sásom aromatiska klorföreningar, gasformiga, 465111 s försurande föroreningar, såsom kväveoxider, klorväte och svaveldioxid, samt gasformiga tungmetaller, införs först i förbehandlingssteget 1 via en ledning 4. I detta steg, som exempelvis utgörs av en kontaktreaktor av den typ som visas och beskrivs i den europeiska patentansökan 86850134-7, blandas rökgasen med en eller flera metallsulfider, före- trädesvis natriumsulfid, som tillförs till förbehandlingssteget i form av ett torrt pulver eller fina vätskedroppar via en ledning 5.

Metallsulfiderna kommer härvid att reagera med rökgasens gasformiga tungmetaller, som härigenom omvandlas till partiklar.

För att även omvandla rökgasens aromatiska klorföreningar till avskiljbara partiklar tillförs aktivt kol eller zeoliter, som verkar som adsorptionsmaterial för dessa klorföreningar, till förbehandlings- steget 1 via en ledning 6.

De i förbehandlingssteget 1 bildade partiklarna förs, tillsammans med icke reagerade metallsulfider och adsorptionsmaterial och rökgasens flygaska, av rökgasen till separeringssteget 2, som exempelvis utgörs av ett textilt spärrfilter, via en ledning 7. De tyngre av de ovan uppräknade partikelformiga föroreningarna medbringas inte av rökgasen, utan faller till kontaktreaktorns botten, varifrån de bortförs till en icke visad lagringsbehâllare via en ledning 8.

I separeringssteget 2 avskiljs de av rökgasen medbringade partikelfor- miga föroreningarna från rökgasen, vilken efter separeringssteget huvudsakligen innehåller försurande föroreningar, d.v.s. kväveoxider, klorväte och svaveldioxid. De i separeringssteget avskilda partikel- formiga föroreningarna bortförs sedan via en ledning 9 till ovannämnda lagringsbehàllare.

Frän separeringssteget leds rökgasen via en ledning 10 till gastvättningssteget 3, som exempelvis utgörs av en vätskrubber. I gastvättningssteget blandas rökgasen med natriumhydroxid, som tillförs till detta steg i form av en vattenlösning via en ledning 11.

Natriumhydroxiden kommer härvid att reagera med rökgasens klorväte och svaveldioxid under bildande av natriumklorid samt natriumsulfit och natriumsulfat. Eftersom dessa föreningar är vattenlösliga komer den 'i v 465111 vattenlösning som leds från gastvättningssteget 3 via en ledning 12 att innehålla natriumklorid samt natriumsulfit och natriumsulfat i löst form. Den nu från partikelformiga och gasformiga föroreningar renade rökgasen leds via en ledning 13 till en icke visad skorsten för utsläpp i atmosfären.

Ledningen 12 mynnar i ett neutraliseringssteg 14, i vilket vattenlös- ningen blandas med finmald kalksten eller kalciumhydroxid, som tillförs till detta steg i form av torrt kalkpulver eller i vatten lösta eller suspenderade kalkpartiklar via en ledning 15. Härigenom utfälls vat- tenlösningens natriumsulfit och natriumsulfat som kalciumsulfit och kalciumsulfat, som avskiljs från vattenlösningen i ett efterföljande filtreringssteg 16. Detta filtreringssteg kan utgöras av ett konven- tionellt vattenfilter.

Kalciumsulfiten och kalciumsulfaten bortförs fràn filtreringssteget via en ledning 17 till en icke visad uppsamlingsbehällare och kan exempel- vis användas för gipsframställning. Vattenlösningen, som nu huvudsak- ligen innehåller natriumklorid, bortförs fràn filtreringssteget via en ledning 18 till en icke visad reningsanläggning, exempelvis ett elek- trolysverk, och återcirkuleras därefter till gastvättningssteget 3.

Den i fig 2 visade utföringsformen har precis som den i fig 1 visade utföringsformen ett förbehandligssteg 21, ett separeringssteg 22, ett gastvättningssteg 23, ett neutraliseringssteg 24 och ett filtrerings- steg 25 samt ett antal ledningar 26-39 för tillförsel eller bortförsel av rökgas, reaktionsmaterial, reaktionsprodukter m.m. till respektive från ovannämnda steg. Denna utföringsform är dessutom försedd med ett reduktionsste' Ö för reduktion av rökgasens kväveoxider. Detta reduk- tionssteg är placerat mellan separeringssteget 22 och gastvättnings- steget 23 och utgörs av en selektiv katalytisk reaktor, exempelvis av den typ som beskrivs i SE 8700117-8. Som reduktionsmedel används immoniak, som tillförs till reduktionssteget via en ledning 41. Här- igenom omvandlas kväveoxiderna till kvävgas och vattenånga och blir således helt ofarliga för miljön. 465111 e Den i fig 3 visade utföringsformen har precis som fig 2 ett förbehand- lingssteg 51, ett separeringsteg 52, ett reduktionssteg 53 och ett gastvättningssteg 54a, 54b samt ett antal ledningar 55-69 för tillför- sel och bortförsel av rökgas, reaktionsmaterial, reaktionsprodukter m.m. till respektive från ovannämnda steg. Till skillnad från de tidigare beskrivna utföringsformerna leds inte de partikelformiga föroreningar som bortförs från förbehandlingssteget och separerings- steget till en lagringsbehållare utan till ett upphettningssteg 70.

Dessa partikelformiga föroreningar utgörs, såsom beskrivits i det föregående, av flygaska, de i förbehandlingssteget till partiklar omvandlade aromatiska klorföreningarna, såsom dioxiner, och gasformiga tungmetallerna samt till detta steg tillförda, icke reagerade metall- sulfider och aktivt kol.

Detta upphettningssteg kan utgöras av en på elektrisk väg upphettad smältugn, i vilken de partikelformiga föroreningarna upphettas till en så hög temperatur, ca 1300°C, att de aromatiska klorföreningarna sönderfaller och omvandlas till koldioxid, vattenånga och klorväte, att huvuddelen av de avskilda tungmetallerna avgår i gasform och att flygaskan genom smältning omvandlas till glasartad sand. Ovannämnda, icke reagerade metallsulfider sönderfaller och deras metaller avgår i gasform, medan svavlet omvandlas till svaveldioxid. Det aktiva kolet oxideras till koldioxid.

Den glasartade sanden bortförs från upphettningssteget 70 via en ledning 71 till en icke visad uppsamlingsbehållare och kan exempelvis användas som vägbyggnadsmaterial. Den vid upphettningen bildade gasen förs via en ledning 72 till ett nedkylningssteg 73, där gasen snabbt avkyls till ca 200°C eller lägre genom inblandning av kall luft för att förhindra nybildning av dioxiner. Genom denna nedkylning övergår de flesta av tungmetallerna, särskilt bly, kadmium, zink och antimon, från gasfas till fast fas och kan avskiljas från gasen i ett efterföljande separeringssteg 74.

Det stoft som avskiljs från gasen i separeringssteget 74 har således en hög halt av återanvändbara tungmetaller. Detta stoft bortförs från steget 74 till en icke visad uppsamlingsbehållare via en ledning 75. 9 465 11-1 Gasen förs sedan via en ledning 76 till ett efterbehandlingssteg 77, där gasen blandas med metal=-ulfider för omvandling av de tungmetaller som fortfarande föreligger i gasfas, främst kvicksilver, till partiklar.

Detta steg kan utgöras av ett med metallsulfider belagt, textilt spärrfilter, såsom ett slangfilter. De tungmetallsulfider som avlägsnas från gasen i detta steg bortförs till en icke visad lagringsbehàllare via en ledning 78.

Gasen innehåller således efter dessa behandlingssteg huvudsakligen gasformiga, försurande föroreningar, speciellt klorväte, och äterförs därför via n ledning 79 till rökgasen uppströms separeringssteget 52.

En annan viktig skillnad mellan de i fig 1 och 2 visade utföringsft.merna och den i fig 3 visade utföringsformen är att gastvättningssteget är uppdelat i två delsteg 54a och 54b. I det första tvättsteget 54a tvättas rökgasen med en sur tvättvätska, som innehåller natriumhydroxid och har ett pH lägre än 2. Detta medför att huvuddelen av rökgasens klorväte avskiljs i form av natriumklorid, medan rökgasens svaveldioxid inte pâverkas. Svaveldioxiden avskiljs i stället i det andra tvättsteget 54b, där rökgasen tvättas med en neutral eller basisk tvättvätska, som också innehåller natriumhydroxid. Svaveldi _iden omvandlas härigenom huvudsakligen till natriumsulfat.

Den i tvättsteget 54a bildade natriumkloridlösningen bortförs via ledningen 65 till ett elektrolysverk 80, där den genom elektrolys omvandlas till natriumhydroxid och klorgas. Natriumhydroxiden àterförs till tvättningsstegen via en ledning 81, medan klorgasen bortförs till en icke visad lagringsbehàllare via en ledning 82. Klorgasen kan exempelvis återanvändas inom pappers- eller plastindustrin.

Den i tvättsteget 54b bildade natriumsulfatlösningen omvandlas i ett föràngningssteg 83 till glaubersalt och vattenånga, som bortför' frän detta steg via ledningar 84 resp 85. Glaubersalt kan exempelvi. an- vändas inom den kemiska industrin.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna, utan kan modifieras pá olika sätt inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (10)

465 111 1o P a t e n t k r a v

1. Förfarande vid rening av vid förbränning av avfall, exempelvis hus- hållssopor, bildad rökgas, vilken innehåller partikelformiga förore- ningar; gasformiga, organiska föroreningar, såsom aromatiska klorföre- ningar; gasformiga, oorganiska, försurande föroreningar, såsom klorväte, svaveldioxid och kväveoxider; samt gasformiga spårämnen, såsom tung- metaller, varvid rökgasen renas från sina partikelformiga föroreningar i ett separeringssteg (2; 22; 52) och därefter renas från sina gasfor- miga, oorganiska, försurande föroreningar i minst ett gastvättningssteg (3; 23; 54a, 54b), varvid rökgasen före separeringssteget (2; 22; 52) bringas i kontakt med ett eller flera med de gasformiga spârämnena reak- tiva ämnen i form av ett torrt pulver eller fina vätskedroppar och/eller ett med de gasformiga, organiska föroreningarna reaktivt adsorptions- material för omvandling av spárämnena och/eller sistnämnda föroreningar till partikelformiga föroreningar, som separeras från rökgasen i ovan- nämnda separeringssteg, k ä n n e t e c k n a t av att de i separerings- steget (2; 22; 52) avskilda partikelformiga föroreningarna upphettas till en så hög temperatur att väsentligen samtliga organiska förore- ningar sönderdelas och att huvuddelen av spårämnen förångas, medan de återstående partikelformiga föroreningarna genom smältning omvandlas till glasartad sand.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det med spárämnena reaktiva ämnet eller ämnena utgörs av en eller flera metall- sulfider, företrädesvis natriumsulfid.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att adsorptionsmaterialet utgörs av aktivt kol eller zeoliter.

4. Förfarande enligt något av krav 1 - 3, k ä n n e t e c k n a t av att upphettningen sker till en temperatur överstigande 1100°C, före- trädesvis till en temperatur överstigande 1300°C. n 465 lll

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att den vid nämnda upphettning bildade gasen snabbt avkyls till en temperatur under- stigande 300°C, företrädesvis till 200°C eller lägre, varvid kylningen sker genom inblandning av kall luft.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda gas blandas med ett eller flera med de gasformiga spärämnena reaktiva ämnen före och/eller efter nedkylningen för omvandling av spärämnena till par- tikelformiga föroreningar.

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda gas, efter en ytterligare avskiljning av partikelformiga föroreningar, införs i den vid förbränningen av avfall bildade rökgasen.

8. Förfarande enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t av att av- skiljningen av spárämnena sker i flera selektiva steg.

9. Förfarande enligt något av tidigare krav, k ä n n e t e c k n a t av att rökgasen leds genom en selektiv katalytisk reaktor (40; 53), för re- duktion av kväveoxider, mellan separeringssteget (2; 22; 52) och gastvätt- ningssteget (3: 23; 54a, 54b).

10. Förfarande enligt något av tidigare krav, k ä n n e t e c k n a t av att gastvättningssteget är uppdelat i tvâ steg (54a, 54b), varvid det första genomströmmas av en sur tvättvätska, företrädesvis med pH lägre än 2, och det andra genomströmmas av en neutral eller basisk tvättvätska.